JP5683055B2 - 酸素濃度センサのヒータ制御装置 - Google Patents

酸素濃度センサのヒータ制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、センサ素子を加熱するためのヒータを有する酸素濃度センサのヒータ制御を行う酸素濃度センサのヒータ制御装置に関する。特に、アイドルストップ制御を実行可能な内燃機関の排気通路に設けられた酸素濃度センサのヒータ制御装置に関する。
従来、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関の排気通路には、酸素濃度や、理論空燃比に対する空気過剰率（ラムダ値）を検出するための酸素濃度センサが設けられている。酸素濃度センサによって検出される情報は、例えば、燃料噴射量のばらつきの補正や、ＥＧＲ量（排気循環量）のばらつきの補正、排気浄化装置の異常診断等に用いられる。
酸素濃度センサとしては、ジルコニア等の固体電解質よりなるセンサ素子を有するとともに、このセンサ素子を所定の活性温度に保持するためのヒータを備えたものが用いられている。かかる酸素濃度センサは、ヒータによってセンサ素子が加熱されて、センサ素子が活性温度以上になっているときに、排気中の酸素濃度に応じてセンサ信号を出力することができるものとなっている。
ここで、内燃機関の冷間始動時においては、排気管内が低温状態になっているため、排気に含まれる水蒸気が凝縮して水滴となる。センサ素子は、ヒータによって８００度程度にまで加熱されるが、凝縮水がセンサ素子に触れると、センサ素子が急激に冷やされ、熱衝撃によって素子割れが生じるおそれがある。そのため、内燃機関の冷間始動時においては、排気管内の凝縮水がすべて蒸発したことを判定してからヒータを作動するように制御が行われるようになっている。
ヒータ制御における排気管内の凝縮水が蒸発したことを判定する手法として、センサ設置部位近傍の熱収支に着目したものがある。例えば、ＥＣＵが、内燃機関の始動後において排気管のセンサ設置部位近傍の熱収支に対応する熱量データを、内燃機関及び車両の運転状態に基づいて算出するとともに、その熱量データに基づいて排気管内の乾燥判定を行い、その乾燥判定の結果に基づいてヒータの通電状態を制御するようにしたガスセンサのヒータ制御装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００７−１３８８３２号公報
ところで、近年では、車両に搭載された内燃機関において、アイドリング中の騒音や排気エミッションを低減することを目的として、車両の一時停止中に内燃機関を自動停止させる制御（以下、このような制御を「アイドルストップ制御」と称する。）を実行可能に構成されたものが実用化され始めている。
上記の特許文献１に記載されたようなガスセンサのヒータ制御装置は、内燃機関が始動するたびに、一旦熱量積算値がリセットされて、再び熱量積算が開始されることになる。そのために、内燃機関の冷間始動後にアイドルストップ制御が繰り返された場合には、そのつど熱量積算値がリセットされ、センサ設置部近傍の温度が低く認識されたままとなって、排気管内の乾燥判定が遅れる結果、ヒータへの通電が遅れるおそれがある。極端な場合には、ヒータへの通電が開始されない状態となる。
本発明の発明者らはこのような問題にかんがみて、アイドルストップ制御による内燃機関の自動停止時においても、演算されていた熱量積算値や通電開始閾値をリセットすることなく、放熱の影響を考慮して熱量積算値や通電開始閾値を補正するように構成することによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、冷間始動後にアイドルストップ制御によって内燃機関が自動停止させられる場合であっても、ヒータへの通電を適切な時期に開始することができる酸素濃度センサのヒータ制御装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、車両の一時停止中に内燃機関を自動停止させるアイドルストップ制御を実行可能な内燃機関の排気管に備えられ、排気中の酸素濃度を検出するセンサ素子と、前記センサ素子を加熱するヒータと、有する酸素濃度センサにおける前記ヒータへの通電を制御する酸素濃度センサのヒータ制御装置において、前記酸素濃度センサの周囲のモデル温度を演算するモデル温度演算部と、前記酸素濃度センサの設置位置を通過する熱量を積算して積算熱量を演算する熱量積算部と、前記積算熱量が所定の通電開始閾値に到達したときに前記ヒータへの通電を開始させる通電指示部と、前記内燃機関の停止時又は始動時に前記積算熱量及び前記通電開始閾値をリセットさせる一方、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止時及び再始動時には前記積算熱量及び前記通電開始閾値をリセットさせないリセット部と、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中の放熱の影響を考慮して前記積算熱量又は前記通電開始閾値を補正する補正部と、を備え、前記モデル温度演算部は、前記酸素濃度センサの設置位置における熱量収支に基づいて前記モデル温度を演算するとともに、前記積算開始閾値を、あらかじめ外乱の影響による温度低下を考慮して設定し、前記熱量積算部は、前記モデル温度が所定の積算開始閾値に到達したときに前記熱量の積算を開始し、前記補正部は、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中の前記酸素濃度センサの設置位置の想定温度が前記内燃機関のアイドル状態での想定温度を下回る期間の放熱の影響を考慮して前記補正を行うことを特徴とする酸素濃度センサのヒータ制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、本発明の酸素濃度センサのヒータ制御装置は、アイドルストップ制御による内燃機関の自動停止時において、酸素濃度センサの設置位置における積算熱量、あるいは、通電開始閾値をリセットすることなく、放熱の影響を考慮して積算熱量、あるいは、通電開始閾値を補正するように構成されている。そのため、内燃機関の始動後にアイドルストップ制御による内燃機関の自動停止が繰り返される場合であっても、適切な時期にヒータへの通電を開始することを可能にすることができる。したがって、酸素濃度センサの素子割れを防ぐことができるとともに、酸素濃度センサのセンサ値を用いた制御の開始の遅れを防ぐことができる。
このように積算熱量を演算することにより、生じた凝縮水が蒸発し始める時期からの積算熱量が演算され、凝縮水がなくなる時期を精度良く推定することを可能にすることができる。
モデル温度をこのように演算するとともに、積算開始閾値をこのように設定することにより、モデル温度の演算では再現困難な外乱の影響を考慮して、積算熱量の演算開始時期を決定することができる。
積算熱量又は通電開始閾値の補正をこのように行うことにより、積算開始閾値を設定する際にあらかじめ考慮されている外乱の影響を上回る放熱の影響が生じた状態において補正が行われるようになり、ヒータへの通電開始時期を適切に判定することを可能にすることができる。
また、本発明の酸素濃度センサのヒータ制御装置において、前記補正部は、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止後、前記モデル温度が所定の要補正閾値未満になった後の期間の放熱の影響を考慮して前記補正を行うことが好ましい。
積算熱量又は通電開始閾値の補正をこのように行うことにより、積算開始閾値を設定する際にあらかじめ考慮されている外乱の影響を上回る放熱の影響が生じた状態を比較的精度良く把握して補正を開始できるようになり、ヒータへの通電開始時期を適切に判定することを可能にすることができる。
また、本発明の酸素濃度センサのヒータ制御装置において、前記補正部は、前記内燃機関のアイドル状態での想定温度と前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中の想定温度との差分を求めるとともに、前記差分に相当する熱量を前記積算熱量から減算又は前記通電開始閾値に加算することが好ましい。
積算熱量又は通電開始閾値の補正をこのように行うことにより、積算開始閾値を設定する際にあらかじめ考慮されている外乱の影響を除いた放熱の影響を考慮して補正が行われるようになり、ヒータへの通電開始時期をより適切に判定することを可能にすることができる。
また、本発明の酸素濃度センサのヒータ制御装置において、前記補正部は、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中に前記差分に相当する熱量を積算し、前記内燃機関の再始動時に前記熱量の積算値を前記積算熱量から減算又は前記通電開始閾値に加算することが好ましい。
このように補正量を演算して反映させることにより、内燃機関の自動停止時における制御装置の演算負荷の低減を可能にすることができる。
また、本発明の酸素濃度センサのヒータ制御装置において、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中に、前記自動停止の継続時間が所定の補正解除閾値以上になったとき、又は、前記モデル温度が前記積算開始閾値未満になったときに、前記補正部は補正量の演算を中止するとともに、すでに反映されている補正量をリセットさせることが好ましい。
このように、内燃機関の自動停止時間が補正解除閾値以上になったとき、又は、モデル温度が積算開始閾値未満になったときに、補正量の演算を中止するとともに、すでに反映されている補正量をリセットすることにより、酸素濃度センサの設置位置の周囲温度が低下した状態になったときには、次回の再始動時以降、モデル温度が積算開始閾値以上になった後、改めて熱量の積算が開始されて通電開始閾値との比較を行うこととされるため、適切な時期でのヒータへの通電を可能としつつ、制御装置の負荷の低減を可能にすることができる。
また、本発明の酸素濃度センサのヒータ制御装置において、前記補正部は、補正後の前記積算熱量が所定の下限値を下回ったとき、又は、補正後の前記通電開始閾値が所定の上限値に到達したときに、以降の前記補正を停止することが好ましい。
このように、積算熱量に下限を設けるか、又は、通電開始閾値に上限を設けることにより、実際の凝縮水の発生状況から乖離して通電開始時期が判定されることが防止され、ヒータへの通電開始時の遅れの防止を可能にすることができる。
なお、本明細書において、特に説明がない限り、「内燃機関の自動停止」又は「内燃機関の再始動」と記載した場合には、アイドルストップ制御による内燃機関の停止又は始動のことを意味し、単に「内燃機関の停止」又は「内燃機関の始動」と記載した場合には、アイドルストップ制御によらない内燃機関の停止又は始動のことを意味している。
酸素濃度センサのヒータ制御装置が備えられた内燃機関の排気系の構成を説明するために示す図である。 酸素濃度センサの構成を説明するために示す図である。 酸素濃度センサのヒータ制御装置としての電子制御装置の構成を説明するために示す図である。 酸素濃度センサの設置位置の周囲温度の変化を示す図である。 酸素濃度センサの設置位置の周囲温度の変化を模式的に示す図である。 第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置によって実行されるヒータ制御方法のメインルーチンを説明するために示すフローチャート図である。 熱量積算の開始時期の判定方法のルーチンを説明するために示すフローチャート図である。 積算熱量の演算方法のルーチンを説明するために示すフローチャート図である。 補正量の演算方法のルーチンを説明するために示すフローチャート図である。 ヒータ制御方法について説明するために示すタイムチャート図である。 第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置によって実行されるヒータ制御方法のメインルーチンについて説明するために示すフローチャート図である。 ヒータリリース継続判定方法のルーチンを示すフローチャート図である。
以下、本発明にかかる酸化濃度センサのヒータ制御装置に関する実施の形態を、図面に基づいて具体的に説明する。
なお、それぞれの図中において同じ符号が付されているものは、特に説明がない限り同一の構成要素を示しており、適宜説明が省略されている。
［第１の実施の形態］
図１は、酸素濃度センサのヒータ制御装置が備えられた内燃機関の排気系の構成を説明するために示す図である。図２は、酸素濃度センサの構成を説明するために示す図である。図３は、酸素濃度センサのヒータ制御装置としての電子制御装置の構成を説明するために示す図である。図４は、酸素濃度センサの設置位置の周囲温度の変化を示す図である。図５は、酸素濃度センサの設置位置の周囲温度の変化を模式的に示す図である。図６は、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置によって実行されるヒータ制御方法のメインルーチンを説明するために示すフローチャート図である。図７は、熱量積算の開始時期の判定方法のルーチンを説明するために示すフローチャート図である。図８は、積算熱量の演算方法のルーチンを説明するために示すフローチャート図である。図９は、補正量の演算方法のルーチンを説明するために示すフローチャート図である。図１０は、ヒータ制御方法について説明するために示すタイムチャート図である。
１．内燃機関の排気系の構成
図１において、内燃機関１は、代表的にはディーゼルエンジンであって、複数の燃料噴射弁５を備えるとともに、排気を流通させる排気管３が接続されている。燃料噴射弁５は電子制御装置３０によって通電制御されるものであり、電子制御装置３０は、機関回転数やアクセル操作量、その他の情報に基づいて燃料噴射量を演算するとともに、算出された燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁５の通電時期及び通電時間を求めて、燃料噴射弁５の通電制御を実行するようになっている。
内燃機関１に接続された排気管３には排気浄化部材１１が備えられている。排気浄化部材１１は、内燃機関１から排出される排気を浄化するために用いられる触媒やフィルタであって、排気管３には、一つ又は複数の触媒やフィルタが排気浄化部材１１として備えられる。排気浄化部材１１としては、代表的には酸化触媒やパティキュレートフィルタ、ＮＯX触媒が例示されるが、特に限定されるものではない。
また、排気浄化部材１１の上流側には酸素濃度センサ２０が設けられている。酸素濃度センサ２０のセンサ信号は電子制御装置３０に入力されるようになっている。酸素濃度センサ２０の設置位置と排気浄化部材１１の設置位置との関係は特に限定されるものではなく、排気浄化部材１１の下流側に酸素濃度センサ２０が設けられていてもよいし、複数の触媒やフィルタの間に酸素濃度センサ２０が設けられていてもよい。
２．酸素濃度センサの構成
図２は、酸素濃度センサ２０の構成を概略的に示している。酸素濃度センサ２０は、第１の電極２１と、第２の電極２２と、保護層２３と、固体電解質層２４とを含むセンサ素子２５を有している。固体電解質層２４は、第１の電極２１及び第２の電極２２の間に配置されている。第１の電極２１は保護層２３により被覆され、保護層２３は排気管３内において排気に晒されている。第２の電極２２は、基準ガス室２７内に配置されている。
また、基準ガス室２７を間に挟んで固体電解質層２４と反対側に位置する固体電解質体２８にはヒータ２６が備えられている。このヒータ２６は、通電により発熱する発熱抵抗体として構成され、電子制御装置３０によって通電制御が行われるものとなっている。センサ素子２５は、所定温度以上の状態において活性化し、酸素濃度を検出可能となるため、内燃機関１の始動時においてはヒータ２６に通電して、センサ素子２５を加熱するようになっている。
３．電子制御装置（ヒータ制御装置）
（１）基本的構成
図３は、電子制御装置３０の構成のうち、酸素濃度センサ２０のヒータ制御に関連する部分を機能的なブロックで表したものである。この電子制御装置３０が酸素濃度センサのヒータ制御装置としての機能を有している。
電子制御装置３０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、ＩＳＳ作動検知部３１と、モデル温度演算部３３と、熱量積算部３５と、通電指示部３７と、リセット部３９と、補正部４１とを備えている。具体的に、これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。
また、電子制御装置３０には、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子からなる図示しない記憶部、及び、酸素濃度センサ２０のヒータ２７への通電を行うためのヒータ駆動回路４３が備えられている。記憶部には、制御プログラム及び種々の演算マップがあらかじめ記憶されるとともに、上記した各部による演算結果等が書き込まれるようになっている。
ＩＳＳ作動検知部３１は、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止状態を検知するように構成されている。具体的には、アイドルストップ条件が成立してから、再始動条件が成立するまでの期間を、内燃機関１の自動停止状態として検知するように構成されている。
モデル温度演算部３３は、酸素濃度センサ２０の設置位置周囲のモデル温度Ｔｍｄｌを演算するように構成されている。具体的に、モデル温度演算部３３は、内燃機関１の始動時における初期温度Ｔ０をベースに、酸素濃度センサ２０の設置位置周囲の熱量収支に基づいて周囲温度の増減を推定してモデル温度Ｔｍｄｌを演算するように構成されている。周囲温度は、例えば、酸素濃度センサ２０の設置位置の排気管３の壁温とすることができる。初期温度Ｔ０は、内燃機関１の吸気系や排気系に設けられた温度センサによって検出される温度とすることができるが、この他にも、酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度に関連付けられる情報を用いて初期温度Ｔ０を設定するなど、種々の方法を採用することができる。
熱量積算部３５は、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止中、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上の状態において、酸素濃度センサ２０の設置位置を通過する熱量Ｈを積算し、積算熱量ΣＨを算出するように構成されている。具体的に、熱量積算部３５は、モデル温度演算部３３で算出されるモデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上であるか否かを判定し、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上となったときに、熱量Ｈの積算を開始するように構成されている。積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅは、酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度が、凝縮水が蒸発し得る温度に到達しているか否かを判別するためのものであって、あらかじめ内燃機関１やその排気系の態様等に応じて最適な値に設定することができる。
ただし、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０においては、初期温度Ｔ０と、発生した凝縮水が蒸発し得る基準温度（露点温度）と、の関係をあらかじめ実験等によって求めるとともに、モデル温度Ｔｍｄｌの演算では再現しきれない外乱の影響による温度低下量を上乗せして積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅとしている。すなわち、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０においては、風等の外乱による酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度への影響を、モデル温度Ｔｍｄｌの演算に組み入れるのではなく、あらかじめ積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅに組み入れるようになっている。積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅは固定値であってもよいし、内燃機関１の運転条件や排気系の周囲の環境条件等によって変動する値であってもよい。
通電指示部３７は、熱量積算部３５で算出される積算熱量ΣＨが所定の通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに到達したときに、ヒータリリースステータスをオンにして、酸素濃度センサ２０に設けられたヒータ２７への通電を行うようヒータ駆動回路４３に指示信号を出力するように構成されている。第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０において、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅは、アイドルストップ制御によって内燃機関１が自動停止しない場合に、凝縮水が蒸発し始めてからすべての凝縮水の蒸発が完了するまでに要する熱量の総量に相当する値として、あらかじめ実験等によって最適な値に設定することができる。
リセット部３９は、イグニションスイッチがオンにされた時に、記憶部に記憶されているモデル温度Ｔｍｄｌ、積算熱量ΣＨ及び通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを一旦リセットさせるように構成されている。ただし、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止後の再始動時においては、モデル温度Ｔｍｄｌ、積算熱量ΣＨ及び通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅをリセットさせないように設定されている。
補正部４１は、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止中の放熱の影響を考慮して、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを補正するように構成されている。
すなわち、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０は、アイドルストップ制御によって内燃機関１が自動停止及び再始動した場合においては、モデル温度Ｔｍｄｌ、積算熱量ΣＨ及び通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅをリセットさせることなく、自動停止中の放熱の影響を考慮して、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを補正することにより、適切な時期に酸素濃度センサ２０のヒータ２７への通電を開始できるように構成されている。
第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０の補正部４１によって実行される補正の概略について、図４及び図５を参照して詳細に説明する。
第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０の記憶部には、外気温度及び内燃機関１がアイドル状態又は停止状態になったときの酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度に応じて、アイドル状態での周囲温度の変化と内燃機関１の停止状態での周囲温度の変化とをあらかじめ実験等によって求めた情報が記憶されている。図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ外気温度が２５℃，０℃，−２５℃のときの酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度の変化の一例を示している。
この図４（ａ）〜（ｃ）から理解できるように、内燃機関１がアイドル状態又は停止状態になった後の所定期間は、アイドル状態での温度低下量が停止状態での温度低下量を上回っている。これは、低温の排気によって周囲温度が強制的に冷却されるからである。一方、内燃機関１がアイドル状態又は停止状態になってから所定期間が経過した後には、停止状態での温度低下量がアイドル状態での温度低下量を上回っている。これは、周囲温度がある程度低下した状態においては、アイドル状態の排気温度よりも低い外気温度による放熱の影響が大きくなるからである。
このため、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０の補正部４１は、アイドル状態での想定温度と停止状態での想定温度とが一致するときの温度を要補正閾値として、アイドルストップ制御によって内燃機関１が自動停止した後、モデル温度Ｔｍｄｌが要補正閾値を下回った後の期間の放熱の影響を考慮して、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを補正するように構成されている。
具体的に、モデル温度Ｔｍｄｌが要補正閾値未満になった後において、補正部４１は、図４（ａ）〜（ｃ）に例示される温度低下量の情報を参照して、自動停止してからの経過時間に応じてアイドル状態での想定温度と停止状態での想定温度との差分を求めるとともに、この温度の差分を熱量に換算する。自動停止してからの経過時間ではなく、要補正閾値未満になってからの経過時間としてもよい。そして、補正部４１は、内燃機関１が再始動するまでの間、熱量の積算を継続し、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを補正するための熱量補正量とする。
図５は、内燃機関１がアイドル状態又は停止状態になった後の、酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度の変化を模式的に示している。図５において、ｔ１の時点で内燃機関１がアイドル状態又は停止状態となり、ｔ２の時点で各状態が解除されている。
アイドル状態において周囲温度が一旦低下しているが、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０では、この温度低下量によって失われる熱量（≒斜線領域Ａ）に関しては、積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅを設定する際の外乱の影響として考慮されている。すなわち、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止状態にならない限り、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを補正する必要がない。
一方、内燃機関１の停止状態においては、周囲温度の低下量がアイドル状態における温度低下量を上回っている。第１の実施の形態における電子制御装置３０の補正部４１は、外乱の影響として考慮されていない分の温度低下量によってさらに失われる熱量（≒斜線領域Ｂ）を考慮して、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを補正する。
（２）制御方法
次に、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０によって実行されるヒータ制御方法について具体的に説明する。
（２−１）フローチャート
図６〜図９は、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０によって実行されるヒータ制御のフローチャート図を示している。なお、ヒータ制御のルーチンは、内燃機関１の始動時において常時実行されるものとなっている。
まず、ステップＳ１において、イグニッションスイッチがオンにされると、ステップＳ２において、記憶部に記憶されているモデル温度Ｔｍｄｌ、積算熱量ΣＨ及び通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅがリセットされる。次いで、ステップＳ３において、熱量積算を開始するか否かの判定が行われる。
図７は、熱量積算を開始するか否かの判定方法の一例を示すフローチャート図である。この例では、まずステップＳ２１において、吸気温度センサや排気温度センサ等のセンサ情報に基づいて初期温度Ｔ０が設定された後、ステップＳ２２において、酸素濃度センサ２０の設置位置周囲のモデル温度Ｔｍｄｌが演算される。モデル温度Ｔｍｄｌは、例えば、酸素濃度センサ２０の設置位置における受熱量と放熱量との熱量収支を温度変化量に換算するとともに、初期温度Ｔ０に加算することによって算出することができる。
具体的には、あらかじめ記憶部等に記憶したマップ情報等を用いて、排気温度、機関回転数、燃料噴射量等の情報から受熱量を演算するとともに、外気温度、車速等の情報から放熱量を演算し、受熱量から放熱量を減算した有効熱量を温度変化量に変換することで単位周期当たりの温度変化量を求める。その後、この温度変化量を初期温度Ｔ０に加算することによって、モデル温度Ｔｍｄｌを算出するようになっている。ただし、モデル温度Ｔｍｄｌの演算方法はこの例に限定されない。
ステップＳ２２でモデル温度Ｔｍｄｌが算出されると、次いで、ステップＳ２３において、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅに到達したか否かが判別される。ステップＳ２３において、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ未満の場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ２２に戻り、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上になるまでモデル温度Ｔｍｄｌの演算及び判定が繰り返される。一方、ステップＳ２３において、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上の場合（Ｙｅｓの場合）には、熱量積算を開始するか否かの判定を終了してステップＳ４に進み、酸素濃度センサ２０の設置位置を通過する熱量の積算が開始される。
図８は、積算熱量ΣＨの演算方法の一例を示すフローチャート図である。この例では、まずステップＳ３１において、排気流量、燃料噴射量、排気温度、機関回転数等の情報が読み込まれる。これらの情報は、センサを用いて検出した情報であってもよいし、演算によって推定された情報であってもよい。
次いで、ステップＳ３２において、ステップＳ３１で読み込んだ情報に基づいて、今回の演算周期において酸素濃度センサ２０の設置位置を通過した熱量Ｈが算出される。具体的に、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０では、酸素濃度センサ２０が設置された排気管の入り口部分の排気温度から露点温度（＝積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ）を減算し、これに排気の比熱、及び排気質量流量をかけることによって、単位周期当たりの通過熱量Ｈを算出する。そして、ステップＳ３３において、ステップＳ３２で求められた単位時間当たりの熱量Ｈをすでに記憶されている積算熱量ΣＨに加算することにより積算熱量ΣＨを更新した後、ステップＳ５に進む。排気の比熱はあらかじめ設定することができる。
図６に戻り、ステップＳ４で積算熱量ΣＨが求められた後、ステップＳ５において、積算熱量ΣＨが通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅ以上であるか否かが判別される。積算熱量ΣＨが通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅ未満の場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ７に進み、内燃機関１がアイドルストップ制御による自動停止状態になっているか否かが判別される。内燃機関１がアイドルストップ制御による自動停止状態になっていない場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ４に戻り、熱量Ｈの積算、及び、積算熱量ΣＨと通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅとの比較が繰り返される。
一方、ステップＳ７において、内燃機関１がアイドルストップ制御による自動停止状態になっている場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ８に進み、補正量の演算が行われる。
図９は、補正量の演算方法の一例を示すフローチャート図である。この例では、まずステップＳ４１において、酸素濃度センサ２０の設置位置周囲のモデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上となっているか否かが判別される。フローチャート上に現れてはいないが、モデル温度Ｔｍｄｌは、図７のステップＳ２１〜ステップＳ２２の手順に従って継続的に演算されている。
モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ未満となっている場合（Ｎｏの場合）には、凝縮水が発生するおそれが高いことから、ステップＳ４６に進んで、記憶部に記憶されている熱量補正量、すでに反映されている熱量補正量及び積算熱量ΣＨをリセットしてステップＳ９に進む。この場合、内燃機関１が再始動したときには、アイドルストップ制御によらない内燃機関１の停止時と同様に、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上となるまでは熱量積算が開始されないこととなる。
一方、ステップＳ４１において、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上となっている場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ４２に進み、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止の継続時間が補正解除閾値未満であるか否かが判別される。継続時間が補正解除閾値以上の場合（Ｎｏの場合）には、酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度が低下して、凝縮水が発生するおそれが高いことから、ステップＳ４６に進んで、記憶部に記憶されている熱量補正量、すでに反映されている熱量補正量及び積算熱量ΣＨをリセットしてステップＳ９に進む。この場合においても、内燃機関１が再始動したときには、アイドルストップ制御によらない内燃機関１の停止時と同様に、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上となるまでは熱量積算が開始されないこととなる。
一方、ステップＳ４２において、継続時間が補正解除閾値未満の場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ４３に進み、モデル温度Ｔｍｄｌが要補正閾値未満となっているか否かが判別される。モデル温度Ｔｍｄｌが要補正閾値未満である場合（Ｎｏの場合）には、今回の演算周期においては熱量補正量の演算は行わずにステップＳ９に戻る。
一方、モデル温度Ｔｍｄｌが要補正閾値未満である場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ４４に進み、今回の演算周期における熱量補正量を演算する。今回の演算周期における熱量補正量が求められると、次いで、ステップＳ４５において、記憶部に記憶されている熱量補正量に対して今回の演算周期における熱量補正量が加算されて、熱量補正量が更新される。
ステップＳ４３〜ステップＳ４５における熱量補正量の積算について、図４及び図５を参照しながら説明すると、図４（ａ）〜（ｃ）に例示されるように、内燃機関１がアイドル状態又は停止状態になってから所定期間が経過すると、停止状態での温度低下量がアイドル状態での温度低下量を上回る。そのため、ステップＳ４３においては、アイドル状態での想定温度と停止状態での想定温度とが一致するときの温度を要補正閾値として、モデル温度Ｔｍｄｌが要補正閾値未満となったか否かを判別している。
また、ステップＳ４４においては、図４（ａ）〜（ｃ）に例示される温度低下量の情報を参照して、自動停止してからの経過時間に応じてアイドル状態での想定温度と停止状態での想定温度との差分を求めるとともに、温度の差分を熱量に換算して今回の演算周期の熱量補正量とする。自動停止してからの経過時間ではなく、モデル温度Ｔｍｄｌが要補正閾値未満となってからの経過時間であってもよい。
そして、ステップＳ４５において、熱量補正量を積算する。このステップＳ４５において求められる熱量補正量の積算値が、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止時から今回の演算周期までの期間に発生した、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを設定する際に考慮されていない放熱量の合計量となる。熱量補正量の積算を終えると、ステップＳ９に進む。
図６に戻り、ステップＳ８での補正量の演算プロセスが終了すると、ステップＳ９に進み、内燃機関１の再始動条件が成立しているか否かが判別される。再始動条件が成立するまでは、ステップＳ８の補正量の演算及びステップＳ９の再始動条件成立の判定が繰り返される。
ステップＳ９において再始動条件が成立している場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ１０に進み、今回の自動停止中において演算された熱量補正量、すでに通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに反映されている補正量及び積算熱量ΣＨがリセットされているか否かが判別される。リセット済みの状態（Ｙｅｓの場合）であれば、ステップＳ３に戻って、アイドルストップ制御によらない内燃機関１の停止時と同様に、初めから演算を再開する。
一方、熱量補正量等がリセットされていない場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ１１に進み、ステップＳ８で求められた熱量補正量を通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに加算して、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを更新する。このとき、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに上限値を設定しておき、更新後の通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅが上限値を超える場合には、当該上限値を通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅとすることが好ましい。通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに上限を設けることで、実際の凝縮水の発生状況から乖離して通電開始時期が判定されることが防止され、ヒータ２７への通電開始の遅れを防止することができる。
通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅが求められた後は、ステップＳ４に戻り、これまでのステップを繰り返し行う。そして、ステップＳ５において、積算熱量ΣＨが通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに到達した場合（Ｙｅｓの場合）には、酸素濃度センサ２０の設置位置においてすべての凝縮水が消滅したものと推定されることから、ステップＳ６に進み、ヒータリリースステータスがオンにされ、酸素濃度センサ２０のヒータ２７への通電を開始した後、本ルーチンを終了する。
ここまで説明したヒータ制御方法をタイムチャート図で表すと、図１０に示すようになる。図１０は、内燃機関１の運転状態、ヒータ２７の通電状態、モデル温度、及び積算熱量の推移を示すタイムチャート図を示している。
ｔ１の時点で内燃機関１が始動すると、電子制御装置３０は、その時点からモデル温度Ｔｍｄｌの演算を開始する。次いで、ｔ２の時点でモデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅに到達すると、電子制御装置３０は、積算熱量ΣＨの演算を開始する。
次いで、ｔ３の時点でアイドルストップ制御によって内燃機関１が自動停止状態になると、再始動されるｔ４の時点までは積算熱量ΣＨの演算は中断される。また、この間、モデル温度Ｔｍｄｌは低下しているが、電子制御装置３０は、積算熱量ΣＨを補正しない一方、この間に積算される放熱量を、最始動時に通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに加算する。
内燃機関１が再始動したｔ４の時点以降、電子制御装置３０は、積算熱量ΣＨの演算を再開する。その後、アイドルストップ制御によって内燃機関１が自動停止するｔ５〜ｔ６の期間においても、同様に通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅの補正が行われる。
そして、ｔ７の時点において、積算熱量ΣＨが通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに到達すると、電子制御装置３０は、ヒータ２７への通電を開始する。
以上、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置によれば、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止時において、酸素濃度センサ２０の設置位置におけるモデル温度Ｔｍｄｌや積算熱量ΣＨ、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅをリセットすることなく、放熱の影響を考慮して通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅを補正するように構成されている。そのため、内燃機関１の始動後にアイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止及び再始動が繰り返される場合であっても、適切な時期に酸素濃度センサ２０のヒータ２７への通電を開始することを可能にすることができる。したがって、酸素濃度センサ２０の素子割れを防ぐことができるとともに、酸素濃度センサ２０のセンサ値を用いた制御の開始の遅れを防ぐことができる。
また、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置において、熱量積算部３５は、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅに到達したときに熱量の積算を開始することとしている。したがって、生じた凝縮水が蒸発し始める時期からの積算熱量が演算され、凝縮水がなくなる時期を精度良く推定することを可能にすることができる
また、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置において、モデル温度演算部３３は、酸素濃度センサ２０の設置位置における熱量収支に基づいてモデル温度Ｔｍｄｌを演算するとともに、積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅを、あらかじめ外乱の影響による温度低下を考慮して設定することとしている。したがって、モデル温度Ｔｍｄｌの演算では再現困難な外乱の影響を考慮して、積算熱量の演算開始時期を決定することができる。
また、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置において、補正部４１は、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止中の酸素濃度センサ２０の設置位置の想定温度が内燃機関１のアイドル状態での想定温度を下回る期間の放熱の影響を考慮して補正を行うこととしている。したがって、積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅを設定する際にあらかじめ考慮されている外乱の影響を上回る放熱の影響が生じた状態において補正が行われるようになり、ヒータ２７への通電開始時期を適切に判定することを可能にすることができる。
また、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置において、補正部４１は、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止後、モデル温度Ｔｍｄｌが要補正閾値未満になった後の期間の放熱の影響を考慮して補正を行うこととしている。したがって、積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅを設定する際にあらかじめ考慮されている外乱の影響を上回る放熱の影響が生じた状態を比較的精度良く把握して補正を開始できるようになり、ヒータ２７への通電開始時期を適切に判定することを可能にすることができる。
また、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置において、補正部４１は、内燃機関１のアイドル状態での想定温度とアイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止中の想定温度との差分を求めるとともに、温度の差分を熱量に換算して通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに加算することとしている。したがって、積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅを設定する際にあらかじめ考慮されている外乱の影響を除いた放熱の影響を考慮して補正が行われるようになり、ヒータ２７への通電開始時期をより適切に判定することを可能にすることができる。
また、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置において、補正部４１は、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止中に、アイドル状態での想定温度と停止状態での想定温度との差分に相当する熱量を積算し、内燃機関１の再始動時に熱量の積算値を熱量補正量として通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに加算することとしている。したがって、内燃機関１の自動停止時における電子制御装置３０の演算負荷及び適合の負荷の低減を可能にすることができる。
また、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置において、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止の継続時間が所定の補正解除閾値以上になったとき、及び、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ未満になったときに、補正部４１は補正量の演算を中止するとともに、すでに反映されている補正量をリセットさせることとしている。したがって、酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度が低下して、凝縮水が発生しやすい状態になったときには、次回の再始動時以降、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上になった後に改めて熱量の積算が開始されて通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅとの比較を行うこととされるため、適切な時期でのヒータへの通電を可能としつつ、電子制御装置３０の負荷の低減を可能にすることができる。
また、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置においては、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに上限を設けることとしているため、実際の凝縮水の発生状況から乖離して通電開始時期が判定されることが防止され、ヒータへの通電開始時の遅れの防止を可能にすることができる。
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、ヒータへの通電を開始するまでのプロセスについては、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置と同様に構成されている。ただし、第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、一旦ヒータへの通電が開始された後、アイドルストップ制御による内燃機関の自動停止中における酸素濃度センサの設置位置の周囲温度を考慮して、ヒータへの通電を停止可能に構成されたものとなっている。
図１１は、第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置によって実行されるヒータ制御方法のメインルーチンについて説明するために示すフローチャート図である。図１２は、ヒータリリース継続判定方法のルーチンを示すフローチャート図である。以下、これらのフローチャート図に沿って、第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置によって実行されるヒータ制御方法について説明する。排気系の構成については、第１の実施の形態の場合と同様とすることができるため、図１及び図２を参照する。
第２の実施の形態にかかるヒータ制御装置において、図１１のフローチャート図に示すように、内燃機関１の始動後、最初に酸素濃度センサ２０のヒータ２７への通電が開始されるまでは、第１の実施の形態にかかるヒータ制御装置の場合と同様の手順にしたがって、ステップＳ１〜ステップＳ１１までの各ステップが実行される。ここでは、ステップＳ６においてヒータリリースステータスがオンにされて、ヒータ２７への通電が開始された状態から説明を始めることとする。
ステップＳ６においてヒータ２７への通電が開始されると、ステップＳ５１において、内燃機関１がアイドルストップ制御による自動停止状態になっているか否かが判別される。内燃機関１が自動停止状態となっていない場合（Ｎｏの場合）には、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止状態となるまでステップＳ５１の判定が繰り返される。
一方、アイドルストップ制御によって内燃機関１が自動停止状態になると、ステップＳ５２に進み、ヒータリリースを継続してよいか否かの判定が開始される。
図１２は、ヒータリリースの継続判定方法の一例を示すフローチャート図である。この例では、まずステップＳ６１において、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上となっているか否かが判別される。フローチャート図に現れてはいないものの、モデル温度Ｔｍｄｌは、図７のステップＳ２１〜ステップＳ２２の手順に沿って継続的に演算されている。モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ以上となっている場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ６２に進み、今度はアイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止の継続時間が補正解除閾値未満となっているか否かが判別される。
継続時間が補正解除閾値未満の場合（Ｙｅｓの場合）には、酸素濃度センサ２０の設置位置において凝縮水が生じるおそれがないことから、ステップＳ６３に進み、ヒータ２７への通電を継続してもよいと判定して、ヒータリリース継続判定を終了し、ステップＳ５３に進む。
一方、ステップＳ６１において、モデル温度Ｔｍｄｌが積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅ未満となっている場合（Ｎｏの場合）、又は、ステップＳ６２において、内燃機関１の自動停止の継続時間が補正解除閾値以上となっている場合（Ｎｏの場合）には、酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度が低下して凝縮水が生じるおそれがあることから、ステップＳ６４に進み、ヒータ２７への通電を継続できないと判定して、ヒータリリース継続判定を終了し、ステップＳ５３に進む。このとき、ヒータリリースステータスをオフにするとともに、熱量補正量及び現在設定されている通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅもリセットされる。
図１２に戻り、ステップＳ５２でヒータリリース継続判定を行った後、ステップＳ５３において、再始動条件が成立しているか否かが判別される。再始動条件が成立していなければ（Ｎｏの場合）、ステップＳ５２に戻って、再始動条件が成立するまで、ヒータリリース継続判定を繰り返す。
そして、ステップＳ５３において、再始動条件が成立した場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ５４に進み、ヒータリリースステータスがオンになっているか否かが判別される。ヒータリリースステータスがオンになっている場合には、ステップＳ５１に戻り、これまでの手順に沿ってステップＳ５１〜ステップＳ５４が繰り返される。
一方、ステップＳ５４において、ヒータリリースステータスがオフになっている場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ３に戻り、ヒータ２７への通電が適切に開始させて凝縮水の付着による素子割れを生じさせないように、以降の各ステップが行われる。
以上、第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、内燃機関１の始動後、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止及び再始動が繰り返される場合であっても、適切な時期にヒータ２７への通電を開始させることができ、第１の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置の場合と同様の効果を得ることができる。
また、第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置によれば、一旦ヒータ２７への通電が開始された後においても、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止中の酸素濃度センサ２０の設置位置の周囲温度を考慮して、ヒータ２７への通電を停止することとしている。したがって、適切な時期にヒータ２７への通電が開始されたにもかかわらず、その後のアイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止の影響によって、酸素濃度センサ２０の素子割れが生じることを防ぐことができる。
［他の実施の形態］
以上説明した第１及び第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、それぞれの実施の形態は本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。第１及び第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、例えば、以下のように変更することができる。
（１）第１及び第２の実施の形態において説明した内燃機関の排気系を構成する各構成要素や、電子制御装置３０の設定値、設定条件はあくまでも一例であって、任意に変更することが可能である。
（２）第１及び第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止中の熱量補正量を通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに加算することとしているが、積算熱量ΣＨから減算することとしてもよい。このように補正することによっても、適切な時期にヒータ２７への通電を開始することができる。このとき、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに上限を設けたように、積算熱量ΣＨに下限を設けておくことにより、実際の凝縮水の発生状況から乖離して通電開始時期が判定されることが防止され、ヒータ２７への通電開始の遅れを防止することができる。
（３）第１及び第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、アイドルストップ制御によらないで内燃機関１が停止したときにおいて、次回の内燃機関１の始動時に、モデル温度Ｔｍｄｌ、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅ、及び熱量補正量をリセットすることとしているが、内燃機関１の停止時にリセットすることとしてもよい。
（４）第１及び第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、アイドルストップ制御による内燃機関１の自動停止中に熱量補正量を積算しておき、最始動時に通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに加算することとしているが、自動停止中に随時通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに加算するようにしてもよい。
（５）第１及び第２の実施の形態にかかる酸素濃度センサのヒータ制御装置は、熱量収支の演算では反映しきれない外乱の影響を、熱量の積算を開始するか否かの閾値となる積算開始閾値Ｔｍｄｌ＿ｔｈｒｅに組み入れているが、通電開始閾値ΣＨ＿ｔｈｒｅに外乱の影響を組み入れるようにしてもよい。

Claims (6)

  1. 車両の一時停止中に内燃機関を自動停止させるアイドルストップ制御を実行可能な内燃機関の排気管に備えられ、排気中の酸素濃度を検出するセンサ素子と、前記センサ素子を加熱するヒータと、有する酸素濃度センサにおける前記ヒータへの通電を制御する酸素濃度センサのヒータ制御装置において、
    前記酸素濃度センサの設置位置のモデル温度を演算するモデル温度演算部と、
    前記酸素濃度センサの設置位置を通過する熱量を積算して積算熱量を演算する熱量積算部と、
    前記積算熱量が所定の通電開始閾値に到達したときに前記ヒータへの通電を開始させる通電指示部と、
    前記内燃機関の停止時又は始動時に前記積算熱量及び前記通電開始閾値をリセットさせる一方、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止時及び再始動時には前記積算熱量及び前記通電開始閾値をリセットさせないリセット部と、
    前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中の放熱の影響を考慮して前記積算熱量又は前記通電開始閾値を補正する補正部と、
    を備え、
    前記モデル温度演算部は、前記酸素濃度センサの設置位置における熱量収支に基づいて前記モデル温度を演算するとともに、前記積算開始閾値を、あらかじめ外乱の影響による温度低下を考慮して設定し、
    前記熱量積算部は、前記モデル温度が所定の積算開始閾値に到達したときに前記熱量の積算を開始し、
    前記補正部は、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中の前記酸素濃度センサの設置位置の想定温度が前記内燃機関のアイドル状態での想定温度を下回る期間の放熱の影響を考慮して前記補正を行う
    ことを特徴とする酸素濃度センサのヒータ制御装置。
  2. 前記補正部は、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止後、前記モデル温度が所定の要補正閾値未満になった後の期間の放熱の影響を考慮して前記補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の酸素濃度センサのヒータ制御装置。
  3. 前記補正部は、前記内燃機関のアイドル状態での想定温度と前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中の想定温度との差分を求めるとともに、前記差分に相当する熱量を前記積算熱量から減算又は前記通電開始閾値に加算することを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素濃度センサのヒータ制御装置。
  4. 前記補正部は、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中に前記差分に相当する熱量を積算し、前記内燃機関の再始動時に前記熱量の積算値を前記積算熱量から減算又は前記通電開始閾値に加算することを特徴とする請求項３に記載の酸素濃度センサのヒータ制御装置。
  5. 前記アイドルストップ制御による前記内燃機関の自動停止中に、前記自動停止の継続時間が所定の補正解除閾値以上になったとき、又は、前記モデル温度が前記積算開始閾値未満になったときに、前記補正部は補正量の演算を中止するとともに、すでに反映されている補正量をリセットさせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の酸素濃度センサのヒータ制御装置。
  6. 前記補正部は、補正後の前記積算熱量が所定の下限値を下回ったとき、又は、補正後の前記通電開始閾値が所定の上限値に到達したときに、以降の前記補正を停止することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の酸素濃度センサのヒータ制御装置。
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