JP3453852B2 - ヒータ付き酸素センサの管理装置 - 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、内燃機関排気系の触
媒コンバータ下流側に配設されるヒータ付き酸素センサ
の状態を管理するヒータ付き酸素センサの管理装置に関
し、特に、同酸素センサのヒータ通電条件、或いは使用
条件を簡便に管理する上で有効な装置の具現に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関排出ガス中の酸素濃度
を検出する酸素センサは、動作温度に制限があり、例え
ば４００℃以下の低温では正常に動作しない。

【０００３】またそのため、内燃機関の低温始動後にお
ける暖機運転やアイドリング状態が長時間に亘った場合
などその排出ガス温度が低下する状況にあっては、こう
した酸素センサの検出値に基づく各種制御の信頼性も著
しく低いものとなる。

【０００４】そこで従来は、酸素センサのこうした不都
合を解消すべく、同センサのセンサ素子をヒータによっ
て加熱してその温度を４００℃以上に保持する構造とし
た、いわゆるヒータ付き酸素センサが多く用いられてい
る。

【０００５】なおこうしたヒータ付き酸素センサにあっ
ては、そのヒータに対して常時、或いは低温時に通電を
行うことによって、センサ素子の活性温度である上記４
００℃以上の温度を確保することとなる。

【０００６】一方、こうした酸素センサは通常、空燃比
のフィードバック制御に使用される都合上、内燃機関排
気系の燃料室に近い位置、すなわち触媒コンバータの上
流側に配設される。

【０００７】ただし、同センサには、上記ヒータ付きの
ものといえどもその出力特性のばらつきや、経時的、経
年的な劣化があり、また上記触媒コンバータにおいても
やはり、その浄化率の経時的、経年的な低下がある。そ
して、このような酸素センサの出力特性のばらつきや劣
化、或いは触媒コンバータの浄化率の低下等が、上記空
燃比フィードバック制御にかかる制御精度や排出ガス規
制への対応を損なう原因ともなっている。

【０００８】そこで近年は、上記触媒コンバータの下流
側にも酸素センサを設け、この触媒コンバータ下流側の
酸素センサを通じて上記触媒コンバータ上流側の酸素セ
ンサの出力特性のばらつきや劣化を補償し、更には触媒
コンバータの浄化率低下等を診断するようにしたシステ
ムが提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このようなシステムに
よれば、上記空燃比のフィードバック制御にかかる制御
精度は確かに保証され、また排出ガス規制への対応も良
好に維持される。

【００１０】しかし一方で、こうしたいわゆるダブル酸
素センサシステムを採用することにより、次に述べるよ
うな不都合が新たに表面化することともなった。すなわ
ち、上記触媒コンバータ下流側の酸素センサにあって
も、その信頼性を確保するためにヒータ付き酸素センサ
が使用され、且つそのヒータに対して常時或いは低温時
に通電が行われることとなるが、この触媒コンバータ下
流側の酸素センサにあっては特に、 ・機関の停止時にその排気管または触媒コンバータ内に
溜まった水滴。 ・機関の低温始動後の排出ガスが冷えた排気管等に触れ
て凝縮した水滴。 等がその加熱されたセンサ素子に接触し、同素子をサー
マルショックによる割れに至らしめる恐れが出てきたこ
とである。

【００１１】なお従来は、こうした酸素センサ素子の割
れを防止すべく、例えば実開平５−８４８５２号公報に
みられるように、 （１）機関の排気管温度と酸素センサの素子温度とをそ
れぞれ温度センサにより測定する。 （２）これら測定した温度に応じて上記ヒータへの通電
をオン／オフ制御する。 詳しくは、上記素子温度が３３０℃未満で且つ、上記排
気管温度が１００℃を超えていることを条件にヒータへ
の通電をオンとし、同素子温度が３３０℃以上で且つ、
同排気管温度が１００℃以下あることを条件に同通電を
オフとする。といった通電制御を実行する装置が提案さ
れてはいるものの、実用性の面では尚課題を残すもので
あった。

【００１２】すなわち同公報に記載の装置では、上記温
度センサの配設が必須となり、装置を構成する上でのコ
ストアップが避けられない。しかも同装置では、上記素
子温度と排気管温度とに基づき、それぞれその境界温度
付近では頻繁に通電のオン／オフが繰り返されることと
もなる。すなわち、制御の複雑化ばかりが先立って、酸
素センサとしての機能が十分に果たされない懸念もあ
る。因みに、ヒータ付き酸素センサとはいえ通常は、ヒ
ータへの通電が開始されてから同センサが活性化される
までに応答遅れがあり、ヒータへの通電直後から正常な
酸素濃度検出が行われるとは限らない。

【００１３】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、触媒コンバータ下流側にもヒータ付き酸
素センサが配設されるシステムにあって、酸素センサの
素子割れを簡便且つ確実に防止して且つ、こうした酸素
センサとしての機能が十分に果たされる好ましい状態で
その利用を図ることのできるヒータ付き酸素センサの管
理装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、請求項１記載の発明では、上記触媒コンバータ下
流側に配設されるヒータ付き酸素センサの状態を管理す
る装置にあって、内燃機関の負荷を算出する負荷算出手
段と、この算出される負荷が所定値以上にある時間を積
算する時間積算手段と、この積算された時間が内燃機関
排気管の水分不発生温度に相当する所定の時間に達する
ことを条件に前記酸素センサのヒータに通電を行う通電
制御手段とを具える構成とする。

【００１５】また、請求項２記載の発明では、同触媒コ
ンバータ下流側に配設されるヒータ付き酸素センサの状
態を管理する装置にあって、内燃機関の負荷を算出する
負荷算出手段と、この算出される負荷が所定値以上にあ
るときの負荷量を積算する負荷量積算手段と、この積算
された負荷量が内燃機関排気管の水分不発生温度に相当
する所定の負荷量に達することを条件に前記酸素センサ
のヒータに通電を行う通電制御手段とを具える構成とす
る。

【００１６】また、請求項３記載の発明では、これら請
求項１または２記載の発明の構成において、内燃機関の
アイドル判定を行うアイドル判定手段と、このアイドル
判定されている時間が所定の時間継続されることを条件
に、前記積算値をリセットし、且つ前記酸素センサのヒ
ータへの通電を解除する通電解除制御手段とを更に具え
る構成とする。

【００１７】また、請求項４記載の発明では、同触媒コ
ンバータ下流側に配設されるヒータ付き酸素センサの状
態を管理する装置にあって、内燃機関の負荷を算出する
負荷算出手段と、この算出される負荷が所定値以上にあ
るときアップカウントし、同負荷が所定値未満となると
きダウンカウントするアップ／ダウンタイマと、このタ
イマ値が内燃機関排気管の水分不発生温度に相当する所
定の値に達することを条件に前記酸素センサのヒータに
通電を行い、同タイマ値が該所定の値未満となることを
条件に前記酸素センサのヒータへの通電を解除する通電
制御手段とを具える構成とする。

【００１８】また請求項５記載の発明では、上記請求項
４記載の発明の構成にあって、前記アップ／ダウンタイ
マは、前記アップカウント値をＵｐまた前記ダウンカウ
ント値をＤｏｗｎとするとき、 Ｕｐ ＞ Ｄｏｗｎ の関係にその各カウント値が設定されるものとする。

【００１９】また請求項６記載の発明では、上記各項記
載の発明の構成にあって、前記酸素センサのヒータが通
電中であることを条件にその通電時間を計時する通電時
間計時手段と、この計時された時間が前記酸素センサの
活性温度に相当する所定の時間以上にあることを条件に
同酸素センサの使用を許可する活性管理手段とを更に具
える構成とする。

【００２０】また請求項７記載の発明では、特に上記請
求項１または３記載の発明の構成にあって、前記酸素セ
ンサのヒータが通電中であり且つ前記時間積算手段にて
積算された時間が前記酸素センサの活性温度に相当する
所定の時間以上にあることを条件に同酸素センサの使用
を許可する活性管理手段を更に具える構成とする。

【００２１】また請求項８記載の発明では、特に上記請
求項２または３記載の発明の構成にあって、前記酸素セ
ンサのヒータが通電中であり且つ前記負荷量積算手段に
て積算された負荷量が前記酸素センサの活性温度に相当
する所定の負荷量以上にあることを条件に同酸素センサ
の使用を許可する活性管理手段を更に具える構成とす
る。

【００２２】また請求項９記載の発明では、上記請求項
４または５記載の発明の構成にあって、前記酸素センサ
のヒータが通電中であり且つ、前記アップ／ダウンカウ
ンタのカウント値が前記酸素センサの活性温度に相当す
る所定の値以上にあることを条件に同酸素センサの使用
を許可する活性管理手段を更に具える構成とする。

【００２３】また請求項１０記載の発明では、これら請
求項１乃至９記載の発明の各構成にあって、前記内燃機
関の負荷は、同内燃機関への吸入空気量であり、前記負
荷算出手段は、この吸入空気量の都度の値を算出する吸
入空気量算出手段であるとする。

【００２４】また請求項１１記載の発明では、同じく請
求項１乃至９記載の発明の各構成にあって、前記内燃機
関の負荷は同内燃機関への燃料基本噴射量であり、前記
負荷算出手段はこの燃料基本噴射量の都度の値を算出す
る燃料基本噴射量算出手段であるとする。

【００２５】また請求項１２記載の発明では、これも同
じく請求項１乃至９記載の発明の各構成にあって、前記
内燃機関の負荷は同内燃機関への吸入空気圧であり、前
記負荷算出手段はこの吸入空気圧の都度の値を算出する
吸入空気圧算出手段であるとする。

【００２６】また、請求項１３記載の発明では、触媒コ
ンバータ下流側に配設されるヒータ付き酸素センサの状
態を管理する装置にあって、内燃機関の負荷を算出する
負荷算出手段と、この算出される負荷が所定値以上にあ
る時間を積算する時間積算手段と、この積算された時間
が前記酸素センサの活性温度に相当する所定の時間に達
することを条件に同酸素センサの使用を許可する管理手
段とを具える構成とする。

【００２７】また、請求項１４記載の発明では、同触媒
コンバータ下流側に配設されるヒータ付き酸素センサの
状態を管理する装置にあって、内燃機関の負荷を算出す
る負荷算出手段と、この算出される負荷が所定値以上に
あるときの負荷量を積算する負荷量積算手段と、この積
算された負荷量が前記酸素センサの活性温度に相当する
所定の負荷量に達することを条件に同酸素センサの使用
を許可する管理手段とを具える構成とする。

【００２８】また、請求項１５記載の発明では、これら
請求項１３または１４記載の発明の構成にあって、内燃
機関のアイドル判定を行うアイドル判定手段と、このア
イドル判定されている時間が所定の時間継続されること
を条件に前記積算値をリセットし且つ同酸素センサの使
用を禁止する禁止手段とを更に具える構成とする。

【００２９】また、請求項１６記載の発明では、同触媒
コンバータ下流側に配設されるヒータ付き酸素センサの
状態を管理する装置にあって、内燃機関の負荷を算出す
る負荷算出手段と、この算出される負荷が所定値以上に
あるときアップカウントし、同負荷が所定値未満となる
ときダウンカウントするアップ／ダウンタイマと、この
タイマ値が前記酸素センサの活性温度に相当する所定の
値に達することを条件に同酸素センサの使用を許可し、
同タイマ値が該所定の値未満となることを条件に同酸素
センサの使用を禁止する管理手段とを具える構成とす
る。

【００３０】また請求項１７記載の発明では、上記請求
項１６記載の発明の構成にあって、前記アップ／ダウン
タイマは、前記アップカウント値をＵｐまた前記ダウン
カウント値をＤｏｗｎとするとき、 Ｕｐ ＞ Ｄｏｗｎ の関係にその各カウント値が設定されるものとする。

【００３１】また請求項１８記載の発明では、これら請
求項１３乃至１７記載の発明の各構成にあって、前記内
燃機関の負荷は同内燃機関への吸入空気量であり、前記
負荷算出手段はこの吸入空気量の都度の値を算出する吸
入空気量算出手段であるとする。

【００３２】また請求項１９記載の発明では、同じく請
求項１３乃至１７記載の発明の各構成にあって、前記内
燃機関の負荷は同内燃機関への燃料基本噴射量であり、
前記負荷算出手段はこの燃料基本噴射量の都度の値を算
出する燃料基本噴射量算出手段であるとする。

【００３３】そして請求項２０記載の発明では、これも
同じく請求項１３乃至１７記載の発明の各構成にあっ
て、前記内燃機関の負荷は同内燃機関への吸入空気圧で
あり、前記負荷算出手段はこの吸入空気圧の都度の値を
算出する吸入空気圧算出手段であるとする。

【００３４】

【作用】内燃機関排気管の温度は、同機関の負荷の状態
と強い相関を有していることが発明者による実験によっ
て確認されている。

【００３５】また、この排気管は通常、車両の下側に配
設されることから、たとえ同機関が運転状態にあって
も、アイドル時には外気によって自然冷却され、その温
度も横ばい若しくは自然降下することが併せて確認され
ている。

【００３６】そこで、上記請求項１または３記載の発明
によるように、内燃機関の負荷を適宜算出し、この算出
される負荷が所定値以上にある時間を積算することで、
特に温度センサ等を用いることなく、上記排気管の温度
が簡易に推定できるようになる。

【００３７】そしてこのため、上記通電制御手段によっ
てこの積算された時間が排気管の水分不発生温度に相当
する所定の時間に達することを条件に上記酸素センサの
ヒータに通電を行うようにすれば、前述した水滴等がそ
の素子部に触れることのない安全な状態で、該センサ素
子の加熱が行われるようになる。

【００３８】しかも上記請求項３記載の発明によるよう
に、上記通電解除制御手段を通じて、アイドル時間が所
定の時間継続されることを条件に同ヒータへの通電を解
除するようにすれば、上記排気管がその後冷却されてそ
こに前述した水滴等が発生する以前に、同センサの冷却
が行われるようにもなる。

【００３９】したがってこの場合も、前述したサーマル
ショック等を引き起こすことなく、同酸素センサの安全
が確保されるようになる。そして、上記ヒータに対する
このような通電制御手法によれば、同ヒータへの通電が
頻繁にオン／オフされる懸念もないことから、上記触媒
コンバータ下流側に配設される酸素センサとしての機能
もその間十分に果たされるようになる。

【００４０】因みに、この触媒コンバータ下流側に配設
される酸素センサは、同触媒コンバータの上流側に配設
される酸素センサとは違い、空燃比フィードバック制御
等に直接使用されることはないため、そのヒータが常時
通電されている必要はない。車両の定常走行時に、前述
した触媒コンバータ上流側の酸素センサの出力特性のば
らつきや劣化を補償でき、或いは触媒コンバータの浄化
率低下等を診断できればよい。

【００４１】なお、上記排気管における水分不発生温度
が略７０℃以上の温度であること、また同排気管への水
分発生が懸念される上記アイドル時間の継続時間が略３
０分であること、なども発明者による上記実験によって
確認されている。

【００４２】また、上記ヒータへの通電解除に併せて、
上記時間積算手段の積算時間をリセットするようにした
ことで、同ヒータに再び通電する際の排気管温度推定情
報も適正化されるようになる。

【００４３】一方、請求項２または３記載の発明による
ように、上記時間積算手段についてはこれを、上記算出
される負荷が所定値以上にあるときの負荷量を積算する
負荷量積算手段に代えることもできる。

【００４４】そして、このように負荷量を直接積算する
ことで、上記排気管の水分不発生温度に対する推定をよ
り正確に行うことができるようにもなる。なお、この場
合には上述のように、通電制御手段は、 ・その積算された負荷量が上記排気管の水分不発生温度
に相当する所定の負荷量に達することを条件に酸素セン
サのヒータに通電を行う。ものとなり、併せて請求項３
記載の通電解除制御手段は、 ・上記アイドル判定されている時間が所定の時間継続さ
れることを条件に、この負荷量積算手段の積算負荷量を
リセットし、且つ酸素センサのヒータへの通電を解除す
る。ものとなる。

【００４５】また、上記請求項４記載の発明によるよう
に、これら時間積算手段或いは負荷量積算手段について
はこれを ・上記算出される負荷が所定値以上にあるときアップカ
ウントし、同負荷が所定値未満となるときダウンカウン
トするアップ／ダウンタイマ。に、また上記通電制御手
段及び通電解除制御手段についてはこれを ・上記タイマ値が上記排気管の水分不発生温度に相当す
る所定の値に達することを条件に酸素センサのヒータに
通電を行い、同タイマ値が該所定の値未満となることを
条件に同ヒータへの通電を解除する通電制御手段。に、
それぞれ代えることもできる。

【００４６】こうした構成によっても、特に温度センサ
等を用いることなく、排気管温度の推定のもとに、上記
触媒コンバータ下流側に配設されるヒータ付き酸素セン
サを安全に加熱し、また冷却することができる。

【００４７】また、こうした構成にあっては特に、上記
請求項５記載の発明によるように、上記アップ／ダウン
タイマのアップカウント値Ｕｐをダウンカウント値Ｄｏ
ｗｎよりも大きく設定することが、ヒータ通電時の排気
管温度推定感度を上げ、更には同ヒータ通電のオン／オ
フ頻度を下げる上で有効である。このようなカウント値
設定とすることで、上記請求項４記載の発明の構成にあ
っても、上述した触媒コンバータ下流側に配設される酸
素センサとしての機能は、その活性期間、十分に果たさ
れるようになる。

【００４８】また、上記請求項６記載の発明によるよう
に、これら発明の各構成にあって、 ・酸素センサのヒータが通電中であることを条件にその
通電時間を計時する通電時間計時手段と、 ・この計時された時間が酸素センサの活性温度に相当す
る所定の時間以上にあることを条件に同酸素センサの使
用を許可する活性管理手段と、を更に具えるようにすれ
ば、ヒータへの通電後、酸素センサが活性化されるまで
の応答遅れにある期間は、同酸素センサの使用が禁止さ
れるようになる。

【００４９】したがって、この触媒コンバータ下流側に
配設される酸素センサを用いて前述した触媒コンバータ
上流側の酸素センサの出力特性のばらつきや劣化の補
正、或いは触媒コンバータの浄化率低下等の診断を行う
場合であれ、それら補正や診断にかかる精度は好適に確
保されるようになる。すなわち、同酸素センサとしての
機能が十分に果たされる最適な状態で、その利用が図ら
れるようになる。

【００５０】また、請求項７記載の発明によるように、
特に上記請求項１または３記載の発明の構成にあって、 ・酸素センサのヒータが通電中であり且つ、時間積算手
段にて積算された時間が酸素センサの活性温度に相当す
る所定の時間以上にあることを条件に同センサの使用を
許可する活性管理手段、を更に具えるようにすれば、或
いは請求項８記載の発明によるように、特に上記請求項
２または３記載の発明の構成にあって、 ・酸素センサのヒータが通電中であり且つ、負荷量積算
手段にて積算された負荷量が酸素センサの活性温度に相
当する所定の負荷量以上にあることを条件に同センサの
使用を許可する活性管理手段、を更に具えるようにすれ
ば、これら請求項１或いは２或いは３記載の発明の構成
に基づくそれぞれ最小限の要素の追加によって、しかも
酸素センサの活性温度を直接推定するかたちで、同セン
サの活性の有無を管理することができるようになる。

【００５１】このためこうした構成によれば、請求項６
記載の発明に関して上述した「酸素センサとしての機能
が十分に果たされる最適な状態での利用」を更に的確な
ものとすることができるようにもなる。

【００５２】なお、酸素センサの素子温度も内燃機関の
負荷の状態と強い相関を有していることが発明者による
実験によって確認されている。また、請求項９記載の発
明によるように、上記請求項４または５記載の発明の構
成にあって、 ・前記酸素センサのヒータが通電中であり且つ、前記ア
ップ／ダウンカウンタのカウント値が前記酸素センサの
活性温度に相当する所定の値以上にあることを条件に同
酸素センサの使用を許可する活性管理手段、を更に具え
るようにすれば、上記請求項４または５記載の発明の構
成にあっても、その構成に基づく最小限の要素の追加に
よって、しかも酸素センサの活性温度を直接推定して、
同センサの活性の有無を管理することができるようにな
る。

【００５３】そしてこの場合も、請求項６記載の発明に
関して上述した「酸素センサとしての機能が十分に果た
される最適な状態での利用」を更に的確なものとするこ
とができるようになる。

【００５４】また、これら請求項１乃至９記載の発明の
各構成にあって、上記排気管温度、或いは酸素センサの
素子温度に相関の強い内燃機関の負荷としては、同機関
への吸入空気量をはじめ、燃料基本噴射量や吸入空気圧
（インテークマニホールド圧）などがある。

【００５５】そこで、上記各負荷算出手段として、請求
項１０記載の発明によるように、 ・吸入空気量の都度の値を算出する吸入空気量算出手
段。或いは請求項１１記載の発明によるように、 ・燃料基本噴射量の都度の値を算出する燃料基本噴射量
算出手段。更には請求項１２記載の発明によるように、 ・吸入空気圧の都度の値を算出する吸入空気圧算出手
段。を用いるようにすれば、それら各手段を通じて簡易
に、しかも的確に上記排気管温度、或いは酸素センサの
素子温度を推定できるようになる。

【００５６】ところで、上記ヒータ付き酸素センサとし
ては、ヒータに対して常時（主に、触媒コンバータ上流
側の酸素センサとして使用される場合）或いは低温時に
選択的に通電が行われるいわば標準ヒータ付き酸素セン
サの他に、低電力ヒータ付き酸素センサがある。

【００５７】この低電力ヒータ付き酸素センサとは、例
えばアイドル放置中など前述した水滴等が発生し易い環
境にあっては、素子温度が例えば４００℃未満の低温に
保持され、車両が定常走行にあるときなど同水滴等が発
生しない環境にあっては、素子温度が例えば４００℃以
上の高温に保持されるよう、そのヒータ電力を適合して
常時通電するタイプの酸素センサである。すなわち同セ
ンサの場合、ヒータに対する通電のオン／オフ制御は必
要とされない。

【００５８】また一方、こうした低電力ヒータ付き酸素
センサといえども、例えばアイドル状態から定常走行状
態に移行するときなど、その素子温度が例えば上記４０
０℃未満の低温から活性温度（４００℃以上の高温）と
なるまでには、やはり所定の応答遅れが発生する。

【００５９】上記請求項１３以降に記載の発明は、上記
触媒コンバータ下流側の酸素センサとしてこのような低
電力ヒータ付き酸素センサが用いられる場合に、その状
態を管理する上で特に有効な構成を有している。

【００６０】まず、酸素センサの素子温度も内燃機関の
負荷の状態と強い相関を有していることは上述した通り
である。また、この酸素センサも通常、上記排気管に装
着された状態で、車両の下側に配設されることから、た
とえ同機関が運転状態にあっても、アイドル時には外気
によって自然冷却され、その温度も横ばい若しくは自然
降下する。

【００６１】そこで、上記請求項１３または１５記載の
発明によるように、機関の負荷を適宜算出し、この算出
される負荷が所定値以上にある時間を積算することで、
この場合も特に温度センサ等を用いることなく、上記酸
素センサの素子温度が簡易に推定できるようになる。

【００６２】そしてこのため、上記管理手段を通じて、
この積算された時間が同酸素センサの活性温度に相当す
る所定の時間に達することを条件に同センサの使用を許
可するようにすれば、たとえ酸素センサに上記応答遅れ
が生じていようとも、その活性温度の直接の推定を通じ
て酸素センサとしての機能が十分に果たされる最適な状
態を見極め且つ、その最適な状態での利用を図ることが
できるようになる。

【００６３】しかも請求項１５記載の発明によるよう
に、上記禁止手段を通じて、アイドル時間が所定の時間
継続されることを条件に同酸素センサの使用を禁止する
ようにすれば、同センサがその後冷却されて、その素子
温度が不活性温度（４００℃未満の低温）となる以前
に、その使用を禁止することができる。

【００６４】したがってこの場合も、酸素センサが不活
性な状態で利用されることを良好に防止することがで
き、ひいては触媒コンバータ上流側の酸素センサの出力
特性のばらつきや劣化の補正、或いは触媒コンバータの
浄化率低下等の診断にかかる精度を好適に確保すること
ができるようになる。

【００６５】また、同請求項１５記載の発明によるよう
に、上記酸素センサの使用禁止に併せて、上記時間積算
手段の積算時間をリセットするようにしたことで、同酸
素センサの使用を再び許可する際の素子温度推定情報も
適正化されるようになる。

【００６６】また、請求項１４または１５記載の発明に
よるように、上記時間積算手段についてはこれを、上記
算出される負荷が所定値以上にあるときの負荷量を積算
する負荷量積算手段に代えることもできる。

【００６７】そして、このように負荷量を直接積算する
ことで、上記酸素センサの活性温度に対する推定をより
正確に行うことができるようにもなる。なおこの場合、
管理手段は、 ・その積算された負荷量が酸素センサの活性温度に相当
する所定の負荷量に達することを条件に同センサの使用
を許可する。ものとなり、併せて請求項１５記載の禁止
手段は、 ・上記アイドル判定されている時間が所定の時間継続さ
れることを条件に、この負荷量積算手段の積算負荷量を
リセットし、且つ同センサの使用を禁止する。ものとな
る。

【００６８】また、上記請求項１６記載の発明によるよ
うに、これら時間積算手段或いは負荷量積算手段につい
てはこれを ・上記算出される負荷が所定値以上にあるときアップカ
ウントし、同負荷が所定値未満となるときダウンカウン
トするアップ／ダウンタイマ。に、また上記管理手段及
び禁止手段についてはこれを ・上記タイマ値が酸素センサの活性温度に相当する所定
の値に達することを条件に同センサの使用を許可し、同
タイマ値が該所定の値未満となることを条件に同センサ
の使用を禁止する管理手段。に、それぞれ代えることも
できる。

【００６９】こうした構成によっても、特に温度センサ
等を用いることなく、酸素センサの素子温度の推定のも
とに、同センサの活性の有無を管理することができるよ
うになる。

【００７０】また、こうした構成にあっては特に、上記
請求項１７記載の発明によるように、上記アップ／ダウ
ンタイマのアップカウント値Ｕｐをダウンカウント値Ｄ
ｏｗｎよりも大きく設定することが、センサ使用許可時
の素子温度推定感度を上げ、更には同センサの使用許可
／禁止にかかる制御頻度を下げる上で有効である。そし
てこの場合も、該触媒コンバータ下流側に配設される酸
素センサとしての機能は、その活性期間、十分に果たさ
れるようになる。

【００７１】また、これら請求項１３乃至１７記載の発
明の各構成にあっても、酸素センサの素子温度に相関の
強い内燃機関の負荷としては、同機関への吸入空気量を
はじめ、燃料基本噴射量や吸入空気圧（インテークマニ
ホールド圧）などがある。

【００７２】そこで、上記各負荷算出手段として、請求
項１８記載の発明によるように、 ・吸入空気量の都度の値を算出する吸入空気量算出手
段。或いは請求項１９記載の発明によるように、 ・燃料基本噴射量の都度の値を算出する燃料基本噴射量
算出手段。更には請求項２０記載の発明によるように、 ・吸入空気圧の都度の値を算出する吸入空気圧算出手
段。を用いるようにすれば、それら各手段を通じて簡易
に、しかも的確に酸素センサの素子温度を推定できるよ
うになる。

【００７３】

【実施例】 （第１実施例）図１に、この発明にかかるヒータ付き酸
素センサの管理装置の第１の実施例を示す。

【００７４】この実施例の装置は、触媒コンバータの上
流側及び下流側の双方にヒータ付き酸素センサを具える
前述したダブル酸素センサシステムにあって、特に下流
側に配設されるヒータ付き酸素センサのヒータ通電条
件、或いは使用条件等を簡便に管理する装置として構成
されている。

【００７５】なお、これら酸素センサが装着される排気
管の温度が内燃機関の負荷の状態、特に吸入空気量と強
い相関を有していること、またこの排気管は通常、車両
の下側に配設されることから、たとえ同機関が運転状態
にあっても、アイドル時には外気によって自然冷却さ
れ、その温度も横ばい若しくは自然降下すること、等々
が実験によって確認されていることは先にも述べた通り
である。

【００７６】はじめに、同図１を参照して、この実施例
において対象となる内燃機関並びにその周辺装置の構成
について説明する。例えば、ｎ気筒（ｎは任意の自然
数）４サイクルエンジンを想定している内燃機関におい
て、その吸入空気は、同図１に示されるように、エアク
リーナ１からエアフローメータ２及び吸気管３を通り、
サージタンク４、インテークマニホールド５を介して各
気筒に吸入される。

【００７７】一方、燃料は、図示しない燃料タンクから
圧送されて、上記インテークマニホールド５に設けられ
た燃料噴射弁６から同機関の各吸気弁１５に向けて噴射
供給される。

【００７８】該機関のシリンダＳ内で燃焼したガスは、
各排気弁１６及び排気管７を通して触媒コンバータ８に
導入され、ここで同燃焼ガス中の有害成分（ＣＯ，Ｈ
Ｃ，ＮＯｘ）が三元触媒により清浄化されて排出され
る。

【００７９】また、上記エアクリーナ１を介して吸気管
３に吸入された空気は、エアフローメータ２によってそ
の空気量（吸入空気量）Ｑが検出され、またアクセルペ
ダルと連動するスロットルバルブ９によってその流量が
制御されるようになる。このスロットルバルブ９の開度
はスロットル開度センサ１０によって検出される。ま
た、同スロットルバルブ９の近傍には、該バルブが全閉
状態におかれるときオン信号を出力するアイドルスイッ
チ１１が併せ設けられている。

【００８０】内燃機関の回転数Ｎｅは、同機関のクラン
ク軸近傍に配設された回転数センサ（クランク角セン
サ）１２によって検出される。この回転数センサ１２
は、機関のクランク軸と同期して回転するリングギヤに
対向して設けられ、同機関の回転数に対応した数のパル
ス信号を出力する。

【００８１】また、上記排気管７中、触媒コンバータ８
の上流部分には、当該部分における排出ガスの現実の未
燃焼酸素濃度を検出するヒータ付き酸素センサ１３が配
設されている。この触媒コンバータ８の上流側に配設さ
れる酸素センサ１３が、空燃比Ａ／Ｆのフィードバック
制御に使用されることは前述した通りである。

【００８２】そして、同排気管７中、触媒コンバータ８
の下流部分には、同触媒コンバータ８によって清浄化さ
れた排出ガスの未燃焼酸素濃度を検出するヒータ付き酸
素センサ１４が配設されている。この触媒コンバータ８
の下流側に配設される酸素センサ１４は、ダブル酸素セ
ンサシステムとしてこれも前述したように、該機関が搭
載される車両の定常走行時に実行される、主に （イ）上記上流側の酸素センサ１３の出力特性のばらつ
きや劣化を補正する。 （ロ）上記触媒コンバータ８の浄化率低下等を診断す
る。 といった処理に使用される。上記（イ）の処理は、空燃
比フィードバック制御に用いられる（正確にはこれを補
助する）処理であることから、以下では便宜上、これを
「制御」処理といい、また上記（ロ）の処理については
以下これを「診断」処理という。

【００８３】なお、これらヒータ付き酸素センサ１３及
び１４は、図２にその断面構造を示すように、排気ガス
が流入される小孔が設けられているカバー３１と、該カ
バー３１の内部に配設されるジルコニア管等からなるセ
ンサ素子３２と、更にその内部に配設されて該センサ素
子３２を加熱するヒータ３３とを基本的に具えて構成さ
れている。

【００８４】他方、制御装置２０は、周知のＣＰＵ（セ
ントラルプロセッシングユニット）２１、ＲＯＭ（リー
ドオンリーメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメ
モリ）２３、バックアップＲＡＭ２４等を中心とした算
術論理演算回路として構成されている。また、ＣＰＵ２
１をはじめとするこれら各部は、上記各センサからの信
号入力や、各アクチュエータへの制御信号出力を行なう
入出力ポート（Ｉ／Ｏポート）２５と内部バスを介して
相互に接続されている。

【００８５】そして同制御装置２０では、この入出力ポ
ート２５を介して、上記吸入空気量Ｑやアイドルオン／
オフ情報をはじめ、回転数Ｎｅ、酸素濃度（空燃比Ａ／
Ｆ）等々のセンサ信号を入力するとともに、これらセン
サ信号に基づいて、 （１）触媒コンバータ８下流側のヒータ付き酸素センサ
１４のヒータへの通電をオン／オフ制御する。 （２）空燃比フィードバック制御をはじめ、上記「制
御」処理を実行する。 （３）上記「診断」処理を実行する。 （４）これら「制御」処理、並びに「診断」処理に先立
ち、上記ヒータ付き酸素センサ１４の活性の有無を管理
する。 （５）基本噴射量Ｔｐに基づき燃料噴射量ＴＡＵなどを
算出し、該算出した燃料噴射量ＴＡＵに基づいて上記燃
料噴射弁６の駆動を制御する。 等々の処理を同入出力ポート２５を介して実行する。

【００８６】図３は、こうした制御装置２０の、同第１
の実施例にかかるヒータ付き酸素センサの管理装置とし
ての機能的な構成を示したものであり、以下、同図３を
併せ参照して、該実施例の装置の構成、並びにその機能
を更に詳述する。

【００８７】同図３に示す制御装置２０において、まず
高空気量判定部２０１は、上記エアフローメータ２を通
じて検出される空気量Ｑが所定の高い空気量にあるか否
かを判定値Ａに基づいて判定する部分である。

【００８８】排気管７は排気ガス熱量によって暖められ
るが、上述したアイドル時等、この排気ガス熱量が小熱
量となるときには外気によって冷却される作用も働くた
め、同排気管７の昇温は殆ど停止する。

【００８９】そこで上記判定値Ａとしては、該空気量Ｑ
に基づき上記排気管７の温度を的確に推定し得る空気
量、すなわち当該車両がアイドル状態ではなく走行状態
にある旨を判定し得る空気量、例えば１０ｇ／ｓ程度の
値が選ばれる。吸入空気量Ｑとしてこの判定値Ａ以上の
値にあるときには、上記排気ガス熱量も高熱量となり、
排気管７の温度も昇温状態にあるものと推定される。

【００９０】また、積算タイマ２０２は、この高空気量
判定部２０１によって上記判定値Ａ以上の吸入空気量が
判定されている期間能動となって、該判定値Ａ以上の空
気量が判定されている時間を積算するタイマである。こ
の積算時間は時間Ｔ１（ｉ）として通電オン判定部２０
３に与えられる。

【００９１】通電オン判定部２０３は、この与えられた
積算時間Ｔ１（ｉ）、すなわち上記排気管７が昇温状態
にある積算時間が、同排気管７の水分不発生温度に相当
する所定の時間に達したか否かを判定値Ｂに基づいて判
定する部分である。

【００９２】因みに、排気管７の水分不発生温度、すな
わち同排気管７や上記触媒コンバータ８等に前述した水
滴等が発生しない温度は、排気管７の温度で略７０℃以
上であること、また、この排気管７の水分不発生温度７
０℃に相当する上記積算時間Ｔ１（ｉ）は略１８０秒
（３分）であることが実験によって確認されている。

【００９３】そこで同実施例の装置では、上記判定値Ｂ
を１８０秒に設定し、上記積算時間Ｔ１（ｉ）がこの１
８０秒以上となったことが判定されるとき、該通電オン
判定部２０３から通電制御部２０４に対して通電オン信
号ＯＮが出力されるようにしている。

【００９４】通電制御部２０４は、この通電オン信号Ｏ
Ｎが与えられることで、通電フラグメモリ２１０に通電
フラグをセットし、上記触媒コンバータ下流側の酸素セ
ンサ１４のヒータ３３（下流側酸素センサヒータ１４−
３３）に通電を開始する。

【００９５】一方、同制御装置２０において、アイドル
判定部２０５は、上記アイドルスイッチ１１からアイド
ルオン信号が出力されている状態、すなわち当該車両が
アイドル状態にあることを判定する部分である。

【００９６】また、アイドルタイマ２０６は、このアイ
ドル判定部２０５によってアイドル状態が判定されてい
る期間能動となってその時間、すなわちアイドル時間を
計時するタイマである。なお、このアイドル時間は連続
した時間として計時される。すなわちアイドルタイマ２
０６は、上記アイドル判定部２０５によってアイドル状
態にない旨判定される都度リセットされる。そして、そ
の計時されたアイドル時間は、時間Ｔ２（ｉ）として通
電オフ判定部２０７に与えられる。

【００９７】通電オフ判定部２０７は、この与えられた
時間Ｔ２（ｉ）、すなわちアイドル時間が、上記排気管
７等への水分発生が懸念される所定の時間に達したか否
かを判定値Ｃに基づいて判定する部分である。

【００９８】因みに、この排気管７等への水分発生が懸
念される所定の時間は３０分程度の時間であることがこ
れも実験によって確認されている。そこで、同実施例の
装置では、この３０分といった時間を上記判定値Ｃとし
て設定し、上記アイドル時間Ｔ２（ｉ）がこの３０分以
上となったことが判定されるとき、該通電オフ判定部２
０７から通電制御部２０４に対して通電オフ信号ＯＦＦ
が出力されるようにしている。

【００９９】通電制御部２０４では、この通電オフ信号
ＯＦＦが与えられることで上記通電フラグメモリ２１０
にセットされている通電フラグをリセットし、併せて下
流側酸素センサヒータ１４−３３への通電を解除する。

【０１００】なお、上記通電オフ判定部２０７から通電
オフ信号ＯＦＦが出力されるとき、上記積算タイマ２０
２もリセットされ、積算時間Ｔ１（ｉ）は「０」に初期
化される。

【０１０１】他方、同制御装置２０において、通電判定
部２１１は、上記通電フラグメモリ２１０に通電フラグ
がセットされていることに基づいて、上記下流側酸素セ
ンサヒータ１４−３３への通電がオン状態にあることを
判定する部分である。

【０１０２】また、通電タイマ２１２は、この通電判定
部２１１によってヒータ通電状態が判定されている期間
能動となってその時間、すなわち通電時間を計時するタ
イマである。なお、この通電時間も連続した時間として
計時され、上記通電判定部２１１によって通電状態にな
い旨判定される都度、該通電タイマ２１２はリセットさ
れる。この計時された通電時間は、時間Ｔ３（ｉ）とし
て活性判定部２１３に与えられる。

【０１０３】活性判定部２１３は、この与えられた通電
時間Ｔ３（ｉ）が、上記酸素センサ１４の活性温度に相
当する所定の時間に達したか否かを判定値Ｄに基づいて
判定する部分である。

【０１０４】因みに、上記酸素センサ１４の活性温度は
例えば４００℃以上の温度である。そして、同酸素セン
サ１４への通電が開始されて略６０秒（１分）程でこの
活性温度に到達することが実験によって確認されてい
る。

【０１０５】そこで、同実施例の装置では更に、上記判
定値Ｄをこの６０秒に設定し、上記通電時間Ｔ３（ｉ）
がこの６０秒以上となったことが判定されるとき、該活
性判定部２１３から許可フラグ管理部２１４に対して活
性判定信号が出力されるようにしている。

【０１０６】許可フラグ管理部２１４は、上記酸素セン
サ１４が前述した「制御」処理、或いは「診断」処理に
使用されるにあたって、その使用許可または使用禁止を
管理する部分である。

【０１０７】すなわち同許可フラグ管理部２１４では、
活性判定部２１３から上記活性判定信号が出力されるこ
とを条件に、制御許可フラグメモリ２２０に対しては制
御許可フラグを、また診断許可フラグメモリ２３０に対
しては診断許可フラグをそれぞれセットして、上記酸素
センサ１４の使用条件を管理する。

【０１０８】制御回路２２１は、制御許可フラグメモリ
２２０に制御許可フラグがセットされていることを条件
に上記酸素センサ１４を使用しての前述した「制御」処
理を実行する周知の回路であり、また診断回路２３１
は、診断許可フラグメモリ２３０に診断許可フラグがセ
ットされていることを条件に同酸素センサ１４を使用し
ての前述した「診断」処理を実行するこれも周知の回路
である。

【０１０９】図４〜図６は、こうした制御装置２０の上
述した通電或いは通電解除にかかる処理手順並びに処理
態様を、また図７〜図８は、同制御装置２０の上述した
活性判定にかかる処理手順並びに処理態様をそれぞれ示
したものであり、以下これら各図を併せ参照して、この
第１の実施例の装置の動作を更に詳述する。

【０１１０】まず、通電処理について説明する。上記制
御装置２０では、図４に示される手順にて、上記触媒コ
ンバータ下流側に配設される酸素センサ１４のヒータ３
３に対し、その通電処理Ｓ１００を実行する。なお、こ
の通電処理Ｓ１００は、例えば２６２ｍｓ（ミリ秒）の
演算周期にて実行されるものとする。

【０１１１】同通電処理Ｓ１００において、上記高空気
量判定部２０１を通じた判定値Ａ（１０ｇ／ｓ）と吸入
空気量Ｑとの比較に基づき（ステップＳ１０１）、Ｑ≧
Ａとして、当該車両が走行状態にある旨判断した制御装
置２０は、上記積算タイマ２０２の積算時間Ｔ１（ｉ）
を Ｔ１（ｉ）＝Ｔ１（ｉ-1）＋１ としてインクリメントする（ステップＳ１０２）。Ｔ１
（ｉ-1）は前回の積算時間である。

【０１１２】そして、この積算時間Ｔ１（ｉ）のインク
リメントの結果、同時間Ｔ１（ｉ）が上記判定値Ｂ（時
間１８０秒に相当する値、約「７００」）以上となって
いれば（ステップＳ１０３）、上記通電オン判定部２０
３を通じて、排気管７の温度が上記水分不発生温度に到
達している旨判断する。そしてこの場合には更に、上記
通電制御部２０４を通じて通電フラグメモリ２１０に通
電フラグをセットするとともに（ステップＳ１０４）、
酸素センサ１４のヒータ３３を通電状態として（ステッ
プＳ１０５）、当該処理を一旦抜ける。

【０１１３】なお、上記ステップＳ１０１での空気量判
定、或いは上記ステップＳ１０３での積算時間判定にお
いて、それぞれその到達条件が満たされなかった場合に
は、そのまま当該処理を一旦抜ける。

【０１１４】次に、通電解除処理について説明する。同
制御装置２０では、図５に示される手順にて、上記酸素
センサ１４のヒータ３３への通電を解除する処理Ｓ２０
０を実行する。なお、この通電解除処理Ｓ２００も、例
えば２６２ｍｓ（ミリ秒）の演算周期にて実行されるも
のとする。

【０１１５】同通電解除処理Ｓ２００において、上記ア
イドル判定部２０５を通じてアイドル状態にある旨判定
した制御装置２０は、上記アイドルタイマ２０６の計時
時間、すなわちアイドル時間Ｔ２（ｉ）を Ｔ２（ｉ）＝Ｔ２（ｉ-1）＋１ としてインクリメントする（ステップＳ２０１及びＳ２
０２）。Ｔ２（ｉ-1）は前回のアイドル時間である。

【０１１６】そして、このアイドル時間Ｔ２（ｉ）のイ
ンクリメントの結果、同時間Ｔ２（ｉ）が上記判定値Ｃ
（時間３０分に相当する値、約「７０００」）以上とな
っていれば（ステップＳ２０３）、上記通電オフ判定部
２０７を通じて、排気管７の温度が上記水分発生温度に
低下している懸念がある旨判断する。そしてこの場合に
は、上記通電制御部２０４を通じて、通電フラグメモリ
２１０にセットされている通電フラグをリセットし（ス
テップＳ２０４）且つ、酸素センサ１４のヒータ３３へ
の通電を解除する（ステップＳ２０５）。更にその後、
上記積算タイマ２０２をリセットし（ステップＳ２０
６）、その積算時間Ｔ１（ｉ）を「０」に初期化して当
該処理を一旦抜ける。

【０１１７】なお、上記ステップＳ２０１でのアイドル
判定においてアイドル状態でない旨判断される場合に
は、上記アイドルタイマ２０６をリセットして（ステッ
プＳ２０７）、当該処理を一旦抜ける。

【０１１８】また、上記ステップＳ２０３でのアイドル
時間判定において、その到達条件が満たされなかった場
合には、そのまま当該処理を一旦抜ける。上記制御装置
２０を通じて、これら通電処理、並びに通電解除処理が
実行されることにより、上記酸素センサ１４にあって
は、例えば図６に示される態様で、そのヒータ３３への
通電がオン／オフ制御される。

【０１１９】すなわちいま、当該車両の走行に際し、例
えば図６（ａ）に示される態様にて吸入空気量Ｑが推移
するものとする。このとき、時刻ｔ11には、内燃機関始
動後のアイドル状態にある旨判定されて、アイドルタイ
マ２０６が計時を開始するものの、時刻ｔ12には、同車
両が走行状態に移行した旨判定されて、その計時はリセ
ットされる（図６（ｄ）及び（ｅ））。

【０１２０】そして、時刻ｔ13に、上記空気量Ｑが判定
値Ａを超え、積算タイマ２０２による時間Ｔ１（ｉ）の
積算が開始される（図６（ｂ））。その後、上記空気量
Ｑが判定値Ａを超える都度、積算タイマ２０２による時
間Ｔ１（ｉ）の積算が繰り返され、時刻ｔ14において、
この積算時間Ｔ１（ｉ）が上記判定値Ｂを超える（図６
（ｂ））。なお、図６（ｃ）に示されるように、該積算
時間Ｔ１（ｉ）が判定値Ｂを超えるタイミングは、排気
管７の温度が水分不発生温度に相当する７０℃となる時
期にほぼ対応する。

【０１２１】そして、こうして積算時間Ｔ１（ｉ）が判
定値Ｂを超えるタイミングをもって通電オン判定部２０
３から通電オン信号ＯＮが発せられる。すなわち、通電
制御部２０４によって通電フラグがセットされ、同酸素
センサ１４のヒータ３３に対する通電が開始される（図
６（ｆ））。

【０１２２】更にその後、当該車両の走行が停止され、
時刻ｔ15に、再びアイドル状態となってその旨がアイド
ル判定部２０５を通じて判定されると（図６（ｄ））、
アイドルタイマ２０６も再びアイドル時間の計時を開始
する（図６（ｅ））。

【０１２３】そして、時刻ｔ16に、そのアイドル時間Ｔ
２（ｉ）が判定値Ｃに達した時点で通電オフ判定部２０
７から通電オフ信号ＯＦＦが発せられる。すなわち、通
電制御部２０４によって通電フラグがリセットされ、酸
素センサ１４のヒータ３３に対する通電が解除される
（図６（ｆ））。また併せて、上記積算タイマ２０２に
おける積算時間Ｔ１（ｉ）がリセットされる（図６
（ｂ））。

【０１２４】次に、上記ヒータへの通電後の処理として
実行される同酸素センサ１４の活性判定処理について説
明する。制御装置２０では、図７に示される手順にて、
上記酸素センサ１４の活性の有無を判定する処理Ｓ３０
０を実行する。なお、この活性判定処理Ｓ３００も、例
えば２６２ｍｓ（ミリ秒）の演算周期にて実行されるも
のとする。

【０１２５】同活性判定処理Ｓ３００において、上記通
電判定部２１１を通じて通電フラグがセットされている
旨判定した制御装置２０は、上記通電タイマ２１２の計
時時間、すなわち通電時間Ｔ３（ｉ）を Ｔ３（ｉ）＝Ｔ３（ｉ-1）＋１ としてインクリメントする（ステップＳ３０１及びＳ３
０２）。Ｔ３（ｉ-1）は前回の通電時間である。

【０１２６】そして、この通電時間Ｔ３（ｉ）のインク
リメントの結果、同時間Ｔ３（ｉ）が上記判定値Ｄ（時
間６０秒に相当する値、約「２３０」）以上となってい
れば（ステップＳ３０３）、上記活性判定部２１３を通
じて、酸素センサ１４の温度がその活性温度である４０
０℃に達している旨判断する。そしてこの場合には、上
記許可フラグ管理部２１４を通じて、制御許可フラグメ
モリ２２０に制御許可フラグをセットし、診断許可フラ
グメモリ２３０に診断許可フラグをセットして（ステッ
プＳ３０４）、当該処理を一旦抜ける。

【０１２７】一方、上記ステップＳ３０１での通電判定
において、通電フラグがセットされていない旨判断され
る場合には、上記通電タイマ２１２をリセットし（ステ
ップＳ３０５）且つ、許可フラグ管理部２１４を通じて
上記制御許可フラグ及び診断許可フラグをリセットして
（ステップＳ３０６）、当該処理を一旦抜ける。

【０１２８】また、上記ステップＳ３０３での通電時間
判定において、その到達条件が満たされなかった場合に
も、同許可フラグ管理部２１４を通じて、上記制御許可
フラグ及び診断許可フラグが一旦リセットされる（ステ
ップＳ３０６）。

【０１２９】制御装置２０を通じて、こうした活性判定
処理が実行されることにより、上記制御許可フラグ及び
診断許可フラグは、各々図８に示される態様で、そのセ
ット／リセット態様が制御される。

【０１３０】すなわちいま、図８（ｂ）に示されるよう
に、当該車両の走行に際して、時刻ｔ14に酸素センサ１
４のヒータ３３に対する通電が開始され、またそれに伴
い、図８（ａ）に示される態様にて、その素子温度が推
移するものとする。

【０１３１】このとき、同時刻ｔ14に、上記ヒータ３３
への通電が判定されて通電タイマ２１２による時間Ｔ３
（ｉ）の計時が開始される。そしてその後、時刻ｔ1401
に、上記酸素センサ１４の素子温度が活性温度（４００
℃）に達する時期をもって（図８（ａ））、同通電時間
Ｔ３（ｉ）が判定値Ｄに到達する（図８（ｃ））。活性
判定部２１３では、こうした通電時間Ｔ３（ｉ）の判定
値Ｄへの到達によって同酸素センサ１４の活性を判定
し、その活性判定に伴って許可フラグ管理部２１４で
は、同時刻ｔ1401に、制御許可フラグ及び診断許可フラ
グをセットする（図８（ｄ）及び（ｅ））。

【０１３２】一方、その後の時刻ｔ16に、前述したアイ
ドル時間のアップに基づき同ヒータ３３への通電が解除
されると、通電判定部２１１を通じて、その旨の判断の
もとに上記通電タイマ２１２がリセットされる。そし
て、こうした通電タイマ２１２のリセットによって、上
述した活性判定条件（Ｔ３（ｉ）≧Ｄ）が満たされなく
なると、その旨が活性判定部２１３から許可フラグ管理
部２１４に通知され、同許可フラグ管理部２１４を通じ
て、制御許可フラグ及び診断許可フラグがリセットされ
る（図８（ｄ）及び（ｅ））。

【０１３３】なお、制御装置２０内の制御回路２２１
が、上記制御許可フラグがセットされていることを条件
に上記酸素センサ１４を使用しての「制御」処理を実行
するものであり、また診断回路２３１が、上記診断許可
フラグがセットされていることを条件に同酸素センサ１
４を使用しての「診断」処理を実行するものであること
は上述した通りである。

【０１３４】以上のように、この第１の実施例の装置に
よれば、特に温度センサ等を用いることなく、吸入空気
量Ｑが所定量以上にある時間の積算値を通じて、上記排
気管７の温度が簡易に推定できるようになる。

【０１３５】そして、その積算時間が排気管７の水分不
発生温度に相当する所定の時間に達することを条件に酸
素センサ１４のヒータ３３に通電を行うことから、前述
した水滴等がそのセンサ素子３２に触れることのない安
全な状態で、同素子３２の加熱が行われるようになる。

【０１３６】しかも同第１の実施例の装置によれば、ア
イドル時間が所定の時間継続されることを条件に上記ヒ
ータ３３への通電が解除されることから、排気管７がそ
の後冷却されてそこに前述した水滴等が発生する以前
に、同センサ素子３２の冷却が行われるようにもなる。

【０１３７】したがってこの場合も、前述したサーマル
ショック等を引き起こすことなく、酸素センサ１４の安
全が確保されるようになる。そして、上記ヒータ３３に
対するこのような通電制御手法によれば、同ヒータ３３
への通電が頻繁にオン／オフされる懸念もないことか
ら、触媒コンバータ８の下流側に配設される酸素センサ
としての機能もその間十分に果たされるようになる。

【０１３８】また、上記ヒータ３３への通電解除に併せ
て、上記吸入空気量Ｑが所定量以上にある時間の積算値
をリセットするようにしたことで、同ヒータ３３に再び
通電する際の排気管温度推定にかかる時間情報も適正化
されるようになる。

【０１３９】また、第１の実施例の装置では加えて、上
記ヒータ３３への通電後、その通電時間が酸素センサ１
４の活性温度に相当する所定の時間以上となることを条
件に同酸素センサ１４の使用が許可される構成を採用し
ている。

【０１４０】このため、この触媒コンバータ８の下流側
に配設される酸素センサ１４を用いて前述した「制御」
処理や「診断」処理を行う場合であれ、それら制御や診
断にかかる精度は好適に確保されるようになる。すなわ
ち、同酸素センサ１４としての機能が十分に果たされる
最適な状態で、その利用が図られるようになる。

【０１４１】なお、同第１の実施例の装置において、そ
の制御装置２０としては、必ずしも上述した全ての要素
を具えている必要はない。基本的に、上記高空気量判定
部２０１、積算タイマ２０２、通電オン判定部２０３、
及び通電制御２０４を具える構成であれば、酸素センサ
１４への安全な通電は確保され、その機能も安定に果た
される。

【０１４２】そして、こうした基本的な構成に加えて、
上記通電フラグメモリ２１０をはじめ、通電判定部２１
１、通電タイマ２１２、活性判定部２１３、及び許可フ
ラグ管理部２１４を更に具える構成とすることもでき、
その場合には更に、同酸素センサ１４をより好ましい状
態で利用することができるようになる。

【０１４３】また一方、上記基本的な構成に対して、上
記アイドル判定部２０５、アイドルタイマ２０６、及び
通電オフ判定部２０７のみを追加する構成とすることも
できる。そしてこの場合には、少なくとも酸素センサ１
４の割れ等に対して、これを簡便且つ確実に防止するこ
とができ、その安全な運用を確保することができるよう
になる。

【０１４４】なお、こうして内燃機関のアイドル判定を
実行するに、前記アイドルスイッチ１１を具えない機関
にあっては、前記スロットル開度センサ１０によるスロ
ットルバルブ９の所定開度（例えば３度以下）の検出に
基づいてアイドルオンを判定することになる。

【０１４５】（第２実施例）図９に、この発明にかかる
ヒータ付き酸素センサの管理装置の第２の実施例を示
す。

【０１４６】ただし、この第２の実施例の装置も、その
大部分の構成は先の第１の実施例の装置に共通するもの
であり、ここでは便宜上、その第１の実施例の装置との
相違点のみについて説明する。

【０１４７】第１の実施例の装置では、吸入空気量Ｑが
所定量以上にある時間の積算値を通して排気管７の温度
を推定した。しかし、所定量以上の空気量とはいえ、前
記判定値Ａ（１０ｇ／ｓ）ぎりぎりの空気量（例えば１
１ｇ／ｓ）と高負荷時の空気量（例えば１００ｇ／ｓ）
とでは、排気管７の昇温速度が大きく異なる。そのた
め、上記第１の実施例の装置によれば、排気管７の温度
をより簡便に推定できるとはいえ、その推定精度の面で
やや不安を残す。

【０１４８】そこでこの第２の実施例の装置では、同図
９に示されるように、先の積算タイマ２０２に代えて、
所定量以上にある吸入空気量Ｑの空気量そのものを積算
する空気量積算部２０２’を用いるようにする。そして
この場合、通電オン判定部２０３’では、この積算され
た空気量ＳＧ（ｉ）が上記排気管７の水分不発生温度に
相当する所定の空気量に達したか否かを判定値Ｅに基づ
いて判定する。

【０１４９】因みに、この排気管７の水分不発生温度
（略７０℃）に相当する空気量ＳＧ（ｉ）は略１０００
０ｇ／ｓ（１０ｋｇ／ｓ）であることが実験によって確
認されている。

【０１５０】このため同第２の実施例の装置では、上記
判定値Ｅを１００００ｇ／ｓに設定し、上記空気量積算
値ＳＧ（ｉ）が該１００００ｇ／ｓ以上となったことが
判定されるとき、該通電オン判定部２０３’から通電制
御部２０４に対して通電オン信号ＯＮが出力されるよう
にしている。

【０１５１】図１０及び図１１に、同第２の実施例の装
置による通電処理手順、並びに通電処理態様を示す。同
第２の実施例の装置では、その制御装置２０により、図
１０に示される手順にて、上記酸素センサ１４のヒータ
３３に対し、その通電処理Ｓ１００’を実行する。な
お、この通電処理Ｓ１００’も、例えば２６２ｍｓの演
算周期にて実行されるものとする。

【０１５２】すなわち同通電処理Ｓ１００’において、
高空気量判定部２０１を通じた判定値Ａ（１０ｇ／ｓ）
と吸入空気量Ｑとの比較に基づき（ステップＳ１０
１）、Ｑ≧Ａとして、当該車両が走行状態にある旨判断
した制御装置２０は、上記空気量積算部２０２’を通じ
てその積算値ＳＧ（ｉ）を ＳＧ（ｉ）＝ＳＧ（ｉ-1）＋Ｇ（ｉ） として加算処理する（ステップＳ１０２’）。ＳＧ（ｉ
-1）は前回の空気量積算値であり、Ｇ（ｉ）は上記判定
値Ａを超えた今回の空気量である。

【０１５３】そして、この空気量ＳＧ（ｉ）の積算処理
の結果、同空気量積算値ＳＧ（ｉ）が上記判定値Ｅ（１
００００ｇ／ｓ）以上となっていれば（ステップＳ１０
３’）、上記通電オン判定部２０３’を通じて、排気管
７の温度が上記水分不発生温度に到達している旨判断す
る。以降は第１の実施例の装置と同様、通電制御部２０
４を通じて通電フラグメモリ２１０に通電フラグをセッ
トするとともに（ステップＳ１０４）、酸素センサ１４
のヒータ３３を通電状態として（ステップＳ１０５）、
当該処理を一旦抜ける。

【０１５４】また、上記ステップＳ１０１での空気量判
定、或いは上記ステップＳ１０３’での空気量積算値判
定において、それぞれその到達条件が満たされなかった
場合には、そのまま当該処理を一旦抜ける。

【０１５５】同第２の実施例の装置を通じて、こうした
通電処理が実行されることにより、酸素センサ１４にあ
っては、例えば図１１に示される態様で、すなわち上記
空気量積算値ＳＧ（ｉ）がその判定値Ｅに達する時刻ｔ
24にて、ヒータ３３への通電がオン制御される（図１１
（ａ）〜（ｃ））。

【０１５６】このように、この第２の実施例の装置によ
れば、吸入空気量Ｑそのものの積算値に基づいて、排気
管７の水分不発生温度に対する推定をより正確に行うこ
とができるようになる。

【０１５７】なお、上記ヒータ３３がオフ制御される条
件や酸素センサ１４が活性判定される条件等は、先の第
１の実施例の装置と同様である。また、第１の実施例の
装置について述べた留意事項や変更態様も、同第２の実
施例の装置にあってはそのまま準用される。

【０１５８】（第３実施例）図１２に、この発明にかか
るヒータ付き酸素センサの管理装置の第３の実施例を示
す。

【０１５９】この第３の実施例の装置も、その基本的な
構成は第１の実施例の装置に共通するものであり、ここ
でも便宜上、同第１の実施例の装置との相違点のみにつ
いて説明する。

【０１６０】この第３の実施例の装置では、図１２に示
されるように、第１の実施例の装置における積算タイマ
２０２、通電オン判定部２０３、アイドル判定部２０
５、アイドルタイマ２０６、及び通電オフ判定部２０７
に代えて、アップ／ダウンタイマ２０８及び通電オン／
オフ判定部２０９を用いる。

【０１６１】ここで、アップ／ダウンタイマ２０８は、
吸入空気量Ｑが所定量以上にあるときアップカウント計
時し、同空気量Ｑが所定値未満となるときダウンカウン
ト計時するタイマである。なお、同第３の実施例の装置
では、アップカウント値Ｕｐに例えば値「３」を設定
し、またダウンカウント値Ｄｏｗｎに例えば値「１」を
設定して、それら計時速度を異ならしめている。

【０１６２】また、通電オン／オフ判定部２０９は、こ
のアップ／ダウンタイマ２０８による計時時間Ｔ４
（ｉ）が排気管７の水分不発生温度に相当する所定の時
間に達したか否かを前記判定値Ｂ（時間１８０秒に相当
する値、約「７００」）に基づいて判定する部分であ
る。そして同通電オン／オフ判定部２０９では、上記計
時時間Ｔ４（ｉ）が判定値Ｂ以上にあることを条件に通
電制御部２０４に対して通電オン信号ＯＮを出力し、同
時間Ｔ４（ｉ）が判定値Ｂ未満となるときには同通電制
御部２０４に対して通電オフ信号ＯＦＦを出力する。

【０１６３】図１３及び図１４に、同第３の実施例の装
置による通電／通電解除処理手順、並びにその処理態様
を示す。同第３の実施例の装置では、その制御装置２０
により、図１３に示される手順にて、酸素センサ１４の
ヒータ３３に対し、その通電／通電解除処理Ｓ４００を
実行する。なお、この処理Ｓ４００も、例えば２６２ｍ
ｓの演算周期にて実行されるものとする。

【０１６４】すなわち同通電／通電解除処理Ｓ４００に
おいて、制御装置２０は、高空気量判定部２０１を通じ
た判定値Ａ（１０ｇ／ｓ）と吸入空気量Ｑとの比較に基
づき（ステップＳ４０１）、Ｑ≧Ａとして、当該車両が
走行状態にある旨判断した場合には、上記アップ／ダウ
ンタイマ２０８を通じてその計時時間Ｔ４（ｉ）を Ｔ４（ｉ）＝Ｔ４（ｉ-1）＋３ として加算処理し（ステップＳ４０２）、それ以外の場
合には、同アップ／ダウンタイマ２０８を通じてその計
時時間Ｔ４（ｉ）を Ｔ４（ｉ）＝Ｔ４（ｉ-1）−１ として減算処理する（ステップＳ４０３）。Ｔ４（ｉ-
1）は何れも、前回の計時時間である。

【０１６５】そして、こうした態様での計時処理の結
果、その時間Ｔ４（ｉ）が上記判定値Ｂ（時間１８０秒
に相当する値、約「７００」）以上となっていれば（ス
テップＳ４０４）、上記通電オン／オフ判定部２０９を
通じて、排気管７の温度が前記水分不発生温度に到達し
ている旨判断する。そしてその後は、これまでの実施例
と同様、通電制御部２０４を通じて通電フラグメモリ２
１０に通電フラグをセットするとともに（ステップＳ４
０５）、前記ヒータ３３を通電状態として（ステップＳ
４０６）、当該処理を一旦抜ける。

【０１６６】他方、上記計時処理の結果、時間Ｔ４
（ｉ）が上記判定値Ｂ未満であれば（ステップＳ４０
４）、同通電オン／オフ判定部２０９を通じて、排気管
７の温度が前記水分不発生温度に達してないか、若しく
は水分発生が懸念される温度まで低下した旨判断する。
この場合には、通電制御部２０４を通じて上記通電フラ
グをリセットするとともに（ステップＳ４０７）、前記
ヒータ３３への通電を解除して（ステップＳ４０８）、
当該処理を一旦抜ける。

【０１６７】同第３の実施例の装置を通じて、こうした
通電／通電解除処理が実行されることにより、酸素セン
サ１４にあっては、例えば図１４に示される態様で、上
記計時時間Ｔ４（ｉ）がその判定値Ｂをクロスする都
度、ヒータ３３への通電がオン／オフ制御されるように
なる（図１４（ａ）〜（ｃ））。

【０１６８】このように、この第３の実施例の装置によ
っても、特に温度センサ等を用いることなく、排気管温
度の推定のもとに、触媒コンバータ下流側に配設される
上記酸素センサ１４を安全に加熱し、また冷却すること
ができる。

【０１６９】また、こうした構成にあって特に、上記ア
ップ／ダウンタイマ２０８のアップカウント値Ｕｐをダ
ウンカウント値Ｄｏｗｎよりも大きく設定したことによ
り、ヒータ通電時の排気管温度推定感度が向上し、更に
は同ヒータ通電のオン／オフ頻度も良好に減ぜられる。
基本的には、それらカウント値を例えば「１」等、同一
の値に設定しても、同実施例の装置としての上述した機
能、動作は実現されるが、特にこのようなカウント値設
定としたことで、同第３の実施例の装置の構成にあって
も、前記酸素センサ１４としての機能は、その活性期
間、十分に果たされるようになる。

【０１７０】なお、同第３の実施例の装置においても、
上記酸素センサ１４が活性判定される条件等は、先の第
１或いは第２の実施例の装置と同様である。また、同第
３の実施例の装置としても、その制御装置２０は基本的
に、高空気量判定部２０１、アップ／ダウンタイマ２０
８、通電オン／オフ判定部２０９、及び通電制御２０４
を具えるものであればよく、図１２において図示を割愛
した全ての要素を具えている必要はない。

【０１７１】（第４実施例）図１５に、この発明にかか
るヒータ付き酸素センサの管理装置の第４の実施例を示
す。

【０１７２】この第４の実施例の装置は、先の第１の実
施例の装置における酸素センサ１４の活性判定手法を一
部変更し、同センサ１４のヒータ３３への通電開始後、
直接その素子温度を推定して、同センサ１４の活性の有
無を判定する装置として構成されている。

【０１７３】ただし、この第４の実施例の装置も、その
大部分の構成は先の第１の実施例の装置に共通するもの
であり、ここでも便宜上、その第１の実施例の装置との
相違点のみについて説明する。

【０１７４】すなわちこの第４の実施例の装置は、その
制御装置２０の構成として図１５に示されるように、前
述した通電判定部２１１、通電タイマ２１２、及び活性
判定部２１３に代わる活性判定部２４０を具えて構成さ
れている。

【０１７５】この活性判定部２４０は、通電フラグメモ
リ２１０に通電フラグがセットされていることを条件に
積算タイマ２０２による積算時間Ｔ１（ｉ）を流用参照
して酸素センサ１４の素子温度を推定し、判定値Ｆに基
づいてその活性の有無を判定する部分である。

【０１７６】図１６に、この活性判定部２４０を通じて
実行される同第４の実施例の装置による活性判定処理手
順を示す。図１６に示される活性判定処理Ｓ５００にお
いて、活性判定部２４０はまず、通電フラグメモリ２１
０に通電フラグがセットされていることを確認する（ス
テップＳ５０１）。この活性判定処理Ｓ５００も、例え
ば２６２ｍｓの演算周期にて実行されるものとする。

【０１７７】その後、積算タイマ２０２による積算時間
Ｔ１（ｉ）を参照して、該積算時間Ｔ１（ｉ）が判定値
Ｆ以上にあれば（ステップＳ５０２）、上記酸素センサ
１４の素子温度がその活性温度（略４００℃）に達して
いるものと判定する。なお、判定値Ｆとしては、例えば
１８０秒（３分）、或いはそれ以上の時間相当値が予設
定される。

【０１７８】そして、こうして酸素センサ１４の活性が
判断された場合には、前記許可フラグ管理部２１４を通
じて制御許可フラグ及び診断許可フラグをセットして
（ステップＳ５０３）、当該処理を一旦抜ける。

【０１７９】他方、通電フラグがセットされていなかっ
た場合、或いは積算時間Ｔ１（ｉ）の判定において判定
値Ｆに対する到達条件が満たされなかった場合には、同
許可フラグ管理部２１４を通じて制御許可フラグ及び診
断許可フラグをリセット状態において（ステップＳ５０
４）、同処理を一旦抜ける。

【０１８０】同第４の実施例の装置によるこうした活性
判定処理が実行されることにより、上記制御許可フラグ
及び診断許可フラグは、各々図１７に示される態様で、
そのセット／リセット態様が制御されるようになる。

【０１８１】因みに、同図１７において、時間ＴＭは余
裕度を示す。すなわちここでの例では、酸素センサ１４
の素子温度が活性温度（略４００℃）に達すると推定さ
れる時刻ｔ1402から更に該余裕時間ＴＭを見込んで、上
記判定値Ｆに基づく活性判定が行われるようにしてい
る。余裕度としてこのような時間ＴＭを加味することに
より、同図１７（ｄ）、（ｅ）に示される態様で上記制
御許可フラグ及び診断許可フラグがセットされるときに
は、酸素センサ１４も確実に活性温度に到達しているよ
うになる。したがって、同酸素センサ１４を使用しての
「制御」処理、或いは「診断」処理も、より高い信頼性
のもとに実行されることともなる。

【０１８２】このように、この第４の実施例の装置によ
れば、触媒コンバータ８の下流側に配設される酸素セン
サ１４を用いて前述した「制御」処理や「診断」処理を
行う場合であれ、それら制御や診断にかかる精度は好適
に確保されるようになる。

【０１８３】しかも同第４の実施例の装置では、上記酸
素センサ１４の素子温度を直接推定してその活性の有無
を判定するようにしたことから、その判定精度もより正
確なものとなり、またそのための構成も、通電タイマ２
１２等を使用しない分、先の第１の実施例の装置に比べ
てより簡素なものとなる。

【０１８４】（第５実施例）図１８に、この発明にかか
るヒータ付き酸素センサの管理装置の第５の実施例を示
す。

【０１８５】この第５の実施例の装置は、先の第２の実
施例の装置に対して上述した第４の実施例の装置による
活性判定手法を適用した装置として構成されている。す
なわちこの第５の実施例の装置は、図１８に示されるよ
うに、通電フラグメモリ２１０に通電フラグがセットさ
れていることを条件に空気量積算部２０２’による空気
量積算値ＳＧ（ｉ）を流用参照して酸素センサ１４の素
子温度を推定し、判定値Ｇに基づいてその活性の有無を
判定する活性判定部２４０’を具えて構成されている。

【０１８６】図１９に、この活性判定部２４０’を通じ
て実行される同第５の実施例の装置による活性判定処理
手順を示す。図１９に示される活性判定処理Ｓ５００’
において、活性判定部２４０’はまず、通電フラグメモ
リ２１０に通電フラグがセットされていることを確認し
た後（ステップＳ５０１）、空気量積算部２０２’によ
る空気量積算値ＳＧ（ｉ）を参照する。そして、該空気
量積算値ＳＧ（ｉ）が判定値Ｇ以上にあれば（ステップ
Ｓ５０２’）、上記酸素センサ１４の素子温度がその活
性温度（略４００℃）に達しているものと判定する。な
お、判定値Ｇとしては、例えば１００００ｇ／ｓ（１０
ｋｇ／ｓ）、或いはそれ以上の空気量相当値が予設定さ
れる。

【０１８７】その後は先の第４の実施例の装置と同様、
こうして酸素センサ１４の活性が判断された場合には、
前記許可フラグ管理部２１４を通じて制御許可フラグ及
び診断許可フラグをセットして（ステップＳ５０３）、
当該処理を一旦抜ける。

【０１８８】他方、通電フラグがセットされていなかっ
た場合、或いは空気量積算値ＳＧ（ｉ）の判定において
判定値Ｇに対する到達条件が満たされなかった場合に
は、同許可フラグ管理部２１４を通じて制御許可フラグ
及び診断許可フラグをリセット状態において（ステップ
Ｓ５０４）、同処理を一旦抜ける。

【０１８９】同第５の実施例の装置によるこうした活性
判定処理が実行されることにより、上記制御許可フラグ
及び診断許可フラグは、各々図２０に示される態様で、
そのセット／リセット態様が制御されるようになる。

【０１９０】因みに、同図２０においても、活性温度到
達点に対応した時刻ｔ1402’以後の時間ＴＭは余裕度を
示す。したがってここでの例でも、同図２０（ｄ）、
（ｅ）に示される態様で上記制御許可フラグ及び診断許
可フラグがセットされるときには、酸素センサ１４も確
実に活性温度に到達しているようになり、同酸素センサ
１４を使用しての「制御」処理、或いは「診断」処理
も、より高い信頼性のもとに実行されるようになる。

【０１９１】このように、この第５の実施例の装置によ
っても、触媒コンバータ８の下流側に配設される酸素セ
ンサ１４を用いて前述した「制御」処理や「診断」処理
を行う場合、それら制御や診断にかかる精度は好適に確
保されるようになる。

【０１９２】そして同第５の実施例の装置では、上記酸
素センサ１４の素子温度を推定するのに、先の第２の実
施例の装置によるように、空気量そのものの積算値を参
照するようにしたことから、上記第４の実施例の装置に
も増して、その活性判定精度を高めることができるよう
になる。

【０１９３】（第６実施例）図２１に、この発明にかか
るヒータ付き酸素センサの管理装置の第６の実施例を示
す。

【０１９４】この第６の実施例の装置は、先の第３の実
施例の装置に対して、上述した第４或いは第５の実施例
の装置による活性判定手法を適用した装置として構成さ
れている。

【０１９５】すなわちこの第６の実施例の装置は、図２
１に示されるように、通電フラグメモリ２１０に通電フ
ラグがセットされていることを条件にアップ／ダウンタ
イマ２０８による計時時間Ｔ４（ｉ）を流用参照して酸
素センサ１４の素子温度を推定し、判定値Ｆに基づいて
その活性の有無を判定する活性判定部２４１を具えて構
成されている。

【０１９６】図２２に、この活性判定部２４１を通じて
実行される同第６の実施例の装置による活性判定処理手
順を示す。図２２に示される活性判定処理Ｓ６００にお
いて、活性判定部２４１はまず、通電フラグメモリ２１
０に通電フラグがセットされていることを確認した後
（ステップＳ６０１）、アップ／ダウンタイマ２０８に
よる計時時間Ｔ４（ｉ）を参照する。そして、該時間Ｔ
４（ｉ）が判定値Ｆ以上にあれば（ステップＳ６０
２）、上記酸素センサ１４の素子温度がその活性温度
（略４００℃）に達しているものと判定する。判定値Ｆ
が例えば、１８０秒（３分）、或いはそれ以上の時間相
当値に予設定されることは前述した通りである。

【０１９７】その後は先の第４或いは第５の実施例の装
置と同様、こうして酸素センサ１４の活性が判断された
場合には、前記許可フラグ管理部２１４を通じて制御許
可フラグ及び診断許可フラグをセットして（ステップＳ
６０３）、当該処理を一旦抜ける。

【０１９８】他方、通電フラグがセットされていなかっ
た場合、或いは上記計時時間Ｔ４（ｉ）の判定において
判定値Ｆに対する到達条件が満たされなかった場合に
は、同許可フラグ管理部２１４を通じて制御許可フラグ
及び診断許可フラグをリセット状態において（ステップ
Ｓ６０４）、同処理を一旦抜ける。

【０１９９】同第６の実施例の装置によるこうした活性
判定処理が実行されることにより、上記制御許可フラグ
及び診断許可フラグは、各々図２３に示される態様で、
そのセット／リセット態様が制御されるようになる。

【０２００】同図２３においても、活性温度到達点に対
応した時刻ｔ1402以後の時間ＴＭは余裕度を示す。した
がってここでの例でも、同図２３（ｄ）、（ｅ）に示さ
れる態様で上記制御許可フラグ及び診断許可フラグがセ
ットされるときには、酸素センサ１４も確実に活性温度
に到達しているようになり、同酸素センサ１４を使用し
ての「制御」処理、或いは「診断」処理も、より高い信
頼性のもとに実行されるようになる。

【０２０１】このように、この第６の実施例の装置によ
っても、触媒コンバータ８の下流側に配設される酸素セ
ンサ１４を用いて前述した「制御」処理や「診断」処理
を行う場合、それら制御や診断にかかる精度は好適に確
保される。

【０２０２】また、同第６の実施例の装置においても特
に、先の第３の実施例の装置と同様、上記アップ／ダウ
ンタイマ２０８のアップカウント値Ｕｐがダウンカウン
ト値Ｄｏｗｎよりも大きく設定されることで、酸素セン
サ１４の活性判定感度が向上し、更には同センサ１４の
使用許可／使用禁止にかかる制御頻度が良好に減ぜられ
るようになる。これも基本的には、それらカウント値を
例えば「１」等、同一の値に設定しても、同実施例の装
置としての上述した機能、動作は実現されるが、特にこ
のようなカウント値設定とすることで、前記酸素センサ
１４を使用しての「制御」処理、或いは「診断」処理も
より安定して実行されるようになる。

【０２０３】（第７実施例）前記酸素センサ１４のよう
なヒータ付き酸素センサとしては、ヒータに対して常時
（主に、触媒コンバータ上流側の酸素センサとして使用
される場合）或いは低温時に選択的に通電が行われる標
準ヒータ付き酸素センサの他に、低電力ヒータ付き酸素
センサがある。

【０２０４】この低電力ヒータ付き酸素センサとは、図
２４にその特性を例示するように、例えばアイドル放置
中など前述した水滴等が発生し易い環境にあっては、素
子温度が例えば４００℃未満の低温に保持され、車両が
定常走行にあるときなど同水滴等が発生しない環境鏡に
あっては、素子温度が例えば４００℃以上の高温に保持
されるよう、そのヒータ電力が適合された酸素センサで
ある。すなわちこの低電力ヒータ付き酸素センサは、常
時通電されるタイプの酸素センサであり、ヒータに対す
る通電のオン／オフ制御は必要とされない。そして、こ
のような低電力ヒータ付き酸素センサを使用するように
すれば、前述した素子割れ等も自ずと防止されるように
なる。

【０２０５】一方、こうした低電力ヒータ付き酸素セン
サといえども、例えばアイドル状態から定常走行状態に
移行するときなど、その素子温度が例えば上記４００℃
未満の低温から活性温度（４００℃以上の高温）となる
までには、やはり同図２４に示されるような応答遅れが
発生する。

【０２０６】また、同低電力ヒータ付き酸素センサにあ
っても、その素子温度は、内燃機関の負荷、特に吸入空
気量Ｑと強い相関を有している。そして、該酸素センサ
も通常、前記排気管７に装着された状態で、車両の下側
に配設されることから、たとえ同機関が運転状態にあっ
ても、アイドル時には外気によって自然冷却され、その
温度も横ばい若しくは自然降下する。

【０２０７】そこで図２５に、この発明にかかるヒータ
付き酸素センサの管理装置の第７の実施例として、この
ような低電力ヒータ付き酸素センサを採用した装置、し
かも同低電力ヒータ付き酸素センサを使用する上で特に
有効にその状態管理を行うことのできる装置について示
す。

【０２０８】すなわちこの第７の実施例の装置では、前
記触媒コンバータ８の下流側に配設される酸素センサ１
４として、このような低電力ヒータ付き酸素センサを想
定している。そして、この第７の実施例の装置でも、同
酸素センサ１４の素子温度を直接推定して、その活性の
有無を判定する。

【０２０９】なお、内燃機関をはじめとするその全体の
構成は、この第７の実施例の装置にあっても、先の図１
に示される構成に準ずるものとする。また、図２５にお
いても、これまでの実施例の装置において用いられた要
素と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示して
いる。

【０２１０】さて、同図２５に示されるこの第７の実施
例の装置において、高空気量判定部２０１は、エアフロ
ーメータ２を通じて検出される空気量Ｑが所定の高い空
気量にあるか否かを判定値Ｈに基づいて判定する部分で
ある。この判定値Ｈとしても、空気量Ｑに基づき酸素セ
ンサ１４の素子温度を的確に推定し得る空気量、すなわ
ち当該車両がアイドル状態ではなく走行状態にある旨を
判定し得る空気量、例えば１０ｇ／ｓ程度の値が選ばれ
る。吸入空気量Ｑとしてこの判定値Ａ以上の値にあると
きには、排気ガス熱量も高熱量となり、酸素センサ１４
の素子温度も昇温状態にあるものと推定される。

【０２１１】また、積算タイマ２０２は、この高空気量
判定部２０１によって上記判定値Ｈ以上の吸入空気量が
判定されている期間能動となって、該判定値Ｈ以上の空
気量が判定されている時間を積算するタイマである。こ
の積算時間は時間Ｔ５（ｉ）として活性判定部２５１に
与えられる。

【０２１２】活性判定部２５１は、この与えられた積算
時間Ｔ５（ｉ）、すなわち上記素子温度が昇温状態にあ
る積算時間が、同酸素センサ１４の活性温度に相当する
所定の時間に達したか否かを判定値Ｉに基づいて判定す
る部分である。

【０２１３】因みに、上記酸素センサ１４の活性温度は
これまでも述べた通り略４００℃であり、またこの活性
温度４００℃に相当する上記積算時間Ｔ５（ｉ）は略１
８０秒（３分）であることが実験によって確認されてい
る。

【０２１４】そこで同第７の実施例の装置では、上記判
定値Ｉを１８０秒に設定し、上記積算時間Ｔ５（ｉ）が
この１８０秒以上となったことが判定されるとき、該活
性判定部２５１から許可フラグ管理部２１４に対して活
性判定信号が出力されるようにしている。

【０２１５】許可フラグ管理部２１４は、この活性判定
信号が与えられることで、制御許可フラグメモリ２２０
に制御許可フラグをセットし、診断許可フラグメモリ２
３０に診断許可フラグをセットする。

【０２１６】なお、同制御装置２０内の制御回路２２１
が、上記制御許可フラグがセットされていることを条件
に酸素センサ１４を使用しての「制御」処理を実行する
ものであり、また診断回路２３１が、上記診断許可フラ
グがセットされていることを条件に同酸素センサ１４を
使用しての「診断」処理を実行するものであることは前
述した。

【０２１７】一方、アイドル判定部２０５は、アイドル
スイッチ１１からアイドルオン信号が出力されている状
態、すなわち当該車両がアイドル状態にあることを判定
する部分である。

【０２１８】また、アイドルタイマ２０６は、このアイ
ドル判定部２０５によってアイドル状態が判定されてい
る期間能動となってその時間、すなわちアイドル時間を
計時するタイマである。このアイドル時間が連続した時
間として計時されることも前述した。この計時されたア
イドル時間は、時間Ｔ６（ｉ）として不活性判定部２５
２に与えられる。

【０２１９】不活性判定部２５２は、この与えられた時
間Ｔ６（ｉ）、すなわちアイドル時間が、上記酸素セン
サ１４の不活性状態への移行が懸念される所定の時間に
達したか否かを判定値Ｊに基づいて判定する部分であ
る。

【０２２０】因みに、この酸素センサ１４の不活性状態
への移行が懸念される所定の時間は３０分程度の時間で
あることがこれも実験によって確認されている。そこ
で、同第７の実施例の装置では、この３０分といった時
間を上記判定値Ｊとして設定し、上記アイドル時間Ｔ６
（ｉ）がこの３０分以上となったことが判定されると
き、該不活性判定部２５２から許可フラグ管理部２１４
に対して不活性判定信号が出力されるようにしている。

【０２２１】許可フラグ管理部２１４では、この不活性
判定信号が与えられることで、上記制御許可フラグメモ
リ２２０にセットされている制御許可フラグをリセット
し、また上記診断許可フラグメモリ２３０にセットされ
ている診断許可フラグをリセットする。

【０２２２】なお、上記不活性判定部２５２から不活性
判定信号が出力されるときには、上記積算タイマ２０２
もリセットされ、その積算時間Ｔ５（ｉ）は「０」に初
期化される。

【０２２３】図２６〜図２８は、こうした第７の実施例
の装置による上述した活性判定或いは不活性判定にかか
る処理手順並びに処理態様を示したものであり、以下こ
れら各図を併せ参照して、同第７の実施例の装置の動作
を更に詳述する。

【０２２４】まず、活性判定処理について説明する。第
７の実施例の装置では、図２６に示される手順にて、上
記酸素センサ１４の活性判定処理Ｓ７００を実行する。
なお、この活性判定処理Ｓ７００も、例えば２６２ｍｓ
（ミリ秒）の演算周期にて実行されるものとする。

【０２２５】同処理Ｓ７００において、上記高空気量判
定部２０１を通じた判定値Ｈ（１０ｇ／ｓ）と吸入空気
量Ｑとの比較に基づき（ステップＳ７０１）、Ｑ≧Ｈと
して、当該車両が走行状態にある旨判断した制御装置２
０は、上記積算タイマ２０２の積算時間Ｔ５（ｉ）を Ｔ５（ｉ）＝Ｔ５（ｉ-1）＋１ としてインクリメントする（ステップＳ７０２）。Ｔ５
（ｉ-1）は前回の積算時間である。

【０２２６】そして、この積算時間Ｔ５（ｉ）のインク
リメントの結果、同時間Ｔ５（ｉ）が上記判定値Ｉ（時
間１８０秒に相当する値、約「７００」）以上となって
いれば（ステップＳ７０３）、上記活性判定部２５１を
通じて、酸素センサ１４の素子温度が上記活性温度に到
達している旨判断する。そしてこの場合には更に、許可
フラグ管理部２１４を通じて上記制御許可フラグ及び診
断許可フラグをセットして（ステップＳ７０４）、当該
処理を一旦抜ける。

【０２２７】なお、上記ステップＳ７０１での空気量判
定、或いは上記ステップＳ７０３での積算時間判定にお
いて、それぞれその到達条件が満たされなかった場合に
は、そのまま当該処理を一旦抜ける。

【０２２８】次に、不活性判定処理について説明する。
同第７の実施例の装置では、図２７に示される手順に
て、上記酸素センサ１４の不活性を判定する処理Ｓ８０
０を実行する。この不活性判定処理Ｓ８００も、例えば
２６２ｍｓの演算周期にて実行されるものとする。

【０２２９】同不活性判定処理Ｓ８００において、上記
アイドル判定部２０５を通じてアイドル状態にある旨判
定した制御装置２０は、上記アイドルタイマ２０６の計
時時間、すなわちアイドル時間Ｔ６（ｉ）を Ｔ６（ｉ）＝Ｔ６（ｉ-1）＋１ としてインクリメントする（ステップＳ８０１及びＳ８
０２）。Ｔ６（ｉ-1）は前回のアイドル時間である。

【０２３０】そして、このアイドル時間Ｔ６（ｉ）のイ
ンクリメントの結果、同時間Ｔ６（ｉ）が上記判定値Ｊ
（時間３０分に相当する値、約「７０００」）以上とな
っていれば（ステップＳ８０３）、上記不活性判定部２
５２を通じて、酸素センサ１４の素子温度が不活性温度
に低下している懸念がある旨判断する。そしてこの場合
には、許可フラグ管理部２１４を通じて、上記制御許可
フラグ及び診断許可フラグをリセット状態とする（ステ
ップＳ８０４）。更にその後、上記積算タイマ２０２を
リセットし（ステップＳ８０５）、その積算時間Ｔ５
（ｉ）を「０」に初期化して当該処理を一旦抜ける。

【０２３１】なお、上記ステップＳ８０１でのアイドル
判定においてアイドル状態でない旨判断される場合に
は、上記アイドルタイマ２０６をリセットして（ステッ
プＳ８０６）、当該処理を一旦抜ける。

【０２３２】また、上記ステップＳ８０３でのアイドル
時間判定において、その到達条件が満たされなかった場
合には、そのまま当該処理を一旦抜ける。第７の実施例
の装置を通じて、こうした活性判定処理、並びに不活性
判定処理が実行されることにより、上記制御許可フラグ
及び診断許可フラグは、例えば図２８に示される態様
で、セット或いはリセットに状態制御される。

【０２３３】すなわちいま、当該車両の走行に際し、例
えば図２８（ａ）に示される態様にて吸入空気量Ｑが推
移するものとする。このとき、時刻ｔ31には、内燃機関
始動後のアイドル状態にある旨判定されて、アイドルタ
イマ２０６が計時を開始するものの、時刻ｔ32には、同
車両が走行状態に移行した旨判定されて、その計時はリ
セットされる（図２８（ｄ）及び（ｅ））。

【０２３４】そして、時刻ｔ33に、上記空気量Ｑが判定
値Ｈを超え、積算タイマ２０２による時間Ｔ５（ｉ）の
積算が開始される（図２８（ｂ））。その後、上記空気
量Ｑが判定値Ｈを超える都度、積算タイマ２０２による
時間Ｔ５（ｉ）の積算が繰り返され、時刻ｔ35におい
て、この積算時間Ｔ５（ｉ）が上記判定値Ｉを超える
（図２８（ｂ））。そして、こうして積算時間Ｔ５
（ｉ）が判定値Ｉを超えるタイミングをもって、上記制
御許可フラグ及び診断許可フラグがそれぞれ上記制御許
可フラグメモリ２２０及び診断許可フラグメモリ２３０
にセットされる（図２８（ｆ）及び（ｇ））。

【０２３５】なお、ここでの例では図２８（ｃ）に示さ
れるように、該積算時間Ｔ５（ｉ）が判定値Ｉを超える
タイミングは、酸素センサ１４の素子温度が活性温度に
到達することが推定される時刻ｔ34に対し、時間ＴＭだ
け余裕をもった時期に設定されている。こうした余裕時
間ＴＭを設けることによって、上記各フラグがセットさ
れるときには酸素センサ１４も確実に活性温度に到達し
ているようになり、同酸素センサ１４を使用しての「制
御」処理、或いは「診断」処理もより高い信頼性のもと
に実行されるようになることはこれまでにも述べた通り
である。

【０２３６】その後、当該車両の走行が停止され、時刻
ｔ36に、再びアイドル状態となってその旨がアイドル判
定部２０５を通じて判定されると（図２８（ｄ））、ア
イドルタイマ２０６も再びアイドル時間の計時を開始す
る（図２８（ｅ））。

【０２３７】そして、時刻ｔ37に、そのアイドル時間Ｔ
６（ｉ）が判定値Ｊに達した時点で上記制御許可フラグ
及び診断許可フラグは共にリセットされるようになる
（図２８（ｆ）及び（ｇ））。また併せて、上記積算タ
イマ２０２における積算時間Ｔ５（ｉ）がリセットされ
る（図２８（ｂ））。

【０２３８】以上のように、この第７の実施例の装置に
よれば、触媒コンバータ８の下流側に配設される酸素セ
ンサ１４として上述した低電力ヒータ付き酸素センサを
使用する場合であれ、その素子温度の推定のもとに、そ
の活性の有無が簡便且つ的確に判定されるようになる。
そして、同低電力ヒータ付き酸素センサとしての機能が
十分に果たされる最適な状態で、その利用が図られるよ
うにもなる。

【０２３９】また、同酸素センサ１４の不活性状態への
移行が推定されるとき、併せて上記吸入空気量Ｑが所定
量以上にある時間の積算値をリセットするようにしたこ
とで、再びその活性を判定する際の素子温度推定にかか
る時間情報も適正化されるようになる。

【０２４０】なおこの場合も、先の第１の実施例の装置
と同様、内燃機関のアイドル判定を実行するに、アイド
ルスイッチ１１を具えない機関にあっては、スロットル
開度センサ１０によるスロットルバルブ９の所定開度
（例えば３度以下）の検出に基づいてアイドルオンを判
定することになる。

【０２４１】もっとも、前記「制御」処理や「診断」処
理を実行するにあたって、上記酸素センサ１４の活性時
期のみが管理対象となるシステムにあっては、上記アイ
ドル判定部２０５をはじめ、アイドルタイマ２０６、不
活性判定部２５２等の配設は必ずしも必要とされない。

【０２４２】（第８実施例）図２９に、この発明にかか
るヒータ付き酸素センサの管理装置の第８の実施例を示
す。

【０２４３】ただし、この第８の実施例の装置も、その
大部分の構成は先の第７の実施例の装置に共通するもの
であり、ここでは便宜上、その第７の実施例の装置との
相違点のみについて説明する。

【０２４４】第７の実施例の装置では、吸入空気量Ｑが
所定量以上にある時間の積算値を通して酸素センサ１４
の素子温度を推定した。しかし、このような時間の積算
値による温度推定は前述したように、より簡便な方法で
あるとはいえ、推定精度の面ではやや不安を残す。

【０２４５】そこでこの第８の実施例の装置では、図２
９に示されるように、先の積算タイマ２０２に代えて、
所定量以上にある吸入空気量Ｑの空気量そのものを積算
する空気量積算部２０２’を用いるようにする。そして
この場合、活性判定部２５１’では、この積算された空
気量ＳＧ（ｉ）が上記酸素センサ１４の活性温度に相当
する所定の空気量に達したか否かを判定値Ｋに基づいて
判定する。

【０２４６】因みに、この酸素センサ１４の活性温度
（略４００℃）に相当する空気量ＳＧ（ｉ）は略１００
００ｇ／ｓ（１０ｋｇ／ｓ）であることが実験によって
確認されている。

【０２４７】このため同第８の実施例の装置では、上記
判定値Ｋを１００００ｇ／ｓに設定し、上記空気量積算
値ＳＧ（ｉ）が該１００００ｇ／ｓ以上となったことが
判定されるとき、活性判定部２５１’から許可フラグ管
理部２１４に対して活性判定信号が出力されるようにし
ている。

【０２４８】図３０及び図３１に、同第８の実施例の装
置による活性判定処理手順、並びに活性判定処理態様を
示す。同第８の実施例の装置では、その制御装置２０に
より、図３０に示される手順にて、上記酸素センサ１４
の活性判定処理Ｓ７００’を実行する。この活性判定処
理Ｓ７００’も、例えば２６２ｍｓの演算周期にて実行
されるものとする。

【０２４９】すなわち同判定処理Ｓ７００’において、
高空気量判定部２０１を通じた判定値Ｈ（１０ｇ／ｓ）
と吸入空気量Ｑとの比較に基づき（ステップＳ７０
１）、Ｑ≧Ｈとして、当該車両が走行状態にある旨判断
した制御装置２０は、上記空気量積算部２０２’を通じ
てその積算値ＳＧ（ｉ）を ＳＧ（ｉ）＝ＳＧ（ｉ-1）＋Ｇ（ｉ） として加算処理する（ステップＳ７０２’）。ここで
も、ＳＧ（ｉ-1）は前回の空気量積算値であり、Ｇ
（ｉ）は上記判定値Ａを超えた今回の空気量である。

【０２５０】そして、この空気量ＳＧ（ｉ）の積算処理
の結果、同空気量積算値ＳＧ（ｉ）が上記判定値Ｋ（１
００００ｇ／ｓ）以上となっていれば（ステップＳ７０
３’）、活性判定部２５１’を通じて、酸素センサ１４
の素子温度が活性温度に到達している旨判断する。以降
は第７の実施例の装置と同様、許可フラグ管理部２１４
を通じて制御許可フラグ及び診断許可フラグをそれぞれ
セットして（ステップＳ７０４）、当該処理を一旦抜け
る。

【０２５１】また、上記ステップＳ７０１での空気量判
定、或いは上記ステップＳ７０３’での空気量積算値判
定において、それぞれその到達条件が満たされなかった
場合には、そのまま当該処理を一旦抜ける。

【０２５２】第８の実施例の装置を通じてこうした活性
判定処理が実行されることにより、上記制御許可フラグ
及び診断許可フラグは、例えば図３１に示される態様
で、すなわち上記空気量積算値ＳＧ（ｉ）がその判定値
Ｋに達する時刻ｔ45にて、共にセットされる（図３１
（ａ）〜（ｄ））。そして、酸素センサ１４を使用して
の前述した「制御」処理や「診断」処理が可能な状態と
なる。

【０２５３】なお、上記判定値Ｋについても、前述した
余裕度ＴＭを考慮したやや大きめの値に設定して、これ
ら「制御」処理や「診断」処理の更なる信頼性向上を図
ることができることは勿論である。

【０２５４】このように、この第８の実施例の装置によ
れば、吸入空気量Ｑそのものの積算値に基づいて、酸素
センサ１４の素子温度に対する推定をより正確に行うこ
とができるようになる。

【０２５５】なお同第８の実施例の装置にあって、上記
酸素センサ１４が不活性判定される条件等は、先の第７
の実施例の装置と同様である。また、第７の実施例の装
置について述べた留意事項や変更態様も、同第８の実施
例の装置にあってはそのまま準用される。

【０２５６】（第９実施例）図３２に、この発明にかか
るヒータ付き酸素センサの管理装置の第９の実施例を示
す。

【０２５７】この第９の実施例の装置も、その基本的な
構成は第７の実施例の装置に共通するものであり、ここ
でも便宜上、同第７の実施例の装置との相違点のみにつ
いて説明する。

【０２５８】この第９の実施例の装置では、図３２に示
されるように、第７の実施例の装置における積算タイマ
２０２、活性判定部２５１、アイドル判定部２０５、ア
イドルタイマ２０６、及び不活性判定部２５２に代え
て、アップ／ダウンタイマ２０８及び活性／不活性判定
部２５３を用いる。

【０２５９】ここで、アップ／ダウンタイマ２０８は前
述したように、吸入空気量Ｑが所定量以上にあるときア
ップカウント計時し、同空気量Ｑが所定値未満となると
きダウンカウント計時するタイマである。なお、同第９
の実施例の装置でも、アップカウント値Ｕｐに例えば値
「３」を設定し、またダウンカウント値Ｄｏｗｎに例え
ば値「１」を設定して、それら計時速度を異ならしめて
いる。

【０２６０】また、活性／不活性判定部２５３は、この
アップ／ダウンタイマ２０８による計時時間Ｔ７（ｉ）
が酸素センサ１４の活性温度に相当する所定の時間に達
したか否かを前記判定値Ｉ（時間１８０秒に相当する
値、約「７００」）に基づいて判定する部分である。そ
して同活性／不活性判定部２５３では、上記計時時間Ｔ
７（ｉ）が判定値Ｉ以上にあることを条件に許可フラグ
管理部２１４に対して活性判定信号を出力し、同時間Ｔ
７（ｉ）が判定値Ｉ未満となるときには同許可フラグ管
理部２１４に対して不活性判定信号を出力する。

【０２６１】図３３及び図３４に、同第９の実施例の装
置による活性／不活性判定処理手順、並びにその処理態
様を示す。同第９の実施例の装置では、その制御装置２
０により、図３３に示される手順にて、酸素センサ１４
の活性／不活性を判定する処理Ｓ９００を実行する。こ
の処理Ｓ９００も、例えば２６２ｍｓの演算周期にて実
行されるものとする。

【０２６２】すなわち同活性／不活性判定処理Ｓ９００
において、制御装置２０は、高空気量判定部２０１を通
じた判定値Ｈ（１０ｇ／ｓ）と吸入空気量Ｑとの比較に
基づき（ステップＳ９０１）、Ｑ≧Ｈとして、当該車両
が走行状態にある旨判断した場合には、上記アップ／ダ
ウンタイマ２０８を通じてその計時時間Ｔ７（ｉ）を Ｔ７（ｉ）＝Ｔ７（ｉ-1）＋３ として加算処理し（ステップＳ９０２）、それ以外の場
合には、同アップ／ダウンタイマ２０８を通じてその計
時時間Ｔ７（ｉ）を Ｔ７（ｉ）＝Ｔ７（ｉ-1）−１ として減算処理する（ステップＳ９０３）。Ｔ７（ｉ-
1）は何れも、前回の計時時間である。

【０２６３】そして、こうした態様での計時処理の結
果、その時間Ｔ７（ｉ）が上記判定値Ｉ（時間１８０秒
に相当する値、約「７００」）以上となっていれば（ス
テップＳ９０４）、上記活性／不活性判定部２５３を通
じて、酸素センサ１４の素子温度が活性温度に到達して
いる旨判断する。そしてその後は、これまでの第７或い
は第８の実施例と同様、許可フラグ管理部２１４を通じ
て制御許可フラグ及び診断許可フラグをセットして（ス
テップＳ９０５）、当該処理を一旦抜ける。

【０２６４】他方、上記計時処理の結果、時間Ｔ７
（ｉ）が上記判定値Ｉ未満であれば（ステップＳ９０
４）、同活性／不活性判定部２５３を通じて、酸素セン
サ１４の素子温度が不活性温度に低下した懸念がある旨
判断する。この場合には、許可フラグ管理部２１４を通
じて上記制御許可フラグ及び診断許可フラグを共にリセ
ット状態として（ステップＳ９０６）、当該処理を一旦
抜ける。

【０２６５】同第９の実施例の装置を通じて、こうした
活性／不活性判定処理が実行されることにより、上記制
御許可フラグ及び診断許可フラグは、例えば図３４に示
される態様で、上記計時時間Ｔ７（ｉ）がその判定値Ｉ
をクロスする都度、セットまたはリセットに状態制御さ
れるようになる（図３４（ａ）〜（ｄ））。

【０２６６】そしてこの場合も、上記判定値Ｉについて
前述した余裕度ＴＭを考慮したやや大きめの値を設定す
れば、前述した「制御」処理や「診断」処理の更なる信
頼性向上を図ることができるようになる。

【０２６７】このように、この第９の実施例の装置によ
っても、触媒コンバータ８の下流側に配設される酸素セ
ンサ１４として上述した低電力ヒータ付き酸素センサを
使用する場合であれ、その素子温度の推定のもとに、活
性の有無が簡便且つ的確に判定されるようになる。

【０２６８】また、同第９の実施例の装置においても特
に、先の第６の実施例の装置と同様、上記アップ／ダウ
ンタイマ２０８のアップカウント値Ｕｐがダウンカウン
ト値Ｄｏｗｎよりも大きく設定したことで、酸素センサ
１４の活性判定感度が向上し、更には同センサ１４の使
用許可／使用禁止にかかる制御頻度が良好に減ぜられる
ようになる。これも基本的には、それらカウント値を例
えば「１」等、同一の値に設定しても、同実施例の装置
としての上述した機能、動作は実現されるが、特にこの
ようなカウント値設定とすることで、前記酸素センサ１
４を使用しての「制御」処理、或いは「診断」処理もよ
り安定して実行されるようになる。

【０２６９】ところで、以上の第１〜第９の実施例の装
置においては何れも、排気管７の温度、或いは酸素セン
サ１４の素子温度に相関の強い内燃機関の負荷として、
エアフローメータ２を通じて検出される吸入空気量Ｑを
採用した。

【０２７０】しかし、これらの温度に強い相関を示す内
燃機関の負荷としては他に、同空気量Ｑを前記回転数Ｎ
ｅによって除した値に比例する燃料の基本噴射量Ｔｐ、
或いは吸入空気圧（インテークマニホールド圧）Ｐｍな
どがある。

【０２７１】したがって、これらの値を参照して上記排
気管７の温度、或いは酸素センサ１４の素子温度を推定
する構成とすることもできる。そして、これら何れの場
合であれ、上記各実施例の装置と同等の効果を奏するこ
とができるようになる。

【０２７２】なお、この内燃機関の負荷として、特に上
記吸入空気圧（インテークマニホールド圧）Ｐｍを採用
する場合には、図１に破線にて付記したような吸気圧
（インテークマニホールド圧）センサ１７が用いられる
こととなる。

【０２７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、触媒コンバータ下流側にもヒータ付き酸素センサが
配設されるシステムにあって、その酸素センサの素子割
れをより簡便且つ確実に防止することができるようにな
る。

【０２７４】しかもこの発明によれば、同酸素センサの
ヒータへの通電が頻繁にオン／オフされる懸念もないこ
とから、該触媒コンバータ下流側に配設される酸素セン
サとしての機能も、これが活性状態にある間、十分に果
たされるようになる。

【０２７５】またこの発明によれば、同酸素センサが活
性化されるまでの応答遅れに対する管理も的確に実行さ
れる。そしてこの意味でも、該触媒コンバータ下流側に
配設される酸素センサとしてその機能が十分に果たさ
れ、常に最適な状態でその利用が図られるようになる。

【０２７６】またこのため、該触媒コンバータ下流側に
配設される酸素センサを用いて触媒コンバータ上流側の
酸素センサの出力特性のばらつきや劣化の補正、或いは
触媒コンバータの浄化率低下等の診断を行う場合であ
れ、それら補正や診断にかかる精度を好適に確保するこ
とができるようにもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管理
装置についてその第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】図１に示されるヒータ付き酸素センサの構造を
示す断面図である。

【図３】同第１の実施例の装置の制御装置についてその
機能的構成を示すブロック図である。

【図４】同第１の実施例の装置によるヒータ通電処理に
ついてその処理手順を示すフローチャートである。

【図５】同第１の実施例の装置によるヒータ通電解除処
理についてその処理手順を示すフローチャートである。

【図６】同第１の実施例の装置によるヒータ通電並びに
ヒータ通電解除態様を示すタイミングチャートである。

【図７】同第１の実施例の装置による酸素センサの活性
判定処理についてその処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図８】同第１の実施例の装置による酸素センサの活性
判定態様を示すタイミングチャートである。

【図９】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管理
装置の第２の実施例についてその制御装置の機能的構成
を示すブロック図である。

【図１０】同第２の実施例の装置によるヒータ通電処理
についてその処理手順を示すフローチャートである。

【図１１】同第２の実施例の装置によるヒータ通電態様
を示すタイミングチャートである。

【図１２】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管
理装置の第３の実施例についてその制御装置の機能的構
成を示すブロック図である。

【図１３】同第３の実施例の装置によるヒータ通電／ヒ
ータ通電解除処理についてその処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図１４】同第３の実施例の装置によるヒータ通電／ヒ
ータ通電解除態様を示すタイミングチャートである。

【図１５】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管
理装置の第４の実施例についてその制御装置の機能的構
成を示すブロック図である。

【図１６】同第４の実施例の装置による酸素センサの活
性判定処理についてその処理手順を示すフローチャート
である。

【図１７】同第４の実施例の装置による酸素センサの活
性判定態様を示すタイミングチャートである。

【図１８】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管
理装置の第５の実施例についてその制御装置の機能的構
成を示すブロック図である。

【図１９】同第５の実施例の装置による酸素センサの活
性判定処理についてその処理手順を示すフローチャート
である。

【図２０】同第５の実施例の装置による酸素センサの活
性判定態様を示すタイミングチャートである。

【図２１】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管
理装置の第６の実施例についてその制御装置の機能的構
成を示すブロック図である。

【図２２】同第６の実施例の装置による酸素センサの活
性判定処理についてその処理手順を示すフローチャート
である。

【図２３】同第６の実施例の装置による酸素センサの活
性判定態様を示すタイミングチャートである。

【図２４】排気管温度の推移に対する主に標準ヒータ付
き酸素センサと低電力ヒータ付き酸素センサとの素子温
度特性を示すグラフである。

【図２５】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管
理装置の第７の実施例についてその制御装置の機能的構
成を示すブロック図である。

【図２６】同第７の実施例の装置による酸素センサの活
性判定処理についてその処理手順を示すフローチャート
である。

【図２７】同第７の実施例の装置による酸素センサの不
活性判定処理についてその処理手順を示すフローチャー
トである。

【図２８】同第７の実施例の装置による酸素センサの活
性判定並びに不活性判定態様を示すタイミングチャート
である。

【図２９】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管
理装置の第８の実施例についてその制御装置の機能的構
成を示すブロック図である。

【図３０】同第８の実施例の装置による酸素センサの活
性判定処理についてその処理手順を示すフローチャート
である。

【図３１】同第８の実施例の装置による酸素センサの活
性判定態様を示すタイミングチャートである。

【図３２】この発明にかかるヒータ付き酸素センサの管
理装置の第９の実施例についてその制御装置の機能的構
成を示すブロック図である。

【図３３】同第９の実施例の装置による酸素センサの活
性／不活性判定処理についてその処理手順を示すフロー
チャートである。

【図３４】同第９の実施例の装置による酸素センサの活
性／不活性判定態様を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…エアクリーナ、２…エアフローメータ、３…吸気
管、４…サージタンク、５…インテークマニホールド、
６…燃料噴射弁、７…排気管、８…触媒コンバータ、９
…スロットルバルブ、１０…スロットル開度センサ、１
１…アイドルスイッチ、１２…回転数センサ、１３、１
４…ヒータ付き酸素センサ、１５…吸気弁、１６…排気
弁、１７…吸気圧（インテークマニホールド圧）セン
サ、２０…制御装置、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＯＭ、２
３…ＲＡＭ、２４…バックアップＲＡＭ、２５…入出力
ポート（Ｉ／Ｏポート）、３１…カバー、３２…センサ
素子、３３…ヒータ、２０１…高吸気量判定部、２０２
…積算タイマ、２０２’…空気量積算部、２０３、２０
３’…通電オン判定部、２０４…通電制御部、２０５…
アイドル判定部、２０６…アイドルタイマ、２０７…通
電オフ判定部、２０８…アップ／ダウンタイマ、２０９
…通電オン／オフ判定部、２１０…通電フラグメモリ、
２１１…通電判定部、２１２…通電タイマ、２１３…活
性判定部、２１４…許可フラグ管理部、２２０…制御許
可フラグメモリ、２２１…制御回路、２３０…診断許可
フラグメモリ、２３１…診断回路、２４０、２４０’、
２４１…活性判定部、２５１、２５１’…活性判定部、
２５２…不活性判定部、２５３…活性／不活性判定部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−56849（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−71847（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−64943（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−100353（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−84852（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−66553（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−19957（ＪＰ，Ｕ) 特表 平７−504754（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/26 - 27/49 F02D 41/14 310 F02D 45/00 368

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関排気系の触媒コンバータ下流側に
   配設されるヒータ付き酸素センサの状態を管理する装置
   であって、 内燃機関の負荷を算出する負荷算出手段と、 この算出される負荷が所定値以上にある時間を積算する
   時間積算手段と、 この積算された時間が内燃機関排気管の水分不発生温度
   に相当する所定の時間に達することを条件に前記酸素セ
   ンサのヒータに通電を行う通電制御手段と、 を具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理
   装置。
2. 【請求項２】内燃機関排気系の触媒コンバータ下流側に
   配設されるヒータ付き酸素センサの状態を管理する装置
   であって、 内燃機関の負荷を算出する負荷算出手段と、 この算出される負荷が所定値以上にあるときの負荷量を
   積算する負荷量積算手段と、 この積算された負荷量が内燃機関排気管の水分不発生温
   度に相当する所定の負荷量に達することを条件に前記酸
   素センサのヒータに通電を行う通電制御手段と、 を具
   えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のヒータ付き酸素セ
   ンサの管理装置において、 内燃機関のアイドル判定を行うアイドル判定手段と、 このアイドル判定されている時間が所定の時間継続され
   ることを条件に、前記積算値をリセットし、且つ前記酸
   素センサのヒータへの通電を解除する通電解除制御手段
   と、 を更に具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの
   管理装置。
4. 【請求項４】内燃機関排気系の触媒コンバータ下流側に
   配設されるヒータ付き酸素センサの状態を管理する装置
   であって、 内燃機関の負荷を算出する負荷算出手段と、 この算出される負荷が所定値以上にあるときアップカウ
   ントし、同負荷が所定値未満となるときダウンカウント
   するアップ／ダウンタイマと、 このタイマ値が内燃機関排気管の水分不発生温度に相当
   する所定の値に達することを条件に前記酸素センサのヒ
   ータに通電を行い、同タイマ値が該所定の値未満となる
   ことを条件に前記酸素センサのヒータへの通電を解除す
   る通電制御手段と、 を具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理
   装置。
5. 【請求項５】請求項４記載のヒータ付き酸素センサの管
   理装置において、 前記アップ／ダウンタイマは、前記アップカウント値を
   Ｕｐ、また前記ダウンカウント値をＤｏｗｎとすると
   き、 Ｕｐ ＞ Ｄｏｗｎ の関係にその各カウント値が設定されることを特徴とす
   るヒータ付き酸素センサの管理装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５の何れかに記載のヒータ付
   き酸素センサの管理装置において、 前記酸素センサのヒータが通電中であることを条件にそ
   の通電時間を計時する通電時間計時手段と、 この計時された時間が前記酸素センサの活性温度に相当
   する所定の時間以上にあることを条件に、同酸素センサ
   の使用を許可する活性管理手段と、 を更に具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの
   管理装置。
7. 【請求項７】請求項１または３記載のヒータ付き酸素セ
   ンサの管理装置において、 前記酸素センサのヒータが通電中であり且つ、前記時間
   積算手段にて積算された時間が前記酸素センサの活性温
   度に相当する所定の時間以上にあることを条件に、同酸
   素センサの使用を許可する活性管理手段を更に具えるこ
   とを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理装置。
8. 【請求項８】請求項２または３記載のヒータ付き酸素セ
   ンサの管理装置において、 前記酸素センサのヒータが通電中であり且つ、前記負荷
   量積算手段にて積算された負荷量が前記酸素センサの活
   性温度に相当する所定の負荷量以上にあることを条件
   に、同酸素センサの使用を許可する活性管理手段を更に
   具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理装
   置。
9. 【請求項９】請求項４または５記載のヒータ付き酸素セ
   ンサの管理装置において、 前記酸素センサのヒータが通電中であり且つ、前記アッ
   プ／ダウンカウンタのカウント値が前記酸素センサの活
   性温度に相当する所定の値以上にあることを条件に、同
   酸素センサの使用を許可する活性管理手段を更に具える
   ことを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理装置。
10. 【請求項１０】前記内燃機関の負荷は、同内燃機関への
    吸入空気量であり、前記負荷算出手段は、この吸入空気
    量の都度の値を算出する吸入空気量算出手段である請求
    項１乃至９の何れかに記載のヒータ付き酸素センサの管
    理装置。
11. 【請求項１１】前記内燃機関の負荷は、同内燃機関への
    燃料基本噴射量であり、前記負荷算出手段は、この燃料
    基本噴射量の都度の値を算出する燃料基本噴射量算出手
    段である請求項１乃至９の何れかに記載のヒータ付き酸
    素センサの管理装置。
12. 【請求項１２】前記内燃機関の負荷は、同内燃機関への
    吸入空気圧であり、前記負荷算出手段は、この吸入空気
    圧の都度の値を算出する吸入空気圧算出手段である請求
    項１乃至９の何れかに記載のヒータ付き酸素センサの管
    理装置。
13. 【請求項１３】内燃機関排気系の触媒コンバータ下流側
    に配設されるヒータ付き酸素センサの状態を管理する装
    置であって、 内燃機関の負荷を算出する負荷算出手段と、 この算出される負荷が所定値以上にある時間を積算する
    時間積算手段と、 この積算された時間が前記酸素センサの活性温度に相当
    する所定の時間に達することを条件に同酸素センサの使
    用を許可する管理手段と、 を具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理
    装置。
14. 【請求項１４】内燃機関排気系の触媒コンバータ下流側
    に配設されるヒータ付き酸素センサの状態を管理する装
    置であって、 内燃機関の負荷を算出する負荷算出手段と、 この算出される負荷が所定値以上にあるときの負荷量を
    積算する負荷量積算手段と、 この積算された負荷量が前記酸素センサの活性温度に相
    当する所定の負荷量に達することを条件に同酸素センサ
    の使用を許可する管理手段と、 を具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理
    装置。
15. 【請求項１５】請求項１３または１４記載のヒータ付き
    酸素センサの管理装置において、 内燃機関のアイドル判定を行うアイドル判定手段と、 このアイドル判定されている時間が所定の時間継続され
    ることを条件に、前記積算値をリセットし、且つ同酸素
    センサの使用を禁止する禁止手段と、 を更に具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの
    管理装置。
16. 【請求項１６】内燃機関排気系の触媒コンバータ下流側
    に配設されるヒータ付き酸素センサの状態を管理する装
    置であって、 内燃機関の負荷を算出する負荷算出手段と、 この算出される負荷が所定値以上にあるときアップカウ
    ントし、同負荷が所定値未満となるときダウンカウント
    するアップ／ダウンタイマと、 このタイマ値が前記酸素センサの活性温度に相当する所
    定の値に達することを条件に同酸素センサの使用を許可
    し、同タイマ値が該所定の値未満となることを条件に同
    酸素センサの使用を禁止する管理手段と、 を具えることを特徴とするヒータ付き酸素センサの管理
    装置。
17. 【請求項１７】請求項１６記載のヒータ付き酸素センサ
    の管理装置において、 前記アップ／ダウンタイマは、前記アップカウント値を
    Ｕｐ、また前記ダウンカウント値をＤｏｗｎとすると
    き、 Ｕｐ ＞ Ｄｏｗｎ の関係にその各カウント値が設定されることを特徴とす
    るヒータ付き酸素センサの管理装置。
18. 【請求項１８】前記内燃機関の負荷は、同内燃機関への
    吸入空気量であり、前記負荷算出手段は、この吸入空気
    量の都度の値を算出する吸入空気量算出手段である請求
    項１３乃至１７の何れかに記載のヒータ付き酸素センサ
    の管理装置。
19. 【請求項１９】前記内燃機関の負荷は、同内燃機関への
    燃料基本噴射量であり、前記負荷算出手段は、この燃料
    基本噴射量の都度の値を算出する燃料基本噴射量算出手
    段である請求項１３乃至１７の何れかに記載のヒータ付
    き酸素センサの管理装置。
20. 【請求項２０】前記内燃機関の負荷は、同内燃機関への
    吸入空気圧であり、前記負荷算出手段は、この吸入空気
    圧の都度の値を算出する吸入空気圧算出手段である請求
    項１３乃至１７の何れかに記載のヒータ付き酸素センサ
    の管理装置。