JP3056365B2 - 酸素濃度センサの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の排気ガス
中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関（エンジン）の排気ガスの浄化
や燃費改善等のために、排気ガス中の酸素濃度を酸素濃
度センサによって検出し、この検出レベルに応じてエン
ジンへの供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバ
ック制御する空燃費制御装置がある。このような空燃比
制御装置に用いられる酸素濃度センサとしては、特開昭
５８−１５３１５５に開示されたエンジンに供給する混
合気の空燃比が理論空燃比より大きくなる領域におい
て、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力を発生するも
のがあり、また、この酸素濃度センサの制御装置として
は、特開昭６２−７６４４６と特開昭６２−２０３９５
０に開示されたものがある。特開昭６２−７６４４６に
開示されたものは、酸素濃度センサのブラックニング現
象の防止や加熱素子の応答遅れによる出力の誤検出防止
のために、加熱素子への電流供給開始から所定時間後に
酸素ポンプ素子への電流供給を開始するものであり、特
開昭６２−２０３９５０に開示されたものは、冷間時の
エンジン始動の際に酸素濃度センサの加熱素子に電流を
供給して急激に酸素ポンプ素子等を加熱すると、サーマ
ルショックによって酸素濃度センサが破壊されるおそれ
があるため、エンジン始動後所定時間が経過するまで
は、所定時間が経過した後よりも加熱素子への供給電流
値を減少させるというのもである。

【０００３】前記のような従来の空燃比制御装置では、
ブラックニング現象の防止や加熱素子の応答遅れによる
出力の誤検出防止のために設定される加熱素子への電流
供給開始から酸素ポンプ素子への電流供給開始までの所
定時間は、自動車使用環境の最悪条件（例えば、外気温
−４０度からの始動）を考慮して、この最悪条件でも不
具合が生じないように設定されるため、通常の使用状態
（例えば、外気温２０度）ではもっと早くから酸素ポン
プ素子への電流供給を開始し、フィードバック制御を行
うことができる条件でも最悪条件の所定時間まで酸素ポ
ンプ素子への電流供給を遅らせ、オープンループでエン
ジンへの供給混合気の空燃比を制御していた。また、冷
間時のエンジン始動後にサーマルショックによる酸素濃
度センサの破壊防止のために設定される加熱素子への供
給電流値を減少させる所定時間も、自動車使用環境の最
悪条件を考慮して、この最悪条件でも酸素濃度センサが
破壊されないように設定されるため、通常の使用状態で
はもっと早くから加熱素子への電流供給を増加させ、フ
ィードバック制御を早めることができる条件でも最悪条
件の所定時間まで加熱素子への電流供給の増加を遅ら
せ、その間オープンループでエンジンへの供給混合気の
空燃比を制御していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
酸素濃度センサの制御装置では、精密な空燃比制御がで
きず、最短時間で最適な空燃比制御を開始する場合に比
べて、排気ガスの浄化や燃費の改善が十分でない等の問
題点があった。

【０００５】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであり、ブラックニング現象を防
ぎ、加熱素子への電流供給開始直後の空燃比の誤判別や
冷間時のエンジン始動時の加熱素子の発熱による酸素濃
度センサの破壊を防止し、空燃比フィードバック制御の
始動後、最短時間で開始可能な酸素濃度センサの制御装
置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る酸素濃度センサの制御装置においては、加熱手段に加
熱状態を検出する加熱状態検出手段を設け、その出力値
により酸素ポンプ素子の電極間への電流供給を開始する
ようにする。そのために、加熱状態検出手段で加熱素子
の抵抗値を検出して、その抵抗値より加熱素子の温度を
推定し、加熱素子の抵抗値が所定値以上になった後に、
酸素ポンプ素子の電極間への電流供給を開始するように
する。 また、加熱素子から酸素ポンプ素子への熱伝導時
間を見越して、加熱素子の抵抗値が所定値以上になって
から所定時間経過した後に酸素ポンプ素子の電極間への
電流供給を開始するようにする。 さらに、加熱状態検出
手段は、加熱素子の抵抗値が第１の所定値以上になった
後、第１より小さい第２の所定値以下になった場合に、
加熱素子の故障と判断して酸素ポンプ素子の電極間への
電流供給を停止するものである。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】この発明の請求項２に係る酸素濃度センサ
の制御装置においては、加熱状態検出手段で、加熱素子
に電流を流しても、その抵抗値が変化しない場合に、加
熱素子の故障と判断して酸素ポンプ素子の電極間への電
流供給を停止するものである。

【００１２】この発明の請求項３に係る酸素濃度センサ
の制御装置においては、加熱状態検出手段で、加熱素子
の抵抗値に応じて加熱素子への通電量を制御し、加熱素
子のウォームアップ時の立上がり特性を制御するもので
ある。

【００１３】この発明の請求項４に係る酸素濃度センサ
の制御装置においては、加熱状態検出手段で、加熱素子
の抵抗値のばらつきを考慮し、目標温度での加熱素子の
抵抗値が一定となるように補正抵抗を設け、加熱素子の
抵抗値と補正抵抗の抵抗値により、加熱素子の加熱状態
を判定するものである。

【００１４】

【作用】この発明の請求項１に係る酸素濃度センサの制
御装置では、加熱手段に加熱状態を検出する加熱状態検
出手段を設け、その出力値により酸素ポンプ素子の電極
間への電流供給を開始するために、加熱状態検出手段で
加熱素子の抵抗値を検出して、その抵抗値より加熱素子
の温度を推定し、加熱素子の抵抗値が所定値以上になっ
た後に酸素ポンプ素子の電極間への電流供給を開始する
ようにしたので、加熱素子への電流供給開始直後の空燃
比の誤判別を防止し、ブラックニング現象による酸素濃
度センサの劣化を防ぐことができる。また、加熱素子か
ら酸素ポンプ素子への熱伝導時間を見越して、加熱状態
検出手段で加熱素子の抵抗値を検出し、その抵抗値が所
定値以上になってから所定時間経過した後に酸素ポンプ
素子の電極間への電流供給を開始するようにしたので、
加熱素子への電流供給開始直後の空燃比の誤判別を防止
し、ブラックニング現象による酸素濃度センサの劣化を
防ぎ、空燃比のフィードバック制御始動後、最短時間で
開始可能な酸素濃度センサの制御装置を提供することが
できる。 さらに、加熱状態検出手段は、加熱素子の抵抗
値が第１の所定値以上になった後、第１より小さい第２
の所定値以下になった場合に、加熱素子の故障と判断し
て酸素ポンプ素子の電極間への電流供給を停止するよう
にしたので、運転者に不安感を与えることなく、故障を
報知し、配線故障中も酸素濃度センサ素子自身をブラッ
クニング現象で劣化させることなく保護できる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】この発明の請求項２に係る酸素濃度センサ
の制御装置では、加熱状態検出手段で、加熱素子に電流
を流しても、その抵抗値が変化しない場合に、加熱素子
の故障と判断して酸素ポンプ素子の電極間への電流供給
を停止するようにしたので、運転者に不安感を与えるこ
となく、故障を報知し、配線故障中も酸素濃度センサ素
子自身をブラックニング現象で劣化させることなく保護
できる。

【００２０】この発明の請求項３に係る酸素濃度センサ
の制御装置では、加熱状態検出手段で、加熱素子の抵抗
値に応じて加熱素子への通電量を制御し、加熱素子のウ
ォームアップ時の立上がり特性を制御するようにしたの
で、サーマルショックによる酸素濃度センサの破壊を防
止し、かつ空燃比のフィードバック制御始動後、最短時
間で開始可能な酸素濃度センサの制御装置を提供する。

【００２１】この発明の請求項４に係る酸素濃度センサ
の制御装置においては、加熱状態検出手段で、加熱素子
の抵抗値のバラツキを考慮し、目標温度での加熱素子の
抵抗値が一定となるように補正抵抗を設け、加熱素子の
抵抗値と補正抵抗の抵抗値により、加熱素子の加熱状態
を判定するようにしたので、製造工程で生じる加熱素子
の抵抗値のバラツキに左右されず、全ての加熱素子に対
して加熱状態を判定する。

【００２２】

【実施例】

実施例１．図１と図３は、この発明の酸素濃度センサの
制御装置を適用した内燃機関の電子制御燃料噴射装置を
示すブロック図である。図１において、酸素濃度検出手
段を構成する酸素濃度センサ検出部１は、エンジン２の
排気管３の三元触媒コンバータ５より上流に配設され、
酸素濃度センサ検出部１の入出力がＥＣＵ４に接続され
ている。酸素濃度センサ検出部１の保護ケース１１の中
には、図２に示すようなほぼ直方体状の酸素イオン伝導
性固体電解質部材１２が設けられており、酸素イオン伝
導性固体電解質部材１２の中には、気体滞留室１３が形
成されている。気体滞留室１３は酸素イオン伝導性固体
電解質部材１２の外部から被測定気体の排気ガスを導入
する導入孔１４に連通し、導入孔１４は排気管１３の中
で、排気ガスが気体滞留室１３の中に流入しやすい位置
にある。また、酸素イオン伝導性固体電解質部材１２に
は大気を導入する大気基準室１５が気体滞留室１３と壁
を隔てるように形成されており、気体滞留室１３と大気
基準室１５の間の壁部および大気基準室１５の反対側の
壁部には、電極対１７ａ，１７ｂ，１６ａ，１６ｂがそ
れぞれ形成されている。酸素イオン伝導性固体電解質部
材１２および電極対１６ａ，１６ｂが酸素ポンプ素子１
８として作用し、酸素イオン伝導性固体電解質部材１２
および電極対１７ａ，１７ｂが電池素子１９として作用
する。さらに、大気基準室１５の外壁面には加熱手段と
しての加熱素子２０が設けられている。酸素イオン伝導
性固体電解質部材１２としては二酸化ジルコニウムが用
いられ、電極１６ａないし１７ｂとしては白金が用いら
れる。

【００２３】図３において、ＥＣＵ４の中には、差動増
幅回路２１、基準電圧源２２、電流検出抵抗２３、スイ
ッチ２７からなる酸素濃度センサ制御部が設けられてお
り、酸素ポンプ素子１８の電極１６ｂと電池素子１９の
電極１７ｂはアースに接続されている。電池素子１９の
電極１７ａは差動増幅回路２１に接続され、差動増幅回
路２１は電池素子１９の電極対１７ａ，１７ｂの間の発
生電圧と基準電圧源２２の出力電圧との差電圧に応じた
電圧を出力する。基準電圧源２２の出力電圧は理論空燃
比に相当する電圧（例えば、０．４Ｖ）である。差動増
幅回路２１の出力端は、スイッチ２７と電流検出抵抗２
３を介して酸素ポンプ素子１８の電極１６ａに接続され
ており、電流検出抵抗２３の両端が酸素濃度センサとし
ての出力端であり、マイクロコンピュータからなる制御
回路２４に接続されている。制御回路２４には、ポテン
ショメータからなり絞り弁２５の開度に応じたレベルの
出力電圧を発生する絞り弁開度センサ３１と、絞り弁２
５の下流の吸気管２６に設けられ吸気管２６内の絶対圧
に応じたレベルの出力電圧を発生する絶対圧センサ３２
と、エンジンの冷却水温に応じたレベルの出力電圧を発
生する水温センサ３３と、エンジン２のクランクシャフ
トの回転に同期したパルス信号を発生するクランク角セ
ンサ３４と、オン時にバッテリーの出力電圧を制御回路
２４に出力するイグニッションスイッチ３７と、エンジ
ン２の吸気バルブ近傍の吸気管２６に設けられたインジ
ェクタ３５が接続されている。

【００２４】制御回路２４は、電流検出抵抗２３の両端
の差動電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４０
と、絞り弁開度センサ３１、絶対圧センサ３２、水温セ
ンサ３３の各出力レベルを変換するレベル変換回路４１
と、レベル変換回路４１を経た各センサ出力の１つを選
択的に出力するマルチプレクサ４２と、マルチプレクサ
４２から出力される信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器４３と、クランク角センサ３４の出力信号の波
形を整形してＴＤＣ信号として出力する波形整形回路４
４と、波形整形回路４４からのＴＤＣ信号の発生間隔を
クロックパルス発生回路から出力されるクロックパルス
数によって計測するカウンタ４５と、イグニッションス
イッチ３７の出力レベルを変換するレベル変換回路３８
と、レベル変換回路３８を経たスイッチ出力をデジタル
データとするデジタル入力モジュレータ３９と、インジ
ェクタ３５を駆動する駆動回路４６ａと、スイッチ２７
をオン駆動する駆動回路４６ｂと、プログラムに従って
デジタル演算を行うＣＰＵ４７と、各種の処理プログラ
ムおよびデータが予め書き込まれたＲＯＭ４８と、ＲＯ
Ｍ４９を備えている。Ａ／Ｄ変換器４０，４３、マルチ
プレクサ４２、カウンタ４５、デジタル入力モジュレー
タ３９、駆動回路４６ａ，４６ｂ、ＣＰＵ４７、ＲＯＭ
４８およびＲＯＭ４９は、入出力パルス５０によって互
いに接続されており、ＣＰＵ４７には波形整形回路４４
からのＴＤＣ信号が供給される。また、制御回路２４内
にはヒータ電流供給回路５１が設けられている。

【００２５】前述したように構成されたエンジンの電子
制御燃料噴射装置においては、Ａ／Ｄ変換器４０からは
酸素ポンプ素子１８を流れるポンプ電流値Ｉｐ、Ａ／Ｄ
変換器４３からは絞り弁開度θｔｈ、吸気管内絶対圧Ｐ
ｂａ、冷却水温Ｔｗの情報が択一的に、カウンタ４５か
らはエンジンの回転数Ｎｅ、デジタル入力モジュレータ
３９からはイグニッションスイッチ３７のオンオフ情報
が、それぞれ入出力パルス５０を介してＣＰＵ４７に供
給される。ＣＰＵ４７は、ＲＯＭ４８に記憶された演算
プログラムに従って前記の各情報を読み込み、それらの
情報を基にＴＤＣ信号に同期して燃料供給ルーチンの所
定の算出式からエンジン２への燃料供給量に対応するイ
ンジェクタ３５の燃料噴射時間Ｔｏｕｔを演算する。そ
して、その燃料噴射時間Ｔｏｕｔだけ駆動回路４６ａが
インジェクタ３５を駆動してエンジン２へ燃料を供給す
る。燃料噴射時間Ｔｏｕｔは、次式から計算される。

【００２６】 Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×Ｋｏ２×Ｋｗｏｔ×Ｋｔｗ （１）

【００２７】ここで、Ｔｉはエンジンの回転数Ｎｅと吸
気管内絶対圧Ｐｂａとから決定される基本噴射時間を表
わす基本供給量、Ｋｏ２は酸素濃度センサの出力レベル
に応じて設定される空燃比のフィードバック補正係数、
Ｋｗｏｔは高負荷時の燃料増量補正係数、Ｋｔｗは冷却
水温係数であり、これらの値は燃料供給ルーチンのサブ
ルーチンにおいて設定される。

【００２８】一方、駆動回路４６ｂはＣＰＵ４７からの
オン駆動指令に応じてスイッチ２７をオン駆動し、オン
駆動停止指令に応じてスイッチ２７のオン駆動を停止す
る。スイッチ２７がオン駆動されると、差動増幅回路２
１の出力端からスイッチ２７、電流検出抵抗２３を介し
て酸素ポンプ素子１８の電極対１６ａ，１６ｂの間にポ
ンプ電流が流れ始める。酸素ポンプ素子１８へのポンプ
電流の供給が開始されると、その時エンジン２に供給さ
れる混合気の空燃比がリーン領域にあれば、電池素子１
９の電極対１７ａ，１７ｂの間に発生する電圧が基準電
圧源２２の出力電圧より低くなるので、差動増幅回路２
１の出力レベルが正レベルになり、この正レベル電圧が
電流検出抵抗２３と酸素ポンプ素子１８の直列回路に供
給される。酸素ポンプ素子１８には、電極１６ａから電
極１６ｂに向かってポンプ電流が流れるため気体滞留室
１３の中の酸素が電極１６ｂでイオン化して酸素ポンプ
素子１８の中を移動し、電極１６ａから酸素ガスとして
放出され気体滞留室１３の中の酸素が汲み出される。気
体滞留室１３の中の酸素の汲み出しにより、気体滞留室
１３に中の排気ガスと大気基準室１５に中の大気の間に
酸素濃度差が生じ、この酸素濃度差に応じた電圧Ｖｓが
電池素子１９の電極対１７ａ，１７ｂの間に発生し、こ
の電圧Ｖｓが差動増幅回路２１の反転入力端に供給され
る。差動増幅回路２１の出力電圧は、電圧Ｖｓと基準電
圧源２２の出力電圧との差電圧に比例した電圧となるの
で、ポンプ電流値は排気ガス中の酸素濃度に比例し、電
流検出抵抗２３の両端電圧として出力される。

【００２９】エンジン２に供給される混合気の空燃比が
リッチ領域の時には、電圧Ｖｓが基準電圧源２２の出力
電圧を越えるので、差動増幅回路２１の出力レベルが正
レベルから負レベルに反転し、このレベルの反転により
酸素ポンプ素子１８の電極対１６ａ，１６ｂの間に流れ
るポンプ電流が減少し、電流の方向が反転する。すなわ
ち、ポンプ電流が電極１６ｂから１６ａの方向に流れ、
外部の酸素が電極１６ａでイオン化して酸素ポンプ素子
１８内を移動して電極１６ｂから酸素ガスとして気体滞
留室１３内に放出されるので、酸素が気体滞留室１３内
に汲み込まれる。したがって、気体滞留室１３内の酸素
濃度が常に一定になるようにポンプ電流を供給すること
により、酸素を汲み込んだり、汲み出したりするので、
図４に示すように、ポンプ電流値Ｉｐはリーン領域およ
びリッチ領域において排気ガス中の酸素濃度にそれぞれ
比例して流れる。また、このポンプ電流値Ｉｐに応じて
前記のフィードバック補正係数Ｋｏ２が設定される。

【００３０】図５は、この発明のヒータ制御部の詳細図
を示したものである。図において、ヒータ電流供給回路
５１はＣＰＵ４７からのデューティ信号指令に応じてヒ
ータ素子２０に電流を供給し、このデューティ信号がオ
ンの時、すなわち、ヒータに電流を供給する時には、ヒ
ータの両端の電圧をＡ／Ｄ変換器５２により読み込み、
この電圧と基準抵抗Ｒｓとにより、ヒータ抵抗を検出す
るようになっている。デューティ信号は、例えば、１０
０ｍｓｅｃ毎に１０ｍｓｅｃは必ずオンするようにして
おけば、ヒータ抵抗はほぼリアルタイムに検出できる。
また、ヒータ抵抗のばらつきを吸収するために、酸素濃
度センサのコネクタに挿入されたヒータ補正抵抗５３の
値もＡ／Ｄ変換器５２により読み込むようになってい
る。

【００３１】次に、この発明の酸素濃度センサの制御装
置の手順を図６に示したＣＰＵ４７の動作フロー図に従
って説明する。図において、各処理は、ＣＰＵの時間管
理により１００ｍｓｅｃ毎に行われるようになってい
る。処理が開始されると、まず、ＲＡＭに記憶されたカ
ウンタの値がゼロかどうかチェックされる（ステップ６
１）。これは、１００ｍｓｅｃ毎にヒータ抵抗の検出を
行うかどうかの判断をするためである。そして、カウン
タの値がゼロでなければ、ヒータ抵抗の検出処理を行わ
ず、ステップ７３に飛ぶ。カウンタの値がゼロなら、１
００ｍｓｅｃの時間が経過したことになるので、次の処
理に進み、まず、次回の１００ｍｓｅｃ検出のためのカ
ウンタの値をセットする（ステップ６２）。そして、Ｃ
ＰＵ４７のデューティ信号指令により、ヒータ電流供給
回路５１からヒータ素子２０に電流を供給し（ステップ
６３）、ヒータの両端の電圧と基準抵抗Ｒｓよりヒータ
抵抗を検出する（ステップ６４）。ヒータ抵抗は、次式
により求められる。

【００３２】 ヒータ抵抗＝（ＶＨＨ−ＶＨＬ）／（ＶＨＬ／Ｒｓ） （２）

【００３３】ここで、ＶＨＨ，ＶＨＬはヒータの端子電
圧である。さらに、ヒータ抵抗は、図７に示したよう
に、製造工程において抵抗値にバラツキが生じるが、そ
の温度特性はほぼ同じと考えられるので、所定温度ｔで
のセンター品Ｒ０に対し、バラツキ分Ｒ０−Ｒ１に対応
した値を補正抵抗として設定しておけば、ヒータ抵抗の
バラツキを吸収することができる。そこで、ヒータ補正
抵抗５３の値をＡ／Ｄ変換器５２により読み込み（ステ
ップ６５）、ステップ６４で検出したヒータ抵抗の抵抗
値とステップ６５で読み込まれたヒータ補正抵抗５３の
抵抗値を加減算して、ヒータ抵抗のバラツキ分を補正し
た判定抵抗値を算出する（ステップ６６）。そして、次
の処理に進み、判定抵抗値と設定値１とを比較する（ス
テップ６７）。ここでの設定値１とは、ポンプ電流供給
を開始しても、ブラックニング現象がおこる心配のない
温度（例えば、５５０度）に相当する抵抗値である。判
定抵抗値が設定値１より大きい場合には、ヒータ温度は
高いのでステップ６８に進み、温度が高くなってから所
定時間経過したかどうかが判定される。これは、ヒータ
部から酸素ポンプ素子部への温度の伝熱時間を考慮し
て、所定時間が経過したかどうかを判断するものであ
り、この時間の代りにステップ６７での設定値１を少し
高め（例えば、６００度）にしておいてもよい。

【００３４】前述した所定時間が経過していれば、ポン
プ電流の供給を開始し（ステップ６９）、時間が経過し
ていなければ、ステップ７３に進む。ステップ６７で判
定抵抗値が設定値１以下なら、ステップ７０に進み、今
までポンプ電流を供給していたかどうかをチェックす
る。そして、今まで供給していたら、ヒータが何等かの
原因でブラックニング現象が起こり得る温度まで低下し
てきたと判断し、ポンプ電流の供給を停止し（ステップ
７１）、ヒータ故障プラグをセットして（ステップ７
２）次の処理に進む。ステップ７０で今までポンプ電流
を供給していなかった場合には、ヒータに電流供給を開
始してから、ポンプ電流を供給開始できるヒータ温度ま
で上昇していないと判断して、ステップ７３に進む。

【００３５】ステップ７３以降は、ヒータ制御を行うス
テップであり、まず、判定抵抗値が設定値２より大きい
かどうかがチェックされる（ステップ７３）。ここで、
設定値２および次に出てくる設定値３は、ヒータのヒー
トショックによる素子の破壊を防止するため、所定温度
（例えば、２００度や４００度）まではヒータの温度を
ゆっくり上昇させ、ヒータ供給電力を制限する目的のた
めに使用される。ステップ７３で判定抵抗値が設定値２
より大きければ、次の設定値３との比較を行い（ステッ
プ７４）、更に設定値３より大きければ（ステップ７
５）、次のステップに進み、そうでなければステップ７
８に進む。ステップ７３で判定抵抗値が設定値２より小
さい場合には、ヒータの電流供給が開始された直後と判
断して、ヒータの電力供給を３０％のデューティに制限
し、カウンタの値が３０ｍｓｅｃ以内かどうかをチェッ
クする（ステップ７７）。そして、３０ｍｓｅｃ以内な
らば、ステップ７８でもカウンタの値は当然６０ｍｓｅ
ｃ以内と判断されるので、ステップ７６でヒータをオン
し、ステップ７７で３０ｍｓｅｃを越えていれば、ステ
ップ７９に進んでヒータをオフし、供給電力に３０％の
制限をかける。同様に、ステップ７８でも６０ｍｓｅｃ
以内ならば、ステップ７６でヒータをオンし、６０ｍｓ
ｅｃを越えていれば、ステップ７９でヒータをオフし、
供給電力に６０％の制限をかける。このようにして、ヒ
ータ加熱開始時のヒートショックを防止する。

【００３６】また、ヒータの加熱が安定期に入り、ヒー
タを目標温度に制御するステップとしてステップ７５が
ある。ステップ７３、ステップ７４で加熱のウォームア
ップが終了したと判定された場合には、ステップ７５に
進み判定抵抗値と設定値４が比較される。ここで、設定
値４は目標ヒータ温度（例えば、７５０度）に相当する
抵抗値であり、判定抵抗値が設定値４より大きい場合に
は、ステップ７９でヒータをオフし、小さい場合には、
ステップ７６でヒータをオンして、ヒータを目標温度に
制御する。この操作は、このフローチャートが実行され
る１００ｍｓｅｃ毎にデューティ制御される。以上にお
いて、ＥＣＵ４、その処理プログラムはこの発明の加熱
状態検出手段を構成している。

【００３７】前記実施例では、検出したヒータ抵抗値を
補正抵抗値で補正した判定抵抗値を設定値１〜４と比較
したが、設定値１〜４をＲ０とＲ１の偏差で補正して、
補正した後の設定値１〜４を判定抵抗値として検出した
ヒータ抵抗値と比較してもよい。

【００３８】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３９】この発明の請求項１に係る酸素濃度センサ
の制御装置においては、加熱手段に加熱状態を検出する
加熱状態検出手段を設け、その出力値により酸素ポンプ
素子の電極間への電流供給を開始するために、加熱状態
検出手段で加熱素子の抵抗値を検出して、その抵抗値よ
り加熱素子の温度を推定し、加熱素子の抵抗値が所定値
以上になった後に、酸素ポンプ素子の電極間への電流供
給を開始するようにしたので、加熱素子への電流供給開
始直後の空燃比の誤判別を防止し、ブラックニング現象
による酸素濃度センサの劣化を防ぐことができる。ま
た、加熱素子から酸素ポンプ素子への熱伝導時間を見越
して、加熱素子の抵抗値が所定値以上になってから所定
時間経過した後に酸素ポンプ素子の電極間への電流供給
を開始するようにしたので、加熱素子への電流供給開始
直後の空燃比の誤判別を防止し、ブラックニング現象に
よる酸素濃度センサの劣化を防ぐことができ、空燃比の
フィードバック制御始動後、最短時間で開始可能な酸素
濃度センサの制御装置を提供することができる。 さら
に、加熱状態検出手段は、加熱素子の抵抗値が第１の所
定値以上になった後、第１より小さい第２の所定値以下
になった場合に、加熱素子の故障と判断して酸素ポンプ
素子の電極間への電流供給を停止するようにしたので、
運転者に不安感を与えることなく、故障を報知すること
ができ、配線故障中も酸素濃度センサ素子自身をブラッ
クニング現象で劣化させることなく保護することができ
る。

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】この発明の請求項２に係る酸素濃度センサ
の制御装置においては、加熱状態検出手段で、加熱素子
に電流を流しても、その抵抗値が変化しない場合に、加
熱素子の故障と判断して酸素ポンプ素子の電極間への電
流供給を停止するようにしたので、前記と同様に、運転
者に不安感を与えることなく、故障を報知することがで
き、配線故障中も酸素濃度センサ素子自身をブラックニ
ング現象で劣化させることなく保護することができる。

【００４５】この発明の請求項３に係る酸素濃度センサ
の制御装置においては、加熱状態検出手段で、加熱素子
の抵抗値に応じて加熱素子への通電量を制御し、加熱素
子のウォームアップ時の立上がり特性を制御するように
したので、サーマルショックによる酸素濃度センサの破
壊を防止し、かつ空燃比のフィードバック制御始動後、
最短時間で開始可能な酸素濃度センサの制御装置を提供
することができる。

【００４６】この発明の請求項４に係る酸素濃度センサ
の制御装置においては、加熱状態検出手段で、加熱素子
の抵抗値のバラツキを考慮し、目標温度での加熱素子の
抵抗値が一定となるように補正抵抗を設け、加熱素子の
抵抗値と補正抵抗の抵抗値により、加熱素子の加熱状態
を判定するようにしたので、製造工程で生じる加熱素子
の抵抗値のバラツキに左右されず、全ての加熱素子に対
して加熱状態を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の酸素濃度センサの制御装置を適用し
た電子制御燃料噴射装置を示すブロック図である。

【図２】酸素濃度センサ検出部内を示す図である。

【図３】ＥＣＵ内の回路図である。

【図４】酸素濃度センサの出力特性を示す図である。

【図５】この発明のヒータ制御部のブロック図である。

【図６】ＣＰＵの動作を示すフローチャートである。

【図７】ヒータ抵抗の温度特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 酸素濃度センサ検出部 ２ エンジン ３ 排気管 ４ ＥＣＵ ５ 三元触媒コンバータ １２ 酸素イオン伝導性固体電解質部材 １６ａ，１６ｂ 電極対 １７ａ，１７ｂ 電極対 １８ 酸素ポンプ素子 １９ 電池素子 ２０ ヒータ素子 ２３ 電流検出抵抗 ２４ 制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−9356（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−249077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−182645（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−276062（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−155260（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−138560（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−189259（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/419 G01N 27/409 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気ガス中に配設される一対
   の酸素イオン伝導性固体電解質部材を有し、その各固体
   電解質部材に一対の電極が形成されかつ前記一対の固体
   電解質部材が所定の間隙をおいて対向するように配置さ
   れ、前記一対の固体電解質部材の一方が酸素ポンプ素子
   として、他方が酸素濃度比測定用電池素子としてそれぞ
   れ作用する酸素濃度検出手段と、 供給される電流値に応じて発熱して前記酸素濃度検出手
   段を加熱する加熱手段と、 前記加熱手段に加熱状態を検出する加熱状態検出手段と
   を備え、 前記加熱状態検出手段の出力値により前記酸素ポンプ素
   子の電極間への電流供給を開始し、この供給電流値を酸
   素濃度検出値とする酸素濃度センサの制御装置におい
   て、 前記加熱状態検出手段は、 加熱素子の抵抗値を検出して、その抵抗値より加熱素子
   の温度を推定し、前記加熱素子の抵抗値が所定値以上に
   なってから所定時間経過した後に、酸素ポンプ素子の電
   極間への電流供給を開始し、 前記加熱素子の抵抗値が第１の所定値以上になった後、
   第１より小さい第２の所定値以下になった場合、前記加
   熱素子の故障と判断し、前記酸素ポンプ素子の電極間へ
   の電流供給を停止する ことを特徴とする酸素濃度センサ
   の制御装置。
2. 【請求項２】 前記加熱手段を作動させても前記加熱状
   態検出手段の出力値が変化しない時、前記加熱手段の故
   障と判定することを特徴とする請求項１の酸素濃度セン
   サの制御装置。
3. 【請求項３】 前記加熱状態検出手段の検出値に応じ
   て、前記加熱素子への通電量を制御し、前記加熱素子の
   ウォームアップ時の立上がり特性を制御することを特徴
   とする請求項２の酸素濃度センサの制御装置。
4. 【請求項４】 前記加熱素子に補正抵抗を設け、前記加
   熱素子の抵抗値と前記補正抵抗の抵抗値より加熱状態を
   判定することを特徴とする請求項３の酸素濃度センサの
   制御装置。