JPH04248454A - 酸素濃度検出センサのヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は酸素濃度検出センサのヒ
ータ制御装置に係り、特に酸化物半導体型酸素濃度検出
センサに設置されたヒータの抵抗値を目標抵抗値となる
ようにヒータ供給電力を可変制御するヒータ制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子制御式燃料噴射装置では、吸入空気
量（又は吸気管負圧）と機関回転数とから算出した基本
燃料噴射時間を、内燃機関の排気通路内に設けた酸素濃
度検出センサ（以下、Ｏ２　センサともいう）の出力検
出信号に基づいて補正することにより、機関燃焼室内に
供給される混合気が予め定められた目標空燃比（例えば
理論空燃比）になるよう、空燃比フィードバック制御を
行なうことにより、ドライバビリティの向上、燃費の向
上、排気ガス浄化を図っている。このような制御を実行
する上で使用する酸素濃度検出センサとして、酸化物半
導体（例えばＴｉＯ２　）の抵抗値が酸素濃度に応じて
変化する特性を利用した所謂酸化物半導体型酸素濃度検
出センサやジルコニア素子の両表面間に酸素濃度差があ
るとそのジルコニア素子は電圧を発生するという特性を
利用した所謂濃淡電池型酸素濃度検出センサが知られて
いる。

【０００３】ここで、酸化物半導体型酸素濃度検出セン
サの抵抗値ＲＴ　は図１１に示すように、酸素濃度が低
い時即ち空燃比がリッチの時にはＩのような低抵抗特性
を示し、逆に、空燃比がリーンの時にはＩＩのような高
抵抗特性を示す。そして、その抵抗値の変化の検出方法
の一例としては、後述の図４の等価回路図に示すように
、酸化物半導体の抵抗ＲＴ　の変化を直接検出するので
はなく、定抵抗Ｒ０　の分圧変化として検出し、空燃比
がリッチのときはリーンのときに比べて大レベルの検出
電圧ＶＯＸを取り出す構成のものがある。

【０００４】この場合、センサ出力電圧ＶＯＸは次式で
表わされる。 　　ＶＯＸ＝ＶＢ　・Ｒ０　／（Ｒ０　＋ＲＴ　）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１）従って、空燃比がリッチのとき
はＲＴ≪Ｒ０　であるためＶＯＸ＝ＶＢ　（Ｈレベル）
となり、 逆に空燃比がリーンのときはＲＴ　≫Ｒ０　であるため
ＶＯＸ＝０（Ｖ）　（Ｌレベル）となる。

【０００５】前述の２タイプのＯ２　センサのうち、後
者のタイプのＯ２　センサは、ジルコニア素子の両表面
間の酸素濃度差を検出するものであるため、素子の片面
の酸素濃度を固定する為に、Ｏ２　センサ内に大気導入
部が設けられている。

【０００６】それに対して、前者のタイプの酸素濃度検
出センサはこのような大気導入部が必要ないため、低コ
ストであるという利点がある反面、酸化物半導体の抵抗
値は酸素濃度のみだけでなく、前述した図１１から分か
るように、それ自体の温度（センサ温度）によっても変
化するという特性を持っている為、センサ温度を適温に
正確に制御する必要がある。従って、通常Ｏ２　センサ
内部に酸化物半導体を加熱するためのヒータを設けると
共に、そのヒータの抵抗値がヒータ温度と一対の関係に
あることを利用して、ヒータ抵抗値が所定の目標抵抗値
となるようにヒータへの供給電力を制御することにより
、センサ温度を所望の温度に制御している。

【０００７】しかし、このようなヒータ制御では、ヒー
タ抵抗値が目標抵抗値となったとしても、ヒータ抵抗の
固体差により、目標抵抗値となったときのヒータ温度が
ヒータ毎に異なってしまうという問題がある。

【０００８】そのため、本出願人は所定運転状態のとき
にヒータ抵抗値を目標抵抗値に一致させた時のヒータ供
給電力を検出し、そのヒータ供給電力の大きさの違いか
らヒータ抵抗値の温度特性のバラツキを把握し、そのバ
ラツキによるセンサ温度の目標値からのズレを無くすよ
う、目標抵抗値を学習制御するヒータ制御装置を提案し
た（例えば、実願平１−８８２２７号）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の本出
願人の提案になるヒータ制御装置では、例えば目標抵抗
値学習後、バッテリ交換等によりバッテリが一旦外され
ると、目標抵抗学習値を記憶しているメモリの記憶内容
が破壊されるため、バッテリ装置後、所定運転状態での
学習が完了するまでの学習時間中、ヒータ抵抗値の温度
特性のバラツキ等に起因するセンサ温度の目標値からの
極端なズレが発生し、空燃比が目標空燃比からずれ、エ
ミッション悪化などをもたらしてしまう。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
メモリの記憶内容が破壊されたときは所定回、目標抵抗
値の学習が行なわれるまでヒータの定抵抗制御を中止す
ることにより、上記の課題を解決した酸素濃度検出セン
サのヒータ制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は図１の原理構成図に示すように、内燃機関１１の
排気通路１２に設置された、排気中の酸素濃度を検知す
る酸素検知素子１３ａと、その酸素検知素子１３ａを加
熱するヒータ１３ｂとを備えた酸素濃度検出センサ１３
と、検出したヒータ１３ｂの抵抗値が目標抵抗値となる
ようにヒータ１３ｂへの供給電力を制御するヒータ制御
手段１４と、上記目標抵抗値を格納している読み書き可
能なメモリ１５と、所定運転状態のときにヒータ制御手
段１４によるヒータ供給電力の値に応じてメモリ１５内
の目標抵抗値を学習して更新する学習手段１６とを有す
るヒータ制御装置において、メモリ１５の記憶内容が破
壊されているか否かを検出する検出手段１７と、電力固
定手段１８と、算出手段１９と、制御手段２０とを備え
るよう構成したものである。

【００１２】ここで、上記の電力固定手段１８は検出手
段１７によりメモリ１５の記憶内容の破壊が検出された
ときは学習手段１６による学習値が所定数得られるまで
ヒータ制御手段１４から取り出されるヒータ１３ｂへの
供給電力を固定とする。また、算出手段１９は上記学習
値のなまし処理値を算出する。制御手段１８は学習値が
所定数得られたときは目標抵抗値の初期値を前記なまし
処理値としてヒータ制御手段１４の動作を開始させる。

【００１３】

【作用】メモリ１５内に格納されているはずの目標抵抗
値の学習値が消失している場合は、検出手段１７により
制御手段１８へメモリ１５の記憶内容の破壊が通知され
、これにより電力固定手段１８が、学習値が所定数得ら
れるまで、ヒータ制御手段１４の動作を停止して固定の
ヒータ供給電力を出力させる。このように、ヒータ抵抗
値のバラツキを補償する為の学習値が消失した際には、
学習値が所定数得られるまで、ヒータ抵抗値に基づく制
御を中止させるため、ヒータ抵抗値のバラツキに起因す
るセンサ温度のバラツキを防止することができる。

【００１４】更に、本発明では、学習値が所定数得られ
ることによりヒータ制御手段１４の通常の動作を開始さ
せる際には、その所定数の学習値をなました値を目標抵
抗値の初期値としているため、ヒータ抵抗値を目標抵抗
値とするように電力を制御するに際して、目標抵抗値の
初期値として、大きな学習値が採用されることが防止で
きるようになり、その結果、ヒータ供給電力のオーバー
シュートが発生することが防止できる。

【００１５】

【実施例】図２は本発明の一実施例の構成図を示す。本
実施例は内燃機関１１として自動車用エンジンに適用し
た例で、マイクロコンピュータによる電子制御装置２１
により各部の動作が制御される。また、図１に示したヒ
ータ制御手段１４は後述する如くヒータ制御回路２２と
電子制御装置２１のソフトウェア動作により、また学習
手段１６，検出手段１７、電力固定手段１８、算出手段
１９及び制御手段２０は後述の電子制御装置２１のソフ
トウェア動作によって実現される。

【００１６】図２において、エアフローメータ２３の下
流側にはスロットルバルブ２４を介してサージタンク２
５が設けられている。スロットルポジションセンサ３９
はスロットルボデーに取付けられ、スロットルバルブ２
４の動きを各種接点により検出する構造となっており、
スロットルバルブ２４が全閉状態（アイドル位置）のと
きにそのＩＤＬ接点がオンとなる。

【００１７】サージタンク２５はインテークマニホルド
２６を介してエンジンの燃焼室２７に連通されている。 また、燃焼室２７には吸気弁２８，排気弁２９が設けら
れ、また燃焼室２７はエキゾーストマニホルド３０（前
記排気通路１２に相当）に連通している。３１は燃料噴
射弁で、インテークマニホルド２６を通る空気流中に電
子制御装置２１により指示された時間、燃料を噴射する
。３２は点火プラグで、プラグギャップが燃焼室２７内
に突出するように設けられている。３３はピストンで、
図中、上下方向に往復運動する。

【００１８】かかる概略構成のエンジンには回転角セン
サ３４，水温センサ３５，吸気温センサ３６，ヒータ付
酸素濃度検出センサ３７，車速センサ３８その他種々の
センサが設けられ、それらの出力検出信号は電子制御装
置２１に夫々供給される。

【００１９】回転角センサ３４はディストリビュータの
シャフトの回転を検出してエンジン回転数を検出する。 また、水温センサ３５はエンジンブロックを貫通して一
部がウォータジャケット内に突出するように設けられて
おり、エンジン冷却水の水温を検出する。

【００２０】吸気温センサ３６はエアフローメータ２３
の上流側の吸入空気温を測定する。車速センサ３８は車
軸に連動し、車速に応じたパルス信号を出力する。更に
、後述するヒータ付酸素濃度検出センサ（Ｏ２　センサ
）３７はその一部がエキゾーストマニホルド３０を貫通
突出するように配置され、三元触媒装置（図示せず）に
入る前の排気ガス中の酸素濃度を検出する。

【００２１】電子制御装置２１のハードウェア構成は従
来と同様であり、図３に示す如き構成とされている。同
図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。図３において、電子制御装置２１は中央
処理装置（ＣＰＵ）４０を有し、これに処理プログラム
を格納したリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）４１，作
業領域として使用されるランダム・アクセス・メモリ（
ＲＡＭ）４２，エンジン停止後もデータを保持するバッ
クアップＲＡＭ４３，入出力インタフェース回路４５及
びＡ／Ｄ変換器４６などが双方向のバスライン４７を介
して接続されている。

【００２２】上記のバックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）
４３は前記したメモリ１５を構成している。このＢ−Ｒ
ＡＭ４３は揮発性メモリであるが、イグニッションスイ
ッチのオン、オフに関係なく常時バッテリから電源電圧
が印加されているため、イグニッションスイッチをオフ
とすることによりＣＰＵ４０，ＲＯＭ４１，ＲＡＭ４２
などに電源電圧が印加されない機関停止中も記憶データ
を保持している。しかし、バッテリが交換などにより、
一旦外されるとＢ−ＲＡＭ４３への電源電圧が印加され
なくなるので、その後はバッテリが装着されてもＢ−Ｒ
ＡＭ４３の記憶内容は消失してしまう。

【００２３】水温センサ３５，吸気温センサ３６，ヒー
タ付Ｏ２　センサ３７，エアフローメータ２３及びスロ
ットルポジションセンサ３９からの各検出信号は、入力
インタフェース回路４４を介してマルチプレクサ付Ａ／
Ｄ変換器４６に供給され、ここでディジタルデータに変
換され、順次バスライン４７へ送出される。

【００２４】一方、回転角センサ３４からのエンジン回
転数検出信号、車速センサ３８からの車速信号及び後述
するＡ／Ｄ変換器５１からのヒータ抵抗値検出電圧は入
出力インタフェース回路４５を介してバスライン４７へ
送出される。また、ＣＰＵ４０からバスライン４７及び
入出力インタフェース回路４５を介して燃料噴射弁３１
及び後述のスイッチングトランジスタ５２の夫々へ制御
信号が送出される。

【００２５】次に図２及び図３に示すヒータ付酸素濃度
検出センサ（Ｏ２　センサ）３７について説明する。ヒ
ータ付Ｏ２　センサ３７は、例えばアルミナを材質とす
る絶縁基板の表面に膜状に形成されたチタニア（酸化チ
タン；ＴｉＯ２　）からなる酸化物半導体（図１の酸化
物半導体１３ａに相当）と、チタニアを加熱するヒータ
３７ｂ（図１のヒータ１３ｂに相当）とからなる。チタ
ニアの電気抵抗値はチタニアに接触する排気ガス中の酸
素濃度に応じて変化するので、このチタニアの電気抵抗
値の変化を利用して酸素濃度を検出することができる。

【００２６】すなわち、排気ガス中の酸素濃度が希薄で
空燃比がリッチのときは酸化物半導体であるチタニアの
Ｏ２　分子が外部へ放出される結果、チタニア内部の自
由電子が増加するため図１１にＩで示す如くチタニアの
抵抗値は小になり、逆に空燃比がリーンのときは図１１
にＩＩで示す如くチタニアの抵抗値は大になる。

【００２７】図４は上記のチタニアＯ２　センサ３７の
等価回路図で、ＲＴ　は上記チタニアの抵抗値で、酸素
濃度に応じて抵抗値が変化する。上記のチタニアの抵抗
値ＲＴ　は定抵抗Ｒ０　を直列に介して電源電圧ＶＢ　
が印加される構成とされており、これにより、定抵抗Ｒ
０　の両端から前記（１）　式で表わされる酸素濃度検
出信号（電圧）ＶＯＸが取り出される。

【００２８】このヒータ付Ｏ２　センサ３７のヒータの
供給電力はヒータ制御回路２２からのパルス信号により
制御される。

【００２９】図５はヒータ制御回路２２の一実施例の回
路図を示す。同図中、５０はバッテリで、その出力電圧
ＶＢ　をヒータ付Ｏ２　センサ３７のヒータ３７ｂの一
端に印加すると共に、Ａ／Ｄ変換器５１を介して電子制
御装置２１に動作電源電圧として印加する。

【００３０】また、ヒータ３７ｂはその抵抗値Ｒｈがヒ
ータ温度に対応して変化する。ヒータ３７ｂの他端はス
イッチングトランジスタ５２のコレクタ、エミッタを介
して抵抗５３の一端に接続されている。抵抗５３の他端
は接地されており、またその抵抗値は所定の抵抗値ＲＣ
　に設定されている。５４は増幅器で、抵抗５３に生じ
た電圧ＶＣ　を増幅し、Ａ／Ｄ変換器５１へ供給する。

【００３１】かかる構成のヒータ制御回路２２において
、スイッチングトランジスタ５２のベースに電子制御装
置２１からパルス信号が供給され、スイッチングトラン
ジスタ５２がスイッチング制御され、これによりヒータ
３７ｂの供給電力が制御される。

【００３２】次に電子制御装置２１によるヒータ付Ｏ２
　センサ３７のヒータ制御動作について説明する。図６
は電子制御装置２１の処理動作のメインルーチンを示す
フローチャートで、このルーチンが例えば１６ｍｓ毎に
起動されると、まずステップ６１で前記したバックアッ
プＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）４３の記憶内容が破壊されてい
るか否かがＣＰＵ４０により次のようにして判定される
。

【００３３】すなわち、Ｂ−ＲＡＭ４３は２バイトの出
力データのうち上位バイト又は下位バイトのデータが例
えば目標抵抗値を示すデータとして用いられ、データと
して用いられない方の残りの１バイトのデータはデータ
として用いられる１バイトのデータと常に各ビット反転
した値として取り出されるようになされている。従って
、Ｂ−ＲＡＭ４３が正常なデータを出力しているときに
は、上記のデータとして用いられる１バイトのデータと
データとして用いられない方の残りの１バイトのデータ
とを加算すると１６進数で「ＦＦ」なる値が得られる。 そこで、上記ステップ６１では上記の上位バイトと下位
バイトの加算を行なって「ＦＦ」なる加算結果が得られ
ないときＢ−ＲＡＭ４３の記憶内容が破壊されたと判定
し、「ＦＦ」が得られるときは破壊されていないと判定
する。

【００３４】Ｂ−ＲＡＭ４３の記憶内容が破壊されてい
ると判定された場合は、ステップ６２へ進んで固定デュ
ーティ比制御フラグＦをクリアし、続いてステップ６３
へ進んでヒータ抵抗学習実行フラグＦＧをクリアした後
、ステップ６４のヒータ抵抗制御を実行する。一方、ス
テップ６１でＢ−ＲＡＭ４３の記憶内容が破壊されてい
ないと判定された場合には、ステップ６２及び６３を夫
々ジャンプしてステップ６４のヒータ抵抗制御を行なう
。なお、前記固定デューティ比制御フラグＦはイニシャ
ルルーチンでもクリアされるようになされている。

【００３５】次にステップ６４のヒータ抵抗制御につい
て図７乃至図１０と共に更に詳細に説明する。図７及び
図８はステップ６４で実行されるヒータ抵抗制御ルーチ
ンの一実施例のフローチャートを示す。図７において、
まずステップ７１でヒータ３７ｂがオンか否か判定され
、オフのときは後述のステップ８９へ進み、オンのとき
はステップ７２へ進んでＡ／Ｄ変換器５１からのバッテ
リ電圧ＶＢ　，図５のスイッチングトランジスタ５２の
エミッタ電圧ＶＣ　の各値と既知の抵抗値ＲＣ　とに基
づいて、図５からわかるように、 　　Ｒｈ＝ＲＣ　・｛（ＶＢ　／ＶＣ　）−１｝　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（２）なる式に従ってヒータ抵抗値Ｒｈを算
出する。

【００３６】次にステップ７３において内燃機関が所定
の運転状態（例えばアイドル運転状態）が２秒継続して
いるか否かの判定が行なわれ、所定運転状態が２秒継続
しているときはステップ７４へ進みヒータ供給電力Ｐｈ
が次式に従って算出される。 　　Ｐｈ＝｛ＶＣ　・（ＶＢ　−ＶＣ　）／ＲＣ　）・
｛ａ／（ａ＋ｂ）｝　　　　　　　　　　　（３）上式
中、バッテリ電圧ＶＢ　，抵抗値ＲＣ　は夫々一定であ
るが、後述の図９（Ｂ）のパルス信号のデューティ比ａ
／（ａ＋ｂ）は変化する。ここでは後述の如く（ａ＋ｂ
）は一定周期で５１２ｍｓであり、ａは後述するフロー
カウンタの値Ｃが０からデューティカウンタの値Ｄに達
するまでの時間で、補正量に応じて変化する。このヒー
タ供給電力Ｐｈは前回のメモリ値Ｐｈｎに加算されてメ
モリ値Ｐｈｎが更新される。なお、Ｐｈｎはこの制御ル
ーチン始動時に予めゼロにリセットされている。

【００３７】続いて、このヒータ抵抗制御ルーチンが２
５６回起動されたか判定され（ステップ７５）、２５６
回起動されたときは前記ヒータ抵抗学習実行フラグＦＧ
の値を“１”にセットした後（ステップ７６）、その時
点のメモリ値Ｐｈｎを“２５６”で除算してヒータ供給
電力の平均値Ｐｈｍを算出し（ステップ７７）、この平
均値ＰｈｍからＲＯＭ４１に記憶されている図１０に実
線で示すマップを参照して△Ｒｔを算出する（ステップ
７８）。この△Ｒｔは所定の内燃機関運転状態に対応す
るヒータ供給電力の標準値Ｐｈｏに対するヒータ供給電
力平均値Ｐｈｍの偏差から求められる、ヒータ抵抗値の
目標抵抗値Ｒｔに対する修正値である。このように、Ｐ
ｈｍがＰｈｏより大きくなる程△Ｒｔはより大きい負の
値とされる。これはヒータ３７ｂへの供給電力が標準値
より大きくなる程ヒータ抵抗の目標値Ｒｔを下げ、ヒー
タへの電力の供給過剰を打消す作用をなす。

【００３８】なお、Ｐｈｍに対する△Ｒｔの変化率は、
図１０に示すようにＰｈｏの近傍にてのみ実線の如く比
較的低率とされ、ＰｈｍがＰｈｏより大きく隔っている
時には図中破線にて示す如く大きくなるように修正され
てもよい。またこの場合特にＰｈｍがＰｈｏより小さ過
ぎる領域での変化率をＰｈｍがＰｈｏより大き過ぎる領
域での変化率より更に大きくし、ヒータの発熱不足が生
じないようにするのが好ましい。

【００３９】次に図７のステップ７９において前回のヒ
ータ目標抵抗値Ｒｔｎ−１　に上記修正値△Ｒｔを加算
して今回のヒータ目標抵抗値Ｒｔｎの更新が行なわれる
。このヒータ目標抵抗値Ｒｔｎ　はＢ−ＲＡＭ４３に格
納される。このステップ７８及び７９が前記学習手段１
６に相当する。

【００４０】ステップ７９の処理後に前記した固定デュ
ーティ比制御フラグＦの値が“０”か否か判定し（ステ
ップ８０）、“０”のときはＢ−ＲＡＭ４３の記憶内容
が破壊されているので後述の図８のステップ９５へ進み
、他方、Ｆの値が“０”でないとき（“１”のとき）は
、Ｂ−ＲＡＭ４３の記憶内容が破壊されていない場合な
ので、図８のステップ８１〜９４による従来と同様のヒ
ータ抵抗の定抵抗制御が行なわれる。このステップ８０
が前記検出手段１７に相当する。

【００４１】なお、ステップ７３で所定運転状態が２秒
継続していないと判定されたとき、及びステップ７５で
２５６回未満と判定されたときにはジャンプしてステッ
プ８０へ進む。

【００４２】ステップ７２と図８のステップ８１〜９４
によるヒータ抵抗の定抵抗制御は、前記ヒータ制御手段
１４に相当し、ヒータ抵抗値Ｒｈが目標抵抗値Ｒｔｎ　
に一致するように、ヒータ３７ｂへの供給電力を可変デ
ューティ比のパルスに基づいて制御する。

【００４３】すなわち、まず、上記更新後のヒータ目標
抵抗値Ｒｔｎ　と現在のヒータ抵抗値Ｒｈとの大小比較
が行なわれ（ステップ８１，８２）、Ｒｈ＞Ｒｔのとき
はデューティカウンタ値Ｄを“１”減算し（ステップ８
３）、Ｒｈ＜Ｒｔのときはデューティカウンタ値Ｄを“
１”加算し（ステップ８４）、Ｒｈ＝Ｒｔのときは後述
のステップ８９へ進む。

【００４４】ステップ８３，８４によるデューティカウ
ンタ値Ｄの加減算処理後は、デューティカウンタ値Ｄが
“２５６”より大きければ上限値“２５６”とし（ステ
ップ８５，８６）、“８”より小さければ下限値“８”
とする（ステップ８７，８８）。

【００４５】デューティカウンタ値Ｄは図９（Ａ）に一
点鎖線で示すように、後述のステップ９０でのフローカ
ウンタ値Ｃとの大小比較によってヒータ制御回路２２に
供給されるパルス信号（図９（Ｂ）に示す）のデューテ
ィ比を定める値であって、フローカウンタ値Ｃの最大値
が“２５６”であるから上限値は“２５６”に制限され
、また実用的なヒータ制御を目的として下限値が“８”
に制限されるのである。

【００４６】次にステップ８９へ進みフローカウンタ値
Ｃは値が“８”だけ増加された後、ステップ９０でデュ
ーティカウンタ値Ｄと大小比較され、Ｃ＜Ｄのときはヒ
ータ３７ｂをオンとするハイレベルの信号を送出し（ス
テップ９１）、Ｃ≧Ｄのときはヒータ３７ｂをオフとす
るローレベルの信号を送出する（ステップ９２）。

【００４７】しかる後に、フローカウンタ値Ｃが最大値
“２５６”に達したか否かの判定が行なわれ（ステップ
９３）、“２５６”に達したときはゼロに戻され（ステ
ップ９４）、“２５６”未満のときはこのヒータ抵抗制
御ルーチンを終了する（ステップ９９）。このようにし
て、フローカウンタ値Ｃは１６ｍｓ毎にこの制御ルーチ
ンが起動される度に“８”ずつ増加され、その値が“２
５６”に達するとゼロに戻るよう、図９（Ａ）に実線で
示す如く周期的に（５１２ｍｓ毎に）変化する。そして
、デューティカウンタ値Ｄとフローカウンタ値Ｃとの大
小比較に応じて図９（Ｂ）に示すパルス信号が取り出さ
れ、図５のスイッチングトランジスタ５２のベースに印
加される。

【００４８】上記のデューティカウンタ値Ｄはステップ
８１〜８４で説明したように、測定ヒータ抵抗値Ｒｈが
ヒータ目標抵抗値Ｒｔｎ　に近付くように、それらの差
に応じて増減制御される結果、図９（Ａ），（Ｂ）から
わかるようにパルス信号のデューティ比ａ／（ａ＋ｂ）
がＲｈ＞Ｒｔのときは小に、Ｒｈ＜Ｒｔのときは大に、
そしてＲｈ＝Ｒｔのときは前回と同じ値に制御され、ヒ
ータ供給電力が前記（３）　式に基づいて制御される（
この通常のヒータ定抵抗制御のときのＯ２　センサ３７
の素子温度は例えば７００℃程度である）。

【００４９】この実施例におけるヒータ制御は、一般に
金属の電気抵抗値がその金属の温度によって変化するた
め、電気抵抗を一定に制御することがその金属の温度を
一定に制御することと等価であることに鑑み、ヒータ抵
抗値を目標抵抗値とするようにヒータ供給電力を制御す
ることによりなされている。

【００５０】そのうえ、本実施例においては、Ｂ−ＲＡ
Ｍ４３の記憶内容が破壊されているとステップ８０で判
定されたときは、図８のステップ９５〜９８の処理によ
りヒータ供給電力を固定制御するものである。

【００５１】図８のステップ９５では前記したフローカ
ウンタ値Ｃとデューティカウンタ値Ｄとの大小比較結果
に無関係に、電子制御装置２１から図５のスイッチング
トランジスタ５２のベースへ印加するパルス信号のデュ
ーティ比ａ／（ａ＋ｂ）を所定値（例えば６０％）に固
定する。このとき、現在使用しているヒータの抵抗値が
その製造公差の中心値であるとみなして、そのような製
造公差に対して中心的なヒータが所定温度（例えば、７
００℃）であるときのヒータ抵抗値を、目標抵抗値Ｒｔ
としてＢ−ＲＡＭ４３に、セットする。

【００５２】続いて、前記フラグＦＧの値が“１”か否
か判定し（ステップ９６）、“１”でないとき（“０”
のとき）はまだこのヒータ抵抗制御ルーチンが２５６回
起動されていないために目標抵抗値Ｒｔの学習値が得ら
れていないため、このヒータ抵抗制御ルーチンを一旦終
了する（ステップ９９）。

【００５３】他方、前記フラグＦＧの値が“１”のとき
は、目標抵抗値Ｒｔの学習が１回行なわれているから、
前記固定デューティ比制御フラグＦの値を“１”とした
後（ステップ９７）、次式に基づいて目標抵抗値Ｒｔｎ
　を算出して（ステップ９８）、処理を終了する（ステ
ップ９９）。Ｒｔｎ　←（Ｒｔｎ−１　＋Ｒｔｎ　）／
２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（４）ただし、上式の右辺のＲｔｎ　は今回ステ
ップ７９で算出された今回の目標抵抗値、Ｒｔｎ−１　
はステップ９５で最初にセットされた前回の目標抵抗値
で、（４）　式はこれらの平均値を目標抵抗値Ｒｔｎ　
とすることを示している。上記のステップ９５〜９８に
より前記電力固定手段１８、算出手段１９及び制御手段
２０が実現される。

【００５４】次に図７及び図８に示すヒータ抵抗制御ル
ーチンが起動されると、ステップ８０で「Ｆ＝０」と判
定されるので、図８のステップ８１へ進み、以後前記し
たヒータ抵抗の定抵抗制御に移行する。

【００５５】このように、本実施例によれば、Ｂ−ＲＡ
Ｍ４３の記憶内容が破壊されたときにはステップ９５に
よる所謂固定デューティ比制御によりヒータ制御が行な
われるため、Ｂ−ＲＡＭ４３に学習された目標抵抗値が
記憶されていないことによるヒータ供給電力の大幅な変
動を抑制することができる。

【００５６】なお、デューティ比固定制御からヒータ抵
抗の定抵抗制御へ切り換わる際に、ヒータ抵抗が公差限
界（上限又は下限）である場合などでは目標抵抗値の学
習値が大きく変化して前記パルス信号のデューティ比が
急変し、それによりヒータ供給電力が急変してセンサ温
度のオーバーシュート又はアンダーシュートが発生し、
空燃比にも影響が出る可能性がある。

【００５７】しかし、本実施例では固定デューティ比制
御からヒータ抵抗の定抵抗制御に移行した際の目標抵抗
値Ｒｔｎ　の初期値はステップ９８により算出した目標
抵抗値の学習値のなまし値（１／２なまし）であるため
、目標抵抗値が急激に変化することを防止でき、その結
果、ヒータ抵抗値が目標抵抗値となるようにヒータ供給
電力を制御したとしても、ヒータ供給電力がオーバーシ
ュートすることがなくなる。なお、ここで、なまし値と
は一般的に下記の式にて、算出されるものを示す。

【００５８】 　　　　　　　　　　　　Ｒｔｎ　←（（ｍ−ａ）×Ｒ
ｔｎ−１　＋ａ×Ｒｔｎ　）／ｍ　　　　　　　　（５
）　　　このような処理を、ａ／ｍなましと呼ぶ。（但
し、ｍ＞ａ）従って、ｍ，ａの値に関しては、ｍ＝２、
ａ＝１に限らず、種々の値に設定することはできる。

【００５９】また、ヒータ抵抗の定抵抗制御を開始する
際の判定に用いる学習回数も、２回以上の所定値として
もよい。

【００６０】その際のなまし処理は、学習値Ｒｔｎ　が
得られる度に、Ｒｔｎ　と記憶しているＲｔｎ−１　と
により、（５）式を用いて行なえば良いことは明かであ
る。

【００６１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、目標抵抗
値を格納しているメモリの記憶内容が破壊されているこ
とを検出した場合には、ヒータ抵抗の定抵抗制御を中止
して固定のヒータ供給電力によるヒータ制御を行ない、
目標抵抗値の大きな変動を抑制するようにしたため、メ
モリの記憶内容が破壊されている場合でもＯ２　センサ
のセンサ温度の極端なバラツキをなくすことができ、ま
た固定のヒータ供給電力によるヒータ制御から定抵抗制
御に移行した際にヒータ供給電力の急激な変化を抑制す
ることができるため、センサ温度のオーバーシュートや
アンダーシュートを防止することができる等の特長を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】図２中の電子制御装置のハードウェア構成を示
す図である。

【図４】酸化物半導体型酸素濃度検出センサの等価回路
図である。

【図５】図２中のヒータ制御回路の一例の回路図である
。

【図６】電子制御装置の処理動作のメインルーチンを示
すフローチャートである。

【図７】本発明の要部をなすヒータ抵抗制御ルーチンの
一実施例を示すフローチャート（その１）である。

【図８】本発明の要部をなすヒータ抵抗制御ルーチンの
一実施例を示すフローチャート（その２）である。

【図９】図８のフローチャートの動作説明用タイムチャ
ートである。

【図１０】図７のフローチャート中にて用いられるマッ
プの説明図である。

【図１１】酸化物半導体型酸素濃度検出センサのセンサ
温度とセンサ抵抗との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１１　　内燃機関 １２　　排気通路 １３　　酸素濃度検出センサ １３ａ　　酸素検知素子 １３ｂ，３７ｂ　　ヒータ １４　　ヒータ制御手段 １５　　メモリ １６　　学習手段 １７　　検出手段 １８　　電力固定手段 １９　　算出手段 ２０　　制御手段 ２１　　電子制御装置 ２２　　ヒータ制御回路 ３７　　チタニアＯ２　センサ ４０　　中央処理装置（ＣＰＵ） ４３　　バックアップ・ランダム・アクセス・メモリ（
Ｂ−ＲＡＭ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の排気通路に設置された、排
   気中の酸素濃度を検知する酸素検知素子と、その検知素
   子を加熱するヒータとを備えた酸素濃度検出センサと、
   目標抵抗値を格納している読み書き可能なメモリと、前
   記ヒータの抵抗値を検出し、その検出ヒータ抵抗値が該
   メモリから読み出した目標抵抗値となるように該ヒータ
   への供給電力を制御するヒータ制御手段と、所定運転状
   態のときに該ヒータ制御手段によるヒータ供給電力の値
   に応じて前記メモリ内の目標抵抗値を学習して更新する
   学習手段とを有するヒータ制御装置において、前記メモ
   リの記憶内容が破壊されているか否かを検出する検出手
   段と、該検出手段により該破壊が検出されたときは前記
   学習手段による学習値が所定数得られるまで前記ヒータ
   制御手段から取り出される前記ヒータへの供給電力を固
   定する電力固定手段と、前記学習値のなまし処理値を算
   出する手段と、前記学習値が所定数得られたときは、前
   記目標抵抗値の初期値を前記なまし処理値として前記ヒ
   ータ制御手段の動作を開始させる制御手段とを具備する
   ことを特徴とする酸素濃度検出センサのヒータ制御装置
   。