JP2816531B2 - 酸素濃度センサ用ヒータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸素濃度センサ用ヒー
タの制御装置に係り、特にリーンバーン式内燃機関の排
気系に配設される酸素濃度センサの加熱に用いるヒータ
の制御に好適な酸素濃度センサ用ヒータの制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車載用内燃機関においては、
排気ガス中に含有される酸素濃度に基づいて混合気の空
燃比を精度良く制御する空燃比フィードバック制御が広
く実施されている。かかる空燃比フィードバック制御を
実現するためには、排気ガス中の酸素濃度を精度良く検
出する必要があるが、既存の酸素濃度センサにより精度
良く酸素濃度を検出するためには、酸素濃度センサを、
６５０℃〜７５０℃程度の活性化温度領域に維持する必
要があることが知られている。

【０００３】一方、車両用内燃機関において排気ガス中
の酸素濃度を検出するためには、酸素濃度センサを排気
ガス中に晒す必要があり、内燃機関が適当な負荷の下に
高温の排気ガスを排出している場合には、酸素濃度セン
サを活性化温度領域に維持するための熱量は、排気ガス
から得ることができる。しかしながら、内燃機関の運転
状況が変化すれば、その変化に伴って排気温にも変動が
生じる。従って、酸素濃度センサの温度を適当に活性化
温度領域に保つためには、何らかの積極的な制御が必要
であり、通常は酸素濃度センサに加熱用ヒータを内蔵さ
せ、内燃機関の運転状態に応じてヒータへの通電電力を
制御する手法が採られている。

【０００４】ところで、ヒータ加熱によって酸素濃度セ
ンサの温度制御を行う場合、内燃機関の運転状態の変
化、すなわち排気温の変化に応じて、ヒータへの通電電
力を変化させる必要がある一方、酸素濃度センサや排気
系のもつ熱容量を考慮する必要がある。従って、ヒータ
への通電電力は、内燃機関の運転状態に対応して１対１
に決めるべきものではなく、最新の運転状態に過去の履
歴を反映させた値とすることが望ましい。

【０００５】このため、上記の如きヒータ制御を行う場
合、ヒータに供給する電力は、内燃機関の運転状態に対
して１対１に決定される基準電力の所定期間に渡るなま
し値として決定されるのが一般的である。この場合、内
燃機関の運転状態が時時刻刻変化したとしても、ヒータ
に供給される電力は差ほど急激に変化することはなく、
酸素濃度センサ及び排気系の熱容量を考慮したうえで、
適切な温度管理を実現することが可能である。

【０００６】ところで、上記の如くヒータへの通電電力
を内燃機関の運転状態に対応した基準電力のなまし値と
して決定する場合、なまし値の応答性は、内燃機関にお
いて通常生ずる運動変化に対して適切に酸素濃度センサ
の温度を維持し得る程度の応答性に決定する必要があ
る。一方、内燃機関においては、高回転領域でスロット
ルバルブが全閉とされた場合燃料カット運転が行われる
が、燃料カット運転の開始前後では排気温に急激な変化
が生ずる。この場合、なまし値として決定される電力
は、排気温の急激な変化に追従することができず、何ら
の措置も講じられない場合、酸素濃度センサの素子冷え
が生ずる。

【０００７】これに対して、特開昭６０−２１６２５５
号公報には、内燃機関が通常の運転状態である場合に
は、上記の如きなまし値をヒータへの通電電力として採
用し、また、内燃機関において燃料カット運転が実行さ
れている場合には、排気温の急激な低下を想定して設定
した別の値をヒータに供給する電力として採用する装置
が開示されている。

【０００８】この場合、燃料カット運転の実行を除く通
常の運転時には、酸素濃度センサ及び排気系の熱容量を
考慮して過去の履歴を反映させた通電電力が、また、燃
料カット運転の実行中には、排気温の急激な低下を補い
得る十分な通電電力が、それぞれヒータに供給されるこ
とになり、より広い運転領域において酸素濃度センサを
活性化温度領域に維持することが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置は、燃料カット運転の実行時には常に急激な排
気温の低下が生ずることを、すなわち燃料カット運転の
実行前は排気温が高温であることを前提とし、燃料カッ
ト運転の実行中にヒータに供給する電力については、何
ら過去の履歴を反映させないものである。

【００１０】このため、上記従来の装置においては、内
燃機関が燃料カット運転に移行した場合、常に、移行直
後の排気系全体の温度が高温であることを前提として、
酸素濃度センサを活性化温度領域に維持するために必要
な電力をヒータに供給することとしている。ところが、
内燃機関が、例えば排気温が比較的低温となる運転状態
から燃料カット運転に移行したような場合には、そもそ
も燃料カット運転の実行開始前から排気系全体の温度が
比較的低温である。このため、かかる場合に酸素濃度セ
ンサを適切に活性化温度領域に維持するためには、排気
系全体が当初から比較的低温であることを前提として、
酸素濃度センサを活性化温度領域に維持し得る電力をヒ
ータに供給する必要がある。

【００１１】この意味で、上記従来の装置は、比較的広
い運転領域において酸素濃度センサを活性化温度領域に
維持し得るものの、排気温が比較的低温の状態から燃料
カット運転が実行された際等においては、必ずしも酸素
濃度センサの素子冷えを防止し得ない事態を生じ得ると
いう問題を有するものであった。本発明は、上述の点に
鑑みてなされたものであり、燃料カット運転の実行時に
は、内燃機関の運転状態の履歴を考慮して決定される電
力と、通常の燃料カット運転時に酸素濃度センサを活性
化温度領域に維持し得るとして決定される電力のうち、
何れか大きいほうを最終的な通電電力として採用するこ
とにより、上記の課題を解決する酸素濃度センサ用ヒー
タの制御装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は、上記の目的を達
成する酸素濃度センサ用ヒータの制御装置の原理構成図
を示す。すなわち、上記の目的は、図１に示すように、
内燃機関の排気系に設置され、排気中の酸素濃度を検出
する酸素濃度センサを加熱するヒータを制御する制御装
置であって、前記排気系内における排気温の状態を検出
する排気温状態検出手段Ｍ１と、該排気温状態検出手段
Ｍ１の検出結果に基づいて前記ヒータに供給すべき基準
電力を算出する基準電力算出手段Ｍ２と、該基準電力算
出手段Ｍ２の検出値のなまし値を算出する第１ヒータ電
力算出手段Ｍ３と、内燃機関の燃料カット運転の実行を
検知する燃料カット検知手段Ｍ４と、該燃料カット検知
手段Ｍ４によって燃料カット運転の実行開始が検知され
た後、燃料カット運転の経過状態を検出する経過状態検
出手段Ｍ５と、該経過状態検出手段Ｍ５の検出結果に基
づいて、燃料カット運転中に前記ヒータに供給すべき電
力を算出する第２ヒータ電力算出手段Ｍ６と、前記第１
ヒータ電力算出手段Ｍ３の算出結果と、前記第２ヒータ
電力算出手段Ｍ４の算出結果のうち、大きい方を前記ヒ
ータに供給するヒータ電力供給手段Ｍ７とを備える酸素
濃度センサ用ヒータの制御装置により達成される。

【００１３】

【作用】本発明において、前記排気温状態検出手段Ｍ１
は、内燃機関の排気系内を流通する排気ガスの温度の状
態を検出する。そして、前記基準電力算出手段Ｍ２は、
その排気ガスの温度に対して、基準状態の酸素濃度セン
サを活性化温度領域に維持するために必要な電力、すな
わち基準電力を算出する。

【００１４】一方、前記第１ヒータ電力算出手段Ｍ３
は、この基準電力を適当になますことで、内燃機関に通
常の運転状態変化が生じた際に、酸素濃度センサ及び排
気系の熱容量を考慮したうえで酸素濃度センサの加熱用
ヒータに供給すべきとされる通電電力を算出する。この
ため、内燃機関の運転状態が、例えば高負荷・高回転運
転から燃料カット運転に移行した場合等を除き、前記第
１ヒータ電力算出手段Ｍ３によって算出された電力を前
記ヒータに供給することとすれば、前記ヒータは、適切
に活性化温度領域に維持されることになる。

【００１５】また、前記燃料カット検知手段Ｍ４は、内
燃機関において燃料カット運転が実行されていることを
検知する。そして、前記経過状態検出手段Ｍ５は、燃料
カット運転の経過状態を検出する。ところで、内燃機関
において燃料カット運転の実行が継続すると、その間前
記ヒータは低温の排気ガスに晒されることになる。従っ
て、酸素濃度センサを適当に活性化温度領域に維持する
ためには、前記ヒータに対して、燃料カット運転の継続
時間に応じた適切な電力を供給する必要がある。

【００１６】一方、内燃機関の運転状態が、比較的高温
の排気ガスを排出する運転から燃料カット運転に移行し
たような場合には、その移行の前後に急激な排気温変化
が伴い、この場合に酸素濃度センサを適切に活性化温度
領域に維持するためには、前記ヒータに供給する電力
を、比較的早い応答性の下に変化させる必要がある。こ
れに対して、前記第２ヒータ電力算出手段Ｍ６は、内燃
機関において燃料カット運転の実行が開始された場合に
は、その開始前における排気温の高低に関わらず、比較
的高温の排気ガスが排出される状況から燃料カット運転
に移行した際に必要とされる電力を、前記経過状態検出
手段Ｍ５の検出結果に基づいて算出する。

【００１７】従って、内燃機関が真に高温の排気ガスを
排出する運転状態から燃料カット運転に移行した場合に
は、前記第２ヒータ電力算出手段によって算出された電
力を前記ヒータに供給すれば、酸素濃度センサは適切に
活性化温度領域に維持される。ところで、前記ヒータ電
力供給手段Ｍ７は、前記第１ヒータ電力算出手段Ｍ３に
よって算出された電力と、前記第２ヒータ電力算出手段
Ｍ６によって算出された電力のうち、何れか大きい方を
前記ヒータに供給する。

【００１８】このため、内燃機関が燃料カット運転に移
行した場合、その以前における内燃機関の運転状態が、
比較的高温の排気ガスを排出する状態であれば、前記第
２ヒータ電力算出手段の算出結果が通電電力として採用
され、一方、燃料カット運転に移行する前の内燃機関の
運転状態が、比較的低温の排気ガスを排出する状態であ
れば、前記第１ヒータ電力算出手段が、その履歴を考慮
したうえで算出した値が通電電力として採用され、何れ
の場合においても、確実に酸素濃度センサの素子冷えを
防止し得る電力が確保されることになる。

【００１９】

【実施例】図２は、本発明の一実施例である酸素濃度セ
ンサ用ヒータの制御装置を内蔵する内燃機関１０の要部
構成図を示す。尚、本実施例に係る内燃機関１０は、通
常走行中は、混合気の空燃比が理論空燃比に比してリー
ン側に設定される、いわゆるリーンバーン式内燃機関で
ある。

【００２０】内燃機関１０の吸気通路１２内には、スロ
ットルバルブ１４が配設されている。また、スロットル
バルブ１４の近傍には、スロットルバルブ１４の開度を
検出するスロットルポジションセンサ１６が設けられて
いる。吸気通路１２は、サージタンク１８を介して、内
燃機関１０の各気筒の吸気ポートに通じる吸気枝管２０
に連通されている。サージタンク１８は、吸気の脈動を
吸収すべく設けられた室であり、その壁面には、サージ
タンク１８内の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧センサ２２
が配設されている。

【００２１】内燃機関１０が有する各気筒の排気ポート
は、それぞれの気筒に接続された排気枝管２４を介して
排気通路２６に連通している。排気通路２６の壁面に
は、排気通路２６の内部を流通する排気ガス中の酸素濃
度を検出すべく、酸素濃度センサ２８が配設されてい
る。尚、酸素濃度センサ２８の構成については後に詳説
する。

【００２２】上述したスロットルポジションセンサ１
６、吸気圧センサ２２、及び酸素濃度センサ２８は、内
燃機関１０の機関回転数ＮＥを検出するＮＥセンサ３０
と共に、本実施例の要部である電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）３２に接続されている。ここで、本実施例は、ＥＣ
Ｕ３２がこれらのセンサ出力に基づいて後述の処理を行
うことで、酸素濃度センサ２８に内蔵されるヒータの通
電電力を適当に制御する点に特徴を有するものである。

【００２３】図３は、酸素濃度センサの構成概念を表す
正面断面図を示す。同図に示す如く、酸素濃度センサ２
８は、一端が閉口端とされた円筒状の素子２８ａの内部
に、開口端側からヒータ２８ｂを挿入してなる構成であ
る。素子２８ａの表裏には電極が形成されており、それ
らの電極間にはＥＣＵ３２から所定の印加電圧Ｖが供給
されている。素子２８ａは、例えばジルコニア等で構成
されており、６５０℃から７５０℃程度の活性化温度領
域に加熱された状態では、図４に示す如く、その電極間
に印加される電圧Ｖ、及びその表裏に生ずる酸素濃度の
差に応じた電流Ｉを電極間に流通させる性質を有してい
る。

【００２４】また、素子２８ａを流通する電流Ｉは、図
４に示す如く、ある範囲の印加電圧Ｖに対しては安定し
た値を示す。従って、ＥＣＵ３２から素子２８ａに供給
する印加電圧Ｖを、その安定領域内の電圧Ｖ₀ に設定す
れば、素子２８ａ間を流通する電流Ｉは、精度良く素子
２８ａの表裏に生ずる酸素濃度差を反映した値となる。

【００２５】ここで、本実施例における酸素濃度センサ
２８は、素子２８ａの表面側のみが排気ガス中に晒され
るように排気通路２６の壁面に配設されている。従っ
て、印加電圧Ｖとして上述のＶ₀ を供給した状態で排気
通路２６内を排気ガスが流通する場合、素子２８ａに
は、排気ガス中の酸素濃度を精度良く反映した電流Ｉが
流通し、その電流Ｉを検出すれば、排気ガス中の酸素濃
度が検出できることになる。

【００２６】ところで、酸素濃度センサ２８の素子２８
ａは、図５に示す如き温度特性をも有しており、その温
度が上述した活性温度領域から高温側にずれると、同図
中に一点鎖線で示す如く電流Ｉ曲線は増加側に移行し、
その温度が上述した活性温度領域から低温側にずれる
と、同図中に破線で示す如く電流Ｉ曲線は減少側に移行
する。

【００２７】従って、酸素濃度センサ２８を用いて排気
ガス中の酸素濃度を検出する場合、その検出精度を確保
するうえでは、素子２８ａを活性化温度領域に維持する
ことが極めて重要である。上述の如く素子２８ａ内に内
蔵されたヒータ２８ｂは、かかる機能をみたすべく配設
されたものである。ところで、酸素濃度センサ２８の素
子２８ａの温度を適切に活性化温度領域に維持するため
にヒータ２８ｂに供給すべき電力は、単に排気温の高低
のみに起因して決定すべきものではなく、排気系や酸素
濃度センサ２８の熱容量等をも考慮したうえで決定する
必要がある。

【００２８】この場合、排気温に対して１対１に基準電
力を決定し、その基準電力のなまし値をヒータ２８ｂへ
の通電電力とすれば、通常の運転状態変化に対して素子
２８ａの温度を適切に維持することができ、一方、常に
そのなまし値を通電電力として採用した場合は、燃料カ
ット運転の実行中における素子冷えを防止しきれないこ
とは前記した通りである。

【００２９】すなわち、図６は、同図（Ａ）に排気温の
時間的変化を、同図（Ｂ）に基準電力のなまし値ＰＴＳ
Ｍ（実線で示す曲線）と、通常の燃料カット運転時に素
子冷えを防止するために必要な電力ＰＦＣを、同図
（Ｃ）に素子２８ａの温度を、それぞれ示したものであ
るが、同図に示す如く、時刻ｔ₁ において内燃機関１０
が高温の排気ガスを排出する運転状態から燃料カット運
転に移行した場合、時刻ｔ ₁ の直後に、ＰＴＳＭ＜ＰＦ
Ｃとなる領域が存在する。従って、その領域においてＰ
ＴＳＭをヒータ２８ｂへの通電電力としたのでは、素子
２８ａの素子冷えを防止することはできない。

【００３０】これに対して、図６（Ｂ）中に一点鎖線で
示すＰＦＣを、燃料カット運転の継続時間との関係で予
め設定し、内燃機関１０において燃料カット運転の実行
が開始された場合には、一律にヒータ２８ｂへの通電電
力をＰＦＣとする構成によれば、想定した通りの燃料カ
ット運転に対しては、過不足なく素子２８ａを加熱する
ことが可能である。

【００３１】しかし、燃料カット運転中における排気系
内の温度は、必ずしも一定ではなく、例えば図６中時刻
ｔ₃ 以降に示すように、排気温が比較的低い状態から燃
料カット運転が開始されたような場合には、当初からＰ
ＴＳＭがＰＦＣを上回っている場合もあり、一律に燃料
カット運転中の通電電力をＰＦＣに決定する構成によっ
ては、かかる状況における素子冷えを防止することがで
きない。

【００３２】そこで、本実施例においては、標準的な燃
料カット運転がなされた際にヒータ２８ｂに供給すべき
電力ＰＦＣと、排気温に応じて決定される基準電力のな
まし値ＰＴＳＭを共に算出し、両算出値のうち何れか大
きい方を、最終的にヒータ２８ｂに供給すべき電力とし
て採用することとした。この場合、図６（Ｂ）中に斜線
で示す如く、ＰＴＳＭとＰＦＣ何れか一方のみに基づい
てヒータ制御を行うこととすれば、素子冷えを許容する
こととなる領域が存在しないこととなり、図６（Ｃ）中
に斜線で示す素子冷えを生ずることのないヒータ制御が
実現できることになる。

【００３３】以下、図７〜図１０を参照して、上記の機
能を実現すべくＥＣＵ３２が実行する処理の具体的内容
について説明する。図７は、本実施例において、最終的
にヒータ２８ｂに供給すべき電力ＰＯＰを演算すべくＥ
ＣＵ３２が実行するルーチンの一例のフローチャート
を、また、図８は、上記図６（Ｂ）中に実線で示す基準
電力のなまし値ＰＴＳＭを算出すべくＥＣＵ３２が実行
するルーチンの一例のフローチャートを示す。

【００３４】以下、説明の便宜上、図７に示すＰＯＰ演
算ルーチンの説明に先立って、図８に示すＰＴＳＭ演算
ルーチンの内容について説明する。図８に示すＰＴＳＭ
ルーチンは、１２８ms毎に起動する定時割り込みルーチ
ンであり、起動後先ずステップ２００において、機関回
転数ＮＥ、吸気圧ＰＭ等の各エンジンパラメータの取込
みを行う。これらＮＥ及びＰＭに基づいて、排気温状態
を推定するためである。

【００３５】上記の処理を終えたら、ステップ２０２へ
進み、取り込んだ機関回転数ＮＥと吸気圧ＰＭとで図９
に示すマップを検索して基準電力ＰＢＡＳＥを算出し、
その値を修正項ＰＴＣＡＬとして記憶する処理を行う。
ここで、図９に示すマップは、機関回転数ＮＥと吸気圧
ＰＭとの関係で、すなわち排気通路２６内の温度状態と
の関係で、定常運転状態の酸素濃度センサ２８を活性化
温度領域に維持するためにヒータ２８ｂに供給すべき電
力の傾向を表したものである。

【００３６】次に、ステップ２０４においては、修正項
ＰＴＣＡＬを車両の運転状態に応じて補正する処理を行
う。すなわち、例えば車両が高速走行中である場合に
は、排気通路２６周辺にも冷気が流通し、酸素濃度セン
サ２８が冷却され易い状態となる。そこで、本ステップ
２０４では、例えば車速ＳＰＤに基づいて図１０に示す
如きマップを検索して、上記ステップ２０２において求
めたＰＴＣＡＬに、車両の運転状態に応じた補正項αを
加算し、加算後の値を新たに修正項ＰＴＣＡＬとして記
憶する処理を行う。

【００３７】尚、車両の運転条件に基づく補正は、車速
ＳＰＤによるものに限定されるものではない。すなわ
ち、車両が加速状態となった際に燃料の増量補正が行わ
れるとすれば、加速中は定常走行時に比して排気温が高
温となり、酸素濃度センサ２８が昇温し易い状況とな
る。このため、かかる場合には、上述した車速ＳＰＤの
他、車両が加速状態か否か等も補正項αを求めるに際し
て考慮することが適切である。

【００３８】このようにして、車両の運転条件をも考慮
した修正項ＰＴＣＡＬを求めたら、次にステップ２０６
において、次式に従って修正項ＰＴＣＡＬの１／２５６
なまし値ＰＴＳＭ_i を求めて今回のルーチンを終了す
る。 ＰＴＳＭ_i ＝（２５５×ＰＴＳＭ_i-1 ＋ＰＴＣＡＬ）／２５６ ・・（１） 尚、ＰＴＳＭ_i が今回の処理で求めた基準電力のなまし
値であるのに対して、ＰＴＳＭ_i-1 は、前回の処理時に
求めた基準電力のなまし値である。

【００３９】この結果、本実施例においては、内燃機関
１０の運転状態が変化し、その結果排気通路２６内の排
気温状態が変化すると、その変化が１／２５６だけＰＴ
ＳＭに反映されることになる。尚、ＰＴＳＭをＰＴＣＡ
Ｌの１／２５６なまし値としたのは、排気系及び酸素濃
度センサ２８の熱容量等を考慮した場合、内燃機関１０
の運転状態の変化が急激な変化である場合を除き、酸素
濃度センサ２８を活性化温度領域に維持するためには、
ヒータ２８ｂへの通電電力をその程度の応答性で追従さ
せるのが適切であると考えられるからである。

【００４０】次に、上記の如く求めたＰＴＳＭ、及び上
記図６（Ｂ）中に一点鎖線で示す如く燃料カット運転の
継続時間の関数として設定したＰＦＣとを基に、ヒータ
２８ｂに供給する電力ＰＯＰを決定すべくＥＣＵ３２が
実行するＰＯＰ演算ルーチンの内容について説明する。
すなわち、図７に示す如く、ＰＯＰ演算ルーチンが起動
すると、先ずステップ１００において内燃機関１０が燃
料カット運転中か否かが判別される。ここで、本実施例
においては、機関回転数ＮＥが所定回転数以上であり、
かつスロットルバルブ１４が全閉である場合に内燃機関
１０が燃料カット運転中であると判別する。

【００４１】内燃機関１０が燃料カット運転中であると
判別された場合は、ステップ１０２において燃料カット
運転の継続時間に応じてＰＦＣを算出した後、ステップ
１０６へ進む。ここで、本実施例におけるＰＦＣは、上
述の如く標準的な燃料カット運転時にヒータ２８ｂに供
給すべき電力であり、その値は燃料カット運転の継続時
間の関数として予めＥＣＵ３２内に記憶されている。

【００４２】一方、上記ステップ１００において内燃機
関１０が燃料カット運転中ではないと判別された場合
は、ステップ１０４へ進み、ＰＦＣに“０”を代入して
ステップ１０６へ進む。ステップ１０６は、ＰＴＳＭと
ＰＦＣとの大小比較を行うステップである。ここで、Ｐ
ＴＳＭ≧ＰＦＣが成立する場合は、ステップ１０８へ進
んでＰＴＳＭをＰＯＰとして採用し、一方ＰＴＳＭ≧Ｐ
ＦＣが不成立である場合は、ステップ１１０へ進んでＰ
ＦＣをＰＯＰとして採用する。

【００４３】この結果、内燃機関１０において燃料カッ
ト運転が実行されていない場合は、常にＰＴＳＭがＰＯ
Ｐとして採用され、また、内燃機関１０において燃料カ
ット運転が実行されている場合は、燃料カット運転への
移行前の状態に関わらず、酸素濃度センサ２８の素子冷
えを確実に防止し得る必要かつ十分な電力が確保できる
ことになる。

【００４４】尚、上記ステップ１１０以前の処理を終え
たら、ＰＯＰの上限及び下限をガードする処理を行う。
すなわち、上記ステップ１１０位前の処理を終えたら、
次にステップ１１２において、ＰＯＰが上限値ＰＯＰ
_max 以上であるかを判別する。そして、ＰＯＰ≧ＰＯＰ
_max が成立する場合は、ステップ１１４においてＰＯＰ
をＰＯＰ_max に書き換えて今回のルーチンを終了する。

【００４５】一方、上記ステップ１１２の条件が不成立
である場合は、ステップ１１６においてＰＯＰ_min ≧Ｐ
ＯＰが成立するか否かの判別を行い、ＰＯＰ_min ≧ＰＯ
Ｐが成立する場合は、ステップ１１８においてＰＯＰを
ＰＯＰ_min に書き換えて今回のルーチンを終了する。と
ころで、本実施例は、排気通路２６内における排気温の
状態を、機関回転数ＮＥ、及び吸気圧ＰＭに基づいて検
出する構成としているが、その構成はこれに限るもので
はなく、例えば排気通路２６内の温度を直接測定する等
の手法によって排気温状態を検出することも可能であ
る。

【００４６】尚、本実施例例においては、ＥＣＵ３２が
上記図８中ステップ２００の処理を実行することによ
り、前記した排気温状態検出手段Ｍ１が、ステップ２０
２及び２０４の処理を実行することにより前記した基準
電力算出手段Ｍ２が、またステップ２０６の処理を実行
することにより前記した第１ヒータ電力算出手段Ｍ３が
それぞれ実現されている。

【００４７】また、ＥＣＵ３２が、上記図７中ステップ
１００の処理を実行することにより前記した燃料カット
検知手段Ｍ４が、ステップ１０２の処理を実行すること
により前記した経過状態検出手段Ｍ５及び第２ヒータ電
力算出手段Ｍ６が、またステップ１０６の処理を実行す
ることにより前記したヒータ電力供給手段Ｍ７が、それ
ぞれ実現されている。

【００４８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、内燃機関
において燃料カット運転が実行された際にヒータに供給
する通電電力が、第１ヒータ電力算出手段において内燃
機関の運転状態の履歴を考慮したうえで算出される値
と、第２ヒータ電力算出手段において内燃機関の履歴を
考慮することなく、燃料カット運転時に必要であるとし
て算出される値のうち、何れか大きい方に決定される。

【００４９】このため、燃料カット運転への移行に伴っ
て排気温が急激に低下し、過去の履歴を考慮していたの
では、十分な通電電力が得られない状況下では、かかる
事態を想定して第２ヒータ電力算出手段において算出さ
れる値が通電電力として採用することができ、一方、燃
料カット運転に移行する以前から排気温が低く、第２ヒ
ータ電力算出手段の算出値では十分でない場合には、そ
の履歴を考慮して第１のヒータ電力算出手段によって算
出される値を通電電力として採用することができ、何れ
の場合においても、燃料カット運転中に酸素濃度センサ
を活性化温度領域に保つために十分な通電電力を確保す
ることができる。

【００５０】従って、本発明に係る酸素濃度センサ用ヒ
ータの制御装置によれば、内燃機関の運転状態が如何に
変化した場合においても、燃料カット運転中を含めて、
常に酸素濃度センサの素子冷えを防止するに必要十分な
通電電力をヒータに供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る酸素濃度センサ用ヒータの制御装
置の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例である酸素濃度センサ用ヒー
タの制御装置を内蔵する内燃機関の全体構成図である。

【図３】本実施例に用いる酸素濃度センサの要部構成を
表す正面断面図である。

【図４】本実施例に用いる酸素濃度センサの酸素濃度に
対する出力特性を表す図である。

【図５】本実施例に用いる酸素濃度センサの素子温度に
対する出力特性を表す図である。

【図６】本実施例の酸素濃度センサ用ヒータの制御装置
の動作を説明するためのタイムチャートである。

【図７】本実施例において電子制御ユニットが実行する
ＰＯＰ演算ルーチンの一例のフローチャートである。

【図８】本実施例において電子制御ユニットが実行する
ＰＴＳＭ演算ルーチンの一例のフローチャートである。

【図９】本実施例において電子制御ユニットが実行する
ＰＴＳＭ演算ルーチンに用いる基準電力マップの一例で
ある。

【図１０】本実施例において電子制御ユニットが実行す
るＰＴＳＭ演算ルーチンに用いる補正項マップの一例で
ある。

【符号の説明】

Ｍ１ 排気温状態検出手段 Ｍ２ 基準電力算出手段 Ｍ３ 第１ヒータ電力算出手段 Ｍ４ 燃料カット検知手段 Ｍ５ 経過状態検出手段 Ｍ６ 第２ヒータ電力算出手段 Ｍ７ ヒータ電力供給手段 １０ 内燃機関 １６ スロットルポジションセンサ ２２ 吸気圧センサ ２８ 酸素濃度センサ ２８ａ 素子 ２８ｂ ヒータ ３０ ＮＥセンサ ３２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−235046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−188054（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 27/41 F02D 41/14 310

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設置され、排気中の
   酸素濃度を検出する酸素濃度センサを加熱するヒータを
   制御する制御装置であって、 前記排気系内における排気温の状態を検出する排気温状
   態検出手段と、 該排気温状態検出手段の検出結果に基づいて前記ヒータ
   に供給すべき基準電力を算出する基準電力算出手段と、 該基準電力算出手段の検出値のなまし値を算出する第１
   ヒータ電力算出手段と、 内燃機関の燃料カット運転の実行を検知する燃料カット
   検知手段と、 該燃料カット検知手段によって燃料カット運転の実行開
   始が検知された後、燃料カット運転の経過状態を検出す
   る経過状態検出手段と、 該経過状態検出手段の検出結果に基づいて、燃料カット
   運転中に前記ヒータに供給すべき電力を算出する第２ヒ
   ータ電力算出手段と、 前記第１ヒータ電力算出手段の算出結果と、前記第２ヒ
   ータ電力算出手段の算出結果のうち、大きい方を前記ヒ
   ータに供給するヒータ電力供給手段とを備えることを特
   徴とする酸素濃度センサ用ヒータの制御装置。