JP3680247B2 - 空燃比センサのヒータ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空燃比センサのヒータ制御装置に関し、特に、内燃機関の始動前に空燃比センサをプリヒートする機能を有する空燃比センサのヒータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関では、排気通路の空燃比に基づいて燃料噴射量を補正することにより、空燃比を理論空燃比に向けて制御する空燃比フィードバック制御が実行される。空燃比フィードバック制御を行うことで触媒コンバータによる排気ガスの浄化性能が高く維持されると共に、燃費の悪化が防止される等の効果が得られる。かかる空燃比フィードバック制御を実現すべく、排気通路には空燃比を検出する空燃比センサが設けられる。一般に、空燃比センサは、数百度以上の活性化温度まで加熱されて活性した状態で、酸素濃度に応じた信号を出力する特性を有している。このため、空燃比センサには、活性化温度まで加熱するためのヒータが内蔵される。空燃比センサのヒータへの通電が開始された後、センサ温度が活性化温度に達するまで、すなわち、空燃比センサの出力信号に基づく空燃比フィードバック制御が可能となるまでには、ある程度の時間が必要とされる。そこで、従来より、内燃機関の始動直後から空燃比フィードバック制御を開始できるように、内燃機関の始動前にヒータへの通電を開始するプリヒートを行う装置が知られている。
【０００３】
例えば、特開平５−２０２７８５号公報に開示される空燃比制御装置では、車両ドアのオープンが検出された場合に内燃機関の始動を予測し、空燃比センサのヒータへのプリヒートを開始する。この空燃比制御装置において、内燃機関の温度が低くなるほど、プリヒートにおける目標温度は高く設定される。かかる手法によれば、低温始動時においても、始動直後に速やかに空燃比センサの温度を活性化温度まで上昇させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、必ずしも車両ドアのオープン操作後に内燃機関が始動されるとは限らない。例えば、運転者が単に車両内の荷物を取り出すためにドアの開閉を行う場合には、内燃機関は始動されない。従って、上記従来例のように、車両ドアのオープンが検出された時に、内燃機関の温度のみに応じた目標温度を設定し、センサ温度Ｔが目標温度となるようにプリヒートを開始する構成では、ドアのオープン操作後に内燃機関が始動されない場合にプリヒートで消費する電力が無駄になる。特に、上記従来例では、内燃機関の温度が低くなるほど、プリヒートにおける目標温度は高く設定されるので、内燃機関の温度が低くなるほど、内燃機関が始動されない場合にプリヒートで無駄になる電力量が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、不必要にプリヒートが行われるのを防止して、省電力化を図ることが可能な空燃比センサのヒータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、内燃機関に設けられた空燃比センサが備えるヒータに対して機関始動前に通電を行うプリヒート手段を有する空燃比センサのヒータ制御装置であって、
内燃機関が始動される可能性を推定する始動可能性推定手段と、
該推定された始動可能性に応じて前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電量を設定する通電量設定手段とを備え、
前記始動可能性推定手段は、複数の始動準備動作を検出する始動準備動作検出手段を有し、各始動準備動作の有無に応じて始動可能性を推定することを特徴とする空燃比センサのヒータ制御装置により達成される。
【０００７】
請求項１記載の発明において、プリヒート手段が機関始動前にヒータへの通電を開始することで、空燃比センサは機関始動に先立ってヒータへの通電量に応じた温度まで加熱される。始動可能性推定手段は、内燃機関が始動される可能性を推定する。そして、通電量設定手段は、内燃機関が始動される可能性の大きさに応じてヒータへの通電量を設定する。本発明では、推定される機関始動の可能性に応じてヒータへの通電量が設定されるので、不必要に大きな電力がヒータに供給されることが防止され、省電力化が達成される。
【０００８】
内燃機関が始動される可能性がより正確に推定されるようにするという観点から、前記始動可能性推定手段は、複数の始動準備動作を検出する始動準備動作検出手段を有し、各始動準備動作の有無に応じて始動可能性を推定する構成とする。
【０００９】
内燃機関の始動は、一連の複数の始動準備動作が行われた後にイグニッションスイッチがオンポジションとされることにより行われる。内燃機関が始動される可能性は、一連の始動準備動作が進行するほど高くなる。そこで、始動可能性推定手段が各始動準備動作の有無に応じて内燃機関が始動される可能性を推定する構成にすることで、内燃機関が始動される可能性がより正確に推定される。
【００１０】
通常、内燃機関の始動は、ドアロックの解除、ドアの開操作、運転者の着座、ドアの閉操作、及び、キーシリンダへのイグニッションキーの差し込みという一連の始動準備動作が行われた後にイグニッションスイッチがオンポジションとされることにより行われる。そこで、上記複数の始動準備動作を特定するという観点から、請求項２に記載する如く、前記複数の始動準備動作は、車両ドアロックの解除、車両ドアの開操作、運転者の運転席への着座、及び、キーシリンダへのイグニッションキーの差し込みのうち、少なくとも二つの動作を含む構成としてもよい。
【００１１】
内燃機関が始動される可能性は、各始動準備動作が行われてから次の始動準備動作が行われるまでの経過時間によっても異なる。例えば、車両ドアが開状態とされた状態が所定時間τ以上経過した場合は、車両ドアが開状態とされてからの経過時間がτ未満の場合に比して、内燃機関が始動される可能性が低いと判断できる。そこで、請求項３に記載する如く、
請求項１記載の空燃比センサのヒータ制御装置であって、
各始動準備動作が検出された後の経過時間を測定する時間測定手段を有し、
前記始動可能性推定手段は、更に、検出された経過時間に基づいて内燃機関が始動される可能性を推定する構成としてもよい。
【００１２】
始動準備動作の検出後の経過時間を含めて内燃機関が始動される可能性が推定されるので、より正確に機関始動の可能性が推定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である空燃比センサのヒータ制御装置が適用された内燃機関のシステム構成図を示す。本実施例の内燃機関は、電子制御ユニット （以下、ＥＣＵと称す）１０により制御される。図１に示す如く、内燃機関は、シリンダブロック１２を備えている。シリンダブロック１２の内部には、シリンダ１４およびウォータジャケット１６が形成されている。ウォータジャケット１６には、水温センサ１８が配設されている。水温センサ１８はウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の温度（以下、水温ＴＨＷと称す）に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。ＥＣＵ１０は水温センサ１８の出力信号に基づいて水温ＴＨＷを検出する。
【００１４】
シリンダ１４の内部にはピストン２０が配設されている。ピストン２０は、シリンダ１４の内部を、図１における上下方向に摺動することができる。シリンダブロック１２の上部には、シリンダヘッド２２が固定されている。シリンダヘッド２２には、吸気ポート２４および排気ポート２６が形成されている。
シリンダヘッド２２の底面、ピストン２０の上面、および、シリンダ１４の側壁は、燃焼室２８を画成している。上述した吸気ポート２４および排気ポート２６は、共に燃焼室２８に開口している。燃焼室２８には、点火プラグ３０の先端が露出している。点火プラグ３０はＥＣＵ１０から点火信号を供給されることにより、燃焼室２８内の燃料に点火する。
【００１５】
内燃機関は、また、吸気弁３４及び排気弁３６を備えている。吸気ポート２４及び排気ポート２６の燃焼室２８への開口部には、それぞれ、吸気弁３４及び排気弁３６に対する弁座が形成されている。吸気弁３４及び排気弁３６は、各弁座に離着座することにより、それぞれ吸気ポート２４及び排気ポート２６を開閉させる。
【００１６】
吸気ポート２４には、吸気マニホールド３８が連通している。吸気マニホールド３８には、燃料噴射弁４０が配設されている。燃料噴射弁４０はＥＣＵ１０から付与される指令信号に応じて燃料を吸気マニホールド３８内に噴射する。
吸気マニホールド３８の上流側には、サージタンク４２が連通している。サージタンク４２の更に上流側には、吸気管４４が連通している。吸気管４４には、スロットルバルブ４６が配設されている。スロットルバルブ４６の近傍には、スロットル開度センサ４８が配設されている。
【００１７】
吸気管４４の上流側にはエアクリーナ５０が配設されている。吸気管４４にはエアクリーナ５０により濾過された外気が流入する。
一方、内燃機関の排気ポート２６には、排気通路５２が連通している。排気通路５２には、触媒コンバータ５４が配設されている。触媒コンバータ５４は、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び、酸化窒素（ＮＯｘ）を反応させることにより排気ガスを浄化する。触媒コンバータ５４の上流側及び下流側には、それぞれ、空燃比センサ５６、５８が配設されている。本実施例では、空燃比センサ５６、５８の構成は同一とされているが、異なるものとしてもよい。
【００１８】
内燃機関は、また、回転数センサ６０を備えている。回転数センサ６０は内燃機関が所定のクランク角だけ回転する毎にパルス信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。ＥＣＵ１０は、回転数センサ６０の出力信号に基づいて内燃機関の回転数を検出する。
ＥＣＵ１０には、イグニッションスイッチセンサ６４、着座センサ６５、ドアセンサ６６、ドアロックセンサ６７が接続されている。イグニッションスイッチセンサ６４は、イグニッションスイッチのスイッチポジションに応じた信号を出力する。ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチセンサ６４の出力信号に基づき、イグニッションスイッチのスイッチポジションを検出する。また、着座センサ６５は、運転席のシートクッション内に配置され、シートに対する荷重に応じた信号を出力する。ＥＣＵ１０は、着座センサ６５の出力信号に基づき運転者の運転席への着座を検出する。また、ドアセンサ６６は、車両ドアの開閉状態に応じた信号を出力する。ＥＣＵ１０は、ドアセンサ６６の出力信号に基づきドアの開閉状態を検出する。更に、ドアロックセンサ６７は、車両ドアのロック状態に応じた信号を出力する。ＥＣＵ１０は、ドアロックセンサ６７の出力信号に基づきドアのロック状態を検出する。
【００１９】
図２は、空燃比センサ５６、５８の内部構成を、ＥＣＵ１０との接続回路と共に示す。図２に示す如く、空燃比センサ５６、５８は、その内部に、例えばジルコニア等の材料により構成されたセンサ素子６８と、センサ素子６８を加熱するためのヒータ６９とを備えている。
センサ素子６８の一方の端子は定電圧源７０に接続され、また、他方の端子はＥＣＵ１０に接続されていると共に抵抗器７２を介して接地されている。かかる状態でセンサ素子６８に流れる電流（以下、センサ電流Ｉと称す）は、センサ素子６８の温度（以下、センサ温度Ｔと称す）が所定の活性化温度Ｔｅ（例えば６５０゜Ｃから７００゜Ｃ）以上の場合に、図１に示す排気通路５２内の酸素濃度に応じて変化する。ＥＣＵ１０には、センサ電流Ｉに応じた電圧が入力され、この入力電圧に基づいて、排気ガス中の酸素濃度、すなわち、空燃比が検出される。
【００２０】
一方、ヒータ６９は、通電制御回路７４を介してＥＣＵ１０に接続されている。通電制御回路７４は、ＥＣＵ１０から供給される制御信号に応じて、車載バッテリー７５を電源として、ヒータ６９への通電電流をデューティ制御する。ヒータ６９には、また、ヒータ電圧検出回路７６及びヒータ電流検出回路７８が接続されている。ヒータ電圧検出回路７６は、ヒータ６９に印可される電圧に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。また、ヒータ電流検出回路７８は、ヒータ６９に流れる電流に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。ＥＣＵ１０は、これらの信号に基づいてヒータ６９の抵抗値（以下、ヒータ抵抗Ｒと称す）を検出する。
【００２１】
ＥＣＵ１０は、内燃機関の運転中に、センサ温度Ｔの値が、活性化温度Ｔｅ以上、かつ、センサ素子６８に損傷を与えない程度の温度となるように、ヒータ６９への通電量を制御する。なお、ヒータ抵抗Ｒはヒータ６９の温度に応じて変化する。そこで、ＥＣＵ１０はヒータ抵抗Ｒに基づいてヒータ６９の温度を求め、このヒータ温度をセンサ温度Ｔとして用いる。
【００２２】
上述の如く、センサ温度Ｔが活性化温度Ｔｅ以上に維持された状態では、センサ電流Ｉは、空燃比に応じて変化する。従って、ＥＣＵ１０は、上記の如くヒータ６９への通電量を制御することで、センサ電流Ｉに基づいて空燃比を検出することができる。そして、ＥＣＵ１０は、検出した空燃比に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行する。
【００２３】
この空燃比フィードバック制御では、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合には燃料噴射量が減量され、リーン側である場合には燃料噴射量が増量されることにより、空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲内に維持される。上記した触媒コンバータ５４は、空燃比が理論空燃比近傍である場合に、排気ガスに対して高い浄化性能を発揮する。
【００２４】
従って、空燃比フィードバック制御を実行することにより、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及び、ＮＯｘを触媒コンバータ５４により効果的に除去することができる。また、空燃比フィードバック制御によれば、空燃比が過度にリッチ又はリーンになることがないため、燃費の悪化及び燃焼状態の不安定化を共に防止することができる。
【００２５】
ところで、内燃機関の始動は、ドアロックの解除、ドアの開操作、運転者の着座、ドアの閉操作、及び、キーシリンダへのイグニッションキーの差し込みという一連の動作（以下、始動準備動作と称す）が行われた後にイグニッションスイッチがオンポジションとされることにより行われる。
本実施例では、何れかの始動準備動作が検出された時に、センサ素子６８を活性化させるための目標温度Ｔｃが設定され、センサ温度Ｔが目標温度Ｔｃとなるように空燃比センサ５６、５８内のヒータ６９への通電が開始される。以下、内燃機関の始動前に行われるヒータ６９への通電をプリヒートと称する。始動準備動作の検出時にプリヒートを行う構成にすることで、内燃機関の冷間始動時であっても、プリヒートによってほぼ外気温まで低下したセンサ温度Ｔが目標温度Ｔｃになるまで加熱されるので、内燃機関の始動直後から空燃比フィードバック制御を実行することができる。
【００２６】
しかし、必ずしも始動準備動作の実行後に内燃機関が始動されるとは限らない。例えば、運転者が単に車両内の荷物を取り出すためにドアの開閉を行う場合や車両内で休憩するために運転席に着座する場合等には、内燃機関は始動されない。このため、始動準備動作の検出時に、最初から高い目標温度Ｔｃを設定して、センサ温度Ｔが目標温度Ｔｃになるようにヒータ６９への通電量を制御する構成にすると、内燃機関が始動されない場合にヒータ６９へ不必要に大きな電力が供給されることとなり、消費電力量が大きくなる。
【００２７】
そこで、本実施例は、検出された始動準備動作の内容に基づき、機関始動の可能性を推定し、機関始動の可能性の大きさに応じたレベルの目標温度Ｔｃを設定する点に特徴を有している。内燃機関が始動される可能性は、上記した一連の始動準備動作が進行するほど高くなる。例えば、ドアロック解除の検出時よりもイグニッションキーの差し込みの検出時の方が、その後内燃機関が始動される可能性は高い。本実施例では、より後に行われる始動準備動作の検出時ほど、内燃機関が始動される可能性がより高いと判断され、より高い目標温度Ｔｃが設定される。以下、本実施例のプリヒートの際にＥＣＵ１０が実行するルーチンを説明する。
【００２８】
図３は、プリヒートにおける目標温度Ｔｃを決定すべくＥＣＵ１０が実行するルーチンを説明するためのフローチャートである。図３に示すルーチンは、例えば、所定時間間隔で起動される定時割り込みルーチンである。図３に示すルーチンが起動されると、先ず、ステップ１００の処理が実行される。
ステップ１００では、キーシリンダにイグニッションキーが差し込まれているか否かが判別される。この判別は、図１に示すイグニッションスイッチセンサ６４の出力信号に基づいて行われる。ステップ１００において、キーシリンダにイグニッションキーが差し込まれていると判断される場合、次に、ステップ１０２の処理が実行される。一方、ステップ１００において、キーシリンダにイグニッションキーが差し込まれていない場合、イグニッションキーが差し込まれている場合に比して内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステップ１０４の処理が実行される。
【００２９】
ステップ１０２では、プリヒートにおける目標温度Ｔｃが最も高いＴ１に設定される。そして、次に、ステップ１０６の処理が実行される。
ステップ１０４では、運転者が運転席に着座しているか否かが判別される。この判別は、図１に示す着座センサ６５の出力信号に基づいて行われる。ステップ１０４において、運転者が運転席に着座していると判断される場合、次に、ステップ１０８の処理が実行される。一方、ステップ１０４において、運転者が運転席に着座していない場合、運転者が着座している場合に比して内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステップ１１０の処理が実行される。
【００３０】
ステップ１０８では、プリヒートにおける目標温度ＴｃがＴ２（＜Ｔ１）に設定される。そして、次に、ステップ１０６の処理が実行される。
ステップ１１０では、ドアが開状態（ドアオープン）であるか否か、及び、所定時間内にドアの開操作が行われた履歴があるか否かの判別が行われる。これらの判別は、図１に示すドアセンサ６６の出力信号に基づいて行われる。ステップ１１０において、ドアが開状態であると判断される場合、又は、ドアの開操作が行われた履歴があると判断される場合、次に、ステップ１１２の処理が実行される。一方、ステップ１１０において、ドアが閉状態であり、かつ、所定時間内にドアの開操作が行われた履歴が無い場合、ドアの開操作が行われた場合に比して内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステップ１１４の処理が実行される。
【００３１】
ステップ１１２では、プリヒートにおける目標温度ＴｃがＴ３（＜Ｔ２）に設定される。そして、次に、ステップ１０６の処理が実行される。
ステップ１１４では、ドアロックが解除中であるか否か、及び、所定時間内にドアロックが解除された履歴があるか否かの判別が行われる。これらの判別は、図１に示すドアロックセンサ６７の出力信号に基づいて行われる。ステップ１１４において、ドアロックが解除中であると判断される場合、又は、所定時間内にドアロックが解除された履歴があると判断される場合、次に、ステップ１１６の処理が実行される。一方、ステップ１１４において、ドアロックがロック状態であり、かつ、所定時間内にドアロックが解除された履歴が無い場合、内燃機関は始動されないと判断され、目標温度Ｔｃは設定されずに今回のルーチンは終了される。
【００３２】
ステップ１１６では、プリヒートにおける目標温度Ｔｃが最も低いＴ４（＜Ｔ３）に設定される。そして、次に、ステップ１０６の処理が実行される。
ステップ１０６では、プリヒート許可フラグＦが「１」にセットされる。そして、今回のルーチンは終了される。プリヒート許可フラグＦが「１」にセットされることでプリヒートの実行が許可される。なお、プリヒート許可フラグＦは図３「０」に初期化されているものとする。
【００３３】
続いて、センサ温度Ｔを上記ルーチンで決定された目標温度Ｔｃに向けて制御すべく行われるプリヒートについて説明する。図４は、プリヒートを行うべくＥＣＵ１０が実行するルーチンのフローチャートである。
図４に示すルーチンが起動されると、先ず、ステップ２００の処理が実行される。
【００３４】
ステップ２００では、プリヒートの実行が許可されているか否かが判別される。かかる判別は、プリヒート許可フラグＦの状態に基づき行われる。ステップ２００において、プリヒート許可フラグＦが「０」にセットされている場合、プリヒートの実行が許可されていないと判断され、次に、ステップ２０２の処理が実行される。一方、プリヒート許可フラグＦが「１」にセットされている場合、プリヒートの実行が許可されていると判断され、次に、ステップ２０４の処理が実行される。
【００３５】
ステップ２０２では、空燃比センサ５６、５８のヒータ６９への通電制御におけるデューティ比ＨＴdutyが「０」に設定されることで、ヒータ６９への通電が停止される。ステップ２０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
ステップ２０４では、ヒータ抵抗Ｒに基づき現在のセンサ温度Ｔが検出される。そして、次に、ステップ２０６の処理が実行される。
【００３６】
ステップ２０６では、センサ温度Ｔが図３のルーチンにより設定された目標温度Ｔｃを上回っているか否かが判別される。この結果、Ｔ＞Ｔｃが成立するならば、次に、ステップ２０８において、デューティ比ＨＴdutyが所定値αだけ減少されることにより、ヒータ６９への通電量が減少される。そして、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ２０６において、Ｔ＞Ｔｃが不成立ならば、次に、ステップ２１０において、デューティ比ＨＴdutyが所定値αだけ増加されることにより、ヒータ６９への通電量が増加される。そして、今回のルーチンは終了される。ステップ２０８、２１０において、ヒータ６９への通電量が適宜増減されることにより、センサ温度Ｔが目標温度Ｔｃに収束していく。
【００３７】
図３を用いて説明したように、本実施例では、より後で行われる始動準備動作の検出時ほど、機関始動の可能性が高いと判断され、より高い目標温度Ｔｃが設定される。すなわち、内燃機関が始動される可能性が低い時ほど、より低い目標温度Ｔｃが設定される。そして、図４を用いて説明したように、センサ温度Ｔが設定された目標温度Ｔｃとなるようにヒータ６９への通電量が制御される。このため、ヒータ６９に対して不必要に大きな電力が供給されることが防止され、消費電力量が低減する。この結果、バッテリー容量の削減、バッテリー寿命の延長、及び、省電力化による燃費向上等が実現される。
【００３８】
ところで、内燃機関が始動される可能性は、各始動準備動作が行われてから次の始動準備動作が行われるまでの経過時間によっても異なる。例えば、車両ドアが開状態とされた状態が所定時間τ以上経過した場合は、車両ドアが開状態とされてからの経過時間がτ未満の場合に比して、内燃機関が始動される可能性が低いと判断できる。そこで、始動準備動作の実行後の経過時間を含めて内燃機関が始動される可能性の大きさを推定し、内燃機関が始動される可能性の大きさに応じたレベルの目標温度Ｔｃを設定する構成としてもよい。
【００３９】
図５は、上記機能を実現すべく、ＥＣＵ１０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンは、例えば、所定時間間隔で起動される定時割り込みルーチンである。図５に示すルーチンが起動されると、先ず、ステップ３００の処理が実行される。
ステップ３００では、イグニッションスイッチセンサ６４の出力信号に基づきキーシリンダにイグニッションキーが差し込まれているか否かが判別される。この判別の結果、キーシリンダにイグニッションキーが差し込まれていると判断される場合、次に、ステップ３０２の処理が実行される。一方、ステップ３００において、キーシリンダにイグニッションキーが差し込まれていない場合、イグニッションキーが差し込まれている場合に比して内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステップ３０４の処理が実行される。
【００４０】
ステップ３０４では、着座センサ６５の出力信号に基づき運転者が運転席に着座しているか否かが判別される。ステップ３０４において、運転者が運転席に着座していると判断される場合、次に、ステップ３０６の処理が実行される。一方、ステップ３０４において、運転者が運転席に着座していない場合、運転者が着座している場合に比して内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステップ３０８の処理が実行される。
【００４１】
ステップ３０６では、運転者が運転席に着座してから時間τ１以上が経過したか否かが判別される。この判別の結果、運転者が運転席に着座してからの経過時間がτ１未満であると判断される場合、次に、ステップ３０２の処理が実行される。一方、ステップ３０６において、運転者が運転席に着座してから時間τ１以上が経過している場合、運転者が着座してからの経過時間がτ１未満の場合に比して内燃機関が始動される可能性が低い判断され、次に、ステップ３１０の処理が実行される。
【００４２】
ステップ３０８では、ドアセンサ６６の出力信号に基づきドアが開状態（オープン）であるか否かの判別と、所定時間内にドアの開操作が行われた履歴があるか否かの判別が行われる。これらの判別の結果、ドアが開状態であると判断される場合、又は、ドアの開操作が行われた履歴があると判断される場合、次に、ステップ３１２の処理が実行される。一方、ステップ３０８において、ドアが閉状態であり、かつ、所定時間内にドアの開操作が行われた履歴が無い場合、ドアの開操作が行われた場合に比して内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステップ３１４の処理が実行される。
【００４３】
ステップ３１２では、ドアが開状態とされてから時間τ２以上が経過したか否かが判別される。この判別の結果、ドアが開状態とされてからの経過時間がτ２未満であると判断される場合、次に、ステップ３０２の処理が実行される。一方、ステップ３１２において、ドアが開状態とされてから時間τ２以上が経過している場合、ドアが開状態とされてからの経過時間がτ２未満の場合に比して内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステップ３１６の処理が実行される。
【００４４】
ステップ３１４では、ドアロックセンサ６７の出力信号に基づきドアロックが解除中であるか否かの判別と、所定時間内にドアロックが解除された履歴があるか否かの判別が行われる。これらの判別の結果、ドアロックが解除中であると判断される場合、又は、所定時間内にドアロックが解除された履歴があると判断される場合、次に、ステップ３１８の処理が実行される。一方、ステップ３１４において、ドアロックがロック状態であり、かつ、所定時間内にドアロックが解除された履歴が無い場合、内燃機関は始動されないと判断され、目標温度Ｔｃは設定されずに今回のルーチンは終了される。
【００４５】
ステップ３１８では、ドアロックが解除されてから時間τ３以上が経過したか否かが判別される。この判別の結果、ドアロックが解除されてからの経過時間がτ３未満であると判断される場合、次に、ステップ３０２の処理が実行される。一方、ステップ３１８において、ドアロックが解除されてから時間τ３以上が経過している場合、ドアロックが解除されてからの経過時間がτ３未満の場合に比して内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステップ３２０の処理が実行される。
【００４６】
ステップ３０２では、プリヒートにおける目標温度Ｔｃが最も高いＴ１に設定される。そして、次に、ステップ３２２の処理が実行される。
ステップ３１０では、プリヒートにおける目標温度ＴｃがＴ２（＜Ｔ１）に設定される。そして、次に、ステップ３２２の処理が実行される。
ステップ３１６では、プリヒートにおける目標温度ＴｃがＴ３（＜Ｔ２）に設定される。そして、次に、ステップ３２２の処理が実行される。
【００４７】
ステップ３２０では、プリヒートにおける目標温度Ｔｃが最も低いＴ４（＜Ｔ３）に設定される。そして、次に、ステップ３２２の処理が実行される。
ステップ３２２では、プリヒート許可フラグＦが「１」にセットされる。そして、今回のルーチンは終了される。プリヒート許可フラグＦが「１」にセットされることでプリヒートの実行が許可される。なお、プリヒート許可フラグＦは「０」に初期化されているものとする。
【００４８】
図５に示すルーチンの実行により目標温度Ｔｃが決定されると、次に、図４に示すルーチンが実行されることにより、センサ温度Ｔが目標温度Ｔｃとなるようにヒータ６９への通電量が制御される。
以上のように、本実施例では、実行された始動準備動作の経過時間を含めて内燃機関が始動される可能性が推定される。このため、機関始動の可能性がより正確に推定される。より正確に推定された機関始動の可能性に応じてヒータ６９への通電量が制御されるので、ヒータ６９へ不必要に大きな電力が供給されることが防止され、消費電力量が更に低減する。この結果、更なるバッテリー容量の削減、バッテリー寿命の延長、及び、省電力化による燃費向上等が実現される。
【００４９】
なお、上記実施例では、ヒータ抵抗Ｒに基づいてヒータ６9 の温度を求め、この温度をセンサ温度Ｔとして用いることとしたが、センサ温度Ｔを求める手法はこれに限られるものではない。例えば、センサ素子６８は、センサ温度Ｔが高くなるほど、インピーダンスが低くなる特性を有している。このため、センサ素子６８に所定周波数の交流電圧を印可し、その印可電圧と電流との関係からセンサ素子６８のインピーダンスを測定することによりセンサ温度Ｔを求めることとしてもよい。
【００５０】
また、内燃機関の停止中は排気通路５８内の酸素濃度は一定（大気圧中の酸素濃度に等しい値）に維持されている。一方、酸素濃度が一定に維持された状況化でのセンサ電流Ｉは、センサ温度Ｔが活性化温度に達するまでは、センサ温度Ｔの上昇に応じて増加する。従って、機関始動前のセンサ電流Ｉに基づいてセンサ温度Ｔを求めることもできる。
【００５１】
また、上記実施例では、センサ電流Ｉが空燃比に応じて連続的に変化する空燃比センサ５６、５８により酸素濃度を検出するものとしたが、本発明は、これに限らず、空燃比センサ５６、５８の一方または両方に変えて、空燃比に応じてリッチ／リーンの２段階の信号を出力するＯ₂ センサを用いてもよい。
また、上記実施例では、ヒータ６９への通電量をデューティ制御するものとしたが、これに限らず、電流値をリニアに変化させることで通電量を制御してもよい。
【００５２】
更に、ＥＣＵ１０が検出する始動準備動作は、上記実施例のものに限らない。例えば、ＥＣＵ１０がトランクフードの開閉、ＡＴシフトポジション、ブレーキペダル操作、及び、クラッチペダル操作等を始動準備動作として検出する構成としてもよい。
上記実施例において、ＥＣＵ１０が図４のルーチンを実行することにより特許請求の範囲に記載の「プリヒート手段」が、図３のステップ１００、１０４、１１０、１１４、及び、図５のステップ３００、３０４、３０６、３０８、３１２、３１４、３１８の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載の「始動可能性推定手段」及び「始動準備動作検出手段」が、それぞれ実現されている。また、ＥＣＵ１０が図３のステップ１０２、１０８、１１２、１１６、及び、図５のステップ３０２、３１０、３１６、３２０の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載の「通電量設定手段」が、運転者の着座状態、ドアの開状態、及び、ドアロックの解除の検出後のそれぞれの経過時間を測定する処理を実行することにより特許請求の範囲に記載の「時間測定手段」が、それぞれ実現されている。
【００５３】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明では、内燃機関が始動される可能性が推定され、内燃機関が始動される可能性の大きさに応じてヒータへの通電量が設定される。このため、不必要に大きな電力がヒータに供給されることが防止される。従って、本発明によれば、省電力化を達成することができる。
【００５４】
また、請求項２及び３記載の発明では、各始動準備動作の有無に応じて内燃機関が始動される可能性が推定される。このため、内燃機関が始動される可能性がより正確に推定される。そして、不必要に大きな電力がヒータに供給されることがより確実に防止される。従って、本発明によれば、更なる省電力化を達成することができる。
【００５５】
更に、請求項４記載の発明では、始動準備動作の検出後の経過時間を含めて内燃機関が始動される可能性が推定される。このため、内燃機関が始動される可能性がより正確に推定される。そして、不必要に大きな電力がヒータに供給されることがより確実に防止される。従って、本発明によれば、更なる省電力化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空燃比センサのヒータ制御装置が適用された内燃機関のシステム構成図である。
【図２】本実施例のシステムが備える空燃比センサの内部構成をＥＣＵとの接続回路と共に示す図である。
【図３】プリヒートにおける目標温度を決定すべくＥＣＵが実行するルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図４】プリヒートを行うべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。
【図５】プリヒートにおける目標温度を決定すべくＥＣＵが実行するルーチンを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ＥＣＵ
５４ 触媒コンバータ
５６、５８ 空燃比センサ
６４ イグニッションスイッチセンサ
６５ 着座センサ
６６ ドアセンサ
６７ ドアロックセンサ
６８ センサ素子
６９ ヒータ
７５ 車載バッテリー

Claims (3)

1. 内燃機関に設けられた空燃比センサが備えるヒータに対して機関始動前に通電を行うプリヒート手段を有する空燃比センサのヒータ制御装置であって、
   内燃機関が始動される可能性を推定する始動可能性推定手段と、
   該推定された始動可能性に応じて前記プリヒート手段による前記ヒータへの通電量を設定する通電量設定手段とを備え、
   前記始動可能性推定手段は、複数の始動準備動作を検出する始動準備動作検出手段を有し、各始動準備動作の有無に応じて始動可能性を推定することを特徴とする空燃比センサのヒータ制御装置。
2. 請求項１記載の空燃比センサのヒータ制御装置であって、
   前記複数の始動準備動作は、車両ドアロックの解除、車両ドアの開操作、運転者の運転席への着座、及び、キーシリンダへのイグニッションキーの差し込みのうち、少なくとも二つの動作を含むことを特徴とする空燃比センサのヒータ制御装置。
3. 請求項１記載の空燃比センサのヒータ制御装置であって、
   各始動準備動作が検出された後の経過時間を測定する時間測定手段を有し、
   前記始動可能性推定手段は、更に、検出された経過時間に基づいて内燃機関が始動される可能性を推定することを特徴とする空燃比センサのヒータ制御装置。

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