JP4821739B2 - 限界電流式空燃比センサの温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスの空燃比にほぼ比例する限界電流を出力として生成する、限界電流式空燃比センサの温度制御方法に関する。

環境意識の高まりから、自動車における排出ガス規制は将来に亘ってさらに強化される方向にある。現実に、米国カルフォルニア州では、ＰＺＥＶ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｚｅｒｏ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＬＥＶII等の厳しい排出ガス規制が制定されている。このような規制に対応するために、排気ガスシステムに使用される限界電流式空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサ）の検出精度向上が求められている。

Ａ／Ｆセンサの検出精度向上のためには、出力の安定化および適正な温度制御の必要性、という二つの主要な課題がある。出力の安定化とは、センサ製造後の初期の段階から長期の使用後においても一定の、安定した出力が得られるようにすることであり、このために、製造後のＡ／Ｆセンサに対して正、負の高電圧を印加してセンサに通電処理を施すことが行われている。その理由は詳細には解明されていないが、通電処理によって、電極および電極とセンサ材料との界面に存在する抵抗物質が除去されて電流が流れ易くなるため、初期時からの出力安定性、あるいは低温活性という効果が得られるものと考えられている。

上記Ａ／Ｆセンサの出力安定性に関する一般的な技術水準を示す資料として、例えば、以下に示す特許文献１乃至３がある。

Ａ／Ｆセンサにおける適正な温度制御の課題については、次の通りである。Ａ／Ｆセンサは、例えば、ジルコニアの固体電解質に白金電極を設けたもので構成され、高温の活性温度において、排気ガス中の酸素濃度に比例した限界電流を出力する。したがって、精度の高いセンサ出力を得るためには、Ａ／Ｆセンサを、例えば７００℃程度の活性温度に維持して測定を行う必要があり、ヒータを設けてセンサがこの活性温度を維持できるように温度制御を行っている。Ａ／Ｆセンサでは、素子抵抗（インピーダンス）が温度依存性を有するため、その素子インピーダンスからセンサの素子温を検出するようにしている。したがって、素子インピーダンス値をフィードバックしながら、ヒータのオン・オフ制御を行うことによって、Ａ／Ｆセンサを活性温度に維持し、信頼性の高いセンサ出力を得るようにしている。

上記Ａ／Ｆセンサの温度制御の一般的な技術水準を示す資料として、例えば、以下に示す特許文献４乃至９がある。

特開平６−３４２９４６ 特開平９−１０１２８５ 特開平９−２７４００６ 特許第３６９２６４０号 特開平６−１７４６８５ 特開平６−１７４６８６ 特開２０００−２５８３８７ 特開２００４−６９５４７ 特開２００６−２１４８８５

上記のように、限界電流式空燃比センサでは、センサの製作時から長期の使用後においても一定の、安定した出力特性を得るために、センサの使用前に、センサの両電極間に正、負方向に高電圧を印加して通電処理を施すことが行われている。この処理によって、電極および電極界面の付着物が除去されて電流が流れやすくなり、初期時からの出力安定性、あるいは低温活性という効果が得られる。ところが、このような処理を施したセンサでは、素子インピーダンスの経時変化が、未処理センサの場合より大きいことがわかっている。即ち、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサでは、初期の素子インピーダンスが同温度における未処理センサのものより低いが、一方、使用に伴って急激に増加することがわかっている。

したがって、通電処理を施したＡ／Ｆセンサの使用前の素子インピーダンス特性に基づいて温度制御の目標値を設定した場合、センサの使用に伴う経時変化によって素子インピーダンス特性が変化し、同温度でのインピーダンスがより大きくなる。その結果、センサのインピーダンスを検出して素子温度を制御した場合、素子温度が活性温度を越えて高温に維持される事態が発生する。これによってセンサ出力の精度が低下し、またＡ／Ｆセンサの劣化が進む。

本発明は、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサにおける上記のような問題点を解決する目的でなされたもので、素子インピーダンスの経時変化による影響を受けることが無い、Ａ／Ｆセンサの素子温度制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、第１の発明では、正、負高電圧の印加による通電処理前の限界電流式空燃比センサの活性温度における素子インピーダンス値を求めるステップと、前記限界電流式空燃比センサに対して通電処理を行うステップと、通電処理を行った前記限界電流式空燃比センサに対して、通電処理前に求めた前記素子インピーダンス値に基づいて、当該センサの温度制御のための目標インピーダンス値を決定するステップと、を備えることを特徴とする、限界電流式空燃比センサの温度制御方法を提供する。

上記温度制御方法において、前記決定するステップは、前記通電処理前のセンサに対して求めた前記素子インピーダンス値を前記目標インピーダンス値として決定するようにしても良い。

また、前記決定するステップは、前記目標インピーダンス値を、前記通電処理前のセンサに対して求めた前記素子インピーダンス値と、前記通電処理を行ったセンサの活性温度における素子インピーダンス値との間のいずれかの値に決定するようにしても良い。

上記課題を解決するために、第２の発明では、正、負高電圧の印加による通電処理を行った限界電流式空燃比センサに印加される熱負荷の積算量と、前記センサの活性温度における素子インピーダンス値との関係を示すマップを形成するステップと、前記限界電流式空燃比センサのエンジンでの使用時において当該センサへの熱負荷の積算量を検出するステップと、前記マップを参照して、前記検出した熱負荷の積算量に対応する素子インピーダンス値を取得するステップと、前記取得した素子インピーダンス値を前記限界電流式空燃比センサの温度制御における目標インピーダンス値に設定して前記限界電流式空燃比センサの温度制御を行うステップと、を備える、限界電流式空燃比センサの温度制御方法を提供する。

上記方法において、前記熱負荷の積算量は、前記限界電流式空燃比センサが設けられたエンジンの積算吸入空気量に基づいて算出するようにしても良い。

上記課題を解決するために、第３の発明では、正、負高電圧の印加による通電処理を行った限界電流式空燃比センサに流入する電流の積算量と、前記センサの活性化温度における素子インピーダンス値との関係を示すマップを形成するステップと、前記限界電流式空燃比センサのエンジンでの使用時において前記センサに流入する電流の積算量を検出するステップと、前記マップを参照して、前記検出した電流の積算量に対応する素子インピーダンス値を取得するステップと、前記取得した素子インピーダンス値を前記限界電流式空燃比センサの温度制御における目標インピーダンス値に設定して前記限界電流式空燃比センサの温度制御を行うステップと、を備える、限界電流式空燃比センサの温度制御方法を提供する。

通電処理を行ったＡ／Ｆセンサの初期品のインピーダンス値は、センサをエンジン等に装着して使用している間に急激に上昇し、ある期間が経過するとほぼ一定値を取るようになる。この値は、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサの初期品のインピーダンス値に極めて近い値である。したがって、第１の発明では、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサの温度制御の目標値を、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサで特定された活性温度における素子インピーダンスの値に基づいて決定することにより、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサが経時変化によりそのインピーダンス特性を変化させた後でのセンサの過昇温を防止するようにしている。

この場合、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサの温度制御の目標値を、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサの初期品の活性温度における素子インピーダンス値に一致させても良いし、あるいは、この値に補正を加えるようにしても良い。補正を加える場合は、通電処理前のセンサに対して求めた活性温度における素子インピーダンス値と、通電処理を行ったセンサの活性温度における素子インピーダンス値との間の値を選択することによって、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサにおいて、使用の初期に、センサが過剰に低温側に制御されることを防止することができる。

第２および第３の発明では、Ａ／Ｆセンサに高電圧印加による通電処理を行った場合に発生するセンサ材料における結晶歪が、Ａ／Ｆセンサへの熱の印加、あるいはＡ／Ｆセンサに電流を流すことによって徐々に回復することが、素子インピーダンスにおける経時変化の原因であるとの知見に基づいて、Ａ／Ｆセンサへの熱負荷あるいはセンサ電流値（絶対値）の積算量と、センサの素子インピーダンス制御目標値との関係を示すマップを予め作成する。このマップに基づいて、例えば、エンジンの運転ごとに素子インピーダンス制御目標値を補正することによって、その刻々で精度の高いＡ／Ｆセンサの温度制御を行えるようにしている。

なお、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサのインピーダンス変化には、電極、電極界面の抵抗変化が寄与しないため、センサの限界電流値には殆ど変化を与えないことがわかっている。したがって、上記第１乃至第３の発明によれば、通電処理によるセンサ出力の初期からの安定化と共に、インピーダンスの経時変化に影響されない適正な温度制御を達成することができる。

図１は、Ａ／Ｆセンサ１に対する通電処理の概要を示す図である。Ａ／Ｆセンサ１は、例えばジルコニアの固体電解質１０にＰｔ等の電極１１、１２を設けて構成される。このＡ／Ｆセンサ１の両電極１１、１２間に、正および負の電圧源１３から高電圧を印加することによって、センサ１に通電処理を行う。この処理によって、電極および電極界面の付着物が除去されて電流が流れ易くなり、センサの初期品から出力電流が安定し、かつ低温でセンサが活性化されるという効果が生じる。

図２は、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサ（曲線Ａ）と通電処理を行わないＡ／Ｆセンサ（曲線Ｂ）の、空気中におけるセンサ電流の経時変化を示すグラフである。図の横軸は、各Ａ／Ｆセンサをエンジン等の実機に搭載して使用した時間を示している。通電処理を行ったＡ／Ｆセンサでは、曲線Ａに示すように初期時からセンサの出力電流が安定しており、一方、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサでは、曲線Ｂに示すようにセンサの出力電流が時間の経過と共に変動することが理解される。

なお、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサでは、長期間に亘ってセンサを使用することによって、その出力は通電処理を行ったＡ／Ｆセンサの値にマージし安定化する。これは、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサであっても、センサ使用時の電圧印加により、電極および電極界面の付着物が徐々に除去されていき、かなりの時間を経過することによって通電処理を行った場合と同様の効果を生じるためと考えられる。

通電処理によって、Ａ／Ｆセンサの出力電流特性は初期時から安定する効果が生じるが、一方で、その処理により初期品の素子インピーダンスが、処理を行わないセンサの初期品におけるインピーダンスと比べて低下し、時間の経過と共にその値が急激に増加するという特性のあることがわかっている。

図３は、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサ（曲線Ａ’）と通電処理を行わないＡ／Ｆセンサ（曲線Ｂ’）の、同温度での素子インピーダンスにおける経時変化を示すグラフである。図の横軸はＡ／Ｆセンサを例えば実機に搭載して使用した時間を示し、図の縦軸は素子インピーダンス値を示している。曲線Ａ’に示すように、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサでは、その初期品の素子インピーダンス値ａが、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサの諸気品の素子インピーダンス値ｂよりもかなり低い値を取る。ところが、実機での使用によって、素子インピーダンス値が急激に増加し、ある時間ｔ以降、ほぼ一定値ｃを取るようになる。このインピーダンス値ｃは、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサの初期品のインピーダンス値ｂと比較して大きな相違はない。

通電処理を行ったＡ／Ｆセンサにおける初期インピーダンスの低下とその後の急激な上昇の原因は次のように考えられる。高電圧印加による通電処理を施したＡ／Ｆセンサでは、センサの電極あるいは電極界面の付着物が除去され、酸素のイオン化が促進されることによって、センサ全体の抵抗（インピーダンス）が低下する。しかしながら、通電処理による素子抵抗の低下には、高電圧印加によるジルコニア結晶の歪みによって発生する抵抗変化も含まれており、この結晶の歪みが、センサ使用過程で正常な状態に戻ることによって、センサの素子抵抗（インピーダンス）が経時的に増加するものと考えられる。このような結晶歪みの戻りの結果、高電圧印加による通電処理を行ったＡ／Ｆセンサでは、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサに比べて、センサ使用過程でのインピーダンス変化が大きくなる。

以上のように、通電処理を施したＡ／Ｆセンサでは、初期インピーダンスの値が同温度での耐久品のインピーダンス値に比べて低い値を取る。そのため、通電処理を施したＡ／Ｆセンサの初期品のインピーダンス−温度特性に基づいて、Ａ／Ｆセンサの素子温度制御の目標値を設定すると、センサの使用過程におけるインピーダンスの増加に伴って素子温度が目標値よりかなり高温側に制御されることになる。

図４は、Ａ／Ｆセンサの素子インピーダンスと素子温度との関係を示すグラフである。図の曲線Ａ”は、通電処理を施したＡ／Ｆセンサの初期品におけるインピーダンス−温度特性を示し、図の曲線Ｃは同じＡ／Ｆセンサの相当時間の使用後のインピーダンス−温度特性を示す図である。通常の温度制御方法であれば、例えば、Ａ／Ｆセンサの活性温度を７５０℃とする場合、曲線Ａ”に基づいて得た素子インピーダンスｚ１を制御の目標値として、ヒータによるセンサの加熱制御を行う。

ところが、Ａ／Ｆセンサの相当時間の使用によって素子インピーダンスが増加すると、そのセンサのインピーダンス−温度特性は図４の曲線Ｃに示すものとなるため、センサの素子インピーダンスがｚ１のとき、実際の素子温度は８５０℃となっている。したがって、初期品のインピーダンスを基にインピーダンスの制御目標値を決定した場合、相当時間の使用後のＡ／Ｆセンサ（耐久品）では、実際の素子温度が活性温度より遥かに高温となるように温度制御がなされる。この結果、Ａ／Ｆセンサの検出感度が低下し、かつセンサの劣化が促進される。

［第１の実施形態］
したがって、上記のような不都合を回避するために、耐久品のインピーダンス−温度特性Ｃに基づいて素子インピーダンスの制御目標値を決定し、最初からこの目標値に基づいてＡ／Ｆセンサの素子温制御を行うようにする。図４の事例で示せば、例えば７５０℃が活性温度であるＡ／Ｆセンサの場合、耐久品の素子インピーダンス−温度特性Ｃに基づいて、活性温度７５０℃に対応する素子インピーダンス値ｚ２を、Ａ／Ｆセンサの初期品の素子温制御目標値に設定する。これによって、Ａ／Ｆセンサを相当時間使用した後であっても、Ａ／Ｆセンサの素子温は７５０℃に制御され、素子の過昇温を防止することができる。

しかしながら、耐久品の素子インピーダンス−温度特性を得ることは容易ではないので、本実施形態では、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサに対して求めた素子インピーダンス−温度特性に基づいて、素子温の制御の目標値を決定する。図４の曲線Ｂ”は、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサの初期品の素子インピーダンス−温度特性を示す。図３を参照して既に説明したように、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサの初期インピーダンスの値ｂは、同温度において、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサの耐久品のインピーダンス値ｃとあまり大きな変わりはない。

したがって、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサの初期品の、例えば活性温度となるときの平均値、中央値を素子温の目標値（狙い値）とするのではなく、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサの初期品の活性温度におけるインピーダンスの平均値あるいは中央値を素子温制御の目標値（狙い値）とする。これにより、高電圧を印加したセンサの素子温制御の温度ばらつきが低減し、制御性向上が図れると共に、センサの過昇温防止を図ることができる。

なお、図４のインピーダンス値ｚ２を素子温制御の目標値とすることによって、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサの使用の初期では、素子温度が活性温度である７５０℃よりも低い７００℃に維持される。ところが、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサは低温活性化され、広い温度範囲でセンサの出力特性、即ちセンサ電流が安定することが見出されている。さらに、通電処理を行った初期の段階ではセンサ出力は非常に安定しているので、この程度の温度低下によって、センサ出力が不安定となることはない。
しかしながら、使用初期における目標温度の低下を補償するために、初期の素子温制御の目標値を、例えば７７０℃程度にずらして置く処理を行っても良い。この場合、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサの初期品の素子インピーダンスの制御目標値はｚ３（図４参照）となる。

図５は、第１の実施形態にかかるＡ／Ｆセンサの素子温制御方法の概略を示すブロック図である。まず、ブロック２１に示すように、同一の製造工程で作成された複数のＡ／Ｆセンサを用意する。ブロック２２では、ブロック１で用意された複数のＡ／Ｆセンサに対して素子インピーダンス−温度特性を測定し、活性温度における素子インピーダンスの平均値あるいは中央値から、制御目標値を決定する（ブロック２３）。

次に、Ａ／Ｆセンサに対して正、負の高電圧を印加して通電処理を行い（ブロック２４）、Ａ／Ｆセンサの出力特性の安定化を図る。通電処理後のＡ／Ｆセンサを例えばエンジンの排気部分に設置し、ブロック２３で決定したインピーダンスの制御目標値を適用して制御系を構築し、エンジンの稼動と共にヒータのオン・オフ制御を行ってＡ／Ｆセンサが活性温度を維持するように温度制御する（ブロック２５）。この結果、Ａ／Ｆセンサは、センサを実機で相当時間使用した後であっても、素子温度の過昇温を招くことなく適切な温度に維持されることになり、常に、酸素濃度を高感度で測定することができる。

図６は、高電圧印加による通電処理を行ったＡ／Ｆセンサ（曲線Ｐ１、Ｐ２）と通電処理を行わないＡ／Ｆセンサ（曲線Ｑ１、Ｑ２）のコール・コールプロットを示す。図の縦軸は印加電圧の位相を、横軸は抵抗を示す。曲線Ｐ１およびＱ１の部分は、ジルコニアの抵抗に基づくコール・コールプロットであり、曲線Ｐ２およびＱ２の部分は電極界面の抵抗によるコール・コールプロットであると考えられる。

図６に示すように、通電処理を行ったＡ／Ｆセンサでは、界面抵抗が低下するが、同時にジルコニア素子の抵抗も低下する。ジルコニア素子の抵抗変化は、ジルコニア結晶が高電圧の印加によって歪みを生じたことによるものと思われる。この歪が、Ａ／Ｆセンサを実機で使用中に元に戻ることで、インピーダンス変化が生じる。電極界面部は、通電処理により、初期の付着物が除去されているので、実機使用時には大きな変化がない。即ち、Ａ／Ｆを検出する場合のセンサ限界電流の値には、大きな変化はない。

［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態にかかるＡ／Ｆセンサの素子温度制御方法の動作手順を示すフローチャートであり、図８は、Ａ／Ｆセンサに加えられる熱負荷の積算量と素子インピーダンスの制御目標値との関係を示すマップである。本実施形態では、通電処理によって低下した素子インピーダンスが、Ａ／Ｆセンサの実機での使用によって回復する過程を予測して、素子インピーダンスの制御目標値を補正する制御方法を提案している。

図４に示したように、通電処理によって素子インピーダンスが低下した状態では、例えばＡ／Ｆセンサの活性温度７５０℃に対して、素子インピーダンスの制御目標値はｚ１であり、耐久品、あるいは通電処理を行わないＡ／Ｆセンサでの制御目標値はｚ２である。したがって、Ａ／Ｆセンサの使用の初期から、温度制御のための目標素子インピーダンス値をｚ２に設定しておくと、上述したように、Ａ／Ｆセンサが活性温度よりも低い値に制御されてしまうことになる。本実施形態では、このような不都合を解決するために、Ａ／Ｆセンサの使用経過と共に、素子インピーダンスの制御目標値を補正し、Ａ／Ｆセンサを常に正確な活性温度で動作させる制御方法を提案する。

通電処理に伴う素子インピーダンスの低下は高電圧印加によるセンサ材料の結晶歪みによって発生するものと考えられる。結晶歪みは、結晶に加えられる熱負荷の積算量に応じて徐々に回復する。したがって、本実施形態では、Ａ／Ｆセンサに加えられる熱負荷の積算量と素子インピーダンスの制御目標値との関係を示すマップ（図８参照）を予め作成しておく。

図８のマップにおいて、ＳＵＭＧＡは、エンジンに供給される空気の積算量をグラム（ｇ）で示し、ＩＭＰＴＧは、Ａ／Ｆセンサの活性温度における素子インピーダンスの狙い値をオーム（Ω）で示している。なお、本実施形態では、熱負荷の積算値を、エンジンに供給される空気の積算量で推定する方法を取っている。図８のマップから、Ａ／Ｆセンサを正確に活性状態とするためには、例えば、空気の積算量が５０００００ｇである場合、素子インピーダンスの制御目標値（狙い値）を２６０Ωに設定すれば良いことがわかる。

図７のフローチャートにおいて、素子インピーダンス目標値補正ルーチン（１）を開始する場合、ステップＳ１０でバックアップＲＡＭからＡ／Ｆセンサへの熱負荷推定値（ＳＡＭＧＡＢ）を読み出す。バックアップＲＡＭは、エンジンの運転に伴って、その運転で使用した空気量を積算し保存している。したがって、ステップＳ１０でバックアップＲＡＭの値を読み出すことによって、これまでの運転でＡ／Ｆセンサにかかった熱負荷の積算値を知ることができる。なお、運転で使用する空気量は、例えばエアーフローメータの値から読み出すことができる。

ステップＳ１１では、エンジンが始動後であるか否かを判定することによって、エンジンの運転開始を検出する。エンジンの始動は、例えばエンジンの回転数を監視することによって検出される。ステップＳ１０ではさらに、センサが活性か否かが判定される。この判定は、例えばセンサの水温度、触媒の温度等を検出することで実行可能である。ステップＳ１１でＹＥＳの場合、ステップＳ１２において、センサへの熱負荷推定値、即ち空気量の積算を開始する。

この積算は、前回のＳＵＭＧＡＢに今回の空気量Ｇａを加えることによって行われる。ステップＳ１３において、ステップＳ１２で得た積算値をバックアップＲＡＭに書き込み、ステップＳ１４において、例えば、図８に示すマップより、そのときの空気量の積算値における素子インピーダンス目標値（ＩＭＰＴＧ）を取得し、センサ素子温制御の目標値に設定する。なお、ステップＳ１１でエンジンが始動後でない場合、あるいはセンサが活性化されていない場合は、熱負荷推定値の積算、バックアップＲＡＭへの書き込みを行わずにステップＳ１４に移行し、ステップＳ１０で読み出した前回の運転までの熱負荷の推定値に対応する素子インピーダンス目標値ＩＭＰＴＧをマップより読み出し、その値をセンサ素子温制御の目標値に設定する。

以上の制御によって、センサへの熱負荷の積算量に応じて制御の目標値を補正しながら、常に適正な素子温度制御を行うことができる。

［第３の実施形態］
図９および１０は、本発明の第３の実施形態にかかるセンサ温度制御方法を示す図であり、図９は制御のフローチャートを、図１０は制御に要するマップの一例を示す。前述の第２の実施形態が、センサへの熱負荷の積算量に応じて素子インピーダンス制御目標値を補正するものであったのに対して、本実施形態では、センサ電流の積算値に応じて素子インピーダンス制御目標値を補正する温度制御方法を提案している。

図９に示す素子インピーダンス目標値補正ルーチン（２）が開始されると、まず、ステップＳ２０において、バックアップＲＡＭからセンサ電流の積算値を読み出す（ＳＵＭＡＦＩ←ＳＵＭＡＦＩＢ）。ステップＳ２１において、エンジンが始動後であり、かつセンサが活性化されているか否かが判定される。この判定は、第２の実施形態の場合と同様に実行される。ステップＳ２１でＹＥＳの場合、ステップＳ２２でセンサ電流の積算を開始し（ＳＵＭＡＦＩ（前回値）＋今回のセンサ電流値）、ステップＳ２３で積算値をバックアップＲＡＭに書き込む（ＳＡＭＡＦＩＢ←ＳＵＭＡＦＩ）。

次に、ステップＳ２４において、例えば図１０に示すマップを参照して、センサ電流の積算からインピーダンス目標値ＩＭＰＴＧを取得し、センサ素子温の制御目標値に設定する。図１０において、ＳＵＭＡＦＩ（Ａ）は、センサ電流の積算値をアンペア（Ａ）で示し、ＩＭＰＴＧ（Ω）はセンサのインピーダンス目標値をオームで示している。したがって、図１０のマップを参照することにより、センサ電流の積算値からその積算値に対応するインピーダンス目標値ＩＭＰＴＧを取得することができる。

なお、ステップＳ２１でＮＯの場合は、ステップＳ２２、２３を実行することなくステップＳ２４に移行して、センサ電流の前回の積算値から素子インピーダンスの目標値ＩＭＰＴＧを取得してこのルーチンを終了する。

Ａ／Ｆセンサの通電処理を示す概略図。 通電処理を行ったＡ／Ｆセンサと通電処理を行わないＡ／Ｆセンサとにおけるセンサ電流の経時変化を示す図。 通電処理を行ったＡ／Ｆセンサと通電処理を行わないＡ／Ｆセンサにおける素子インピーダンスの経時変化を示す図。 通電処理を行ったＡ／Ｆセンサと通電処理を行わないＡ／Ｆセンサにおける素子インピーダンスと温度の関係を示す図。 第１の実施形態の制御方法を説明するためのブロック図。 通電処理を行ったＡ／Ｆセンサと、通電処理を行わないＡ／Ｆセンサのコール・コールプロットを示す図。 第２の実施形態の制御方法を説明するためのフローチャート。 第２の実施形態の制御方法において使用されるマップの一例を示す図。 第３の実施形態の制御方法を説明するためのフローチャート。 第３の実施形態の制御方法において使用されるマップの一例を示す図。

符号の説明

１ Ａ／Ｆセンサ
１０ 固体電解質
１１、１２ 電極
１３ 高電圧源

Claims (3)

1. 正、負高電圧の印加による通電処理前の限界電流式空燃比センサの活性温度における素子インピーダンス値を求めるステップと、
   前記限界電流式空燃比センサに対して通電処理を行うステップと、
   通電処理を行った前記限界電流式空燃比センサに対して、通電処理前に求めた前記素子インピーダンス値に基づいて、当該センサの温度制御のための目標インピーダンス値を決定するステップと、を備えることを特徴とする、限界電流式空燃比センサの温度制御方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記決定するステップは、前記通電処理前のセンサに対して求めた前記素子インピーダンス値を前記目標インピーダンス値として決定することを特徴とする、限界電流式空燃比センサの温度制御方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記決定するステップは、前記目標インピーダンス値を、前記通電処理前のセンサに対して求めた前記素子インピーダンス値と、前記通電処理を行ったセンサの活性温度における素子インピーダンス値との間のいずれかの値に決定することを特徴とする、限界電流式空燃比センサの温度制御方法。

Images