JPH08220059A - 空燃比センサのヒータ制御装置 - Google Patents
空燃比センサのヒータ制御装置Info
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- JPH08220059A JPH08220059A JP7030617A JP3061795A JPH08220059A JP H08220059 A JPH08220059 A JP H08220059A JP 7030617 A JP7030617 A JP 7030617A JP 3061795 A JP3061795 A JP 3061795A JP H08220059 A JPH08220059 A JP H08220059A
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1494—Control of sensor heater
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 空燃比センサのヒータ制御装置に関し、始動
時にセンサ素子を早期に活性化し加熱によるヒータやセ
ンサ素子の劣化を防止する装置を提供する。 【構成】 内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサ
１５の活性状態を維持するように空燃比センサ１５を加
熱するヒータ１７へ電力を供給する電力供給手段Ａと、
ヒータの抵抗値を検出する抵抗値検出手段Ｂとを備え、
抵抗値検出手段Ｂにより検出されるヒータ抵抗値が、空
燃比センサ１５の暖機中にはヒータの劣化を防止する第
１ガード値以下となり、暖機完了後には第１ガード値よ
り低い第２ガード値以下となるように、ヒータ１７への
供給電力を制御する電力制御手段Ｃと、を備えて構成す
る。
時にセンサ素子を早期に活性化し加熱によるヒータやセ
ンサ素子の劣化を防止する装置を提供する。 【構成】 内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサ
１５の活性状態を維持するように空燃比センサ１５を加
熱するヒータ１７へ電力を供給する電力供給手段Ａと、
ヒータの抵抗値を検出する抵抗値検出手段Ｂとを備え、
抵抗値検出手段Ｂにより検出されるヒータ抵抗値が、空
燃比センサ１５の暖機中にはヒータの劣化を防止する第
１ガード値以下となり、暖機完了後には第１ガード値よ
り低い第２ガード値以下となるように、ヒータ１７への
供給電力を制御する電力制御手段Ｃと、を備えて構成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空燃比センサのヒータ制
御装置に関し、特にヒータ抵抗を、空燃比センサを活性
状態にする暖機中には高い第１のガード値でガードし、
空燃比センサの暖機完了後には第１のガード値より低い
第２のガード値でガードする空燃比センサのヒータ制御
装置に関する。
御装置に関し、特にヒータ抵抗を、空燃比センサを活性
状態にする暖機中には高い第１のガード値でガードし、
空燃比センサの暖機完了後には第１のガード値より低い
第２のガード値でガード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】排気ガス中の酸素濃度を検出するための
酸素濃度検出器として例えばジルコニアからなり、検出
素子を流れる電流値が酸素濃度に応じて変化する、いわ
ゆる空燃比センサが公知である。ところがこの空燃比セ
ンサはそのセンサ素子温度を６５０℃から７５０℃程度
に維持しないと作動せず、従って通常空燃比センサはセ
ンサ素子温度を６５０℃から７５０℃に維持するために
例えば白金からなるヒータを内蔵している。このように
ヒータを具えた空燃比センサではヒータへの供給電力を
増大すればセンサ素子温度を高めることができる。また
ヒータへの供給電力を制御することによってセンサ素子
温度を制御することができる。
酸素濃度検出器として例えばジルコニアからなり、検出
素子を流れる電流値が酸素濃度に応じて変化する、いわ
ゆる空燃比センサが公知である。ところがこの空燃比セ
ンサはそのセンサ素子温度を６５０℃から７５０℃程度
に維持しないと作動せず、従って通常空燃比センサはセ
ンサ素子温度を６５０℃から７５０℃に維持するために
例えば白金からなるヒータを内蔵している。このように
ヒータを具えた空燃比センサではヒータへの供給電力を
増大すればセンサ素子温度を高めることができる。また
ヒータへの供給電力を制御することによってセンサ素子
温度を制御することができる。
【０００３】ところで空燃比センサは排気管内に設けら
れているので空燃比センサはヒータから受ける熱に加え
て排気ガスから熱を受け、更に排気管を含む機関本体か
らの輻射熱を受ける。従ってセンサ素子の温度はヒータ
の温度ばかりでなく、排気ガス温や機関本体の温度の影
響を受けることになる。即ち、機関低負荷運転時には排
気ガス温が低く、しかも機関本体の温度が低いためにセ
ンサ素子温度を６５０℃から７５０℃に維持するために
はヒータへの供給電力を増大しなければならず、一方機
関高負荷運転時には排気ガス温が高く、しかも機関本体
の温度が高いためにセンサ素子温度を６５０℃から７５
０℃に維持するためにはヒータへの供給電力を減少させ
なければならない。そこで通常センサ素子温度を６５０
℃から７５０℃に維持するのに必要なヒータへの供給電
力を機関の運転状態毎に実験より求めてこれを基本電力
として記憶しておき、機関運転状態に応じて記憶された
基本電力値をベースにしてヒータに供給する電力を制御
することによりセンサ素子温度を６５０℃から７５０℃
に維持するようにしている。
れているので空燃比センサはヒータから受ける熱に加え
て排気ガスから熱を受け、更に排気管を含む機関本体か
らの輻射熱を受ける。従ってセンサ素子の温度はヒータ
の温度ばかりでなく、排気ガス温や機関本体の温度の影
響を受けることになる。即ち、機関低負荷運転時には排
気ガス温が低く、しかも機関本体の温度が低いためにセ
ンサ素子温度を６５０℃から７５０℃に維持するために
はヒータへの供給電力を増大しなければならず、一方機
関高負荷運転時には排気ガス温が高く、しかも機関本体
の温度が高いためにセンサ素子温度を６５０℃から７５
０℃に維持するためにはヒータへの供給電力を減少させ
なければならない。そこで通常センサ素子温度を６５０
℃から７５０℃に維持するのに必要なヒータへの供給電
力を機関の運転状態毎に実験より求めてこれを基本電力
として記憶しておき、機関運転状態に応じて記憶された
基本電力値をベースにしてヒータに供給する電力を制御
することによりセンサ素子温度を６５０℃から７５０℃
に維持するようにしている。
【０００４】一方、白金からなるヒータは長時間に亘っ
て過度に高温、例えば１１２０℃以上に維持されると熱
劣化を生じ、従ってヒータは最も温度が上昇したときで
も１１００℃程度となるように基本電力が制御される。
ヒータの温度を最も高くする必要があるのは機関始動時
であり、この時にはセンサ素子温度をできるだけ早く６
５０°Ｃ〜７５０°Ｃに上昇させる必要があり、従って
始動時にはヒータの温度が１１００℃程度となるように
基本電力が定められている。また、機関低負荷運転時に
もヒータの温度を高くする必要がある。
て過度に高温、例えば１１２０℃以上に維持されると熱
劣化を生じ、従ってヒータは最も温度が上昇したときで
も１１００℃程度となるように基本電力が制御される。
ヒータの温度を最も高くする必要があるのは機関始動時
であり、この時にはセンサ素子温度をできるだけ早く６
５０°Ｃ〜７５０°Ｃに上昇させる必要があり、従って
始動時にはヒータの温度が１１００℃程度となるように
基本電力が定められている。また、機関低負荷運転時に
もヒータの温度を高くする必要がある。
【０００５】ところで上述したように機関高負荷運転時
には基本電力は小さく、機関低負荷運転時には基本電力
が大きく設定されているので機関高負荷運転から機関低
負荷運転に移行すると供給電力が急激に増大されること
になる。しかしながら機関高負荷運転から機関低負荷運
転に移行しても暫らくの間は機関本体の温度が高いため
にセンサ素子は機関本体から受ける輻射熱によって高温
に維持されている。従ってこのような状態で低負荷運転
に応じた供給電力が急激に増大されるとヒータの温度が
長時間に亘って１１２０℃以上となり、その結果ヒータ
およびセンサ素子が劣化するという問題を生ずる。
には基本電力は小さく、機関低負荷運転時には基本電力
が大きく設定されているので機関高負荷運転から機関低
負荷運転に移行すると供給電力が急激に増大されること
になる。しかしながら機関高負荷運転から機関低負荷運
転に移行しても暫らくの間は機関本体の温度が高いため
にセンサ素子は機関本体から受ける輻射熱によって高温
に維持されている。従ってこのような状態で低負荷運転
に応じた供給電力が急激に増大されるとヒータの温度が
長時間に亘って１１２０℃以上となり、その結果ヒータ
およびセンサ素子が劣化するという問題を生ずる。
【０００６】ところでヒータの温度とヒータの抵抗値は
比例し、従ってヒータの抵抗値からヒータの温度を知る
ことができる。そこでヒータの抵抗値を検出し、機関高
負荷運転から機関低負荷運転に移行後、所定期間におい
てヒータの抵抗値がヒータ温度が例えば１１００℃を越
える限界抵抗値よりも大きくなったときには基本電力を
小さくするようにしたヒータ制御装置が公知である（特
開平１−１５８３３５号公報参照）。
比例し、従ってヒータの抵抗値からヒータの温度を知る
ことができる。そこでヒータの抵抗値を検出し、機関高
負荷運転から機関低負荷運転に移行後、所定期間におい
てヒータの抵抗値がヒータ温度が例えば１１００℃を越
える限界抵抗値よりも大きくなったときには基本電力を
小さくするようにしたヒータ制御装置が公知である（特
開平１−１５８３３５号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この特開平１−１５８
３３５号公報に開示されたヒータ制御装置は、機関の暖
機完了前に機関高負荷運転から低負荷運転に移行した後
やヒータ抵抗値の測定誤差があった時にヒータ抵抗値が
限界抵抗値より大きくなり、供給電力を減少させて空燃
比センサの温度を非活性状態に下げてしまうことがあ
る。センサ素子の温度が一旦下がると再度空燃比センサ
を活性状態にするのに時間を要し、その間空燃比フィー
ドバック制御ができない。それゆえ特開平３−２２３６
６４号公報に開示されたヒータ制御装置は、機関高負荷
運転から低負荷運転に移行した後の所定期間を機関の暖
機状態に応じて機関の暖機完了前を暖機完了後より短く
設定して基本電力を低下させないようにしている。しか
しながら特開平３−２２３６６４のヒータ制御装置は、
ヒータ抵抗の限界抵抗値を低負荷運転時の学習値として
もっており該学習時のヒータ温度と真のヒータ上限温度
とに格差が生じた場合、機関始動時にはこの学習値以上
にヒータを加熱することができず空燃比センサを活性状
態にするのに時間を要するという問題がある。
３３５号公報に開示されたヒータ制御装置は、機関の暖
機完了前に機関高負荷運転から低負荷運転に移行した後
やヒータ抵抗値の測定誤差があった時にヒータ抵抗値が
限界抵抗値より大きくなり、供給電力を減少させて空燃
比センサの温度を非活性状態に下げてしまうことがあ
る。センサ素子の温度が一旦下がると再度空燃比センサ
を活性状態にするのに時間を要し、その間空燃比フィー
ドバック制御ができない。それゆえ特開平３−２２３６
６４号公報に開示されたヒータ制御装置は、機関高負荷
運転から低負荷運転に移行した後の所定期間を機関の暖
機状態に応じて機関の暖機完了前を暖機完了後より短く
設定して基本電力を低下させないようにしている。しか
しながら特開平３−２２３６６４のヒータ制御装置は、
ヒータ抵抗の限界抵抗値を低負荷運転時の学習値として
もっており該学習時のヒータ温度と真のヒータ上限温度
とに格差が生じた場合、機関始動時にはこの学習値以上
にヒータを加熱することができず空燃比センサを活性状
態にするのに時間を要するという問題がある。
【０００８】また上記のヒータ制御装置は、限界抵抗値
をヒータの上限ガード値としてヒータやセンサ素子の劣
化をガードしているが、機関暖機完了後に高負荷運転か
ら低負荷運転に移行したときにはヒータのみならずセン
サ素子も高温になっており、このとき低負荷運転状態に
応じた基本電力をヒータに供給してヒータを上限ガード
値まで加熱すると機関本体からの輻射熱や排気ガス温が
加わって過昇温となりヒータやセンサ素子が劣化すると
いう問題が生じる。それゆえこの上限ガード値を低く設
定せざるを得ない。一方、機関の空燃比フィードバック
制御は排気ガスを早期に浄化するためにできるだけ早く
行うことが要求されている。このためセンサ素子を早期
に活性状態にする必要があり、今度は上限ガード値を高
く設定しなければならない。すなわち上記のヒータ制御
装置はこれらを両立できない。
をヒータの上限ガード値としてヒータやセンサ素子の劣
化をガードしているが、機関暖機完了後に高負荷運転か
ら低負荷運転に移行したときにはヒータのみならずセン
サ素子も高温になっており、このとき低負荷運転状態に
応じた基本電力をヒータに供給してヒータを上限ガード
値まで加熱すると機関本体からの輻射熱や排気ガス温が
加わって過昇温となりヒータやセンサ素子が劣化すると
いう問題が生じる。それゆえこの上限ガード値を低く設
定せざるを得ない。一方、機関の空燃比フィードバック
制御は排気ガスを早期に浄化するためにできるだけ早く
行うことが要求されている。このためセンサ素子を早期
に活性状態にする必要があり、今度は上限ガード値を高
く設定しなければならない。すなわち上記のヒータ制御
装置はこれらを両立できない。
【０００９】それゆえ本発明は前記問題を解決し、セン
サ素子を早期に活性状態にして空燃比フィードバック制
御を早期に開始し、かつ空燃比センサ暖機完了後の高負
荷運転から低負荷運転に移行したときにヒータやセンサ
素子の劣化を防止し、さらにヒータへの電力供給の効率
を向上させる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。
サ素子を早期に活性状態にして空燃比フィードバック制
御を早期に開始し、かつ空燃比センサ暖機完了後の高負
荷運転から低負荷運転に移行したときにヒータやセンサ
素子の劣化を防止し、さらにヒータへの電力供給の効率
を向上させる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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本ブロ
ック構成図である。前記目的を達成する本発明による空
燃比センサのヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に設
けられた空燃比センサ１５の活性状態を維持するように
空燃比センサ１５を加熱するヒータ１７へ電力を供給す
る電力供給手段Ａと、ヒータ１７の抵抗値を検出する抵
抗値検出手段Ｂと、を備えた空燃比センサのヒータ制御
装置において、抵抗値検出手段Ｂにより検出されたヒー
タ１７の抵抗値が、空燃比センサ１５を活性状態にする
暖機中にはヒータ１７の劣化を防止する第１ガード値以
下となり、空燃比センサ１５の暖機完了後にはその第１
ガード値より低い第２ガード値以下となるように、電力
供給手段Ａによるヒータ１７への供給電力を制御する電
力制御手段Ｃと、を備えたことを特徴とする。
ック構成図である。前記目的を達成する本発明による空
燃比センサのヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に設
けられた空燃比センサ１５の活性状態を維持するように
空燃比センサ１５を加熱するヒータ１７へ電力を供給す
る電力供給手段Ａと、ヒータ１７の抵抗値を検出する抵
抗値検出手段Ｂと、を備えた空燃比センサのヒータ制御
装置において、抵抗値検出手段Ｂにより検出されたヒー
タ１７の抵抗値が、空燃比センサ１５を活性状態にする
暖機中にはヒータ１７の劣化を防止する第１ガード値以
下となり、空燃比センサ１５の暖機完了後にはその第１
ガード値より低い第２ガード値以下となるように、電力
供給手段Ａによるヒータ１７への供給電力を制御する電
力制御手段Ｃと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の空燃比センサのヒータ制御装置は、内
燃機関の始動時における空燃比センサの暖機中には空燃
比センサやその周囲の温度が低く空燃比センサを早期に
活性状態にするためヒータを高温まで加熱する必要があ
る。そこで、ヒータの加熱温度に比例するヒータの抵抗
値がヒータを劣化させる限界抵抗値に相当する高い第１
ガード値になるまでヒータを加熱する。一方、空燃比セ
ンサの暖機完了後は空燃比センサやその周囲の温度が高
くなりヒータの加熱温度を低くしても空燃比センサは活
性状態を維持できるので、ヒータの加熱をヒータの抵抗
値が第１ガード値より低い第２ガード値以下に抑制す
る。内燃機関の暖機後に高負荷運転状態から低負荷運転
状態となったとき、内燃機関の輻射熱や排気ガス温によ
り空燃比センサやその周囲の温度が上昇してもヒータの
加熱が第２ガード値以下に抑制されているのでヒータや
センサ素子は劣化されない。
燃機関の始動時における空燃比センサの暖機中には空燃
比センサやその周囲の温度が低く空燃比センサを早期に
活性状態にするためヒータを高温まで加熱する必要があ
る。そこで、ヒータの加熱温度に比例するヒータの抵抗
値がヒータを劣化させる限界抵抗値に相当する高い第１
ガード値になるまでヒータを加熱する。一方、空燃比セ
ンサの暖機完了後は空燃比センサやその周囲の温度が高
くなりヒータの加熱温度を低くしても空燃比センサは活
性状態を維持できるので、ヒータの加熱をヒータの抵抗
値が第１ガード値より低い第２ガード値以下に抑制す
る。内燃機関の暖機後に高負荷運転状態から低負荷運転
状態となったとき、内燃機関の輻射熱や排気ガス温によ
り空燃比センサやその周囲の温度が上昇してもヒータの
加熱が第２ガード値以下に抑制されているのでヒータや
センサ素子は劣化されない。
【００１２】
【実施例】図２は内燃機関の実施例の全体構成図であ
る。本図において１は機関本体、２はピストン、３は燃
焼室、４は点火栓、５は吸気弁、６は吸気ポート、７は
排気弁、８は排気ポートを夫々示す。吸気ポート６は対
応する枝管９を介してサージタンク１０に連結され、枝
管９には対応する吸気ポート６内に向けて燃料噴射を行
うための燃料噴射弁１１が取付けられる。点火栓４によ
る点火時期および燃料噴射弁１１からの燃料噴射量や燃
料噴射時期は電子制御ユニット２０の出力信号により制
御される。サージタンク１０は吸気ダクト１２を介して
図示しないエアクリーナに連結され、吸気ダクト１２内
にはスロットル弁１３が配置される。一方、排気ポート
８は排気マニホルド１４に連結され、排気マニホルド１
４内には排気ガス中の酸素濃度から機関の空燃比を検出
する空燃比センサ１５が配置される。図２にはこの空燃
比センサ１５の拡大図も同時に示してある。この拡大図
からわかるように空燃比センサ１５は例えばジルコニア
からなるセンサ素子１６と、このセンサ素子１６を加熱
するためにセンサ素子１６に隣接配置されたヒータ１７
とを具備する。
る。本図において１は機関本体、２はピストン、３は燃
焼室、４は点火栓、５は吸気弁、６は吸気ポート、７は
排気弁、８は排気ポートを夫々示す。吸気ポート６は対
応する枝管９を介してサージタンク１０に連結され、枝
管９には対応する吸気ポート６内に向けて燃料噴射を行
うための燃料噴射弁１１が取付けられる。点火栓４によ
る点火時期および燃料噴射弁１１からの燃料噴射量や燃
料噴射時期は電子制御ユニット２０の出力信号により制
御される。サージタンク１０は吸気ダクト１２を介して
図示しないエアクリーナに連結され、吸気ダクト１２内
にはスロットル弁１３が配置される。一方、排気ポート
８は排気マニホルド１４に連結され、排気マニホルド１
４内には排気ガス中の酸素濃度から機関の空燃比を検出
する空燃比センサ１５が配置される。図２にはこの空燃
比センサ１５の拡大図も同時に示してある。この拡大図
からわかるように空燃比センサ１５は例えばジルコニア
からなるセンサ素子１６と、このセンサ素子１６を加熱
するためにセンサ素子１６に隣接配置されたヒータ１７
とを具備する。
【００１３】電子制御ユニット２０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具
備する。ＣＰＵ２４にはバックアップＲＡＭ２７がバス
２８を介して接続される。サージタンク１０内にはサー
ジタンク１０内の絶対圧ＰＭに比例した出力電圧を発生
する圧力センサ１８が配置され、圧力センサ１８の出力
電圧はＡＤ変換器２９を介して入力ポート２５に入力さ
れる。スロットル弁１３にはスロットル弁１３がアイド
リング開度にあることを示す出力信号を発生するスロッ
トルスイッチ１９が連結され、このスロットルスイッチ
１９の出力信号が入力ポート２５に入力される。空燃比
センサ１５のセンサ素子１６には排気ガス中の酸素濃度
に比例した、即ち混合気の空燃比の程度に比例した電流
が流れ、この電流値に比例した電圧がＡＤ変換器３０を
介して入力ポート２５に入力される。従ってこのＡＤ変
換器３０の出力電圧から混合気の空燃比を知ることがで
きる。更に入力ポート２５には機関回転数ＮＥを表わす
出力信号を発生する回転数センサ３１、および車速Ｓを
表わす出力信号を発生する車速センサ３２が接続され
る。一方、出力ポート２６は空燃比センサ１５のヒータ
１７への通電を制御する通電制御回路３３が接続され
る。このヒータ１７への通電作用は出力ポート２６から
出力される制御信号に基いてデューティー比制御され
る。また、ヒータ１７と通電制御回路３３との間にはヒ
ータ電圧検出回路３４およびヒータ電流検出回路３５が
設けられる。ヒータ電圧検出回路３４はヒータ１７の端
子間電圧を表わす出力電圧を発生し、この出力電圧が入
力ポート２５に入力される。一方、ヒータ電流検出回路
３５はヒータ１７に供給される電流値を表わす出力電圧
を発生し、この出力電圧が入力ポート２５に入力され
る。電子制御ユニット２０において、燃料噴射制御、点
火時期制御および空燃比センサのヒータ制御等が実行さ
れる。
ュータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具
備する。ＣＰＵ２４にはバックアップＲＡＭ２７がバス
２８を介して接続される。サージタンク１０内にはサー
ジタンク１０内の絶対圧ＰＭに比例した出力電圧を発生
する圧力センサ１８が配置され、圧力センサ１８の出力
電圧はＡＤ変換器２９を介して入力ポート２５に入力さ
れる。スロットル弁１３にはスロットル弁１３がアイド
リング開度にあることを示す出力信号を発生するスロッ
トルスイッチ１９が連結され、このスロットルスイッチ
１９の出力信号が入力ポート２５に入力される。空燃比
センサ１５のセンサ素子１６には排気ガス中の酸素濃度
に比例した、即ち混合気の空燃比の程度に比例した電流
が流れ、この電流値に比例した電圧がＡＤ変換器３０を
介して入力ポート２５に入力される。従ってこのＡＤ変
換器３０の出力電圧から混合気の空燃比を知ることがで
きる。更に入力ポート２５には機関回転数ＮＥを表わす
出力信号を発生する回転数センサ３１、および車速Ｓを
表わす出力信号を発生する車速センサ３２が接続され
る。一方、出力ポート２６は空燃比センサ１５のヒータ
１７への通電を制御する通電制御回路３３が接続され
る。このヒータ１７への通電作用は出力ポート２６から
出力される制御信号に基いてデューティー比制御され
る。また、ヒータ１７と通電制御回路３３との間にはヒ
ータ電圧検出回路３４およびヒータ電流検出回路３５が
設けられる。ヒータ電圧検出回路３４はヒータ１７の端
子間電圧を表わす出力電圧を発生し、この出力電圧が入
力ポート２５に入力される。一方、ヒータ電流検出回路
３５はヒータ１７に供給される電流値を表わす出力電圧
を発生し、この出力電圧が入力ポート２５に入力され
る。電子制御ユニット２０において、燃料噴射制御、点
火時期制御および空燃比センサのヒータ制御等が実行さ
れる。
【００１４】図３は本発明による空燃比センサのヒータ
制御ルーチンのフローチャートである。本図に示すヒー
タ制御ルーチンは、所定時間、例えば１００msec毎の割
込周期で実行され、ヒータ用電源３６からヒータ１７へ
の通電は図２に示すエンジンの運転状態及び空燃比セン
サ１５の検出結果に応じたヒータ通電のデューティ制御
によって行われる。このルーチンが開始されると、まず
ステップ３０１にて上記各センサや検出回路からの信号
に基づくエンジン回転数ＮＥ、吸気管圧力ＰＭ、ヒータ
電圧Ｖh 、ヒータ電流Ｉh 等の各種パラメータを読み込
み、続くステップ３０２に移行する。
制御ルーチンのフローチャートである。本図に示すヒー
タ制御ルーチンは、所定時間、例えば１００msec毎の割
込周期で実行され、ヒータ用電源３６からヒータ１７へ
の通電は図２に示すエンジンの運転状態及び空燃比セン
サ１５の検出結果に応じたヒータ通電のデューティ制御
によって行われる。このルーチンが開始されると、まず
ステップ３０１にて上記各センサや検出回路からの信号
に基づくエンジン回転数ＮＥ、吸気管圧力ＰＭ、ヒータ
電圧Ｖh 、ヒータ電流Ｉh 等の各種パラメータを読み込
み、続くステップ３０２に移行する。
【００１５】ステップ３０２においてはステップ３０１
にて読み込まれたヒータ電圧Ｖh 及びヒータ電流Ｉh と
からヒータ抵抗値ＲＨを求める。なお、ヒータ１７の素
子として上述のように白金を用いた場合、抵抗値とヒー
タの温度の関係は図４により示したようにほぼリニアな
関係にあり、ヒータによってばらつきがあることが判
る。
にて読み込まれたヒータ電圧Ｖh 及びヒータ電流Ｉh と
からヒータ抵抗値ＲＨを求める。なお、ヒータ１７の素
子として上述のように白金を用いた場合、抵抗値とヒー
タの温度の関係は図４により示したようにほぼリニアな
関係にあり、ヒータによってばらつきがあることが判
る。
【００１６】次にステップ３０３に進むと、ステップ３
０３では現在バックアップＲＡＭ２７内に記憶されてい
るヒータ抵抗値ＲＨに関する学習値ＢＲＨ（ＢＲＨ１と
ＢＲＨ２）が正常な状態にあるか否かをチェックする。
そして正常な状態にないと判断した場合は、ステップ３
０４に進んで、学習値ＢＲＨを所定値（４Ω）にしてか
らステップ３０５に進み、また正常な状態にあると判断
した場合は、直接ステップ３０５に進む。なお、ステッ
プ３０３の学習値ＢＲＨのチェックは以前に学習値ＢＲ
Ｈの書き換えが行われた際に、書き換えられた学習値Ｂ
ＲＨの反転値１／ＢＲＨもバックアップＲＡＭ２７内に
記憶しておき、このステップ３０３にて両値に基づいて
学習値ＢＲＨが正常か否かを判断する。
０３では現在バックアップＲＡＭ２７内に記憶されてい
るヒータ抵抗値ＲＨに関する学習値ＢＲＨ（ＢＲＨ１と
ＢＲＨ２）が正常な状態にあるか否かをチェックする。
そして正常な状態にないと判断した場合は、ステップ３
０４に進んで、学習値ＢＲＨを所定値（４Ω）にしてか
らステップ３０５に進み、また正常な状態にあると判断
した場合は、直接ステップ３０５に進む。なお、ステッ
プ３０３の学習値ＢＲＨのチェックは以前に学習値ＢＲ
Ｈの書き換えが行われた際に、書き換えられた学習値Ｂ
ＲＨの反転値１／ＢＲＨもバックアップＲＡＭ２７内に
記憶しておき、このステップ３０３にて両値に基づいて
学習値ＢＲＨが正常か否かを判断する。
【００１７】次にステップ３０５では、ヒータ抵抗値Ｒ
Ｈに関する学習値ＢＲＨの学習条件が成立しているか否
かを判断する。ここで、この学習条件の成立とは空燃比
センサ１５のセンサ素子１６の出力に基づいてフィード
バック制御が実行されていること、吸気管圧力ＰＭが所
定値以下であって、回転数ＮＥが所定値以下である状態
が１分以上継続していること、及びヒータへの供給電力
が所定値以上の３つの条件をすべて満足することであ
り、すなわちヒータ温度が１１００℃となるよう制御さ
れている安定した運転状態であるときに学習条件成立と
している。なお、上述の空燃比センサ１５のセンサ素子
１６の出力に基づいたフィードバック制御は、始動時で
ないこと、エンジン冷却水温により暖機が完了している
状態（水温７０℃以上）であると判断されること、始動
後増量、暖機増量、高負荷増量、及び加速増量等の燃料
の増量制御が実行されていない状態であること、燃料カ
ットが実行されていない状態であること、及び空燃比セ
ンサ１５が活性状態と判断されていることの全ての条件
が満たされている場合に実行される。
Ｈに関する学習値ＢＲＨの学習条件が成立しているか否
かを判断する。ここで、この学習条件の成立とは空燃比
センサ１５のセンサ素子１６の出力に基づいてフィード
バック制御が実行されていること、吸気管圧力ＰＭが所
定値以下であって、回転数ＮＥが所定値以下である状態
が１分以上継続していること、及びヒータへの供給電力
が所定値以上の３つの条件をすべて満足することであ
り、すなわちヒータ温度が１１００℃となるよう制御さ
れている安定した運転状態であるときに学習条件成立と
している。なお、上述の空燃比センサ１５のセンサ素子
１６の出力に基づいたフィードバック制御は、始動時で
ないこと、エンジン冷却水温により暖機が完了している
状態（水温７０℃以上）であると判断されること、始動
後増量、暖機増量、高負荷増量、及び加速増量等の燃料
の増量制御が実行されていない状態であること、燃料カ
ットが実行されていない状態であること、及び空燃比セ
ンサ１５が活性状態と判断されていることの全ての条件
が満たされている場合に実行される。
【００１８】そしてステップ３０５で、学習条件成立と
判断された場合は、ステップ３０６で空燃比センサ１５
の暖機時のヒータ抵抗の上限を定める第１ヒータ抵抗ガ
ード値ＢＲＨ１を上記ステップ３０２で求めたヒータ抵
抗値ＲＨに温度係数Ｋを乗算して求め、空燃比センサ１
５の暖機完了後のヒータ抵抗の上限を定める第２ヒータ
抵抗ガード値ＢＲＨ２を上記ヒータ抵抗値ＲＨに書き換
えてそれぞれバックアップＲＡＭ２７に記憶させた後、
ステップ３０７に進む。このようにバックアップＲＡＭ
２７内に記憶しておくことで、エンジン停止により制御
回路２０に対する通電が切られても、ＢＲＨ１，ＢＲＨ
２は消去されず、次のエンジン作動時にまで反映させる
ことができるようになる。なお、ステップ３０５で学習
条件不成立と判断された場合は書き換え処理を行うこと
なくステップ３０７に進む。
判断された場合は、ステップ３０６で空燃比センサ１５
の暖機時のヒータ抵抗の上限を定める第１ヒータ抵抗ガ
ード値ＢＲＨ１を上記ステップ３０２で求めたヒータ抵
抗値ＲＨに温度係数Ｋを乗算して求め、空燃比センサ１
５の暖機完了後のヒータ抵抗の上限を定める第２ヒータ
抵抗ガード値ＢＲＨ２を上記ヒータ抵抗値ＲＨに書き換
えてそれぞれバックアップＲＡＭ２７に記憶させた後、
ステップ３０７に進む。このようにバックアップＲＡＭ
２７内に記憶しておくことで、エンジン停止により制御
回路２０に対する通電が切られても、ＢＲＨ１，ＢＲＨ
２は消去されず、次のエンジン作動時にまで反映させる
ことができるようになる。なお、ステップ３０５で学習
条件不成立と判断された場合は書き換え処理を行うこと
なくステップ３０７に進む。
【００１９】ステップ３０７では、空燃比センサ１５に
対する冷間時補正条件が成立しているか否かを判断す
る。ここで冷間時補正条件とは、エンジンの始動から１
０分以内であるか否かで判断されるもので、図示しない
別のプログラムにより判断されており、このステップ３
０７ではその判断結果のみ用いられる。そして、冷間補
正条件が成立していると判断された場合は３０８に進
み、バックアップＲＡＭ２７内に記憶されている第１ヒ
ータ抵抗ガード値ＢＲＨ１とステップ３０２で求められ
た現在のヒータ抵抗値ＲＨとの差に基づいて冷間時電力
補正量ＰcoldをＲＯＭ２２内に記憶されているマップよ
り求める。なお、このマップに記憶されているヒータ抵
抗値ＲＨと第１ヒータ抵抗ガード値ＢＲＨ１との差（Ｂ
ＲＨ１−ＲＨ）と冷間時電力補正量Ｐcoldとの関係は図
５の特性図に示されるような関係に設定されている。ま
た冷間時補正条件が成立していないと判断された場合は
ステップ３０９に進み、冷間時電力補正量Ｐcoldを０に
する。
対する冷間時補正条件が成立しているか否かを判断す
る。ここで冷間時補正条件とは、エンジンの始動から１
０分以内であるか否かで判断されるもので、図示しない
別のプログラムにより判断されており、このステップ３
０７ではその判断結果のみ用いられる。そして、冷間補
正条件が成立していると判断された場合は３０８に進
み、バックアップＲＡＭ２７内に記憶されている第１ヒ
ータ抵抗ガード値ＢＲＨ１とステップ３０２で求められ
た現在のヒータ抵抗値ＲＨとの差に基づいて冷間時電力
補正量ＰcoldをＲＯＭ２２内に記憶されているマップよ
り求める。なお、このマップに記憶されているヒータ抵
抗値ＲＨと第１ヒータ抵抗ガード値ＢＲＨ１との差（Ｂ
ＲＨ１−ＲＨ）と冷間時電力補正量Ｐcoldとの関係は図
５の特性図に示されるような関係に設定されている。ま
た冷間時補正条件が成立していないと判断された場合は
ステップ３０９に進み、冷間時電力補正量Ｐcoldを０に
する。
【００２０】そして、後述する基本電力量ＰB を後述す
る処理にてこの補正量Ｐcoldで増加補正することによ
り、エンジン始動直後の冷えた状態にある空燃比センサ
１５のセンサ素子１６が急速加熱され、センサ素子１６
の活性化が速められる。また、第１ヒータ抵抗ガード値
ＢＲＨ１と現在のヒータ抵抗値ＲＨとの差（ＢＲＨ１−
ＲＨ）が大きい場合ほど補正量Ｐcoldが大きくなるよう
設定されているので、ヒータ抵抗値ＲＨが低い時ほど、
つまりヒータ温度が低い時ほどヒータ１７への供給電力
が多くなり、センサ素子１６が急速加熱され、しかも差
（ＢＲＨ１−ＲＨ）が小さい時は補正量Ｐcoldは小さい
値または０にされるので、過剰な電力がヒータ１７に供
給されるということは充分に防げる。
る処理にてこの補正量Ｐcoldで増加補正することによ
り、エンジン始動直後の冷えた状態にある空燃比センサ
１５のセンサ素子１６が急速加熱され、センサ素子１６
の活性化が速められる。また、第１ヒータ抵抗ガード値
ＢＲＨ１と現在のヒータ抵抗値ＲＨとの差（ＢＲＨ１−
ＲＨ）が大きい場合ほど補正量Ｐcoldが大きくなるよう
設定されているので、ヒータ抵抗値ＲＨが低い時ほど、
つまりヒータ温度が低い時ほどヒータ１７への供給電力
が多くなり、センサ素子１６が急速加熱され、しかも差
（ＢＲＨ１−ＲＨ）が小さい時は補正量Ｐcoldは小さい
値または０にされるので、過剰な電力がヒータ１７に供
給されるということは充分に防げる。
【００２１】ステップ３０８又はステップ３０９の処理
を終えると、ステップ３１０に進み、ステップ３１０で
は発進時素子冷え補正条件が成立しているか否かを判断
する。ここで、発進時素子冷え補正条件とは、車速０km
／ｈの状態から車速０km／ｈでない状態に移った時点か
ら３分以内であるか否かで判断されるもので、この判断
も図示しない別のプログラムにより判断されており、こ
のステップ３１０ではその判断結果のみ用いられる。
を終えると、ステップ３１０に進み、ステップ３１０で
は発進時素子冷え補正条件が成立しているか否かを判断
する。ここで、発進時素子冷え補正条件とは、車速０km
／ｈの状態から車速０km／ｈでない状態に移った時点か
ら３分以内であるか否かで判断されるもので、この判断
も図示しない別のプログラムにより判断されており、こ
のステップ３１０ではその判断結果のみ用いられる。
【００２２】そして、発進時素子冷え補正条件が成立し
てると判断された場合は、ステップ３１１に進み、バッ
クアップＲＡＭ２７内に記憶されている第１ヒータ抵抗
ガード値ＢＲＨ１とステップ３０２で求められた現在の
ヒータ抵抗値ＲＨとの差に基づいて発進時電力補正量Ｐ
rhをＲＯＭ２２内に記憶されているマップより求める。
このＰrhは現在のヒータ抵抗値ＲＨから最高温度時のヒ
ータ抵抗値（第１ヒータ抵抗ガード値）ＢＲＨ１までヒ
ータの温度を上昇させるのに必要な電力に相当する。な
お、このマップに記憶されている第１ヒータ抵抗ガード
値ＢＲＨ１とヒータ抵抗値ＲＨとの差（ＢＲＨ１−Ｒ
Ｈ）と、発進時電力補正量Ｐrhとの関係は図６の特性図
に示されるような関係に設定されている。また、発進時
素子冷え補正条件が成立していないと判断された場合
は、ステップ３１２に進み、発進時電力補正量Ｐrhを０
にする。
てると判断された場合は、ステップ３１１に進み、バッ
クアップＲＡＭ２７内に記憶されている第１ヒータ抵抗
ガード値ＢＲＨ１とステップ３０２で求められた現在の
ヒータ抵抗値ＲＨとの差に基づいて発進時電力補正量Ｐ
rhをＲＯＭ２２内に記憶されているマップより求める。
このＰrhは現在のヒータ抵抗値ＲＨから最高温度時のヒ
ータ抵抗値（第１ヒータ抵抗ガード値）ＢＲＨ１までヒ
ータの温度を上昇させるのに必要な電力に相当する。な
お、このマップに記憶されている第１ヒータ抵抗ガード
値ＢＲＨ１とヒータ抵抗値ＲＨとの差（ＢＲＨ１−Ｒ
Ｈ）と、発進時電力補正量Ｐrhとの関係は図６の特性図
に示されるような関係に設定されている。また、発進時
素子冷え補正条件が成立していないと判断された場合
は、ステップ３１２に進み、発進時電力補正量Ｐrhを０
にする。
【００２３】ところで、このように車両発進後に所定時
間の間、発進時電力補正量Ｐrhを設定するのは、アイド
ル運転状態から車両が発進した直後では、空燃比センサ
１５が取り付けられている排気マニホルド１４やエンジ
ンからの排気の温度が充分に暖まっていない状態である
にもかかわらず、回転数ＮＥや吸気管圧力ＰＭの上昇に
ともないヒータ１７に対する後述する基本電力量ＰB が
減少するために、センサ素子１６が冷えてしまうという
ことを防止するためであり、後述する基本電力量ＰB を
後述する処理において、この補正量Ｐrhで増加補正して
センサ素子１６の冷えを防止する。
間の間、発進時電力補正量Ｐrhを設定するのは、アイド
ル運転状態から車両が発進した直後では、空燃比センサ
１５が取り付けられている排気マニホルド１４やエンジ
ンからの排気の温度が充分に暖まっていない状態である
にもかかわらず、回転数ＮＥや吸気管圧力ＰＭの上昇に
ともないヒータ１７に対する後述する基本電力量ＰB が
減少するために、センサ素子１６が冷えてしまうという
ことを防止するためであり、後述する基本電力量ＰB を
後述する処理において、この補正量Ｐrhで増加補正して
センサ素子１６の冷えを防止する。
【００２４】なお、上記ステップ３１０で用いられる発
進時素子冷え補正条件の判断結果は、車速に基づいて判
断されるようにしていたが、回転数ＮＥが所定値以上と
なってから、又はスロットルスイッチ１９がオフとなっ
てから３分以内であるか否かで、この補正条件の成否が
判断されるようにしてもよい。
進時素子冷え補正条件の判断結果は、車速に基づいて判
断されるようにしていたが、回転数ＮＥが所定値以上と
なってから、又はスロットルスイッチ１９がオフとなっ
てから３分以内であるか否かで、この補正条件の成否が
判断されるようにしてもよい。
【００２５】ステップ３１１又はステップ３１２の処理
を終えるとステップ３１３に進み、ステップ３１３では
ＯＴ補正条件が成立しているか否かを判断する。なお、
このＯＴ補正条件が成立しているか否かは、図８に示す
別のプログラムルーチンにより判断されており、このス
テップ３１３ではその判断結果のみが用いられる。
を終えるとステップ３１３に進み、ステップ３１３では
ＯＴ補正条件が成立しているか否かを判断する。なお、
このＯＴ補正条件が成立しているか否かは、図８に示す
別のプログラムルーチンにより判断されており、このス
テップ３１３ではその判断結果のみが用いられる。
【００２６】図８はＯＴ補正条件の成否判定ルーチンの
フローチャートである。このルーチンは１sec 毎の割込
周期で実行されるもので、ステップ７０１で現在エンジ
ンが始動中か否かが判断され、始動中であればステップ
７０２でカウンタＣＯＴＰを０にクリアしてから本ルー
チンを終了する。
フローチャートである。このルーチンは１sec 毎の割込
周期で実行されるもので、ステップ７０１で現在エンジ
ンが始動中か否かが判断され、始動中であればステップ
７０２でカウンタＣＯＴＰを０にクリアしてから本ルー
チンを終了する。
【００２７】ステップ７０１で始動中でないと判断され
た場合には、現在の回転数ＮＥがＮＥ≧３０００rpm で
あるか否かがステップ７０３で判断され、ＮＥ≧３００
０rpm であればステップ７０４でカウンタＣＯＴＰを１
だけカウントアップし、ＮＥ＜３０００rpm であればス
テップ７０５でカウンタＣＯＴＰを１だけカウントダウ
ンする。
た場合には、現在の回転数ＮＥがＮＥ≧３０００rpm で
あるか否かがステップ７０３で判断され、ＮＥ≧３００
０rpm であればステップ７０４でカウンタＣＯＴＰを１
だけカウントアップし、ＮＥ＜３０００rpm であればス
テップ７０５でカウンタＣＯＴＰを１だけカウントダウ
ンする。
【００２８】ステップ７０４又は７０５の処理の後は、
ステップ７０６でカウンタＣＯＴＰがＣＯＴＰ≧０であ
るか否かを判断し、ＣＯＴＰ＜０ならばステップ７０７
でＣＯＴＰを０にしてからステップ７０８に進み、ＣＯ
ＴＰ≧０ならばそのままステップ７０８に進む。ステッ
プ７０８ではカウンタＣＯＴＰがＣＯＴＰ≧１８０であ
るか否かを判断し、ＣＯＴＰ≧１８０ならばステップ７
０９でＣＯＴＰを１８０にしてからステップ７１０に進
み、ＣＯＴＰ＜１８０ならばそのままステップ７１０に
進む。
ステップ７０６でカウンタＣＯＴＰがＣＯＴＰ≧０であ
るか否かを判断し、ＣＯＴＰ＜０ならばステップ７０７
でＣＯＴＰを０にしてからステップ７０８に進み、ＣＯ
ＴＰ≧０ならばそのままステップ７０８に進む。ステッ
プ７０８ではカウンタＣＯＴＰがＣＯＴＰ≧１８０であ
るか否かを判断し、ＣＯＴＰ≧１８０ならばステップ７
０９でＣＯＴＰを１８０にしてからステップ７１０に進
み、ＣＯＴＰ＜１８０ならばそのままステップ７１０に
進む。
【００２９】ステップ７１０では回転数ＮＥがＮＥ＜３
０００rpm であるか否かが判断され、ＮＥ＜３０００rp
m であればステップ７１１に進み、カウンタＣＯＴＰが
ＣＯＴＰ≧１０であるか否かが判断される。そしてＣＯ
ＴＰ≧１０であればステップ７１２に進む。なお、ステ
ップ７１０でＮＥ≧３０００rpm と判断されるか、また
はステップ７１１でＣＯＴＰ＜１０と判断されれば、ス
テップ７１３に進む。そして、ステップ７１２ではＯＴ
補正条件が成立していることを示すＲＡＭ２３内のフラ
グをセットしてから本ルーチンを終了し、またステップ
７１３ではＯＴ補正条件が成立していないので、ＲＡＭ
２３内の前記フラグをリセットして、本ルーチンを終了
する。なお、このフラグがセットされたときにセンサ素
子１６は活性状態になったとみなす。
０００rpm であるか否かが判断され、ＮＥ＜３０００rp
m であればステップ７１１に進み、カウンタＣＯＴＰが
ＣＯＴＰ≧１０であるか否かが判断される。そしてＣＯ
ＴＰ≧１０であればステップ７１２に進む。なお、ステ
ップ７１０でＮＥ≧３０００rpm と判断されるか、また
はステップ７１１でＣＯＴＰ＜１０と判断されれば、ス
テップ７１３に進む。そして、ステップ７１２ではＯＴ
補正条件が成立していることを示すＲＡＭ２３内のフラ
グをセットしてから本ルーチンを終了し、またステップ
７１３ではＯＴ補正条件が成立していないので、ＲＡＭ
２３内の前記フラグをリセットして、本ルーチンを終了
する。なお、このフラグがセットされたときにセンサ素
子１６は活性状態になったとみなす。
【００３０】上述のように、ＯＴ補正条件は回転数ＮＥ
が３０００rpm を下回った時点から回転数ＮＥが３００
０rpm を上回っている期間に応じて定められるカウンタ
ＣＯＴＰが１０未満となるまでの間成立する。
が３０００rpm を下回った時点から回転数ＮＥが３００
０rpm を上回っている期間に応じて定められるカウンタ
ＣＯＴＰが１０未満となるまでの間成立する。
【００３１】再び図３に戻り、ステップ３１３において
ＯＴ補正条件が成立していると判断されたならば、ステ
ップ３１４に進み、バックアップＲＡＭ２７内に記憶さ
れている学習値ＢＲＨ２とステップ３０２で求められた
現在のヒータ抵抗値ＲＨとの差に基づいてＯＴ電力補正
量Ｐotp をＲＯＭ２２内に記憶されているマップより求
める。このＰotp は現在のヒータ抵抗値ＲＨから定常時
の上限となるヒータ抵抗値（第２ヒータ抵抗ガード値）
ＢＲＨ２までヒータ１７の温度を下降させるのに必要な
電力に相当する。なお、このマップに記憶されている学
習値ＢＲＨ２とヒータ抵抗値ＲＨとの差（ＲＨ−ＢＲＨ
２）とＯＴ電力補正量Ｐotp との関係は図７の特性図に
示されるような関係に設定されている。また、ＯＴ補正
条件が成立していないと判断されたならばステップ３１
５に進み、ＯＴ電力補正量Ｐotpを０にする。
ＯＴ補正条件が成立していると判断されたならば、ステ
ップ３１４に進み、バックアップＲＡＭ２７内に記憶さ
れている学習値ＢＲＨ２とステップ３０２で求められた
現在のヒータ抵抗値ＲＨとの差に基づいてＯＴ電力補正
量Ｐotp をＲＯＭ２２内に記憶されているマップより求
める。このＰotp は現在のヒータ抵抗値ＲＨから定常時
の上限となるヒータ抵抗値（第２ヒータ抵抗ガード値）
ＢＲＨ２までヒータ１７の温度を下降させるのに必要な
電力に相当する。なお、このマップに記憶されている学
習値ＢＲＨ２とヒータ抵抗値ＲＨとの差（ＲＨ−ＢＲＨ
２）とＯＴ電力補正量Ｐotp との関係は図７の特性図に
示されるような関係に設定されている。また、ＯＴ補正
条件が成立していないと判断されたならばステップ３１
５に進み、ＯＴ電力補正量Ｐotpを０にする。
【００３２】ところで、このように車両の高速走行後に
所定時間ＯＴ電力補正量Ｐotp を設定するのは、高速走
行直後においては排気の温度が高いために、後述する基
本電力量ＰB をそのままヒータ１７に供給すると、ヒー
タ温度が上昇しすぎてしまうということを防止するため
であり、後述する基本電力量ＰB を後述する処理にてこ
の補正量Ｐotp で減少補正してヒータ１７、センサ素子
１６の温度の上昇し過ぎることを防止する。
所定時間ＯＴ電力補正量Ｐotp を設定するのは、高速走
行直後においては排気の温度が高いために、後述する基
本電力量ＰB をそのままヒータ１７に供給すると、ヒー
タ温度が上昇しすぎてしまうということを防止するため
であり、後述する基本電力量ＰB を後述する処理にてこ
の補正量Ｐotp で減少補正してヒータ１７、センサ素子
１６の温度の上昇し過ぎることを防止する。
【００３３】ステップ３１４又は３１５の処理を終える
と、ステップ３１６に進み、ステップ３１６において
は、上記ステップ３０１にて読み込まれたヒータ電圧Ｖ
h 及びヒータ電流Ｉh とから、所定時間、例えば１００
m sec の間、ヒータ１７を通電した場合の電力量、つま
りデューティ比１００％の電力量ＰA を算出する処理が
実行され、ステップ３１７に移行する。以下、電力量に
ついては全て１００m sec 当たりの電力量とする。
と、ステップ３１６に進み、ステップ３１６において
は、上記ステップ３０１にて読み込まれたヒータ電圧Ｖ
h 及びヒータ電流Ｉh とから、所定時間、例えば１００
m sec の間、ヒータ１７を通電した場合の電力量、つま
りデューティ比１００％の電力量ＰA を算出する処理が
実行され、ステップ３１７に移行する。以下、電力量に
ついては全て１００m sec 当たりの電力量とする。
【００３４】次にステップ３１７においては、上記ステ
ップ３０１にて求められたエンジン回転数ＮＥ及び吸気
管圧力ＰＭとをパラメータとする。例えば図９に示す如
きＲＯＭ２２内に記憶されているマップあるいは演算式
からヒータ１７の基本電力量ＰB を求め、続くステップ
３１８に移行する。ここで、このマップにおいては、図
９から明らかな如く吸気管圧力ＰＭが大きい場合、ある
いはエンジン回転数ＮＥが大きい場合には、当然エンジ
ンへの燃料噴射量が多くなり排気温度が上昇して排気に
よってセンサ素子１６が加熱できることから、ヒータ１
７への供給電力を小さくし、一方エンジン回転数ＮＥが
小さい場合、あるいは吸気管圧力ＰＭが小さい場合には
排気温度が下がりセンサ素子１６を加熱できなくなるこ
とからヒータ１７への供給電力を大きくするように設定
されている。
ップ３０１にて求められたエンジン回転数ＮＥ及び吸気
管圧力ＰＭとをパラメータとする。例えば図９に示す如
きＲＯＭ２２内に記憶されているマップあるいは演算式
からヒータ１７の基本電力量ＰB を求め、続くステップ
３１８に移行する。ここで、このマップにおいては、図
９から明らかな如く吸気管圧力ＰＭが大きい場合、ある
いはエンジン回転数ＮＥが大きい場合には、当然エンジ
ンへの燃料噴射量が多くなり排気温度が上昇して排気に
よってセンサ素子１６が加熱できることから、ヒータ１
７への供給電力を小さくし、一方エンジン回転数ＮＥが
小さい場合、あるいは吸気管圧力ＰＭが小さい場合には
排気温度が下がりセンサ素子１６を加熱できなくなるこ
とからヒータ１７への供給電力を大きくするように設定
されている。
【００３５】次にステップ３１８においては、上記ステ
ップ３０８，３１１，３１４にて得られた各電力補正量
Ｐcold，Ｐrh，Ｐotp により基本電力量ＰB を次式 ＰC ＝ＰB ＋Ｐcold＋Ｐrh−Ｐotp を用いて補正し、実際にヒータ１７に供給する目標電力
量ＰC を算出する。
ップ３０８，３１１，３１４にて得られた各電力補正量
Ｐcold，Ｐrh，Ｐotp により基本電力量ＰB を次式 ＰC ＝ＰB ＋Ｐcold＋Ｐrh−Ｐotp を用いて補正し、実際にヒータ１７に供給する目標電力
量ＰC を算出する。
【００３６】このようにして目標電力量ＰC が求められ
ると、続くステップ３１９にてこの目標電力量ＰC と上
記ステップ３１６にて求められたデューティ比１００％
の電力量ＰA とをパラメータとする次式 Ｄ＝（ＰC ／ＰA ）×１００ を用いてヒータ１７に目標電力量ＰC を供給するための
デューティ比Ｄが算出される。
ると、続くステップ３１９にてこの目標電力量ＰC と上
記ステップ３１６にて求められたデューティ比１００％
の電力量ＰA とをパラメータとする次式 Ｄ＝（ＰC ／ＰA ）×１００ を用いてヒータ１７に目標電力量ＰC を供給するための
デューティ比Ｄが算出される。
【００３７】そして続くステップ３２０にて、上記求め
られたデューティ比Ｄのパルス信号を通電制御回路３３
に送出し、ヒータ１７への供給電力を制御する処理が実
行され、本制御処理を終える。ここで、例えばデューテ
ィ比１００％の電力量ＰA が５０〔ｗ・１００m se
c.〕、目標電力量ＰC が２５〔ｗ・１００m sec.〕であ
るとすると、デューティ比Ｄは５０〔％〕となり、通電
制御回路３３に送出されるパルス信号は、図１０の実線
で示す如きものとなる。
られたデューティ比Ｄのパルス信号を通電制御回路３３
に送出し、ヒータ１７への供給電力を制御する処理が実
行され、本制御処理を終える。ここで、例えばデューテ
ィ比１００％の電力量ＰA が５０〔ｗ・１００m se
c.〕、目標電力量ＰC が２５〔ｗ・１００m sec.〕であ
るとすると、デューティ比Ｄは５０〔％〕となり、通電
制御回路３３に送出されるパルス信号は、図１０の実線
で示す如きものとなる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の空燃比セン
サのヒータ制御装置によれば、空燃比センサの暖機時に
はヒータ抵抗値が第１ガード値に相当するヒータの温度
までヒータを高温加熱して空燃比センサを早期に活性状
態にするので、早期に空燃比フィードバック制御により
内燃機関の空燃比を目標空燃比とするように制御でき
る。また、空燃比センサの暖機後はヒータの加熱温度を
低くしても空燃比センサは活性状態を維持できるので、
ヒータの抵抗値が第１ガード値より低い第２ガード値以
下に相当するヒータの温度までヒータの加熱は抑制さ
れ、内燃機関の負荷状態が高負荷から低負荷となったと
きでも内燃機関からの輻射熱や排気ガスにより過昇温と
ならずヒータやセンサ素子の劣化を防止できる。さら
に、ヒータへの電力供給の効率も向上する。
サのヒータ制御装置によれば、空燃比センサの暖機時に
はヒータ抵抗値が第１ガード値に相当するヒータの温度
までヒータを高温加熱して空燃比センサを早期に活性状
態にするので、早期に空燃比フィードバック制御により
内燃機関の空燃比を目標空燃比とするように制御でき
る。また、空燃比センサの暖機後はヒータの加熱温度を
低くしても空燃比センサは活性状態を維持できるので、
ヒータの抵抗値が第１ガード値より低い第２ガード値以
下に相当するヒータの温度までヒータの加熱は抑制さ
れ、内燃機関の負荷状態が高負荷から低負荷となったと
きでも内燃機関からの輻射熱や排気ガスにより過昇温と
ならずヒータやセンサ素子の劣化を防止できる。さら
に、ヒータへの電力供給の効率も向上する。
【図１】本発明の基本ブロック構成図である。
【図２】内燃機関の実施例の全体構成図である。
【図３】本発明による空燃比センサのヒータ制御ルーチ
ンのフローチャートである。
ンのフローチャートである。
【図４】ヒータ温度とヒータ抵抗値との関係を示す特性
図である。
図である。
【図５】学習値ＢＲＨ１と抵抗値ＲＨ間の差と補正量Ｐ
coldとの関係を示す特性図である。
coldとの関係を示す特性図である。
【図６】学習値ＢＲＨ１と抵抗値ＲＨ間の差と補正量Ｐ
rhとの関係を示す特性図である。
rhとの関係を示す特性図である。
【図７】学習値ＢＲＨ２と抵抗値ＲＨ間の差と補正量Ｐ
otp との関係を示す特性図である。
otp との関係を示す特性図である。
【図８】ＯＴ補正条件の成否判定ルーチンのフローチャ
ートである。
ートである。
【図９】基本電力量を求めるマップである。
【図１０】通電制御回路に出力される制御信号を示すタ
イムチャートである。
イムチャートである。
１３…スロットル弁 １４…排気マニホルド １５…空燃比センサ １６…センサ素子 １７…ヒータ Ａ…電力供給手段 Ｂ…抵抗値検出手段 Ｃ…電力制御手段
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられた空燃比セ
ンサの活性状態を維持するように該空燃比センサを加熱
するヒータへ電力を供給する電力供給手段と、該ヒータ
の抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、を備えた空燃比
センサのヒータ制御装置において、 前記抵抗値検出手段により検出された前記ヒータの抵抗
値が、前記空燃比センサを活性状態にする暖機中には該
ヒータの劣化を防止する第１ガード値以下となり、該空
燃比センサの暖機完了後には該第１ガード値より低い第
２ガード値以下となるように、前記電力供給手段による
該ヒータへの供給電力を制御する電力制御手段を備えた
ことを特徴とする空燃比センサのヒータ制御装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP03061795A JP3265895B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03061795A JP3265895B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220059A true JPH08220059A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3265895B2 JP3265895B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=12308837
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03061795A Expired - Fee Related JP3265895B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
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| JP (1) | JP3265895B2 (ja) |
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| US10066567B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-09-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method of internal combustion engine |
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| DE102017128316B4 (de) | 2017-11-29 | 2019-12-05 | Rogers Germany Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats und Metall-Keramik-Substrat |
| KR102394843B1 (ko) * | 2017-12-27 | 2022-05-06 | 현대자동차주식회사 | Phev 차량의 cd 모드 난방시 엔진 파워 제어 방법 |
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-
1995
- 1995-02-20 JP JP03061795A patent/JP3265895B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-02-14 US US08/601,392 patent/US5656190A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| JP3265895B2 (ja) | 2002-03-18 |
| US5656190A (en) | 1997-08-12 |
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