JPH08313477A - 酸素濃度判定装置 - Google Patents
酸素濃度判定装置Info
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- JPH08313477A JPH08313477A JP7133986A JP13398695A JPH08313477A JP H08313477 A JPH08313477 A JP H08313477A JP 7133986 A JP7133986 A JP 7133986A JP 13398695 A JP13398695 A JP 13398695A JP H08313477 A JPH08313477 A JP H08313477A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸素センサＳの内部抵抗を用いて理論空燃比
近傍での素子温検出が可能で、かつ酸素濃度を判定でき
ない時間を大幅に短縮すること。 【構成】 正の所望の限界電流測定用電圧をバイアス制
御回路５０により酸素センサＳに供給し、その時のセン
サ電流検出回路５０により検出された限界電流によりマ
イクロコンピュータ７０で内燃機関の空燃比（酸素濃
度）を所定周期毎に検出し、温度検出タイミングになる
と、酸素センサＳの供給電圧を次第に減少させつつ、酸
素センサＳの起電力を検出する。この起電力が微少な所
定値以下になると、バイアス制御回路５０により酸素セ
ンサＳに負の測温電圧を供給して、その時のセンサ電流
検出回路５０により検出された電流によりマイクロコン
ピュータ７０で酸素センサＳの内部抵抗を検出すること
によって素子温を判定する。
近傍での素子温検出が可能で、かつ酸素濃度を判定でき
ない時間を大幅に短縮すること。 【構成】 正の所望の限界電流測定用電圧をバイアス制
御回路５０により酸素センサＳに供給し、その時のセン
サ電流検出回路５０により検出された限界電流によりマ
イクロコンピュータ７０で内燃機関の空燃比（酸素濃
度）を所定周期毎に検出し、温度検出タイミングになる
と、酸素センサＳの供給電圧を次第に減少させつつ、酸
素センサＳの起電力を検出する。この起電力が微少な所
定値以下になると、バイアス制御回路５０により酸素セ
ンサＳに負の測温電圧を供給して、その時のセンサ電流
検出回路５０により検出された電流によりマイクロコン
ピュータ７０で酸素センサＳの内部抵抗を検出すること
によって素子温を判定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気ガス中の
空燃比、即ち酸素濃度を検出する酸素濃度判定装置に係
り、特に、限界電流式酸素センサを用いて酸素濃度を判
定するのに適した酸素濃度判定装置に関する。
空燃比、即ち酸素濃度を検出する酸素濃度判定装置に係
り、特に、限界電流式酸素センサを用いて酸素濃度を判
定するのに適した酸素濃度判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のものにおいては、例え
ば、特開昭５９−１６３５５６号公報に示されるよう
に、限界電流式酸素センサの内部抵抗が素子温度に応じ
て変化すること、及び酸素センサの内部抵抗を特定する
電流−電圧特性が原点を通ることに着目し、図３５
（ａ）、（ｃ）の軌跡１で示すごとく酸素センサを、限
界電流領域の中央付近の正電圧により第１の期間の間、
正バイアスする一方、負電圧により第２の期間、負バイ
アスし、第１、第２の期間にて、酸素センサに流れる電
流を検出し、第１の期間での検出電流に基づき酸素濃度
を検出し、一方、第２の期間での検出電流と電圧とに基
づき酸素センサの内部抵抗を演算して素子温度を検出す
るものがある。
ば、特開昭５９−１６３５５６号公報に示されるよう
に、限界電流式酸素センサの内部抵抗が素子温度に応じ
て変化すること、及び酸素センサの内部抵抗を特定する
電流−電圧特性が原点を通ることに着目し、図３５
（ａ）、（ｃ）の軌跡１で示すごとく酸素センサを、限
界電流領域の中央付近の正電圧により第１の期間の間、
正バイアスする一方、負電圧により第２の期間、負バイ
アスし、第１、第２の期間にて、酸素センサに流れる電
流を検出し、第１の期間での検出電流に基づき酸素濃度
を検出し、一方、第２の期間での検出電流と電圧とに基
づき酸素センサの内部抵抗を演算して素子温度を検出す
るものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のものでは、酸素センサを正側から負側にバイアス電
圧を切り換える時、酸素センサに限界電流が流れていた
時に酸素センサ自体に誘起されている起電力が放出され
るため、図３５（ｂ）の軌跡１で示すごとく検出電流に
負のピークが発生し、その後、安定状態に収束するとい
う特徴がある。したがって、検出電流が負のピークから
安定状態に収束するまでは、温度を判定するための電流
を検出できず、結果的に第２の期間が長くなって、その
間、酸素濃度が検出できないことになるため、酸素濃度
の検出可能期間が十分にとれないという問題がある。ま
た、酸素濃度検出時のセンサ印加電圧としては、特公平
１−２８９０５号公報に記載されるように、酸素センサ
内部抵抗による限界電流が流れている時の電圧降下分と
特定電圧（０．２５Ｖ〜０．７５Ｖ）との和の電圧を設
定するものもあるが、このものでも、基本的には、限界
電流領域の中央付近の正電圧を酸素センサに印加すると
いう技術思想のものであるため、上記と同様の問題があ
る。
来のものでは、酸素センサを正側から負側にバイアス電
圧を切り換える時、酸素センサに限界電流が流れていた
時に酸素センサ自体に誘起されている起電力が放出され
るため、図３５（ｂ）の軌跡１で示すごとく検出電流に
負のピークが発生し、その後、安定状態に収束するとい
う特徴がある。したがって、検出電流が負のピークから
安定状態に収束するまでは、温度を判定するための電流
を検出できず、結果的に第２の期間が長くなって、その
間、酸素濃度が検出できないことになるため、酸素濃度
の検出可能期間が十分にとれないという問題がある。ま
た、酸素濃度検出時のセンサ印加電圧としては、特公平
１−２８９０５号公報に記載されるように、酸素センサ
内部抵抗による限界電流が流れている時の電圧降下分と
特定電圧（０．２５Ｖ〜０．７５Ｖ）との和の電圧を設
定するものもあるが、このものでも、基本的には、限界
電流領域の中央付近の正電圧を酸素センサに印加すると
いう技術思想のものであるため、上記と同様の問題があ
る。
【０００４】そこで、特公平６−１６０２５号公報に記
載されるごとく、酸素センサに限界電流が流れている時
に、その印加電圧を遮断してその時の酸素センサの起電
力を測定し、この起電力と限界電流が流れている時の素
子印加電圧と限界電流とにより素子内部抵抗を検出して
素子温度を測定することにより、素子温度を検出するた
めの第２の期間を短縮するものが考えられている。とこ
ろが、このものでは、理論空燃比近傍では原理的に限界
電流が発生しないので、限界電流に基づいて素子温度を
検出することができないという問題がある。
載されるごとく、酸素センサに限界電流が流れている時
に、その印加電圧を遮断してその時の酸素センサの起電
力を測定し、この起電力と限界電流が流れている時の素
子印加電圧と限界電流とにより素子内部抵抗を検出して
素子温度を測定することにより、素子温度を検出するた
めの第２の期間を短縮するものが考えられている。とこ
ろが、このものでは、理論空燃比近傍では原理的に限界
電流が発生しないので、限界電流に基づいて素子温度を
検出することができないという問題がある。
【０００５】そこで、本発明は、素子内部抵抗に基づい
て理論空燃比近傍での素子温度検出が可能で、かつ酸素
濃度を判定できない時間を大幅に短縮することを目的と
するものである。
て理論空燃比近傍での素子温度検出が可能で、かつ酸素
濃度を判定できない時間を大幅に短縮することを目的と
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明においては、図１に示すごとく、限界電流式
酸素センサと、前記酸素センサに限界電流を測定するた
めの所望値の電圧を供給する限界電流測定用電圧供給手
段と、前記電圧の供給により前記酸素センサに流れる限
界電流を検出する電流検出手段と、前記酸素センサが活
性状態にある時の前記限界電流に基づき酸素濃度を判定
する酸素濃度判定手段と、前記酸素センサに温度を判定
するための測温電圧を短時間供給する測温電圧供給手段
と、前記測温電圧供給手段より前記酸素センサに温度を
判定するための測温電圧が供給されている時に前記電流
検出手段により検出された電流により前記酸素センサの
内部抵抗を検出することにより素子温度を判定する素子
温度判定手段とを備え、前記限界電流測定用電圧供給手
段は、前記酸素センサの限界電流領域内の低電圧側の端
付近に前記所望値の電圧を設定する端付近電圧設定手段
を含む酸素濃度判定装置を提供するものである。
り、本発明においては、図１に示すごとく、限界電流式
酸素センサと、前記酸素センサに限界電流を測定するた
めの所望値の電圧を供給する限界電流測定用電圧供給手
段と、前記電圧の供給により前記酸素センサに流れる限
界電流を検出する電流検出手段と、前記酸素センサが活
性状態にある時の前記限界電流に基づき酸素濃度を判定
する酸素濃度判定手段と、前記酸素センサに温度を判定
するための測温電圧を短時間供給する測温電圧供給手段
と、前記測温電圧供給手段より前記酸素センサに温度を
判定するための測温電圧が供給されている時に前記電流
検出手段により検出された電流により前記酸素センサの
内部抵抗を検出することにより素子温度を判定する素子
温度判定手段とを備え、前記限界電流測定用電圧供給手
段は、前記酸素センサの限界電流領域内の低電圧側の端
付近に前記所望値の電圧を設定する端付近電圧設定手段
を含む酸素濃度判定装置を提供するものである。
【０００７】また、限界電流式酸素センサと、前記酸素
センサに限界電流を測定するための電圧を供給する限界
電流測定用電圧供給手段と、前記電圧の供給により前記
酸素センサに流れる限界電流を検出する電流検出手段
と、前記酸素センサが活性状態にある時の前記限界検出
電流に基づき酸素濃度を判定する酸素濃度判定手段と、
前記限界電流を検出している時に前記限界電流測定用電
圧供給手段より前記酸素センサに供給される電圧を所望
値より徐々に減少させる電圧低減手段と、前記酸素セン
サに前記限界電流が流れている時の前記酸素センサの起
電力を検出する起電力検出手段と、前記電圧低減手段に
より電圧を徐々に減少している時の前記起電力検出手段
により検出された起電力が所定値以下になると前記酸素
センサに温度を判定するための測温電圧を短時間供給す
る測温電圧供給手段と、前記測温電圧供給手段より前記
酸素センサに温度を判定するための測温電圧が供給され
ている時に前記電流検出手段により検出された電流によ
り前記酸素センサの内部抵抗を検出することにより素子
温度を判定する素子温度判定手段とを備える酸素濃度判
定装置を提供するようにしてもよい。
センサに限界電流を測定するための電圧を供給する限界
電流測定用電圧供給手段と、前記電圧の供給により前記
酸素センサに流れる限界電流を検出する電流検出手段
と、前記酸素センサが活性状態にある時の前記限界検出
電流に基づき酸素濃度を判定する酸素濃度判定手段と、
前記限界電流を検出している時に前記限界電流測定用電
圧供給手段より前記酸素センサに供給される電圧を所望
値より徐々に減少させる電圧低減手段と、前記酸素セン
サに前記限界電流が流れている時の前記酸素センサの起
電力を検出する起電力検出手段と、前記電圧低減手段に
より電圧を徐々に減少している時の前記起電力検出手段
により検出された起電力が所定値以下になると前記酸素
センサに温度を判定するための測温電圧を短時間供給す
る測温電圧供給手段と、前記測温電圧供給手段より前記
酸素センサに温度を判定するための測温電圧が供給され
ている時に前記電流検出手段により検出された電流によ
り前記酸素センサの内部抵抗を検出することにより素子
温度を判定する素子温度判定手段とを備える酸素濃度判
定装置を提供するようにしてもよい。
【０００８】
【作用】このように本発明の前者の構成したことによ
り、酸素センサの限界電流領域内の低電圧側の端付近に
端付近電圧設定手段によって限界電流測定用電圧供給手
段による所望値の電圧が設定され、この所望値の電圧が
限界電流測定用電圧供給手段により酸素センサに限界電
流を測定するための電圧として供給され、酸素センサが
活性状態にある時に酸素センサに流れる限界電流に基づ
き酸素濃度を酸素濃度判定手段により判定する。そし
て、このように限界電流領域内の低電圧側の端付近の電
圧が酸素センサに印加されていて、酸素センサの起電圧
が所定値以下になっている酸素濃度検出状態において測
温電圧供給手段によって酸素センサに温度を判定するた
めの電圧を短時間供給する。そして、温度判定電圧供給
手段より酸素センサに温度を判定するための電圧が供給
されている時に電流検出手段により検出された電流によ
り酸素センサの内部抵抗を検出することにより素子温度
判定手段によって素子温度を判定する。
り、酸素センサの限界電流領域内の低電圧側の端付近に
端付近電圧設定手段によって限界電流測定用電圧供給手
段による所望値の電圧が設定され、この所望値の電圧が
限界電流測定用電圧供給手段により酸素センサに限界電
流を測定するための電圧として供給され、酸素センサが
活性状態にある時に酸素センサに流れる限界電流に基づ
き酸素濃度を酸素濃度判定手段により判定する。そし
て、このように限界電流領域内の低電圧側の端付近の電
圧が酸素センサに印加されていて、酸素センサの起電圧
が所定値以下になっている酸素濃度検出状態において測
温電圧供給手段によって酸素センサに温度を判定するた
めの電圧を短時間供給する。そして、温度判定電圧供給
手段より酸素センサに温度を判定するための電圧が供給
されている時に電流検出手段により検出された電流によ
り酸素センサの内部抵抗を検出することにより素子温度
判定手段によって素子温度を判定する。
【０００９】また、本発明の後者の構成したことによ
り、限界電流測定用電圧供給手段により酸素センサに限
界電流を測定するための電圧を供給し、酸素センサが活
性状態にある時に酸素センサに流れる限界電流に基づき
酸素濃度を酸素濃度判定手段により判定する。そして、
限界電流を検出している時に限界電流測定用電圧供給手
段より酸素センサに供給される電圧を、電圧低減手段に
よって所望値より徐々に減少させ、電圧低減手段により
電圧を徐々に減少している時の起電力検出手段により検
出された酸素センサの起電圧が所定値以下になると測温
電圧供給手段によって酸素センサに温度を判定するため
の電圧を短時間供給する。そして、温度判定電圧供給手
段より酸素センサに温度を判定するための電圧が供給さ
れている時に電流検出手段により検出された電流により
酸素センサの内部抵抗を検出することにより素子温度判
定手段によって素子温度を判定する。
り、限界電流測定用電圧供給手段により酸素センサに限
界電流を測定するための電圧を供給し、酸素センサが活
性状態にある時に酸素センサに流れる限界電流に基づき
酸素濃度を酸素濃度判定手段により判定する。そして、
限界電流を検出している時に限界電流測定用電圧供給手
段より酸素センサに供給される電圧を、電圧低減手段に
よって所望値より徐々に減少させ、電圧低減手段により
電圧を徐々に減少している時の起電力検出手段により検
出された酸素センサの起電圧が所定値以下になると測温
電圧供給手段によって酸素センサに温度を判定するため
の電圧を短時間供給する。そして、温度判定電圧供給手
段より酸素センサに温度を判定するための電圧が供給さ
れている時に電流検出手段により検出された電流により
酸素センサの内部抵抗を検出することにより素子温度判
定手段によって素子温度を判定する。
【００１０】
〔第１実施例〕以下、本発明の第１実施例を図面により
説明すると、図２は、自動車に搭載される内燃機関１０
に適用された酸素濃度判定装置の一例を示している。酸
素濃度判定装置は、限界電流式酸素センサＳを備えてお
り、この酸素センサＳは、内燃機関１０の機関本体１０
ａから延出する排気管１１内に取り付けられている。酸
素センサＳは、センサ本体２０と、断面コ字状のカバー
３０とによって構成されており、センサ本体２０は、そ
の基端部にて、排気管１１の周壁の一部に穿設した取り
付け穴部１１ａ内に嵌着されて、同排気管１１の内部に
向け延出している。
説明すると、図２は、自動車に搭載される内燃機関１０
に適用された酸素濃度判定装置の一例を示している。酸
素濃度判定装置は、限界電流式酸素センサＳを備えてお
り、この酸素センサＳは、内燃機関１０の機関本体１０
ａから延出する排気管１１内に取り付けられている。酸
素センサＳは、センサ本体２０と、断面コ字状のカバー
３０とによって構成されており、センサ本体２０は、そ
の基端部にて、排気管１１の周壁の一部に穿設した取り
付け穴部１１ａ内に嵌着されて、同排気管１１の内部に
向け延出している。
【００１１】センサ本体２０は、断面カップ状の拡散抵
抗層２１を有しており、この拡散抵抗層２１は、その開
口端部２１ａにて、排気管１１の取り付け穴部１１ａ内
に嵌着されている。拡散抵抗層２１は、ＺｒＯ2 等のプ
ラズマ溶射法等により形成されている。また、センサ本
体２０は、固体電解質層２２を有しており、この固体電
解質層２２は、酸素イオン伝導性酸化物焼結体により断
面カップ状に形成されて、断面カップ状の排気ガス側電
極層２３を介し抵抗拡散層２１の内周壁に一様に嵌着さ
れており、この固体電解質層２２の内表面には、大気側
電極層２４が断面カップ状に一様に固着されている。か
かる場合、排気側電極層２３及び大気側電極層２４は、
共に、白金等の触媒活性の高い貴金属を化学メッキ等に
より十分ポーラスに形成されている。また、排気ガス側
電極層２３の面積及び厚さは、１０〜１００ｍｍ2及び
０．５〜２．０μ程度となっており、一方、大気側電極
層２４の面積及び厚さは、１０ｍｍ2以上及び０．５〜
２．０μ程度となっている。
抗層２１を有しており、この拡散抵抗層２１は、その開
口端部２１ａにて、排気管１１の取り付け穴部１１ａ内
に嵌着されている。拡散抵抗層２１は、ＺｒＯ2 等のプ
ラズマ溶射法等により形成されている。また、センサ本
体２０は、固体電解質層２２を有しており、この固体電
解質層２２は、酸素イオン伝導性酸化物焼結体により断
面カップ状に形成されて、断面カップ状の排気ガス側電
極層２３を介し抵抗拡散層２１の内周壁に一様に嵌着さ
れており、この固体電解質層２２の内表面には、大気側
電極層２４が断面カップ状に一様に固着されている。か
かる場合、排気側電極層２３及び大気側電極層２４は、
共に、白金等の触媒活性の高い貴金属を化学メッキ等に
より十分ポーラスに形成されている。また、排気ガス側
電極層２３の面積及び厚さは、１０〜１００ｍｍ2及び
０．５〜２．０μ程度となっており、一方、大気側電極
層２４の面積及び厚さは、１０ｍｍ2以上及び０．５〜
２．０μ程度となっている。
【００１２】このように構成したセンサ本体２０は、理
論空燃比点にて濃淡起電力を発生し、理論空燃比点より
リーン領域の酸素濃度に応じた限界電流を発生する。か
かる場合、酸素濃度に対応する限界電流は、排気ガス側
電極層２３の面積、拡散抵抗層２１の厚さ、気孔率及び
平均孔径により決まる。また、このセンサ本体２０は酸
素濃度を直線的特性にて検出し得るものであるが、この
センサ本体２０を活性化するのに約６５０℃以上の高温
が必要とされるとともに、同センサ本体２０の活性温度
範囲が狭いため、内燃機関の排気ガスのみによる加熱で
は活性領域を制御できない。このため、後述するヒータ
２６の加熱制御を活用する。なお、理論空燃比よりもリ
ッチ側の領域では、未燃ガスである一酸化炭素（ＣＯ）
の濃度が空燃比に対してほぼリニアに変化して、これに
応じた限界電流が発生する。
論空燃比点にて濃淡起電力を発生し、理論空燃比点より
リーン領域の酸素濃度に応じた限界電流を発生する。か
かる場合、酸素濃度に対応する限界電流は、排気ガス側
電極層２３の面積、拡散抵抗層２１の厚さ、気孔率及び
平均孔径により決まる。また、このセンサ本体２０は酸
素濃度を直線的特性にて検出し得るものであるが、この
センサ本体２０を活性化するのに約６５０℃以上の高温
が必要とされるとともに、同センサ本体２０の活性温度
範囲が狭いため、内燃機関の排気ガスのみによる加熱で
は活性領域を制御できない。このため、後述するヒータ
２６の加熱制御を活用する。なお、理論空燃比よりもリ
ッチ側の領域では、未燃ガスである一酸化炭素（ＣＯ）
の濃度が空燃比に対してほぼリニアに変化して、これに
応じた限界電流が発生する。
【００１３】ここで、図３（Ａ）、（Ｂ）においてセン
サ本体２０の温度をパラメータとする同センサ本体２０
の電圧ー電流特性について説明すると、この電圧ー電流
特性は、酸素センサＳの検出酸素濃度（空燃比）に比例
するセンサ本体２０の固体電解質層２２への流入電流と
同固体電解質層２２への印加電圧との関係が直線的であ
ることを示す。そして、センサ本体２０が温度Ｔ＝Ｔ1
にて活性状態にあるとき、図３（Ｂ）にて実線により示
すごとき特性グラフＬ1 でもって安定した状態を示す。
かかる場合、特性グラフＬ1 の電圧軸Ｖに平行な直線部
分がセンサ本体２０の限界電流を特定する。そして、こ
の限界電流の増減は、空燃比の減増（即ち、リーン・リ
ッチ）に対応する。また、センサ本体２０の温度ＴがＴ
1よりも低いＴ2にあるとき、電流ー電圧特性は、図３
（Ｂ）の破線により示すごとき特性グラフＬ2 でもって
特定される。かかる場合、特性グラフＬ2の電圧軸Ｖに
平行な直線部分がＴ＝Ｔ2におけるセンサ本体２０の限
界電流を特定するもので、この限界電流は、特性グラフ
Ｌ1 による限界電流とほぼ一致している。
サ本体２０の温度をパラメータとする同センサ本体２０
の電圧ー電流特性について説明すると、この電圧ー電流
特性は、酸素センサＳの検出酸素濃度（空燃比）に比例
するセンサ本体２０の固体電解質層２２への流入電流と
同固体電解質層２２への印加電圧との関係が直線的であ
ることを示す。そして、センサ本体２０が温度Ｔ＝Ｔ1
にて活性状態にあるとき、図３（Ｂ）にて実線により示
すごとき特性グラフＬ1 でもって安定した状態を示す。
かかる場合、特性グラフＬ1 の電圧軸Ｖに平行な直線部
分がセンサ本体２０の限界電流を特定する。そして、こ
の限界電流の増減は、空燃比の減増（即ち、リーン・リ
ッチ）に対応する。また、センサ本体２０の温度ＴがＴ
1よりも低いＴ2にあるとき、電流ー電圧特性は、図３
（Ｂ）の破線により示すごとき特性グラフＬ2 でもって
特定される。かかる場合、特性グラフＬ2の電圧軸Ｖに
平行な直線部分がＴ＝Ｔ2におけるセンサ本体２０の限
界電流を特定するもので、この限界電流は、特性グラフ
Ｌ1 による限界電流とほぼ一致している。
【００１４】そして、特性グラフＬ1 において、センサ
本体２０の固体電解質層２２に正の所望値の電圧Ｖpos
を印加すれば、センサ本体２０に流れる電流が限界電流
Ｉpo（図３（Ｂ）にて点Ｐ1 参照）となる。ここで、正
の所望値の電圧Ｖposは、限界電流Ｉposが流れている図
３（Ｂ）の直線部分の中央付近の位置に対応する値に設
定するのが好ましい。すなわち、図３（Ｂ）に示すごと
く、限界電流Ｉpos（酸素濃度）とセンサ本体２０の温
度（素子温）とに応じて、限界電流Ｉposが流れている
図３（Ｂ）の直線部分の中央付近の位置が変化するた
め、正の所望値の電圧Ｖposは、限界電流Ｉpos（酸素濃
度）とセンサ本体２０の温度（素子温）とに応じて、限
界電流Ｉposが流れている図３（Ｂ）の直線部分の中央
付近の位置になるように設定するのが好ましい。
本体２０の固体電解質層２２に正の所望値の電圧Ｖpos
を印加すれば、センサ本体２０に流れる電流が限界電流
Ｉpo（図３（Ｂ）にて点Ｐ1 参照）となる。ここで、正
の所望値の電圧Ｖposは、限界電流Ｉposが流れている図
３（Ｂ）の直線部分の中央付近の位置に対応する値に設
定するのが好ましい。すなわち、図３（Ｂ）に示すごと
く、限界電流Ｉpos（酸素濃度）とセンサ本体２０の温
度（素子温）とに応じて、限界電流Ｉposが流れている
図３（Ｂ）の直線部分の中央付近の位置が変化するた
め、正の所望値の電圧Ｖposは、限界電流Ｉpos（酸素濃
度）とセンサ本体２０の温度（素子温）とに応じて、限
界電流Ｉposが流れている図３（Ｂ）の直線部分の中央
付近の位置になるように設定するのが好ましい。
【００１５】また、センサ本体２０の固体電解質層２２
に負の印加電圧Ｖneg を印加すれば、センサ本体２０に
流れる電流が、酸素濃度に依存せず温度のみに比例する
点Ｐ2で特定される負の温度電流Ｉnegとなる。また、セ
ンサ本体２０は、ヒータ２６を有しており、このヒータ
２６は、大気側電極層２４内に収容されて、その発熱エ
ネルギーにより、大気側電極層２４、固体電解質層２
２、排気ガス側電極層２３及び拡散抵抗層２１を加熱す
る。かかる場合、ヒータ２６は、センサ本体２０を活性
化するに十分な発熱容量を有する。カバー３０は、セン
サ本体２０を覆蓋して、その開口部にて、排気管１１の
周壁の一部に嵌着されており、このカバー３０の周壁の
一部には、小孔３１が、カバー３０の外部を同カバー３
０の内部と連通させるべく、穿設されている。これによ
り、カバー３０は、センサ本体２０の排気ガスとの直接
接触を防止しつつ、同センサ本体２０の保温を確保す
る。
に負の印加電圧Ｖneg を印加すれば、センサ本体２０に
流れる電流が、酸素濃度に依存せず温度のみに比例する
点Ｐ2で特定される負の温度電流Ｉnegとなる。また、セ
ンサ本体２０は、ヒータ２６を有しており、このヒータ
２６は、大気側電極層２４内に収容されて、その発熱エ
ネルギーにより、大気側電極層２４、固体電解質層２
２、排気ガス側電極層２３及び拡散抵抗層２１を加熱す
る。かかる場合、ヒータ２６は、センサ本体２０を活性
化するに十分な発熱容量を有する。カバー３０は、セン
サ本体２０を覆蓋して、その開口部にて、排気管１１の
周壁の一部に嵌着されており、このカバー３０の周壁の
一部には、小孔３１が、カバー３０の外部を同カバー３
０の内部と連通させるべく、穿設されている。これによ
り、カバー３０は、センサ本体２０の排気ガスとの直接
接触を防止しつつ、同センサ本体２０の保温を確保す
る。
【００１６】また、酸素濃度判定装置は、図２にて示す
ごとく、バイアス制御回路４０を備えており、このバイ
アス制御回路４０は、正バイアス用直流電源４１、負バ
イアス用直流電源４２及び切り換えスイッチ回路４３に
よって構成されている。直流電源４１は、その負側電極
にて、導線４１ａを介し排気ガス側電極層２３の一端に
接続されており、一方、直流電源４２は、その正側電極
にて、導線４１ａを介し排気ガス側電極層２３の一端に
接続されている。切り換えスイッチ回路４３は、その第
１切り換え状態にて、直流電源４１の正側電極のみを電
流検出回路５０の入力端子５１に接続し、一方、その第
２切り換え状態にて、直流電源４２の負側電極のみを電
流検出回路５０の入力端子５１に接続するようになって
おり、入力端子５１から電流検出回路５０及び半導体ス
イッチ５５を介しさらに導線４２ａを介して大気側電極
層２４に接続されている。
ごとく、バイアス制御回路４０を備えており、このバイ
アス制御回路４０は、正バイアス用直流電源４１、負バ
イアス用直流電源４２及び切り換えスイッチ回路４３に
よって構成されている。直流電源４１は、その負側電極
にて、導線４１ａを介し排気ガス側電極層２３の一端に
接続されており、一方、直流電源４２は、その正側電極
にて、導線４１ａを介し排気ガス側電極層２３の一端に
接続されている。切り換えスイッチ回路４３は、その第
１切り換え状態にて、直流電源４１の正側電極のみを電
流検出回路５０の入力端子５１に接続し、一方、その第
２切り換え状態にて、直流電源４２の負側電極のみを電
流検出回路５０の入力端子５１に接続するようになって
おり、入力端子５１から電流検出回路５０及び半導体ス
イッチ５５を介しさらに導線４２ａを介して大気側電極
層２４に接続されている。
【００１７】従って、半導体スイッチ５５が導通状態で
かつ切り換えスイッチ回路４３が第１切り換え状態にあ
るとき、直流電源４１が固体電解質層２２を正バイアス
し同固体電解質層２２に電流を正方向に流す。一方、半
導体スイッチ５５が導通状態でかつ切り換えスイッチ回
路４３が第２切り換え状態にあるとき、直流電源４２が
固体電解質層２２を負バイアスし同固体電解質層２２に
電流を負方向に流す。かかる場合、各直流電源４１、４
２の端子電圧は、上述の印加電圧Ｖpos及びＶegにそれ
ぞれ相当する。ここで、切り換えスイッチ回路４３の切
り換え状態はマイクロコンピュータ７０からのバイアス
指令Ｖｒに応じて制御できるようにしてあると共に、そ
の正バイアス時の印加電圧はマイクロコンピュータ７０
からのバイアス指令Ｖｒに応じて可変制御できるように
してある。
かつ切り換えスイッチ回路４３が第１切り換え状態にあ
るとき、直流電源４１が固体電解質層２２を正バイアス
し同固体電解質層２２に電流を正方向に流す。一方、半
導体スイッチ５５が導通状態でかつ切り換えスイッチ回
路４３が第２切り換え状態にあるとき、直流電源４２が
固体電解質層２２を負バイアスし同固体電解質層２２に
電流を負方向に流す。かかる場合、各直流電源４１、４
２の端子電圧は、上述の印加電圧Ｖpos及びＶegにそれ
ぞれ相当する。ここで、切り換えスイッチ回路４３の切
り換え状態はマイクロコンピュータ７０からのバイアス
指令Ｖｒに応じて制御できるようにしてあると共に、そ
の正バイアス時の印加電圧はマイクロコンピュータ７０
からのバイアス指令Ｖｒに応じて可変制御できるように
してある。
【００１８】電流検出回路５０は、センサ本体２０の大
気側電極層２４から切り換えスイッチ回路４３へ流れる
電流又はその逆方向へ流れる電流、つまり、固体電解質
層２２を流れる電流を、図示せぬ電流検出抵抗により検
出し、Ａ−Ｄ変換器６０に出力する。このＡ−Ｄ変換器
６０は、電流検出回路５０からの検出電流、ヒータ２６
の印加電圧Ｖｎ及びヒータ２６に流れる電流Ｉｎをディ
ジタル変換してマイクロコンピュータ７０に出力する。
マイクロコンピュータ７０は、図示せぬＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等により構成されていて、コンピュータプロ
グラムを、Ａ−Ｄ変換器６０との協働により実行し、こ
の実行中において、バイアス制御回路４０、ヒータ制御
回路８０及び燃料噴射制御装置（以下、ＥＦＩという）
９０を駆動制御するに必要な演算処理を行う。但し、上
述のコンピュータプログラムはマイクロコンピュータ７
０のＲＯＭに予め記憶されている。
気側電極層２４から切り換えスイッチ回路４３へ流れる
電流又はその逆方向へ流れる電流、つまり、固体電解質
層２２を流れる電流を、図示せぬ電流検出抵抗により検
出し、Ａ−Ｄ変換器６０に出力する。このＡ−Ｄ変換器
６０は、電流検出回路５０からの検出電流、ヒータ２６
の印加電圧Ｖｎ及びヒータ２６に流れる電流Ｉｎをディ
ジタル変換してマイクロコンピュータ７０に出力する。
マイクロコンピュータ７０は、図示せぬＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等により構成されていて、コンピュータプロ
グラムを、Ａ−Ｄ変換器６０との協働により実行し、こ
の実行中において、バイアス制御回路４０、ヒータ制御
回路８０及び燃料噴射制御装置（以下、ＥＦＩという）
９０を駆動制御するに必要な演算処理を行う。但し、上
述のコンピュータプログラムはマイクロコンピュータ７
０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００１９】半導体スイッチ５５は、マイクロコンピュ
ータ７０からの信号により通常は導通状態にあって、各
直流電源４１、４２からセンサ本体２０への正負のバイ
アス電圧を供給する。そして、酸素センサＳに限界電流
Ｉposが流れている時に、センサ本体２０に発生する起
電力を検出するために、マイクロコンピュータ７０から
の瞬断信号により半導体スイッチ５５が周期的に瞬断状
態になって、正バイアス用直流電源４１からセンサ本体
２０へのバイアス電圧の供給を周期的に瞬断する。
ータ７０からの信号により通常は導通状態にあって、各
直流電源４１、４２からセンサ本体２０への正負のバイ
アス電圧を供給する。そして、酸素センサＳに限界電流
Ｉposが流れている時に、センサ本体２０に発生する起
電力を検出するために、マイクロコンピュータ７０から
の瞬断信号により半導体スイッチ５５が周期的に瞬断状
態になって、正バイアス用直流電源４１からセンサ本体
２０へのバイアス電圧の供給を周期的に瞬断する。
【００２０】また、ヒータ制御回路８０は、マイクロコ
ンピュータ７０による制御のもとに、酸素センサＳの素
子温やヒータ２６の温度に応じて、電源をなすバッテリ
ー８１よりヒータ２６に供給される電力をオン、オフ並
びに、デューティ制御することによりヒータ２６の加熱
制御を行う。また、ヒータ２６に流れる電流Ｉｎは電流
検出抵抗８２により検出されて、Ａ−Ｄ変換器６０に供
給される。なお、ＥＦＩ９０は、マイクロコンピュータ
７０による制御のもとに、内燃機関１０の排気ガス量
（空燃比）、回転数、吸入空気流量、吸気管負圧や冷却
水温等の内燃機関情報に応じて燃料噴射制御を行う。
ンピュータ７０による制御のもとに、酸素センサＳの素
子温やヒータ２６の温度に応じて、電源をなすバッテリ
ー８１よりヒータ２６に供給される電力をオン、オフ並
びに、デューティ制御することによりヒータ２６の加熱
制御を行う。また、ヒータ２６に流れる電流Ｉｎは電流
検出抵抗８２により検出されて、Ａ−Ｄ変換器６０に供
給される。なお、ＥＦＩ９０は、マイクロコンピュータ
７０による制御のもとに、内燃機関１０の排気ガス量
（空燃比）、回転数、吸入空気流量、吸気管負圧や冷却
水温等の内燃機関情報に応じて燃料噴射制御を行う。
【００２１】図４はバイアス制御回路４０部分の具体電
気回路構成を示すもので、基準電圧回路４４は定電圧Ｖ
ｃｃを各分圧抵抗４４ａ、４４ｂにより分圧して一定の
基準電圧Ｖａを作成する。第１電圧供給回路４５は基準
電圧回路４４の基準電圧Ｖａと同じ電圧Ｖａを酸素セン
サＳの一方の端子（大気側電極層２４に接続される導線
４２ａ）に供給するためのもので、負側入力端子が各分
圧抵抗４４ａ、４４ｂの分圧点に接続され正側入力端子
が半導体スイッチ５５を介して酸素センサＳの一方の端
子に接続された演算増幅器４５ａと、演算増幅器４５ａ
の出力端子に一端が接続された抵抗４５ｂと、この抵抗
４５ｂの他端にそれぞれベースが接続されたＮＰＮトラ
ンジスタ４５ｃ及びＰＮＰトランジスタ４５ｄとにより
構成されている。
気回路構成を示すもので、基準電圧回路４４は定電圧Ｖ
ｃｃを各分圧抵抗４４ａ、４４ｂにより分圧して一定の
基準電圧Ｖａを作成する。第１電圧供給回路４５は基準
電圧回路４４の基準電圧Ｖａと同じ電圧Ｖａを酸素セン
サＳの一方の端子（大気側電極層２４に接続される導線
４２ａ）に供給するためのもので、負側入力端子が各分
圧抵抗４４ａ、４４ｂの分圧点に接続され正側入力端子
が半導体スイッチ５５を介して酸素センサＳの一方の端
子に接続された演算増幅器４５ａと、演算増幅器４５ａ
の出力端子に一端が接続された抵抗４５ｂと、この抵抗
４５ｂの他端にそれぞれベースが接続されたＮＰＮトラ
ンジスタ４５ｃ及びＰＮＰトランジスタ４５ｄとにより
構成されている。
【００２２】そして、ＮＰＮトランジスタ４５ｃのコレ
クタは定電圧Ｖｃｃに接続されエミッタは電流検出回路
５０を構成する電流検出抵抗５０ａ及び半導体スイッチ
５５を介して酸素センサＳの一方の端子に接続され、Ｐ
ＮＰトランジスタ４５ｄのエミッタはＮＰＮトランジス
タ４５ｃのエミッタに接続されコレクタはアースされて
いる。
クタは定電圧Ｖｃｃに接続されエミッタは電流検出回路
５０を構成する電流検出抵抗５０ａ及び半導体スイッチ
５５を介して酸素センサＳの一方の端子に接続され、Ｐ
ＮＰトランジスタ４５ｄのエミッタはＮＰＮトランジス
タ４５ｃのエミッタに接続されコレクタはアースされて
いる。
【００２３】Ｄ−Ａ変換器４６はマイクロコンピュータ
７０からのバイアス指令信号（ディジタル信号）Ｖｒを
アナログ信号電圧Ｖｃに変換する。第２電圧供給回路４
７はＤ−Ａ変換器４６の出力電圧Ｖｃと同じ電圧Ｖｃを
酸素センサＳの他方の端子（排気ガス側電極層２３に接
続される導線４１ａ）に供給するためのもので、負側入
力端子がＤ−Ａ変換器４６の出力に接続され正側入力端
子が酸素センサＳの他方の端子に接続された演算増幅器
４７ａと、演算増幅器４７ａの出力端子に一端が接続さ
れた抵抗４７ｂと、この抵抗４７ｂの他端にそれぞれベ
ースが接続されたＮＰＮトランジスタ４７ｃ及びＰＮＰ
トランジスタ４７ｄとにより構成されている。
７０からのバイアス指令信号（ディジタル信号）Ｖｒを
アナログ信号電圧Ｖｃに変換する。第２電圧供給回路４
７はＤ−Ａ変換器４６の出力電圧Ｖｃと同じ電圧Ｖｃを
酸素センサＳの他方の端子（排気ガス側電極層２３に接
続される導線４１ａ）に供給するためのもので、負側入
力端子がＤ−Ａ変換器４６の出力に接続され正側入力端
子が酸素センサＳの他方の端子に接続された演算増幅器
４７ａと、演算増幅器４７ａの出力端子に一端が接続さ
れた抵抗４７ｂと、この抵抗４７ｂの他端にそれぞれベ
ースが接続されたＮＰＮトランジスタ４７ｃ及びＰＮＰ
トランジスタ４７ｄとにより構成されている。
【００２４】そして、ＮＰＮトランジスタ４７ｃのコレ
クタは定電圧Ｖｃｃに接続されエミッタは抵抗４７ｅを
介して酸素センサＳの他方の端子に接続され、ＰＮＰト
ランジスタ４７ｄのエミッタはＮＰＮトランジスタ４７
ｃのエミッタに接続されコレクタはアースされている。
これにより、半導体スイッチ５５が導通状態の時には、
酸素センサＳの一方の端子には常時一定電圧Ｖａが供給
され、この一定電圧Ｖａより低い電圧に相当するバイア
ス指令信号Ｖｒをマイクロコンピュータ７０からＤ−Ａ
変換器４６に供給することにより、酸素センサＳの他方
の端子には一定電圧Ｖａより低い電圧Ｖｃが供給され
て、酸素センサＳはＶａ−Ｖｃ（Ｖａ＞Ｖｃ）の電圧に
より正バイアスされ、また、一定電圧Ｖａより高い電圧
に相当するバイアス指令信号Ｖｒをマイクロコンピュー
タ７０からＤ−Ａ変換器４６に供給することにより、酸
素センサＳの他方の端子には一定電圧Ｖａより高い電圧
Ｖｃが供給されて、酸素センサＳはＶａ−Ｖｃ（Ｖａ＞
Ｖｃ）の電圧により負バイアスされることになる。この
ようにして、酸素センサＳのバイアス電圧はマイクロコ
ンピュータ７０からＤ−Ａ変換器４６に供給されるバイ
アス指令Ｖｒに基づいて正負の任意の値に制御すること
が可能となる。
クタは定電圧Ｖｃｃに接続されエミッタは抵抗４７ｅを
介して酸素センサＳの他方の端子に接続され、ＰＮＰト
ランジスタ４７ｄのエミッタはＮＰＮトランジスタ４７
ｃのエミッタに接続されコレクタはアースされている。
これにより、半導体スイッチ５５が導通状態の時には、
酸素センサＳの一方の端子には常時一定電圧Ｖａが供給
され、この一定電圧Ｖａより低い電圧に相当するバイア
ス指令信号Ｖｒをマイクロコンピュータ７０からＤ−Ａ
変換器４６に供給することにより、酸素センサＳの他方
の端子には一定電圧Ｖａより低い電圧Ｖｃが供給され
て、酸素センサＳはＶａ−Ｖｃ（Ｖａ＞Ｖｃ）の電圧に
より正バイアスされ、また、一定電圧Ｖａより高い電圧
に相当するバイアス指令信号Ｖｒをマイクロコンピュー
タ７０からＤ−Ａ変換器４６に供給することにより、酸
素センサＳの他方の端子には一定電圧Ｖａより高い電圧
Ｖｃが供給されて、酸素センサＳはＶａ−Ｖｃ（Ｖａ＞
Ｖｃ）の電圧により負バイアスされることになる。この
ようにして、酸素センサＳのバイアス電圧はマイクロコ
ンピュータ７０からＤ−Ａ変換器４６に供給されるバイ
アス指令Ｖｒに基づいて正負の任意の値に制御すること
が可能となる。
【００２５】そして、電流検出抵抗５０ａの両端の電圧
差（Ｖｂ−Ｖａ）が電流検出回路５０からの検出電流と
してＡ−Ｄ変換器６０に入力され、酸素センサＳの両端
の電圧差（Ｖａ−Ｖｃ）が酸素センサＳの誘導電圧とし
てＡ−Ｄ変換器６０に入力される。このように構成した
本第１実施例において、イグニッションスイッチ（図示
せぬ）がＯＮされることによりマイクロコンピュータ７
０にて実施される酸素濃度（空燃比）判定、素子温度検
出ルーチンに関して、図５〜図９のフローチャートを用
いて説明する。
差（Ｖｂ−Ｖａ）が電流検出回路５０からの検出電流と
してＡ−Ｄ変換器６０に入力され、酸素センサＳの両端
の電圧差（Ｖａ−Ｖｃ）が酸素センサＳの誘導電圧とし
てＡ−Ｄ変換器６０に入力される。このように構成した
本第１実施例において、イグニッションスイッチ（図示
せぬ）がＯＮされることによりマイクロコンピュータ７
０にて実施される酸素濃度（空燃比）判定、素子温度検
出ルーチンに関して、図５〜図９のフローチャートを用
いて説明する。
【００２６】図５は４ms毎にマイクロコンピュータ７０
にて実行される全体の制御フローを示すもので、ステッ
プ１００で温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが０
か否かを判断する。ここで温度判定タイミングフラグＸ
ＴＭＰＴＭはイグニッションスイッチがＯＮされた直後
に１に初期設定されるものである。そして、ステップ１
００で温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが０と判
断されるとステップ２００の空燃比（Ａ／Ｆ）検出ルー
チンでセンサ電流検出回路５０により検出した酸素セン
サＳの限界電流に基づき空燃比を検出した後、ステップ
３００に進む。また、ステップ１００で温度判定タイミ
ングフラグＸＴＭＰＴＭが０でないと判断されるとステ
ップ２００をバイパスしてステップ３００に進む。
にて実行される全体の制御フローを示すもので、ステッ
プ１００で温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが０
か否かを判断する。ここで温度判定タイミングフラグＸ
ＴＭＰＴＭはイグニッションスイッチがＯＮされた直後
に１に初期設定されるものである。そして、ステップ１
００で温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが０と判
断されるとステップ２００の空燃比（Ａ／Ｆ）検出ルー
チンでセンサ電流検出回路５０により検出した酸素セン
サＳの限界電流に基づき空燃比を検出した後、ステップ
３００に進む。また、ステップ１００で温度判定タイミ
ングフラグＸＴＭＰＴＭが０でないと判断されるとステ
ップ２００をバイパスしてステップ３００に進む。
【００２７】ステップ３００では、酸素センサＳの温度
検出タイミング周期を決定した後、ステップ４００に進
み、ステップ３００で決定された温度検出タイミング周
期に基づき、酸素センサＳに印加される電圧を徐々に変
化させたり、酸素センサＳの起電力を検出した後、ステ
ップ５００に進んで、酸素センサＳの温度を判定する。
検出タイミング周期を決定した後、ステップ４００に進
み、ステップ３００で決定された温度検出タイミング周
期に基づき、酸素センサＳに印加される電圧を徐々に変
化させたり、酸素センサＳの起電力を検出した後、ステ
ップ５００に進んで、酸素センサＳの温度を判定する。
【００２８】図６は図５のＡ／Ｆ検出ルーチン（ステッ
プ２００）の詳細を示すもので、まず、ステップ２０１
でセンサ電流検出回路５０により検出されている酸素セ
ンサＳの限界電流Ｉposを、Ａ−Ｄ変換器６０を介して
取り込んで検出した後、ステップ２０２で限界電流Ｉpo
sに基づき酸素濃度に対応する内燃機関の空燃比（Ａ／
Ｆ）をＲＯＭに予め記憶された特性により判定した後、
ステップ２０３に進む。
プ２００）の詳細を示すもので、まず、ステップ２０１
でセンサ電流検出回路５０により検出されている酸素セ
ンサＳの限界電流Ｉposを、Ａ−Ｄ変換器６０を介して
取り込んで検出した後、ステップ２０２で限界電流Ｉpo
sに基づき酸素濃度に対応する内燃機関の空燃比（Ａ／
Ｆ）をＲＯＭに予め記憶された特性により判定した後、
ステップ２０３に進む。
【００２９】ステップ２０３ではステップ２０２にて判
定された空燃比またはステップ２０１にて検出された限
界電流Ｉposと素子内部抵抗ＺＤＣ（ステップ５００に
て決定される）とから、図１０に示すようなＲＯＭに予
め記憶された特性に基づき所望値の正バイアス電圧Ｖpo
sを算出する（限界電流Ｉposが大きい程、すなわち空燃
比が薄い程、所望の正バイアス電圧Ｖposが大きくな
り、素子内部抵抗ＺＤＣが大きい程、すなわち素子温が
低い程、所望値の正バイアス電圧Ｖposが大きくなるよ
うに、例えば２００ｍＶ〜９００ｍＶの範囲で設定され
ている）。ここで、素子内部抵抗（素子直流インピーダ
ンス）ＺＤＣと素子温との関係は図１１に示すように、
素子温が小さくなる程、素子内部抵抗ＺＤＣが飛躍的に
大きくなる関係にある。
定された空燃比またはステップ２０１にて検出された限
界電流Ｉposと素子内部抵抗ＺＤＣ（ステップ５００に
て決定される）とから、図１０に示すようなＲＯＭに予
め記憶された特性に基づき所望値の正バイアス電圧Ｖpo
sを算出する（限界電流Ｉposが大きい程、すなわち空燃
比が薄い程、所望の正バイアス電圧Ｖposが大きくな
り、素子内部抵抗ＺＤＣが大きい程、すなわち素子温が
低い程、所望値の正バイアス電圧Ｖposが大きくなるよ
うに、例えば２００ｍＶ〜９００ｍＶの範囲で設定され
ている）。ここで、素子内部抵抗（素子直流インピーダ
ンス）ＺＤＣと素子温との関係は図１１に示すように、
素子温が小さくなる程、素子内部抵抗ＺＤＣが飛躍的に
大きくなる関係にある。
【００３０】図７は図５の温度検出タイミング判定ルー
チン（ステップ３００）の詳細を示すもので、まず、ス
テップ３０１で温度検出タイミングカウント値ＣＺＤＣ
を１減算する。ここで、温度検出タイミングカウント値
ＣＺＤＣはイグニッションスイッチがＯＮされた直後に
２５、すなわち１００msに初期設定されるものである。
次のステップ３０２では温度検出タイミングカウント値
ＣＺＤＣが０か否かが判断される。ステップ３０２で温
度検出タイミングカウント値ＣＺＤＣが０と判断される
と温度検出タイミングであるためステップ３０３に進ん
で温度検出期間中フラグＸＴＭＰを１にセットした後ス
テップ３０４に進み、ステップ３０２で温度検出タイミ
ングカウント値ＣＺＤＣが０でないと判断されると温度
検出タイミングでないため、以後なにもしないで温度検
出タイミングルーチンを抜ける。
チン（ステップ３００）の詳細を示すもので、まず、ス
テップ３０１で温度検出タイミングカウント値ＣＺＤＣ
を１減算する。ここで、温度検出タイミングカウント値
ＣＺＤＣはイグニッションスイッチがＯＮされた直後に
２５、すなわち１００msに初期設定されるものである。
次のステップ３０２では温度検出タイミングカウント値
ＣＺＤＣが０か否かが判断される。ステップ３０２で温
度検出タイミングカウント値ＣＺＤＣが０と判断される
と温度検出タイミングであるためステップ３０３に進ん
で温度検出期間中フラグＸＴＭＰを１にセットした後ス
テップ３０４に進み、ステップ３０２で温度検出タイミ
ングカウント値ＣＺＤＣが０でないと判断されると温度
検出タイミングでないため、以後なにもしないで温度検
出タイミングルーチンを抜ける。
【００３１】また、ステップ３０４では素子内部抵抗Ｚ
ＤＣが第１の所定値ＺＤＣ１（例えば、酸素センサＳが
十分活性化している温度である７００°Ｃに対応する３
０Ω）より大きいか判断する。ステップ３０４で素子内
部抵抗ＺＤＣが第１の所定値ＺＤＣ１より大きいと判断
されると、ステップ３０５に進み、ステップ３０４で素
子内部抵抗ＺＤＣが第１の所定値ＺＤＣ１より大きくな
いと判断されると、酸素センサＳが十分活性化している
ことになるため、ステップ３０６に進んで、温度検出タ
イミングカウント値ＣＺＤＣを２５０、すなわち１秒の
比較的長い時間に設定した後、温度検出タイミングルー
チンを抜ける。
ＤＣが第１の所定値ＺＤＣ１（例えば、酸素センサＳが
十分活性化している温度である７００°Ｃに対応する３
０Ω）より大きいか判断する。ステップ３０４で素子内
部抵抗ＺＤＣが第１の所定値ＺＤＣ１より大きいと判断
されると、ステップ３０５に進み、ステップ３０４で素
子内部抵抗ＺＤＣが第１の所定値ＺＤＣ１より大きくな
いと判断されると、酸素センサＳが十分活性化している
ことになるため、ステップ３０６に進んで、温度検出タ
イミングカウント値ＣＺＤＣを２５０、すなわち１秒の
比較的長い時間に設定した後、温度検出タイミングルー
チンを抜ける。
【００３２】そして、ステップ３０５では素子内部抵抗
ＺＤＣが第１の所定値ＺＤＣ１より大きい第２の所定値
ＺＤＣ２（例えば、酸素センサＳがある程度、活性化し
ている温度である６００°Ｃに対応する９０Ω）より大
きいか判断する。ステップ３０５でで素子内部抵抗ＺＤ
Ｃが第２の所定値ＺＤＣ２より大きいと判断されると、
酸素センサＳが活性化していないことになるため、ステ
ップ３０８に進んで常時正バイアス印加フラグＸＴＭＰ
ＴＭＯを１にセットした後、ステップ３１０に進む。こ
こで、常時正バイアス印加フラグＸＴＭＰＴＭＯはイグ
ニッションスイッチがＯＮされた直後に１に初期設定さ
れるものである。
ＺＤＣが第１の所定値ＺＤＣ１より大きい第２の所定値
ＺＤＣ２（例えば、酸素センサＳがある程度、活性化し
ている温度である６００°Ｃに対応する９０Ω）より大
きいか判断する。ステップ３０５でで素子内部抵抗ＺＤ
Ｃが第２の所定値ＺＤＣ２より大きいと判断されると、
酸素センサＳが活性化していないことになるため、ステ
ップ３０８に進んで常時正バイアス印加フラグＸＴＭＰ
ＴＭＯを１にセットした後、ステップ３１０に進む。こ
こで、常時正バイアス印加フラグＸＴＭＰＴＭＯはイグ
ニッションスイッチがＯＮされた直後に１に初期設定さ
れるものである。
【００３３】また、ステップ３０５で素子内部抵抗ＺＤ
Ｃが第２の所定値ＺＤＣ２より大きくないと判断される
と、酸素センサＳがある程度、活性化していることにな
るため、ステップ３０９に進んで、常時正バイアス印加
フラグＸＴＭＰＴＭＯを０にリセットした後、ステップ
３１０に進む。ステップ３１０では温度検出タイミング
カウント値ＣＺＤＣを２５、すなわち１００msの比較的
短い時間に設定した後、温度検出タイミングルーチンを
抜ける。
Ｃが第２の所定値ＺＤＣ２より大きくないと判断される
と、酸素センサＳがある程度、活性化していることにな
るため、ステップ３０９に進んで、常時正バイアス印加
フラグＸＴＭＰＴＭＯを０にリセットした後、ステップ
３１０に進む。ステップ３１０では温度検出タイミング
カウント値ＣＺＤＣを２５、すなわち１００msの比較的
短い時間に設定した後、温度検出タイミングルーチンを
抜ける。
【００３４】図８は図５の徐変及び起電力判定ルーチン
（ステップ４００）の詳細を示すもので、まず、ステッ
プ４０１で温度検出期間中フラグＸＴＭＰが１か否かを
判断する。ステップ４０１で温度検出期間中フラグＸＴ
ＭＰが１でないと判断するとステップ４０２に進んで常
時正バイアス印加フラグＸＴＭＰＴＭＯが１か否かを判
断する。ステップ４０２で常時正バイアス印加フラグＸ
ＴＭＰＴＭＯが１でないと判断するとステップ４０３に
進み、ステップ４０２で常時正バイアス印加フラグＸＴ
ＭＰＴＭＯが１であると判断するとなにもしないで徐変
及び起電力判定ルーチンを抜ける。
（ステップ４００）の詳細を示すもので、まず、ステッ
プ４０１で温度検出期間中フラグＸＴＭＰが１か否かを
判断する。ステップ４０１で温度検出期間中フラグＸＴ
ＭＰが１でないと判断するとステップ４０２に進んで常
時正バイアス印加フラグＸＴＭＰＴＭＯが１か否かを判
断する。ステップ４０２で常時正バイアス印加フラグＸ
ＴＭＰＴＭＯが１でないと判断するとステップ４０３に
進み、ステップ４０２で常時正バイアス印加フラグＸＴ
ＭＰＴＭＯが１であると判断するとなにもしないで徐変
及び起電力判定ルーチンを抜ける。
【００３５】ステップ４０３では酸素センサＳに供給さ
れている電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposと等しいか
判断する。ステップ４０３で酸素センサＳに供給されて
いる電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposと等しいと判断
された時にはなにもしないで徐変及び起電力判定ルーチ
ンを抜ける。ステップ４０３で酸素センサＳに供給され
ている電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposと等しくない
と判断された時にはステップ４０４に進んで電圧Ｖｒと
所望値の電圧Ｖposとの差に応じた電圧を電圧Ｖｒに加
算して、次回の供給電圧Ｖｒが所望値の電圧Ｖposとな
るように補正した後、徐変及び起電力判定ルーチンを抜
ける。
れている電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposと等しいか
判断する。ステップ４０３で酸素センサＳに供給されて
いる電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposと等しいと判断
された時にはなにもしないで徐変及び起電力判定ルーチ
ンを抜ける。ステップ４０３で酸素センサＳに供給され
ている電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposと等しくない
と判断された時にはステップ４０４に進んで電圧Ｖｒと
所望値の電圧Ｖposとの差に応じた電圧を電圧Ｖｒに加
算して、次回の供給電圧Ｖｒが所望値の電圧Ｖposとな
るように補正した後、徐変及び起電力判定ルーチンを抜
ける。
【００３６】ステップ４０１で温度検出期間中フラグＸ
ＴＭＰが１であると判断するとステップ４１８に進んで
温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが１か否かを判
断する。ステップ４１８で温度判定タイミングフラグＸ
ＴＭＰＴＭが１であると判断すると温度判定タイミング
であるため何もしないで徐変及び起電力判定ルーチンを
抜け、温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが１でな
いと判断すると温度判定タイミングでないためステップ
４０５に進んで常時正バイアス印加フラグＸＴＭＰＴＭ
Ｏが１か否かを判断する。ステップ４０５で常時正バイ
アス印加フラグＸＴＭＰＴＭＯが１でないと判断すると
ステップ４０６に進んで、温度判定後フラグＸＡＦＴＭ
Ｐが１か否かを判断する。ここで、温度判定後フラグＸ
ＡＦＴＭＰはイグニッションスイッチがＯＮされた直後
に０に初期設定されるものである。ステップ４０６で温
度判定後フラグＸＡＦＴＭＰが１でないと判断されると
ステップ４０７に進んで、酸素センサＳに供給されてい
る電圧Ｖｒより微少な所定電圧ＫＶｒ（例えば、０．０
１Ｖ）減算して次回の酸素センサ供給電圧Ｖｒとした
後、ステップ４０８に進んで電圧瞬断カウント値ＣＰＯ
ＥＮに１を加算した後、ステップ４０９に進む。
ＴＭＰが１であると判断するとステップ４１８に進んで
温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが１か否かを判
断する。ステップ４１８で温度判定タイミングフラグＸ
ＴＭＰＴＭが１であると判断すると温度判定タイミング
であるため何もしないで徐変及び起電力判定ルーチンを
抜け、温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが１でな
いと判断すると温度判定タイミングでないためステップ
４０５に進んで常時正バイアス印加フラグＸＴＭＰＴＭ
Ｏが１か否かを判断する。ステップ４０５で常時正バイ
アス印加フラグＸＴＭＰＴＭＯが１でないと判断すると
ステップ４０６に進んで、温度判定後フラグＸＡＦＴＭ
Ｐが１か否かを判断する。ここで、温度判定後フラグＸ
ＡＦＴＭＰはイグニッションスイッチがＯＮされた直後
に０に初期設定されるものである。ステップ４０６で温
度判定後フラグＸＡＦＴＭＰが１でないと判断されると
ステップ４０７に進んで、酸素センサＳに供給されてい
る電圧Ｖｒより微少な所定電圧ＫＶｒ（例えば、０．０
１Ｖ）減算して次回の酸素センサ供給電圧Ｖｒとした
後、ステップ４０８に進んで電圧瞬断カウント値ＣＰＯ
ＥＮに１を加算した後、ステップ４０９に進む。
【００３７】ステップ４０９では電圧瞬断カウント値Ｃ
ＰＯＥＮが電圧瞬断設定値ＫＣＰＯＥＮ（例えば、４＝
１６ms）以上か否かを判断する。ステップ４０９で電圧
瞬断カウント値ＣＰＯＥＮが電圧瞬断設定値ＫＣＰＯＥ
Ｎ以上でないと判断されると、徐変及び起電力判定ルー
チンを抜ける。ステップ４０９で電圧瞬断カウント値Ｃ
ＰＯＥＮが電圧瞬断設定値ＫＣＰＯＥＮ以上であると判
断されると、ステップ４１０に進んで電圧瞬断カウント
値ＣＰＯＥＮを０にリセットした後、ステップ４１１の
起電力検出ルーチンに進む。
ＰＯＥＮが電圧瞬断設定値ＫＣＰＯＥＮ（例えば、４＝
１６ms）以上か否かを判断する。ステップ４０９で電圧
瞬断カウント値ＣＰＯＥＮが電圧瞬断設定値ＫＣＰＯＥ
Ｎ以上でないと判断されると、徐変及び起電力判定ルー
チンを抜ける。ステップ４０９で電圧瞬断カウント値Ｃ
ＰＯＥＮが電圧瞬断設定値ＫＣＰＯＥＮ以上であると判
断されると、ステップ４１０に進んで電圧瞬断カウント
値ＣＰＯＥＮを０にリセットした後、ステップ４１１の
起電力検出ルーチンに進む。
【００３８】ステップ４１１の起電力検出ルーチンは図
１２に示すように、まず、ステップ１２１で半導体スイ
ッチ５５を遮断する指令を出力し、次のステップ１２２
で半導体スイッチ５５の遮断により酸素センサＳに発生
する起電力を検出した後、ステップ１２３に進んで、半
導体スイッチ５５を導通する指令を出力する。この起電
力検出ルーチンにより、酸素センサＳに限界電流Ｉpos
が流れている時に、半導体スイッチ５５を瞬断して、そ
の時に酸素センサＳに図１３に示すごとく誘起される起
電力Ｖｅ（酸素センサＳに限界電流Ｉposが流れている
時に酸素センサＳに誘起されている起電力Ｖｅと同じ
値）を検出することになる。
１２に示すように、まず、ステップ１２１で半導体スイ
ッチ５５を遮断する指令を出力し、次のステップ１２２
で半導体スイッチ５５の遮断により酸素センサＳに発生
する起電力を検出した後、ステップ１２３に進んで、半
導体スイッチ５５を導通する指令を出力する。この起電
力検出ルーチンにより、酸素センサＳに限界電流Ｉpos
が流れている時に、半導体スイッチ５５を瞬断して、そ
の時に酸素センサＳに図１３に示すごとく誘起される起
電力Ｖｅ（酸素センサＳに限界電流Ｉposが流れている
時に酸素センサＳに誘起されている起電力Ｖｅと同じ
値）を検出することになる。
【００３９】次のステップ４１２では起電力Ｖｅが微少
設定起電力ＫＶｅ（例えば、０．０２Ｖ）以下か否かを
判断する。ステップ４１２で起電力Ｖｅが微少設定起電
力ＫＶｅ以下であると判断されると、酸素センサＳに印
加されいる電圧が限界電流領域内の低電圧側の端付近の
値であるため、ステップ４１３に進んで温度判定タイミ
ングフラグＸＴＭＰＴＭを１に設定した後、徐変及び起
電力判定ルーチンを抜ける。ここで、温度判定タイミン
グフラグＸＴＭＰＴＭはイグニッションスイッチがＯＮ
された直後に１に初期設定されるものである。ステップ
４１２で起電力Ｖｅが微少設定起電力ＫＶｅ以下でない
と判断されると、徐変及び起電力判定ルーチンを抜け
る。また、ステップ４０５で常時正バイアス印加フラグ
ＸＴＭＰＴＭＯが１であると判断されるとステップ４１
３に進む。
設定起電力ＫＶｅ（例えば、０．０２Ｖ）以下か否かを
判断する。ステップ４１２で起電力Ｖｅが微少設定起電
力ＫＶｅ以下であると判断されると、酸素センサＳに印
加されいる電圧が限界電流領域内の低電圧側の端付近の
値であるため、ステップ４１３に進んで温度判定タイミ
ングフラグＸＴＭＰＴＭを１に設定した後、徐変及び起
電力判定ルーチンを抜ける。ここで、温度判定タイミン
グフラグＸＴＭＰＴＭはイグニッションスイッチがＯＮ
された直後に１に初期設定されるものである。ステップ
４１２で起電力Ｖｅが微少設定起電力ＫＶｅ以下でない
と判断されると、徐変及び起電力判定ルーチンを抜け
る。また、ステップ４０５で常時正バイアス印加フラグ
ＸＴＭＰＴＭＯが１であると判断されるとステップ４１
３に進む。
【００４０】また、ステップ４０６で温度判定後フラグ
ＸＡＦＴＭＰが１であると判断されるとステップ４１４
に進んで、酸素センサＳに供給されている電圧Ｖｒに微
少な所定電圧ＫＶｒ（例えば、０．０１Ｖ）を加算して
次回の酸素センサ供給電圧Ｖｒとした後、ステップ４１
５に進む。ステップ４１５では酸素センサＳに供給され
ている電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖpos以上か否か判
断する。ステップ４１５で酸素センサＳに供給されてい
る電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposより大きくないと
判断された時には徐変及び起電力判定ルーチンを抜け
る。ステップ４１５で酸素センサＳに供給されている電
圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposより大きいと判断され
た時にはステップ４１６に進んで温度検出期間中フラグ
ＸＴＭＰを０にリセットした後、ステップ４１７に進ん
で温度判定後フラグＸＡＦＴＭＰを０にリセットして徐
変及び起電力判定ルーチンを抜ける。図９は図５の温度
判定ルーチン（ステップ５００）の詳細を示すもので、
まず、ステップ５０１で温度判定タイミングフラグＸＴ
ＭＰＴＭが１か否かを判断する。ステップ５０１で温度
判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが１でないと判断さ
れると何もしないで温度判定ルーチンを抜け、ステップ
５０１で温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが１で
あると判断されると、ステップ５１０に進んで温度検出
ルーチンに入ってから初回の演算が終了したことを示す
温度初回演算終了フラグＣＴＭＰＯが０か否かを判定す
る。ステップ５１０で温度初回演算終了フラグＣＴＭＰ
Ｏが０でないと判定すると温度検出ルーチンに入ってか
ら初回の演算が終了しているためステップ５０３に進
み、温度初回演算終了フラグＣＴＭＰＯが０であると判
定すると温度検出ルーチンに入ってから初回の演算が終
了していないためステップ５０２に進んで現在酸素セン
サＳに供給されている電圧Ｖｒを測温直前電圧Ｖｐとし
て記憶した後ステップ５１１に進んで温度初回演算終了
フラグＣＴＭＰＯを１にセットした後ステップ５０３に
進む。ステップ５０３では、酸素センサＳに供給する電
圧を負の測温電圧Ｖneg （例えば−３００ｍＶ）に設定
した後、ステップ５０４に進んで測温カウント値ＣＴＭ
Ｐに１を加算した後、ステップ５０５に進む。
ＸＡＦＴＭＰが１であると判断されるとステップ４１４
に進んで、酸素センサＳに供給されている電圧Ｖｒに微
少な所定電圧ＫＶｒ（例えば、０．０１Ｖ）を加算して
次回の酸素センサ供給電圧Ｖｒとした後、ステップ４１
５に進む。ステップ４１５では酸素センサＳに供給され
ている電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖpos以上か否か判
断する。ステップ４１５で酸素センサＳに供給されてい
る電圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposより大きくないと
判断された時には徐変及び起電力判定ルーチンを抜け
る。ステップ４１５で酸素センサＳに供給されている電
圧Ｖｒが正の所望値の電圧Ｖposより大きいと判断され
た時にはステップ４１６に進んで温度検出期間中フラグ
ＸＴＭＰを０にリセットした後、ステップ４１７に進ん
で温度判定後フラグＸＡＦＴＭＰを０にリセットして徐
変及び起電力判定ルーチンを抜ける。図９は図５の温度
判定ルーチン（ステップ５００）の詳細を示すもので、
まず、ステップ５０１で温度判定タイミングフラグＸＴ
ＭＰＴＭが１か否かを判断する。ステップ５０１で温度
判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが１でないと判断さ
れると何もしないで温度判定ルーチンを抜け、ステップ
５０１で温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭが１で
あると判断されると、ステップ５１０に進んで温度検出
ルーチンに入ってから初回の演算が終了したことを示す
温度初回演算終了フラグＣＴＭＰＯが０か否かを判定す
る。ステップ５１０で温度初回演算終了フラグＣＴＭＰ
Ｏが０でないと判定すると温度検出ルーチンに入ってか
ら初回の演算が終了しているためステップ５０３に進
み、温度初回演算終了フラグＣＴＭＰＯが０であると判
定すると温度検出ルーチンに入ってから初回の演算が終
了していないためステップ５０２に進んで現在酸素セン
サＳに供給されている電圧Ｖｒを測温直前電圧Ｖｐとし
て記憶した後ステップ５１１に進んで温度初回演算終了
フラグＣＴＭＰＯを１にセットした後ステップ５０３に
進む。ステップ５０３では、酸素センサＳに供給する電
圧を負の測温電圧Ｖneg （例えば−３００ｍＶ）に設定
した後、ステップ５０４に進んで測温カウント値ＣＴＭ
Ｐに１を加算した後、ステップ５０５に進む。
【００４１】ステップ５０５では測温カウント値ＣＴＭ
Ｐが測温設定値ＫＣＴＭＰ（例えば、１＝４ms）以上か
否かを判断するもので、測温カウント値ＣＴＭＰが測温
設定値ＫＣＴＭＰ以上でないと判断するとそのまま温度
判定ルーチンを抜ける。ステップ５０５で測温カウント
値ＣＴＭＰが測温設定値ＫＣＴＭＰ以上であると判断す
るとステップ５０６に進んで、センサ電流検出回路５０
により検出されている酸素センサＳの温度電流Ｉ
negを、Ａ−Ｄ変換器６０を介して取り込んで検出した
後、ステップ５０７に進んで、図１３のセンサ電圧−電
流特性に基づき、温度電流Ｉnegと測温電圧Ｖnegとを用
いて、酸素センサＳの内部抵抗ＺＤＣを、ＺＤＣ＝Ｖne
g／Ｉnegにより演算して検出する。
Ｐが測温設定値ＫＣＴＭＰ（例えば、１＝４ms）以上か
否かを判断するもので、測温カウント値ＣＴＭＰが測温
設定値ＫＣＴＭＰ以上でないと判断するとそのまま温度
判定ルーチンを抜ける。ステップ５０５で測温カウント
値ＣＴＭＰが測温設定値ＫＣＴＭＰ以上であると判断す
るとステップ５０６に進んで、センサ電流検出回路５０
により検出されている酸素センサＳの温度電流Ｉ
negを、Ａ−Ｄ変換器６０を介して取り込んで検出した
後、ステップ５０７に進んで、図１３のセンサ電圧−電
流特性に基づき、温度電流Ｉnegと測温電圧Ｖnegとを用
いて、酸素センサＳの内部抵抗ＺＤＣを、ＺＤＣ＝Ｖne
g／Ｉnegにより演算して検出する。
【００４２】次のステップ５０８では酸素センサＳに供
給する電圧Ｖｒをステップ５０２にて記憶されている測
温直前電圧Ｖｐに設定した後、ステップ５０９に進んで
温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭを０にリセット
し、また温度判定後フラグＸＡＦＴＭＰを１にセット
し、さらに測温カウント値ＣＴＭＰを０にリセットし、
なおかつ温度初回演算終了フラグＣＴＭＰＯを０にリセ
ットする。
給する電圧Ｖｒをステップ５０２にて記憶されている測
温直前電圧Ｖｐに設定した後、ステップ５０９に進んで
温度判定タイミングフラグＸＴＭＰＴＭを０にリセット
し、また温度判定後フラグＸＡＦＴＭＰを１にセット
し、さらに測温カウント値ＣＴＭＰを０にリセットし、
なおかつ温度初回演算終了フラグＣＴＭＰＯを０にリセ
ットする。
【００４３】以上の実施例によると、イグニッションス
イッチがＯＮされると、最初は酸素センサＳが活性化さ
れていないため、酸素センサＳには常時、負の測温電圧
Ｖneg が供給されて比較的短い１００ms毎の周期にて酸
素センサＳの内部抵抗ＺＤＣが検出され、この内部抵抗
ＺＤＣに基づいてヒータ２６の電力制御がなされ、酸素
センサＳの早期活性化が図られる。
イッチがＯＮされると、最初は酸素センサＳが活性化さ
れていないため、酸素センサＳには常時、負の測温電圧
Ｖneg が供給されて比較的短い１００ms毎の周期にて酸
素センサＳの内部抵抗ＺＤＣが検出され、この内部抵抗
ＺＤＣに基づいてヒータ２６の電力制御がなされ、酸素
センサＳの早期活性化が図られる。
【００４４】そして、酸素センサＳがある程度、活性化
している素子温度６００°Ｃになると、酸素センサＳに
は正の所望値の電圧Ｖpos が供給され、４ms毎の周期に
て酸素センサＳの限界電流Ｉpos 、すなわち内燃機関の
空燃比（排気ガス中の酸素濃度）が検出され、その間に
比較的短い１００ms毎の温度検出周期にて、図１４
（ａ）に示すごとく、酸素センサＳの供給電圧が正の所
望値の電圧Ｖposから４ms毎に０．０１Ｖずつ徐々に低
下し、その間、１６ms毎に酸素センサＳの供給電圧が瞬
断されて、この瞬断中において酸素センサＳに誘起され
る起電力Ｖｅが検出される。
している素子温度６００°Ｃになると、酸素センサＳに
は正の所望値の電圧Ｖpos が供給され、４ms毎の周期に
て酸素センサＳの限界電流Ｉpos 、すなわち内燃機関の
空燃比（排気ガス中の酸素濃度）が検出され、その間に
比較的短い１００ms毎の温度検出周期にて、図１４
（ａ）に示すごとく、酸素センサＳの供給電圧が正の所
望値の電圧Ｖposから４ms毎に０．０１Ｖずつ徐々に低
下し、その間、１６ms毎に酸素センサＳの供給電圧が瞬
断されて、この瞬断中において酸素センサＳに誘起され
る起電力Ｖｅが検出される。
【００４５】そしてこの起電力が０．０２Ｖの微少設定
電圧以下になると、酸素センサＳに負の測温電圧Ｖneg
が供給されて、その４ms後に酸素センサＳの内部抵抗Ｚ
ＤＣ、すなわち素子温度が検出された後、測温電圧Ｖne
gを供給する直前に酸素センサＳに供給されている正の
電圧から４ms毎に０．０１Ｖずつ徐々に正の所望の電圧
Ｖposになるまで酸素センサＳに供給される電圧を増大
する。そして、このような酸素センサＳに供給される電
圧の制御に伴って、酸素センサＳには図１４（ｂ）に記
載されるごとき電流が流れ、その間も４ms毎の周期に
て、ほぼ連続的に酸素センサＳの限界電流Ｉpos、すな
わち内燃機関の空燃比が検出され、また、１００msの比
較的短い周期毎に素子の内部抵抗ＺＤＣ、すなわち素子
温度が検出される（４ms毎の周期にて空燃比が検出でき
ないのは、素子温度検出時の８msの間のみである）。
電圧以下になると、酸素センサＳに負の測温電圧Ｖneg
が供給されて、その４ms後に酸素センサＳの内部抵抗Ｚ
ＤＣ、すなわち素子温度が検出された後、測温電圧Ｖne
gを供給する直前に酸素センサＳに供給されている正の
電圧から４ms毎に０．０１Ｖずつ徐々に正の所望の電圧
Ｖposになるまで酸素センサＳに供給される電圧を増大
する。そして、このような酸素センサＳに供給される電
圧の制御に伴って、酸素センサＳには図１４（ｂ）に記
載されるごとき電流が流れ、その間も４ms毎の周期に
て、ほぼ連続的に酸素センサＳの限界電流Ｉpos、すな
わち内燃機関の空燃比が検出され、また、１００msの比
較的短い周期毎に素子の内部抵抗ＺＤＣ、すなわち素子
温度が検出される（４ms毎の周期にて空燃比が検出でき
ないのは、素子温度検出時の８msの間のみである）。
【００４６】また、酸素センサＳが十分、活性化してい
る素子温度７００°Ｃになると、素子の温度変化が少な
くなるため、温度検出周期が１００ms毎から１秒毎の比
較的長い周期に変更され、前述と同様にして４ms毎の周
期にてほぼ連続的に空燃比が検出される。このように、
温度検出周期を長くすることにより、空燃比の検出機会
をより増やすことができる。
る素子温度７００°Ｃになると、素子の温度変化が少な
くなるため、温度検出周期が１００ms毎から１秒毎の比
較的長い周期に変更され、前述と同様にして４ms毎の周
期にてほぼ連続的に空燃比が検出される。このように、
温度検出周期を長くすることにより、空燃比の検出機会
をより増やすことができる。
【００４７】図１５に本第１実施例のヒータ制御のタイ
ムチャートを示す。ヒータ制御はその目的及び制御方法
の違いから〜の部分に分かれており、順にそれぞれ
説明する。は全導通制御と呼ぶこととし、ヒータ２６
及びセンサ素子の冷間時に最大電力をヒータ２６に供給
して短時間でヒータ２６を初期加熱温度まで加熱する制
御である。実際には１００％のデューティで電圧を印加
する。
ムチャートを示す。ヒータ制御はその目的及び制御方法
の違いから〜の部分に分かれており、順にそれぞれ
説明する。は全導通制御と呼ぶこととし、ヒータ２６
及びセンサ素子の冷間時に最大電力をヒータ２６に供給
して短時間でヒータ２６を初期加熱温度まで加熱する制
御である。実際には１００％のデューティで電圧を印加
する。
【００４８】は電力制御と呼ぶこととする。これはヒ
ータ温が目標の上限温度となる様にヒータ２６に電力を
供給する。ここで、定常状態ではヒータ温は供給電力か
ら一義的に決まるため、ヒータ温度抵抗持性にばらつき
があっても、ある電力を供給すればヒータ２６は全て一
定の温度となる。しかしながらヒータ２６とセンサ素子
間の熱関係が過渡状態にある時、ヒータ温を一定にしよ
うとした場合、センサ素子温に応じて供給電力を変える
必要がある。すなわち、素子温が低い時はヒータ２６か
らの放熱量が多くなるため、電力を多く必要とし、逆に
素子温が高くなるとヒータ２６からの放熱量が減るた
め、少なめの電力でまかなうことができる。その関係を
図２６に示す。これはヒータ温を１２００℃に維持する
のに必要な電力を示す。
ータ温が目標の上限温度となる様にヒータ２６に電力を
供給する。ここで、定常状態ではヒータ温は供給電力か
ら一義的に決まるため、ヒータ温度抵抗持性にばらつき
があっても、ある電力を供給すればヒータ２６は全て一
定の温度となる。しかしながらヒータ２６とセンサ素子
間の熱関係が過渡状態にある時、ヒータ温を一定にしよ
うとした場合、センサ素子温に応じて供給電力を変える
必要がある。すなわち、素子温が低い時はヒータ２６か
らの放熱量が多くなるため、電力を多く必要とし、逆に
素子温が高くなるとヒータ２６からの放熱量が減るた
め、少なめの電力でまかなうことができる。その関係を
図２６に示す。これはヒータ温を１２００℃に維持する
のに必要な電力を示す。
【００４９】従って、は検出された素子直流インピー
ダンスに応じて、ヒータ２６に電力を供給する。は素
子温フィードバック制御と呼ぶこととする。これは素子
の活性状態を維持するための制御であり、素子直流イン
ピーダンスが目標値ＺＤＣＤ：３０Ω（素子温７００℃
相当）になるように、ヒータ２６への供給電力をフィー
ドバック制御する。この素子温フィードバック制御中に
おいて、ヒータ２６への供給電力が上限値を越えると、
ヒータ２６への供給電力を制限するようにしてある。
ダンスに応じて、ヒータ２６に電力を供給する。は素
子温フィードバック制御と呼ぶこととする。これは素子
の活性状態を維持するための制御であり、素子直流イン
ピーダンスが目標値ＺＤＣＤ：３０Ω（素子温７００℃
相当）になるように、ヒータ２６への供給電力をフィー
ドバック制御する。この素子温フィードバック制御中に
おいて、ヒータ２６への供給電力が上限値を越えると、
ヒータ２６への供給電力を制限するようにしてある。
【００５０】次に各制御の移行タイミングについて説明
する。全導通制御から電力制御へは、ヒータ２６へ
の実供給電力積算量が目標積算供給電力（ヒータ２６へ
の全導通による通電が開始されてからヒータ２６の温度
が、ヒータ２６の耐熱限界温度付近の初期加熱温度：１
２００℃に達する様に初期ヒータ抵抗値に基づいて目標
積算供給電力が設定されている）に達し、かつヒータ抵
抗がヒータ抵抗学習値（後述する）に達した時にに移
行する。
する。全導通制御から電力制御へは、ヒータ２６へ
の実供給電力積算量が目標積算供給電力（ヒータ２６へ
の全導通による通電が開始されてからヒータ２６の温度
が、ヒータ２６の耐熱限界温度付近の初期加熱温度：１
２００℃に達する様に初期ヒータ抵抗値に基づいて目標
積算供給電力が設定されている）に達し、かつヒータ抵
抗がヒータ抵抗学習値（後述する）に達した時にに移
行する。
【００５１】ここで、ヒータ２６への実供給電力積算量
が目標積算供給電力に達するのと、ヒータ抵抗値がヒー
タ抵抗学習値に達するのとの双方を満足するまで、全導
通制御を持続するのは、内燃機関の初期の運転におい
てヒータ抵抗学習値が学習されていない状態では、ヒー
タ抵抗学習値の初期値を比較的小さな値に初期設定して
おくことによって、供給電力積算量が目標積算供給電力
に達するまでヒータ２６に全導通制御により大電力を
供給するようにし、その後、ヒータ抵抗学習値が十分に
学習された後は、このヒータ抵抗学習値にヒータ抵抗値
が達するまでヒータ２６に全導通制御により大電力を
供給するように制御するためである。ここで、から
への移行時には、素子直流インピーダンスは、その値を
検出可能な６００Ω（図２６参照）より十分小さな値に
なっているため、の素子直流インピーダンスに応じた
ヒータ２６への供給電力制御が直ちに実行できる。
が目標積算供給電力に達するのと、ヒータ抵抗値がヒー
タ抵抗学習値に達するのとの双方を満足するまで、全導
通制御を持続するのは、内燃機関の初期の運転におい
てヒータ抵抗学習値が学習されていない状態では、ヒー
タ抵抗学習値の初期値を比較的小さな値に初期設定して
おくことによって、供給電力積算量が目標積算供給電力
に達するまでヒータ２６に全導通制御により大電力を
供給するようにし、その後、ヒータ抵抗学習値が十分に
学習された後は、このヒータ抵抗学習値にヒータ抵抗値
が達するまでヒータ２６に全導通制御により大電力を
供給するように制御するためである。ここで、から
への移行時には、素子直流インピーダンスは、その値を
検出可能な６００Ω（図２６参照）より十分小さな値に
なっているため、の素子直流インピーダンスに応じた
ヒータ２６への供給電力制御が直ちに実行できる。
【００５２】からへの移行タイミングは、素子直流
インピーダンスが目標値ＺＤＣＤと等しい切換え設定値
ＺＤＣＤ１：３０Ω（素子温７００℃相当）に達した時
である。ここで、切換え設定値ＺＤＣＤ１は目標値ＺＤ
ＣＤより若干高い値、または若干低い値に設定すること
もできる。また、このからへの移行タイミングにお
いて、ヒータ抵抗値を学習する。ここで、このヒータ抵
抗値の学習はからへの移行タイミングに限らず、
の電力制御の間であればヒータ温度が１２００℃近辺に
制御されていることからヒータ温度が１２００℃近辺に
おけるヒータ抵抗値の学習が可能である。これによっ
て、図２５に示すごとく、ヒータ抵抗値とヒータ温度と
の間に製品毎や経時変化によるばらつきが生あっても、
ヒータ温度が１２００℃近辺におけるヒータ抵抗値の学
習ができる。
インピーダンスが目標値ＺＤＣＤと等しい切換え設定値
ＺＤＣＤ１：３０Ω（素子温７００℃相当）に達した時
である。ここで、切換え設定値ＺＤＣＤ１は目標値ＺＤ
ＣＤより若干高い値、または若干低い値に設定すること
もできる。また、このからへの移行タイミングにお
いて、ヒータ抵抗値を学習する。ここで、このヒータ抵
抗値の学習はからへの移行タイミングに限らず、
の電力制御の間であればヒータ温度が１２００℃近辺に
制御されていることからヒータ温度が１２００℃近辺に
おけるヒータ抵抗値の学習が可能である。これによっ
て、図２５に示すごとく、ヒータ抵抗値とヒータ温度と
の間に製品毎や経時変化によるばらつきが生あっても、
ヒータ温度が１２００℃近辺におけるヒータ抵抗値の学
習ができる。
【００５３】以上からを順に説明したが、条件によ
ってはいずれかの制御を飛ばして次の制御を実施する場
合もある。次に図１６及び図１７において本実施例のマ
イクロコンピュータ７０により１２８ｍｓ毎に実行され
るヒータ制御フローチャートについて説明する。ステッ
プ８０１ではイグニッションスイッチがＯＮされている
か否かを判断し、イグニッションスイッチがＯＮされて
いる時にはステップ８０２に進み、イグニッションスイ
ッチがＯＮされていない時にはステップ８０６に進む。
ステップ８０２ではイニシャル終了済フラグＸＩＮＩＴ
が０か否かを判断し（このイニシャル終了済フラグＸＩ
ＮＩＴはイグニッションスイッチ投入時に０にリセット
される）、イニシャル終了済フラグＸＩＮＩＴが０の時
にはステップ８０３に進み、イニシャル終了済フラグＸ
ＩＮＩＴが０でない時にはステップ８０６に進む。
ってはいずれかの制御を飛ばして次の制御を実施する場
合もある。次に図１６及び図１７において本実施例のマ
イクロコンピュータ７０により１２８ｍｓ毎に実行され
るヒータ制御フローチャートについて説明する。ステッ
プ８０１ではイグニッションスイッチがＯＮされている
か否かを判断し、イグニッションスイッチがＯＮされて
いる時にはステップ８０２に進み、イグニッションスイ
ッチがＯＮされていない時にはステップ８０６に進む。
ステップ８０２ではイニシャル終了済フラグＸＩＮＩＴ
が０か否かを判断し（このイニシャル終了済フラグＸＩ
ＮＩＴはイグニッションスイッチ投入時に０にリセット
される）、イニシャル終了済フラグＸＩＮＩＴが０の時
にはステップ８０３に進み、イニシャル終了済フラグＸ
ＩＮＩＴが０でない時にはステップ８０６に進む。
【００５４】ステップ８０３ではヒータ２６に電力を供
給してその時に検出されたヒータ電流ＩＨとヒータ電圧
ＶＨとから求められたヒータ抵抗値ＲＨを初期ヒータ抵
抗値ＲＨＩＮＴとして検出する。次のステップ８０４で
は初期ヒータ抵抗値ＲＨＩＮＴに基づき目標積算供給電
力ＷＡＤＴＧを予めＲＯＭに記憶された図２４に示す様
なマップから検索、直線補間して求める。次のステップ
８０５では、イニシャル終了済フラグＸＩＮＩＴを１に
セットしてからステップ８０６に進む。したがって、イ
グニッションスイッチが投入されてから一度目標積算供
給電力ＷＡＤＴＧが求められると、それ以降はステップ
８０２で「ＮＯ」と判断されてステップ８０６にジャン
プすることになる。
給してその時に検出されたヒータ電流ＩＨとヒータ電圧
ＶＨとから求められたヒータ抵抗値ＲＨを初期ヒータ抵
抗値ＲＨＩＮＴとして検出する。次のステップ８０４で
は初期ヒータ抵抗値ＲＨＩＮＴに基づき目標積算供給電
力ＷＡＤＴＧを予めＲＯＭに記憶された図２４に示す様
なマップから検索、直線補間して求める。次のステップ
８０５では、イニシャル終了済フラグＸＩＮＩＴを１に
セットしてからステップ８０６に進む。したがって、イ
グニッションスイッチが投入されてから一度目標積算供
給電力ＷＡＤＴＧが求められると、それ以降はステップ
８０２で「ＮＯ」と判断されてステップ８０６にジャン
プすることになる。
【００５５】ステップ８０６では素子温フィードバック
実施フラグＸＥＦＢが１か否かが判断され、素子温フィ
ードバック実施フラグＸＥＦＢが１の時にはステップ８
４０へ進んで図１５のに示す素子温フィードバック制
御を実施し、素子温フィードバック実施フラグＸＥＦＢ
が１でない時にはステップ８０７へ進んで、その時に検
出されている酸素センサＳの内部抵抗ＺＤＣが素子温フ
ィードバック実施温度に対応する値ＺＤＣＤ１：３０Ω
（素子温７００℃相当）以下か否かを判断し、ＺＤＣが
ＺＤＣＤ１以下の場合はステップ８１５に進み、ＺＤＣ
がＺＤＣＤ１以下でない場合はステップ８０８に進む。
ステップ８０８ではその時に求められている実ヒータ抵
抗値ＲＨがヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰ以上か否かを判
断し、実ヒータ抵抗値ＲＨがヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤ
Ｐ以上の場合にはステップ８０９へ進み、実ヒータ抵抗
値ＲＨがヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰ以上でない場合に
はステップ８１０に進んで図１５ので示す全通電制御
を実行する。
実施フラグＸＥＦＢが１か否かが判断され、素子温フィ
ードバック実施フラグＸＥＦＢが１の時にはステップ８
４０へ進んで図１５のに示す素子温フィードバック制
御を実施し、素子温フィードバック実施フラグＸＥＦＢ
が１でない時にはステップ８０７へ進んで、その時に検
出されている酸素センサＳの内部抵抗ＺＤＣが素子温フ
ィードバック実施温度に対応する値ＺＤＣＤ１：３０Ω
（素子温７００℃相当）以下か否かを判断し、ＺＤＣが
ＺＤＣＤ１以下の場合はステップ８１５に進み、ＺＤＣ
がＺＤＣＤ１以下でない場合はステップ８０８に進む。
ステップ８０８ではその時に求められている実ヒータ抵
抗値ＲＨがヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰ以上か否かを判
断し、実ヒータ抵抗値ＲＨがヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤ
Ｐ以上の場合にはステップ８０９へ進み、実ヒータ抵抗
値ＲＨがヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰ以上でない場合に
はステップ８１０に進んで図１５ので示す全通電制御
を実行する。
【００５６】また、ステップ８０９ではヒータ２６に供
給された実積算電力ＷＡＤＤが目標積算供給電力ＷＡＤ
ＴＧ以上か判断し、実積算電力ＷＡＤＤが目標積算供給
電力ＷＡＤＴＧ以上でない時にはステップ８１０に進
み、実積算電力ＷＡＤＤが目標積算供給電力ＷＡＤＴＧ
以上の時にはステップ８２０に進んで図１５のに示す
電力制御を実行する。また、ステップ８１５では電力制
御実施フラグＸＥＷＡＴが１か否かを判断し、電力制御
実施フラグＸＥＷＡＴが１でない時にはステップ８４０
に進み、電力制御実施フラグＸＥＷＡＴが１の時には電
力制御から素子温フィードバック制御への切換わり点で
あるため、ステップ８３０に進んでヒータ抵抗値をＲＨ
ＡＤＰとして学習した後ステップ８４０に進む。
給された実積算電力ＷＡＤＤが目標積算供給電力ＷＡＤ
ＴＧ以上か判断し、実積算電力ＷＡＤＤが目標積算供給
電力ＷＡＤＴＧ以上でない時にはステップ８１０に進
み、実積算電力ＷＡＤＤが目標積算供給電力ＷＡＤＴＧ
以上の時にはステップ８２０に進んで図１５のに示す
電力制御を実行する。また、ステップ８１５では電力制
御実施フラグＸＥＷＡＴが１か否かを判断し、電力制御
実施フラグＸＥＷＡＴが１でない時にはステップ８４０
に進み、電力制御実施フラグＸＥＷＡＴが１の時には電
力制御から素子温フィードバック制御への切換わり点で
あるため、ステップ８３０に進んでヒータ抵抗値をＲＨ
ＡＤＰとして学習した後ステップ８４０に進む。
【００５７】次に、ステップ８１０の全通電制御の詳細
フローを図１８に示す。まず、ステップ８１１で全通電
制御実施フラグＸＥＦＰを１にセットした後、ステップ
８１２に進んでヒータ制御回路８０の制御デューティＨ
ＤＵＴＹを１００％デューティで制御して、ヒータ２６
にバッテリー８１より全電力を供給する。次いで、ステ
ップ８２０の電力制御の詳細フローを図１９に示す。ま
ず、ステップ８２１で全通電制御実施フラグＸＥＦＰを
０にリセットすると共に電力制御実施フラグＸＥＷＡＴ
を１にセットした後、ステップ８２２に進んでその時に
検出されている酸素センサＳの内部抵抗ＺＤＣを取り込
む。次のステップ８２３では酸素センサＳの内部抵抗値
ＺＤＣに基づいて目標供給電力ＷＨＴＧを予めＲＯＭに
記憶された図２６に示す様なマップから検索、直線補間
して求める。次のステップ８２４では目標供給電力ＷＨ
ＴＧと現在の実際のヒータ電力ＷＨとからＷＨＴＧ／Ｗ
Ｈ（％）の演算によりヒータ制御回路８０の制御デュー
ティＨＤＵＴＹを設定する。
フローを図１８に示す。まず、ステップ８１１で全通電
制御実施フラグＸＥＦＰを１にセットした後、ステップ
８１２に進んでヒータ制御回路８０の制御デューティＨ
ＤＵＴＹを１００％デューティで制御して、ヒータ２６
にバッテリー８１より全電力を供給する。次いで、ステ
ップ８２０の電力制御の詳細フローを図１９に示す。ま
ず、ステップ８２１で全通電制御実施フラグＸＥＦＰを
０にリセットすると共に電力制御実施フラグＸＥＷＡＴ
を１にセットした後、ステップ８２２に進んでその時に
検出されている酸素センサＳの内部抵抗ＺＤＣを取り込
む。次のステップ８２３では酸素センサＳの内部抵抗値
ＺＤＣに基づいて目標供給電力ＷＨＴＧを予めＲＯＭに
記憶された図２６に示す様なマップから検索、直線補間
して求める。次のステップ８２４では目標供給電力ＷＨ
ＴＧと現在の実際のヒータ電力ＷＨとからＷＨＴＧ／Ｗ
Ｈ（％）の演算によりヒータ制御回路８０の制御デュー
ティＨＤＵＴＹを設定する。
【００５８】次に、ステップ８３０のヒータ抵抗学習の
詳細フローを図２０に示す。まず、ステップ８３１で現
在のヒータ抵抗値ＲＨが現在のヒータ抵抗学習値ＲＨＡ
ＤＰに対し±ＫＲＨＡＤＰの不感帯の範囲内にあるか否
かを判断し、不感帯の範囲内にある場合にはヒータ抵抗
学習値ＲＨＡＤＰを更新せずに本ルーチンを抜け、不感
帯の範囲内にない場合にはヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰ
が所定値以上ずれているためステップ８３２に進んで、
現在のヒータ抵抗値ＲＨが現在のヒータ抵抗学習値ＲＨ
ＡＤＰより大きいか判断し、大きい場合にはステップ８
３３に進んでヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰとして現在の
ヒータ抵抗値ＲＨ（電力制御実施中におけるヒータ抵抗
値ＲＨの平均値、中央値、積分値等を用いてもよい）を
セットし、大きくない場合にはヒータ抵抗学習値ＲＨＡ
ＤＰを更新せずに本ルーチンを抜ける。
詳細フローを図２０に示す。まず、ステップ８３１で現
在のヒータ抵抗値ＲＨが現在のヒータ抵抗学習値ＲＨＡ
ＤＰに対し±ＫＲＨＡＤＰの不感帯の範囲内にあるか否
かを判断し、不感帯の範囲内にある場合にはヒータ抵抗
学習値ＲＨＡＤＰを更新せずに本ルーチンを抜け、不感
帯の範囲内にない場合にはヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰ
が所定値以上ずれているためステップ８３２に進んで、
現在のヒータ抵抗値ＲＨが現在のヒータ抵抗学習値ＲＨ
ＡＤＰより大きいか判断し、大きい場合にはステップ８
３３に進んでヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰとして現在の
ヒータ抵抗値ＲＨ（電力制御実施中におけるヒータ抵抗
値ＲＨの平均値、中央値、積分値等を用いてもよい）を
セットし、大きくない場合にはヒータ抵抗学習値ＲＨＡ
ＤＰを更新せずに本ルーチンを抜ける。
【００５９】次いで、ステップ８４０の素子温フィード
バック制御の詳細フローを図２１に示す。まず、ステッ
プ８４１で全通電制御実施フラグＸＥＦＰ及び電力制御
実施フラグＸＥＷＡＴを０にリセットした後、ステップ
８４２に進んでその時に検出されている素子内部抵抗Ｚ
ＤＣを取り込んで検出する。次のステップ８４３ではイ
グニッションスイッチをＯＮした後の時間をカウントす
るカウンタのカウント値ＣＡＦＯＮが所定値ＫＣＡＦＯ
Ｎ（例えば、２４．５秒）以上か否かを判断し、所定値
ＫＣＡＦＯＮ以上の場合にはステップ８４４み、所定値
ＫＣＡＦＯＮ以上でない場合にはステップ８４５に進
む。
バック制御の詳細フローを図２１に示す。まず、ステッ
プ８４１で全通電制御実施フラグＸＥＦＰ及び電力制御
実施フラグＸＥＷＡＴを０にリセットした後、ステップ
８４２に進んでその時に検出されている素子内部抵抗Ｚ
ＤＣを取り込んで検出する。次のステップ８４３ではイ
グニッションスイッチをＯＮした後の時間をカウントす
るカウンタのカウント値ＣＡＦＯＮが所定値ＫＣＡＦＯ
Ｎ（例えば、２４．５秒）以上か否かを判断し、所定値
ＫＣＡＦＯＮ以上の場合にはステップ８４４み、所定値
ＫＣＡＦＯＮ以上でない場合にはステップ８４５に進
む。
【００６０】ステップ８４５ではその時に検出されてい
る内燃機関の空燃比を取り込んだ後、ステップ８４６に
進む。ステップ８４６ではステップ８４５により取り込
まれた空燃比が１２以上か否かを判断し、空燃比が１２
以上の場合にはステップ８４７に進み、空燃比が１２以
上でない場合にはステップ８４８に進む。ステップ８４
４では比例項ＧＰと積分項ＧＩと微分項ＧＤとを用い
て、ＧＰ＋ＧＩ／１６＋ＧＤによりヒータ制御回路８０
の制御デューティＨＤＵＴＹを計算した後、ステップ８
４９に進む。ステップ８４７では比例項ＧＰと積分項Ｇ
Ｉとを用いて、ＧＰ＋ＧＩ／１６によりヒータ制御回路
８０の制御デューティＨＤＵＴＹを計算した後、ステッ
プ８４９に進む。ここで、比例項ＧＰは、ＧＰ＝ＫＰ×
（ＺＤＣ−ＺＤＣＤ）により演算され、積分項ＧＩは、
ＧＩ＝前回のＧＩ＋ＫＩ×（ＺＤＣ−ＺＤＣＤ）により
演算され、微分項ＧＤは、ＧＤ＝ＫＤ×（今回のＺＤＣ
−前回のＺＤＣ）により演算される。ここで、ＫＰ、Ｋ
Ｉ、ＫＤは定数である。
る内燃機関の空燃比を取り込んだ後、ステップ８４６に
進む。ステップ８４６ではステップ８４５により取り込
まれた空燃比が１２以上か否かを判断し、空燃比が１２
以上の場合にはステップ８４７に進み、空燃比が１２以
上でない場合にはステップ８４８に進む。ステップ８４
４では比例項ＧＰと積分項ＧＩと微分項ＧＤとを用い
て、ＧＰ＋ＧＩ／１６＋ＧＤによりヒータ制御回路８０
の制御デューティＨＤＵＴＹを計算した後、ステップ８
４９に進む。ステップ８４７では比例項ＧＰと積分項Ｇ
Ｉとを用いて、ＧＰ＋ＧＩ／１６によりヒータ制御回路
８０の制御デューティＨＤＵＴＹを計算した後、ステッ
プ８４９に進む。ここで、比例項ＧＰは、ＧＰ＝ＫＰ×
（ＺＤＣ−ＺＤＣＤ）により演算され、積分項ＧＩは、
ＧＩ＝前回のＧＩ＋ＫＩ×（ＺＤＣ−ＺＤＣＤ）により
演算され、微分項ＧＤは、ＧＤ＝ＫＤ×（今回のＺＤＣ
−前回のＺＤＣ）により演算される。ここで、ＫＰ、Ｋ
Ｉ、ＫＤは定数である。
【００６１】ステップ８４８では前回の制御デューティ
ＨＤＵＴＹと、定数ＫＰＡと目標ヒータ抵抗値ＲＨＧ
（２．１Ω＝１０２０℃相当）とヒータ抵抗値ＲＨとを
用いて、前回のＨＤＵＴＹ＋ＫＰＡ×（ＲＨＧ−ＲＨ）
によりヒータ制御回路８０の制御デューティＨＤＵＴＹ
を計算した後、ステップ８４９に進む。ここで、空燃比
が１２以上でない場合にステップ８４８において、素子
温フィードバック制御をせずに、ヒータ抵抗フィードバ
ック制御を実行するのは、空燃比が１２以上でない場合
には酸素センサＳの特性上、ステップ８４４、８４７に
よる比例、積分、微分を用いた素子温フィードバック制
御が困難であるためである。
ＨＤＵＴＹと、定数ＫＰＡと目標ヒータ抵抗値ＲＨＧ
（２．１Ω＝１０２０℃相当）とヒータ抵抗値ＲＨとを
用いて、前回のＨＤＵＴＹ＋ＫＰＡ×（ＲＨＧ−ＲＨ）
によりヒータ制御回路８０の制御デューティＨＤＵＴＹ
を計算した後、ステップ８４９に進む。ここで、空燃比
が１２以上でない場合にステップ８４８において、素子
温フィードバック制御をせずに、ヒータ抵抗フィードバ
ック制御を実行するのは、空燃比が１２以上でない場合
には酸素センサＳの特性上、ステップ８４４、８４７に
よる比例、積分、微分を用いた素子温フィードバック制
御が困難であるためである。
【００６２】そして、８４９では素子温フィードバック
制御中におけるヒータ２６の供給電力が上限値以上にな
らないようにガード処理する。次いで、ステップ８４９
の供給電力ガード処理の詳細フローを図２２に示す。ま
ず、ステップ８４７１で素子温フィードバック制御中の
設定フィードバック電力ＷＨＦＢをその時のヒータ電力
ＷＨと制御デューティＨＤＵＴＹとを乗算して求めた
後、ステップ８４７２に進む。ステップ８４７２では設
定フィードバック電力ＷＨＦＢが素子温フィードバック
制御中の上限ガード電力ＷＧＤ以下か否かを判断し、Ｗ
ＨＦＢがＷＧＤ以下でない場合にはステップ８４７３に
進み、ＷＨＦＢがＷＧＤ以下の場合にはステップ８４７
４に進む。ステップ８４７３では設定フィードバック電
力ＷＨＦＢを上限ガード電力ＷＧＤに設定した後、供給
電力ガード処理を終了する。
制御中におけるヒータ２６の供給電力が上限値以上にな
らないようにガード処理する。次いで、ステップ８４９
の供給電力ガード処理の詳細フローを図２２に示す。ま
ず、ステップ８４７１で素子温フィードバック制御中の
設定フィードバック電力ＷＨＦＢをその時のヒータ電力
ＷＨと制御デューティＨＤＵＴＹとを乗算して求めた
後、ステップ８４７２に進む。ステップ８４７２では設
定フィードバック電力ＷＨＦＢが素子温フィードバック
制御中の上限ガード電力ＷＧＤ以下か否かを判断し、Ｗ
ＨＦＢがＷＧＤ以下でない場合にはステップ８４７３に
進み、ＷＨＦＢがＷＧＤ以下の場合にはステップ８４７
４に進む。ステップ８４７３では設定フィードバック電
力ＷＨＦＢを上限ガード電力ＷＧＤに設定した後、供給
電力ガード処理を終了する。
【００６３】ステップ８４７４ではヒータ抵抗ＲＨがヒ
ータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰから定数ＫＲＨＦＢを減算し
た値より大きいか否かを判断し、ヒータ抵抗ＲＨがヒー
タ抵抗学習値ＲＨＡＤＰから定数ＫＲＨＦＢを減算した
値より大きい場合にはステップ８４７５に進み、ヒータ
抵抗ＲＨがヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰから定数ＫＲＨ
ＦＢを減算した値より大きくない場合には供給電力ガー
ド処理を終了する。ステップ８４７５では前回の制御デ
ューティＨＤＵＴＹから定数ＫＨＤＦＢを減算して今回
の制御デューティＨＤＵＴＹとする。
ータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰから定数ＫＲＨＦＢを減算し
た値より大きいか否かを判断し、ヒータ抵抗ＲＨがヒー
タ抵抗学習値ＲＨＡＤＰから定数ＫＲＨＦＢを減算した
値より大きい場合にはステップ８４７５に進み、ヒータ
抵抗ＲＨがヒータ抵抗学習値ＲＨＡＤＰから定数ＫＲＨ
ＦＢを減算した値より大きくない場合には供給電力ガー
ド処理を終了する。ステップ８４７５では前回の制御デ
ューティＨＤＵＴＹから定数ＫＨＤＦＢを減算して今回
の制御デューティＨＤＵＴＹとする。
【００６４】次に、ヒータ２６の制御周期（１２８ms）
ごとに実行されるヒータ演算値処理を図２３において説
明する。まず、ステップ８５１で電流検出抵抗８２にて
ヒータ電流値ＩＨを検出した後、次のステップ８５２で
ヒータ電圧ＶＨを検出する。次のステップ８５３ではヒ
ータ電圧ＶＨをヒータ電流値ＩＨで除算してヒータ抵抗
値ＲＨを求め、次のステップ８５４でヒータ電圧ＶＨと
ヒータ電流値ＩＨとを乗算して今回のヒータ供給電力Ｗ
Ｈを求めた後、次のステップ８５５で前回の実ヒータ供
給電力積算値ＷＡＤＤに今回のヒータ供給電力ＷＨを加
算して今回の実ヒータ供給電力積算値ＷＡＤＤを求め
る。そして、これらの求められた値が図１６〜図２２に
おいて適宜用いられる。
ごとに実行されるヒータ演算値処理を図２３において説
明する。まず、ステップ８５１で電流検出抵抗８２にて
ヒータ電流値ＩＨを検出した後、次のステップ８５２で
ヒータ電圧ＶＨを検出する。次のステップ８５３ではヒ
ータ電圧ＶＨをヒータ電流値ＩＨで除算してヒータ抵抗
値ＲＨを求め、次のステップ８５４でヒータ電圧ＶＨと
ヒータ電流値ＩＨとを乗算して今回のヒータ供給電力Ｗ
Ｈを求めた後、次のステップ８５５で前回の実ヒータ供
給電力積算値ＷＡＤＤに今回のヒータ供給電力ＷＨを加
算して今回の実ヒータ供給電力積算値ＷＡＤＤを求め
る。そして、これらの求められた値が図１６〜図２２に
おいて適宜用いられる。
【００６５】〔第２実施例〕第１実施例との相違点のみ
説明する。図２７は第１実施例における図９の温度判定
ルーチンの代わりに用いられるもので、図９のステップ
５０２を省略すると共に、ステップ５０３の代わりにス
テップ５０３ａにて、酸素センサＳの供給電圧Ｖｒとし
て、測温電圧供給直前の電圧Ｖｐから所定電圧Ｖｔを減
算して測温電圧を供給するようにし、さらに、素子の内
部抵抗ＺＤＣを検出した後にステップ５０８の代わりに
ステップ５０８ａにて、測温電圧に一定電圧Ｖｔを加算
して測温電圧供給直前の電圧Ｖｐを酸素センサＳに供給
するようにしたものである。
説明する。図２７は第１実施例における図９の温度判定
ルーチンの代わりに用いられるもので、図９のステップ
５０２を省略すると共に、ステップ５０３の代わりにス
テップ５０３ａにて、酸素センサＳの供給電圧Ｖｒとし
て、測温電圧供給直前の電圧Ｖｐから所定電圧Ｖｔを減
算して測温電圧を供給するようにし、さらに、素子の内
部抵抗ＺＤＣを検出した後にステップ５０８の代わりに
ステップ５０８ａにて、測温電圧に一定電圧Ｖｔを加算
して測温電圧供給直前の電圧Ｖｐを酸素センサＳに供給
するようにしたものである。
【００６６】〔第３実施例〕第１実施例との相違点のみ
説明する。図２８は第１実施例における図６の空燃比検
出ルーチンの代わりに用いられるもので、図６のステッ
プ２０３の空燃比及び素子内部抵抗ＺＤＣから所望値の
電圧ＶPOSを算出する代わりに、ステップ４１１の起電
力検出ルーチンにて図１２に示す処理により酸素センサ
Ｓの起電力Ｖｅを検出した後、ステップ２０３ａで検出
された起電力Ｖｅから特公平６−１６０２５号公報に記
載されるものと同様にして、起電力Ｖｅが所定の値とな
るように所望の電圧ＶPOSを設定するようにしたもので
ある。
説明する。図２８は第１実施例における図６の空燃比検
出ルーチンの代わりに用いられるもので、図６のステッ
プ２０３の空燃比及び素子内部抵抗ＺＤＣから所望値の
電圧ＶPOSを算出する代わりに、ステップ４１１の起電
力検出ルーチンにて図１２に示す処理により酸素センサ
Ｓの起電力Ｖｅを検出した後、ステップ２０３ａで検出
された起電力Ｖｅから特公平６−１６０２５号公報に記
載されるものと同様にして、起電力Ｖｅが所定の値とな
るように所望の電圧ＶPOSを設定するようにしたもので
ある。
【００６７】この実施例では、空燃比を検出する４ms毎
の周期で酸素センサＳの起電力Ｖｅが検出されることに
なるため、第１実施例における図８のステップ４０８〜
４１１の１６ms毎の周期で酸素センサＳの起電力を検出
する処理は不要となる。 〔第４実施例〕第１実施例との相違点のみ説明する。図
２９は第１実施例における図８の電圧徐変及び起電力検
出ルーチンの代わりに用いられるもので、図８のステッ
プ４１４、４１５の温度判定後に酸素センサＳの供給電
圧を徐々に増大させる処理の代わりに、ステップ４２０
〜４２３を用いたものである。すなわち、ステップ４２
０において酸素センサＳの供給電圧を直ちに所望値の電
圧電圧ＶPOSに設定した後、ステップ４２１に進む。
の周期で酸素センサＳの起電力Ｖｅが検出されることに
なるため、第１実施例における図８のステップ４０８〜
４１１の１６ms毎の周期で酸素センサＳの起電力を検出
する処理は不要となる。 〔第４実施例〕第１実施例との相違点のみ説明する。図
２９は第１実施例における図８の電圧徐変及び起電力検
出ルーチンの代わりに用いられるもので、図８のステッ
プ４１４、４１５の温度判定後に酸素センサＳの供給電
圧を徐々に増大させる処理の代わりに、ステップ４２０
〜４２３を用いたものである。すなわち、ステップ４２
０において酸素センサＳの供給電圧を直ちに所望値の電
圧電圧ＶPOSに設定した後、ステップ４２１に進む。
【００６８】そして、ステップ４２１において温度判定
後カウント値ＣＡＦＴＭＰに１を加算した後、ステップ
４２２にて温度判定後カウント値ＣＡＦＴＭＰが所定値
ＫＣＡＦＴＭＰ（例えば４＝１６ms）以上か否かを判断
し、ステップ４２２にて温度判定後カウント値ＣＡＦＴ
ＭＰが所定値ＫＣＡＦＴＭＰ以上でないと判断した場合
にはそのまま電圧徐変及び起電力検出ルーチンを抜け、
ステップ４２２にて温度判定後カウント値ＣＡＦＴＭＰ
が所定値ＫＣＡＦＴＭＰ以上であると判断した場合には
ステップ４２３に進んで温度判定後カウント値ＣＡＦＴ
ＭＰを０にリセットした後、ステップ４１６に進む。
後カウント値ＣＡＦＴＭＰに１を加算した後、ステップ
４２２にて温度判定後カウント値ＣＡＦＴＭＰが所定値
ＫＣＡＦＴＭＰ（例えば４＝１６ms）以上か否かを判断
し、ステップ４２２にて温度判定後カウント値ＣＡＦＴ
ＭＰが所定値ＫＣＡＦＴＭＰ以上でないと判断した場合
にはそのまま電圧徐変及び起電力検出ルーチンを抜け、
ステップ４２２にて温度判定後カウント値ＣＡＦＴＭＰ
が所定値ＫＣＡＦＴＭＰ以上であると判断した場合には
ステップ４２３に進んで温度判定後カウント値ＣＡＦＴ
ＭＰを０にリセットした後、ステップ４１６に進む。
【００６９】この実施例では、温度判定後に酸素センサ
Ｓの供給電圧が直ちに所望値の電圧ＶPOSに設定される
ため、その時に酸素センサＳに生じる起電力により、所
望の電圧電圧ＶPOSを酸素センサＳに供給してから、酸
素センサＳに流れる限界電流ＩPOSが安定するまで、時
間遅れが生じるため、第１実施例に対し所定値ＫＣＡＦ
ＴＭＰに対応する例えば１６msの間、内燃機関の空燃比
の検出機会が減少することになる。
Ｓの供給電圧が直ちに所望値の電圧ＶPOSに設定される
ため、その時に酸素センサＳに生じる起電力により、所
望の電圧電圧ＶPOSを酸素センサＳに供給してから、酸
素センサＳに流れる限界電流ＩPOSが安定するまで、時
間遅れが生じるため、第１実施例に対し所定値ＫＣＡＦ
ＴＭＰに対応する例えば１６msの間、内燃機関の空燃比
の検出機会が減少することになる。
【００７０】〔第５実施例〕第１実施例との相違点のみ
説明する。図３０は第１実施例における図８の電圧徐変
及び起電力検出ルーチンの代わりに用いられるもので、
図８のステップ４０８〜４１２の起電力Ｖｅを検出し
て、この起電力Ｖｅが所定値ＫＶｅ以下になるのを検出
する処理の代わりに、ステップ４３０、４３１を用いた
ものである。すなわち、ステップ４３０において空燃比
または限界電流ＩPOSと素子内部抵抗ＺＤＣとから起電
力Ｖｅが発生すると予測される最小所望電圧ＶPOSL（酸
素センサＳの限界電流領域内の低電圧側の端付近の電
圧）を、予めＲＯＭに記憶されたマップから読出て算出
した後、ステップ４３１に進んで、酸素センサＳの供給
電圧Ｖｒが最小所望電圧ＶPOSLより小さいか否かを判断
する。ステップ４３１で酸素センサＳの供給電圧Ｖｒが
最小所望電圧ＶPOSLより小さくないと判断された場合に
は本ルーチンを抜け、ステップ４３１で酸素センサＳの
供給電圧Ｖｒが最小所望電圧ＶPOSLより小さいと判断さ
れた場合にはステップ４１３に進む。
説明する。図３０は第１実施例における図８の電圧徐変
及び起電力検出ルーチンの代わりに用いられるもので、
図８のステップ４０８〜４１２の起電力Ｖｅを検出し
て、この起電力Ｖｅが所定値ＫＶｅ以下になるのを検出
する処理の代わりに、ステップ４３０、４３１を用いた
ものである。すなわち、ステップ４３０において空燃比
または限界電流ＩPOSと素子内部抵抗ＺＤＣとから起電
力Ｖｅが発生すると予測される最小所望電圧ＶPOSL（酸
素センサＳの限界電流領域内の低電圧側の端付近の電
圧）を、予めＲＯＭに記憶されたマップから読出て算出
した後、ステップ４３１に進んで、酸素センサＳの供給
電圧Ｖｒが最小所望電圧ＶPOSLより小さいか否かを判断
する。ステップ４３１で酸素センサＳの供給電圧Ｖｒが
最小所望電圧ＶPOSLより小さくないと判断された場合に
は本ルーチンを抜け、ステップ４３１で酸素センサＳの
供給電圧Ｖｒが最小所望電圧ＶPOSLより小さいと判断さ
れた場合にはステップ４１３に進む。
【００７１】すなわち、本実施例では、第１実施例に対
し、起電力Ｖｅを検出して所望値の電圧ＶPOSを起電力
Ｖｅが所定値以下になるまで徐々に低下させる代わり
に、起電力Ｖｅを検出することなく、所望値の電圧Ｖ
POS を、限界電流の発生限界近傍で起電力Ｖｅが所定値
以下になると予測される最小所望電圧ＶPOSLまで徐々に
低下させるようにしたものである。この実施例では、起
電力Ｖｅが所定値以下になるのを検出せずに予測して測
温電圧に切り換えるものであるので、酸素センサＳのば
らつきや経時変化などを見込んで、最小所望電圧ＶPOSL
供給時の起電力Ｖｅは第１実施例より大きめになること
から、図９のステップ５０５の設定値ＫＣＴＭＰは例え
ば２（＝８ms）というように第１実施例より大きめの値
に設定する必要がある。
し、起電力Ｖｅを検出して所望値の電圧ＶPOSを起電力
Ｖｅが所定値以下になるまで徐々に低下させる代わり
に、起電力Ｖｅを検出することなく、所望値の電圧Ｖ
POS を、限界電流の発生限界近傍で起電力Ｖｅが所定値
以下になると予測される最小所望電圧ＶPOSLまで徐々に
低下させるようにしたものである。この実施例では、起
電力Ｖｅが所定値以下になるのを検出せずに予測して測
温電圧に切り換えるものであるので、酸素センサＳのば
らつきや経時変化などを見込んで、最小所望電圧ＶPOSL
供給時の起電力Ｖｅは第１実施例より大きめになること
から、図９のステップ５０５の設定値ＫＣＴＭＰは例え
ば２（＝８ms）というように第１実施例より大きめの値
に設定する必要がある。
【００７２】〔第６実施例〕第１実施例との相違点のみ
説明する。図３１は第１実施例における図５に相当す
る。このうちステップ１００、３００、５００は図５と
全く同じなので説明を省略する。図３１のステップ２０
０のＡ／Ｆ検出ルーチンは図６と動作は同じであるが、
第３２図に示すごとく、そのステップ２０３ｂにおける
所望値の電圧Ｖｐｏｓの計算方法のみが違っている。こ
のＶｐｏｓの算出方法を図３３のセンサ電流−電圧特性
中に示す。図３３に示された式 Ｖｐｏｓ＝ＺＤＣ×Ｉｐｏｓ＋Ｖｏ でＶｐｏｓを決定すれば、センサ温度（ＺＤＣ）やＡ／
Ｆ（Ｉｐｏｓ）が変化してもそれに追従してＶｐｏｓも
変化してくれる。ここで式中の定数Ｖｏの値であるが、
特公平１−２８９０５号公報に記載される従来方法だと
Ｖｐｏｓを限界電流領域の中心に狙うため、例えば０．
５Ｖ（０．２５〜０．７５Ｖ）とするが、この実施例で
は素子温度検出時の誤差を小さくするため、限界電流領
域内の低電圧側の端になるべく近づきたい。そこで、マ
イクロコンピュータのサンプル間隔とＺＤＣやＩｐｏｓ
の変化速度を考慮して例えばＶｏ＝０．１とする（酸素
センサＳの起電力Ｖｅを小さくするためにはＶｏは小さ
い方がよいが、Ｖｏを小さくし過ぎると限界電流の誤差
が大きくなる。従って、０Ｖ≦Ｖｏ＜０．２５Ｖの範囲
であればよいが、０．０５≦Ｖｏ≦０．１２Ｖが好まし
い。
説明する。図３１は第１実施例における図５に相当す
る。このうちステップ１００、３００、５００は図５と
全く同じなので説明を省略する。図３１のステップ２０
０のＡ／Ｆ検出ルーチンは図６と動作は同じであるが、
第３２図に示すごとく、そのステップ２０３ｂにおける
所望値の電圧Ｖｐｏｓの計算方法のみが違っている。こ
のＶｐｏｓの算出方法を図３３のセンサ電流−電圧特性
中に示す。図３３に示された式 Ｖｐｏｓ＝ＺＤＣ×Ｉｐｏｓ＋Ｖｏ でＶｐｏｓを決定すれば、センサ温度（ＺＤＣ）やＡ／
Ｆ（Ｉｐｏｓ）が変化してもそれに追従してＶｐｏｓも
変化してくれる。ここで式中の定数Ｖｏの値であるが、
特公平１−２８９０５号公報に記載される従来方法だと
Ｖｐｏｓを限界電流領域の中心に狙うため、例えば０．
５Ｖ（０．２５〜０．７５Ｖ）とするが、この実施例で
は素子温度検出時の誤差を小さくするため、限界電流領
域内の低電圧側の端になるべく近づきたい。そこで、マ
イクロコンピュータのサンプル間隔とＺＤＣやＩｐｏｓ
の変化速度を考慮して例えばＶｏ＝０．１とする（酸素
センサＳの起電力Ｖｅを小さくするためにはＶｏは小さ
い方がよいが、Ｖｏを小さくし過ぎると限界電流の誤差
が大きくなる。従って、０Ｖ≦Ｖｏ＜０．２５Ｖの範囲
であればよいが、０．０５≦Ｖｏ≦０．１２Ｖが好まし
い。
【００７３】図３１のステップ４００の電圧印加ルーチ
ンを図３４に示す。図３４は第１実施例の図８に相当す
るので、それと違い部分のみ説明する。この実施例で
は、電圧を徐変させないので、図３３で図８のうち徐変
に関わるステップ４０７〜４１２，４１４，４１５を省
略した形となっている。図３５は第６実施例の動作時の
センサ印加電圧（図３５（ａ））とセンサ電流（図３５
（ｂ））とセンサ電圧−電流特性（図３５（ｃ））の挙
動を示す。従来の印加電圧での挙動は軌跡１、第６実施
例での挙動は軌跡２となる。印加電圧をＶｐｏｓからＶ
ｎｅｇへまたはＶｎｅｇからＶｐｏｓへ切り替えた瞬間
の電流の軌跡は図３５（ｃ）中の直線ＡＢまたは直線Ｃ
Ｄとなる。この直線の傾きはセンサの内部抵抗ＺＤＣの
逆数とほぼ等しい。従って図３５（ｃ）より、従来の印
加電圧Ｖｐｏｓ１よりも限界電流流域の負電圧側に近い
Ｖｐｏｓ２の方が素子温度検出時に測定する電流値Ｃが
Ｉｎｅｇにより近くなる。よって本実施例では従来方法
よりも内部抵抗ＺＤＣの検出精度（即ち素子温度選出精
度）が向上する。また、Ｄ点も従来方法よりＩｐｏｓに
近づくため、素子温度検出後から正確なＡ／Ｆを検出で
きるまでの時間も図３５（ｂ）のｔ１からｔ２へ短縮で
きる。
ンを図３４に示す。図３４は第１実施例の図８に相当す
るので、それと違い部分のみ説明する。この実施例で
は、電圧を徐変させないので、図３３で図８のうち徐変
に関わるステップ４０７〜４１２，４１４，４１５を省
略した形となっている。図３５は第６実施例の動作時の
センサ印加電圧（図３５（ａ））とセンサ電流（図３５
（ｂ））とセンサ電圧−電流特性（図３５（ｃ））の挙
動を示す。従来の印加電圧での挙動は軌跡１、第６実施
例での挙動は軌跡２となる。印加電圧をＶｐｏｓからＶ
ｎｅｇへまたはＶｎｅｇからＶｐｏｓへ切り替えた瞬間
の電流の軌跡は図３５（ｃ）中の直線ＡＢまたは直線Ｃ
Ｄとなる。この直線の傾きはセンサの内部抵抗ＺＤＣの
逆数とほぼ等しい。従って図３５（ｃ）より、従来の印
加電圧Ｖｐｏｓ１よりも限界電流流域の負電圧側に近い
Ｖｐｏｓ２の方が素子温度検出時に測定する電流値Ｃが
Ｉｎｅｇにより近くなる。よって本実施例では従来方法
よりも内部抵抗ＺＤＣの検出精度（即ち素子温度選出精
度）が向上する。また、Ｄ点も従来方法よりＩｐｏｓに
近づくため、素子温度検出後から正確なＡ／Ｆを検出で
きるまでの時間も図３５（ｂ）のｔ１からｔ２へ短縮で
きる。
【００７４】また、センサ温度が十分上昇し、センサが
活性してからＡ／Ｆを検出すればよければ、図３２のス
テップ２０３ｂにおいてＶｐｏｓを決定する式 Ｖｐｏｓ＝ＺＤＣ×Ｉｐｏｓ＋Ｖｏ のＺＤＣを固定値としてもよいが、ＺＤＣは温度判定ル
ーチンで検出したＺＤＣを用いることにより、より正確
にＶｐｏｓを、限界電流流域内の低圧側の端に設定する
ことができる。
活性してからＡ／Ｆを検出すればよければ、図３２のス
テップ２０３ｂにおいてＶｐｏｓを決定する式 Ｖｐｏｓ＝ＺＤＣ×Ｉｐｏｓ＋Ｖｏ のＺＤＣを固定値としてもよいが、ＺＤＣは温度判定ル
ーチンで検出したＺＤＣを用いることにより、より正確
にＶｐｏｓを、限界電流流域内の低圧側の端に設定する
ことができる。
【００７５】〔第７実施例〕第１実施例と相違する部分
のみ記述する。図３６は第１実施例の図６のＡ／Ｆ検出
ルーチンに代わり用いられるもので、ステップ２０１と
ステップ２０２との間にステップ２０４、２０５追加し
ている。ステップ２０４では第１実施例の図８中のステ
ップ４１１で検出した起電力から図３７の関係（起電力
が０．２５Ｖ以下になると、起電力が小さくなるのに従
ってΔＩｐが指数関係的に増加する）を用い、補正量Δ
Ｉｐを決定する。なお、図３７の関係は予めＲＯＭに記
憶されている。ステップ２０５ではステップ２０１で検
出したＩｐｏｓの値をΔＩｐで加算補正する。
のみ記述する。図３６は第１実施例の図６のＡ／Ｆ検出
ルーチンに代わり用いられるもので、ステップ２０１と
ステップ２０２との間にステップ２０４、２０５追加し
ている。ステップ２０４では第１実施例の図８中のステ
ップ４１１で検出した起電力から図３７の関係（起電力
が０．２５Ｖ以下になると、起電力が小さくなるのに従
ってΔＩｐが指数関係的に増加する）を用い、補正量Δ
Ｉｐを決定する。なお、図３７の関係は予めＲＯＭに記
憶されている。ステップ２０５ではステップ２０１で検
出したＩｐｏｓの値をΔＩｐで加算補正する。
【００７６】図３７のΔＩｐと起電力の関係を図３８の
センサ電圧−電流特性によって説明する。センサ静特性
は限界電流を示す限界電流領域と抵抗の特性を示す抵抗
支配領域とに分けられるが、その境界（以下、静特性の
境界）は厳密にはなめらかな曲線で結ばれている。その
ためＡ／Ｆ（限界電流値）を検出するとき印加電圧Ｖｐ
ｏｓを限界電流領域内の低電圧側の境界に近づけると、
Ｖｐｏｓが曲線の領域に入ってしまうため、限界電流値
Ｉｐｏｓを実際の値より小さめに検出してしまう。ここ
で、Ｉｐｏｓの検出誤差は境界とＶｐｏｓとの距離即
ち、起電力に関係する。
センサ電圧−電流特性によって説明する。センサ静特性
は限界電流を示す限界電流領域と抵抗の特性を示す抵抗
支配領域とに分けられるが、その境界（以下、静特性の
境界）は厳密にはなめらかな曲線で結ばれている。その
ためＡ／Ｆ（限界電流値）を検出するとき印加電圧Ｖｐ
ｏｓを限界電流領域内の低電圧側の境界に近づけると、
Ｖｐｏｓが曲線の領域に入ってしまうため、限界電流値
Ｉｐｏｓを実際の値より小さめに検出してしまう。ここ
で、Ｉｐｏｓの検出誤差は境界とＶｐｏｓとの距離即
ち、起電力に関係する。
【００７７】また図３７では起電力が同じであればＩｐ
ｏｓが変わっても補正量ΔＩｐを一定としたが、図３７
にＩｐｏｓの軸も加えて３次元のマップでΔＩｐを決定
するようにすればもっと厳密に補正できる。また図３７
では起電力の小さいところ即ち静特性の境界付近のみを
ΔＩｐ補正するマップとなっているが、図３９のように
限界電流領域内の低電圧側の端（左側の端）に加えて、
限界電流領域の中心付近のフラット性や、限界電流領域
内の高電圧側の端（右側の端）の立ち上がり部をも補正
するようにしてもよい。
ｏｓが変わっても補正量ΔＩｐを一定としたが、図３７
にＩｐｏｓの軸も加えて３次元のマップでΔＩｐを決定
するようにすればもっと厳密に補正できる。また図３７
では起電力の小さいところ即ち静特性の境界付近のみを
ΔＩｐ補正するマップとなっているが、図３９のように
限界電流領域内の低電圧側の端（左側の端）に加えて、
限界電流領域の中心付近のフラット性や、限界電流領域
内の高電圧側の端（右側の端）の立ち上がり部をも補正
するようにしてもよい。
【００７８】〔第８実施例〕第７実施例と相違する部分
のみ記述する。図４０は図３６のＡ／Ｆ検出ルーチンに
代わり用いられるもので、ステップ２０１の後にステッ
プ４３０と２０７とを追加して、ステップ２０４の代わ
りにステップ２０４ａを用いている。ステップ４３０は
第１実施例の図３０中のステップ４３０と同じ方法で限
界電流領域内の低電圧側の端の電圧ＶｐｏｓＬを求めて
いる。ステップ２０７では現在センサに印加している電
圧ＶｒからＶｐｏｓＬを引いてΔＶを求めている。この
ΔＶは第７実施例における起電力に相当する。ステップ
２０４ａでは図４１のようなΔＩｐとΔＶの関係（ΔＶ
が０．２５Ｖ以下になると、ΔＶが小さくなるのに従っ
てΔＩｐが指数関係的に増加する）を用い補正量ΔＩｐ
を決定する。この実施例では第５、第６実施例のように
センサ供給電圧を瞬断して起電力を検出する手段を有し
ない構成のものでも実現できる。
のみ記述する。図４０は図３６のＡ／Ｆ検出ルーチンに
代わり用いられるもので、ステップ２０１の後にステッ
プ４３０と２０７とを追加して、ステップ２０４の代わ
りにステップ２０４ａを用いている。ステップ４３０は
第１実施例の図３０中のステップ４３０と同じ方法で限
界電流領域内の低電圧側の端の電圧ＶｐｏｓＬを求めて
いる。ステップ２０７では現在センサに印加している電
圧ＶｒからＶｐｏｓＬを引いてΔＶを求めている。この
ΔＶは第７実施例における起電力に相当する。ステップ
２０４ａでは図４１のようなΔＩｐとΔＶの関係（ΔＶ
が０．２５Ｖ以下になると、ΔＶが小さくなるのに従っ
てΔＩｐが指数関係的に増加する）を用い補正量ΔＩｐ
を決定する。この実施例では第５、第６実施例のように
センサ供給電圧を瞬断して起電力を検出する手段を有し
ない構成のものでも実現できる。
【００７９】〔第９実施例〕第６実施例と相違する部分
のみ説明する。図４２は第６実施例における図３２のス
テップ２０３ｂの代わりに用いられる印加電圧設定ルー
チン２０３ｃの詳細を示すもので、図４３のセンサ電圧
−電流特性中のＬ１、Ｌ２は従来と本実施例とにおける
設定印加電圧ＶPOS の軌跡を示すものである。この図４
２、図４３において、空燃比、すなわち酸素濃度が所定
の値であることを示すＩｐ０は理論空燃比近辺の０ｍＡ
でよいがその付近の値でもよい。Ｖｏは理論空燃比近辺
における限界電流領域の低電圧側の端付近の値、例えば
０．１Ｖとする。α、α’は直線Ｌ２の傾きのＺＤＣか
らの偏差を示し、Ａ／Ｆ検出範囲の上限位置、下限位置
において、軌跡Ｌ１に対応する内部抵抗ＺＤＣとほぼ一
致する値、例えば３０Ωとする。
のみ説明する。図４２は第６実施例における図３２のス
テップ２０３ｂの代わりに用いられる印加電圧設定ルー
チン２０３ｃの詳細を示すもので、図４３のセンサ電圧
−電流特性中のＬ１、Ｌ２は従来と本実施例とにおける
設定印加電圧ＶPOS の軌跡を示すものである。この図４
２、図４３において、空燃比、すなわち酸素濃度が所定
の値であることを示すＩｐ０は理論空燃比近辺の０ｍＡ
でよいがその付近の値でもよい。Ｖｏは理論空燃比近辺
における限界電流領域の低電圧側の端付近の値、例えば
０．１Ｖとする。α、α’は直線Ｌ２の傾きのＺＤＣか
らの偏差を示し、Ａ／Ｆ検出範囲の上限位置、下限位置
において、軌跡Ｌ１に対応する内部抵抗ＺＤＣとほぼ一
致する値、例えば３０Ωとする。
【００８０】図４２において、先ずステップ２００４に
おいて、限界電流ＩPOS がＩｐ０より小さいか否かを判
断し、限界電流ＩPOS がＩｐ０より小さくないと判断し
た時にはステップ２００５に進み、限界電流ＩPOS がＩ
ｐ０より小さいと判断した時にはステップ２００６に進
む。ステップ２００５では、ＶPOS ＝（ＺＤＣ＋α）×
ＩPOS ＋Ｖｏにより、センサ印加電圧ＶPOS を設定し、
ステップ２００６では、ＶPOS ＝（ＺＤＣ−α’）×Ｉ
POS ＋Ｖｏにより、センサ印加電圧ＶPOS を設定する。
これによって、図４３の軌跡Ｌ２に示すごとく、理論空
燃比付近で限界電流領域内の低電圧の端付近の値とな
り、Ａ／Ｆ検出範囲の上限位置、下限位置において、軌
跡Ｌ１とほぼ一致するようなセンサ印加電圧ＶPOS を設
定することができる。ここで、ステップ２００５、２０
０６においては演算式によりセンサ印加電圧ＶPOS を設
定するようにしたが、ＺＤＣとＩPOS とに応じてあらか
じめＲＡＭなどに記憶されいてるマップによりセンサ印
加電圧ＶPOS を設定するようにしてもよい。
おいて、限界電流ＩPOS がＩｐ０より小さいか否かを判
断し、限界電流ＩPOS がＩｐ０より小さくないと判断し
た時にはステップ２００５に進み、限界電流ＩPOS がＩ
ｐ０より小さいと判断した時にはステップ２００６に進
む。ステップ２００５では、ＶPOS ＝（ＺＤＣ＋α）×
ＩPOS ＋Ｖｏにより、センサ印加電圧ＶPOS を設定し、
ステップ２００６では、ＶPOS ＝（ＺＤＣ−α’）×Ｉ
POS ＋Ｖｏにより、センサ印加電圧ＶPOS を設定する。
これによって、図４３の軌跡Ｌ２に示すごとく、理論空
燃比付近で限界電流領域内の低電圧の端付近の値とな
り、Ａ／Ｆ検出範囲の上限位置、下限位置において、軌
跡Ｌ１とほぼ一致するようなセンサ印加電圧ＶPOS を設
定することができる。ここで、ステップ２００５、２０
０６においては演算式によりセンサ印加電圧ＶPOS を設
定するようにしたが、ＺＤＣとＩPOS とに応じてあらか
じめＲＡＭなどに記憶されいてるマップによりセンサ印
加電圧ＶPOS を設定するようにしてもよい。
【００８１】そして、この実施例における温度検出ルー
チン５００としては、理論空燃比近傍では上述したよう
な素子内部抵抗検出方法を用い、それ以外の空燃比領域
では特公平６−１６０２５号公報に記載されるごとく、
素子内部抵抗ＺＤＣを、ＺＤＣ＝（ＶPOS −Ｖｅ）／Ｉ
POS により求める。すなわち、図９の代わりに図４４が
用いられる。この図４４は図９のステップ５０１のＹＥ
Ｓの後に、ステップ５２１を追加し、このステップ５２
１で限界電流ＩPOS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ
１、Ｉｐ２範囲内にあるか否かを判断し、限界電流Ｉ
POS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ２範囲内
にあると判断したときにはステップ５１０に進み、限界
電流ＩPOS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ２
範囲内にないと判断したときにはステップ４１１の起電
力検出ルーチンに進んで、図１２に示す処理により酸素
センサＳの起電力Ｖｅを検出した後、ステップ５２２で
素子内部抵抗ＺＤＣを、ＺＤＣ＝（ＶPOS −Ｖｅ）／Ｉ
POS により求めた後、ステップ５０９に進む。
チン５００としては、理論空燃比近傍では上述したよう
な素子内部抵抗検出方法を用い、それ以外の空燃比領域
では特公平６−１６０２５号公報に記載されるごとく、
素子内部抵抗ＺＤＣを、ＺＤＣ＝（ＶPOS −Ｖｅ）／Ｉ
POS により求める。すなわち、図９の代わりに図４４が
用いられる。この図４４は図９のステップ５０１のＹＥ
Ｓの後に、ステップ５２１を追加し、このステップ５２
１で限界電流ＩPOS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ
１、Ｉｐ２範囲内にあるか否かを判断し、限界電流Ｉ
POS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ２範囲内
にあると判断したときにはステップ５１０に進み、限界
電流ＩPOS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ２
範囲内にないと判断したときにはステップ４１１の起電
力検出ルーチンに進んで、図１２に示す処理により酸素
センサＳの起電力Ｖｅを検出した後、ステップ５２２で
素子内部抵抗ＺＤＣを、ＺＤＣ＝（ＶPOS −Ｖｅ）／Ｉ
POS により求めた後、ステップ５０９に進む。
【００８２】〔第１０実施例〕第９実施例と相違する部
分のみ説明する。図４５は第９実施例における図４２の
代わりに用いられる印加電圧設定ルーチン２０３ｄの詳
細を示すもので、図４６のセンサ電圧−電流特性中のＬ
１、Ｌ２は従来と本実施例とにおける設定印加電圧Ｖ
POS の軌跡を示すものである。この図４５、図４６にお
いて、Ｖｏ１は従来の設定印加電圧ＶPOS の軌跡Ｌ１の
電圧軸切片で、例えば、０．５Ｖとする。Ｖｏ２は本実
施例における設定印加電圧ＶPOS の軌跡Ｌ２の電圧軸切
片で、例えば、０．１Ｖとする。Ｉｐ１、Ｉｐ２は限界
電流ＩPOS の理論空燃比近傍の上下限値で図４４のステ
ップ５２１と同じ値に設定してある。
分のみ説明する。図４５は第９実施例における図４２の
代わりに用いられる印加電圧設定ルーチン２０３ｄの詳
細を示すもので、図４６のセンサ電圧−電流特性中のＬ
１、Ｌ２は従来と本実施例とにおける設定印加電圧Ｖ
POS の軌跡を示すものである。この図４５、図４６にお
いて、Ｖｏ１は従来の設定印加電圧ＶPOS の軌跡Ｌ１の
電圧軸切片で、例えば、０．５Ｖとする。Ｖｏ２は本実
施例における設定印加電圧ＶPOS の軌跡Ｌ２の電圧軸切
片で、例えば、０．１Ｖとする。Ｉｐ１、Ｉｐ２は限界
電流ＩPOS の理論空燃比近傍の上下限値で図４４のステ
ップ５２１と同じ値に設定してある。
【００８３】図４５において、先ずステップ２００１に
おいて、限界電流ＩPOS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉ
ｐ１、Ｉｐ２範囲内にあるか否かを判断し、限界電流Ｉ
POSが理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ２範囲内
にないと判断したときにはステップ２００２に進み、限
界電流ＩPOS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ
２範囲内にあると判断したときにはステップ２００３に
進む。ステップ２００２では、ＶPOS ＝ＺＤＣ×ＩPOS
＋Ｖｏ１により、センサ印加電圧ＶPOS を設定し、ステ
ップ２００３では、ＶPOS ＝ＺＤＣ×ＩPOS ＋Ｖｏ２に
より、センサ印加電圧ＶPOS を設定する。これによっ
て、図４６の軌跡Ｌ２に示すごとく、理論空燃比付近の
上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ２範囲内で限界電流領域内の低電
圧の端付近の値となり、理論空燃比付近の上下限値Ｉｐ
１、Ｉｐ２範囲外において、軌跡Ｌ１とほぼ一致するよ
うなセンサ印加電圧ＶPOS を設定することができる。こ
こで、ステップ２００２、２００３においては演算式に
よりセンサ印加電圧ＶPOS を設定するようにしたが、Ｚ
ＤＣとＩPOS とに応じてあらかじめＲＡＭなどに記憶さ
れいてるマップによりセンサ印加電圧ＶPOS を設定する
ようにしてもよい。
おいて、限界電流ＩPOS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉ
ｐ１、Ｉｐ２範囲内にあるか否かを判断し、限界電流Ｉ
POSが理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ２範囲内
にないと判断したときにはステップ２００２に進み、限
界電流ＩPOS が理論空燃比近傍の上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ
２範囲内にあると判断したときにはステップ２００３に
進む。ステップ２００２では、ＶPOS ＝ＺＤＣ×ＩPOS
＋Ｖｏ１により、センサ印加電圧ＶPOS を設定し、ステ
ップ２００３では、ＶPOS ＝ＺＤＣ×ＩPOS ＋Ｖｏ２に
より、センサ印加電圧ＶPOS を設定する。これによっ
て、図４６の軌跡Ｌ２に示すごとく、理論空燃比付近の
上下限値Ｉｐ１、Ｉｐ２範囲内で限界電流領域内の低電
圧の端付近の値となり、理論空燃比付近の上下限値Ｉｐ
１、Ｉｐ２範囲外において、軌跡Ｌ１とほぼ一致するよ
うなセンサ印加電圧ＶPOS を設定することができる。こ
こで、ステップ２００２、２００３においては演算式に
よりセンサ印加電圧ＶPOS を設定するようにしたが、Ｚ
ＤＣとＩPOS とに応じてあらかじめＲＡＭなどに記憶さ
れいてるマップによりセンサ印加電圧ＶPOS を設定する
ようにしてもよい。
【００８４】〔その他の実施例〕なお、上述した実施例
においては、ヒータ２６の加熱制御として、図１５の
の全導通制御との電力制御との素子温フィードバッ
ク制御との３つの組合せを用いることにより、酸素セン
サＳの早期活性化が最も良好に可能であるが、これら
〜の全てを用いる必要はなく、の全導通制御との
電力制御との２つの組合せ、の全導通制御との素子
温フィードバック制御との２つの組合せ、の電力制御
のみ、の素子温フィードバック制御のみによりヒータ
２６の発熱制御をするようにしてもよい。また、ヒータ
２６による加熱制御を用いることなく、内燃機関の排気
ガス温度により酸素センサＳを活性化するものにも、活
性化判定のために素子温度を検出する必要があることか
ら本発明を適用することもできる。
においては、ヒータ２６の加熱制御として、図１５の
の全導通制御との電力制御との素子温フィードバッ
ク制御との３つの組合せを用いることにより、酸素セン
サＳの早期活性化が最も良好に可能であるが、これら
〜の全てを用いる必要はなく、の全導通制御との
電力制御との２つの組合せ、の全導通制御との素子
温フィードバック制御との２つの組合せ、の電力制御
のみ、の素子温フィードバック制御のみによりヒータ
２６の発熱制御をするようにしてもよい。また、ヒータ
２６による加熱制御を用いることなく、内燃機関の排気
ガス温度により酸素センサＳを活性化するものにも、活
性化判定のために素子温度を検出する必要があることか
ら本発明を適用することもできる。
【００８５】また、上述したすべての実施例において、
図４４の温度判定ルーチンを用い、理論空燃比近傍では
上述したような素子内部抵抗検出手法を用い、それ以外
の空燃比領域では特公平６−１６０２５号公報に記載さ
れるごとく、素子内部抵抗ＺＤＣを、ＺＤＣ＝（ＶPOS
−Ｖｅ）／ＩPOS により求めるようにしてもよい。ま
た、所望値の電圧ＶPOSは、上記各実施例以外に、内燃
機関の運転状態に応じて設定したり、一定の値を設定し
たりするようにしてもよい。
図４４の温度判定ルーチンを用い、理論空燃比近傍では
上述したような素子内部抵抗検出手法を用い、それ以外
の空燃比領域では特公平６−１６０２５号公報に記載さ
れるごとく、素子内部抵抗ＺＤＣを、ＺＤＣ＝（ＶPOS
−Ｖｅ）／ＩPOS により求めるようにしてもよい。ま
た、所望値の電圧ＶPOSは、上記各実施例以外に、内燃
機関の運転状態に応じて設定したり、一定の値を設定し
たりするようにしてもよい。
【００８６】さらに、第７、第８実施例の限界電流値の
補正は、第１実施例以外の第２〜第６実施例にも用いる
ことができることは勿論である。 〔実施例と発明との対応〕なお、バイアス制御回路４
０、ステップ４０３、４０４が本発明の限界電流測定用
電圧供給手段に相当し、センサ電流検出回路５０及びス
テップ２０１が本発明の電流検出手段に相当し、ステッ
プ２０２が本発明の酸素濃度判定手段に相当し、ステッ
プ２０３ｂ、２０３ｃ、４０７〜４１２、４３０、４３
１、２００３が本発明の端付近電圧設定手段に相当し、
ステップ４０７、４１２、４３０、４３１が本発明の電
圧低減手段に相当し、ステップ４１１が本発明の起電力
検出手段に相当し、バイアス制御回路４０、ステップ５
０３、５０３ａが本発明の測温電圧供給手段に相当し、
ステップ５０６、５０７が本発明の素子温度判定手段に
相当し、ステップ１２１、１２３が本発明の供給電圧瞬
断手段に相当する。
補正は、第１実施例以外の第２〜第６実施例にも用いる
ことができることは勿論である。 〔実施例と発明との対応〕なお、バイアス制御回路４
０、ステップ４０３、４０４が本発明の限界電流測定用
電圧供給手段に相当し、センサ電流検出回路５０及びス
テップ２０１が本発明の電流検出手段に相当し、ステッ
プ２０２が本発明の酸素濃度判定手段に相当し、ステッ
プ２０３ｂ、２０３ｃ、４０７〜４１２、４３０、４３
１、２００３が本発明の端付近電圧設定手段に相当し、
ステップ４０７、４１２、４３０、４３１が本発明の電
圧低減手段に相当し、ステップ４１１が本発明の起電力
検出手段に相当し、バイアス制御回路４０、ステップ５
０３、５０３ａが本発明の測温電圧供給手段に相当し、
ステップ５０６、５０７が本発明の素子温度判定手段に
相当し、ステップ１２１、１２３が本発明の供給電圧瞬
断手段に相当する。
【００８７】また、ステップ２０３ｃ、２０３ｄが本発
明の端電圧補正手段に相当し、ステップ２０４、２０４
ａ、２０５、２０７が本発明の限界電流補正手段に相当
し、ステップ３０５が本発明の素子活性判別手段に相当
し、ステップ４１４、４１５、４２０、４２２が本発明
の電圧増大手段に相当し、ステップ３０１、３０２、３
０６、３１０が本発明の測温周期決定手段に相当し、ス
テップ２０３、２０３ａが本発明の電圧可変設定手段に
相当し、ステップ５２２が本発明の範囲外素子温度判定
手段に相当し、ヒータ制御回路８０、図１６〜図２３の
制御フローが本発明のヒータ制御手段に相当し、図５の
制御周期が本発明の測酸周期決定手段に相当する。
明の端電圧補正手段に相当し、ステップ２０４、２０４
ａ、２０５、２０７が本発明の限界電流補正手段に相当
し、ステップ３０５が本発明の素子活性判別手段に相当
し、ステップ４１４、４１５、４２０、４２２が本発明
の電圧増大手段に相当し、ステップ３０１、３０２、３
０６、３１０が本発明の測温周期決定手段に相当し、ス
テップ２０３、２０３ａが本発明の電圧可変設定手段に
相当し、ステップ５２２が本発明の範囲外素子温度判定
手段に相当し、ヒータ制御回路８０、図１６〜図２３の
制御フローが本発明のヒータ制御手段に相当し、図５の
制御周期が本発明の測酸周期決定手段に相当する。
【００８８】
【発明の効果】本発明によれば、酸素センサの限界電流
を検出するために限界電流領域内の低圧側の端付近の電
圧を酸素センサに供給していて、酸素センサに誘導され
る起電力が所定値以下の状態から、酸素センサに素子温
度検出のための測温電圧を供給するから、酸素センサに
測温電圧を供給した直後の酸素センサに発生する起電力
によるピーク電流の発生を極力小さくすることができる
ため、素子温度測定のために酸素センサに測温電圧を供
給する時間を最小限に少なくすることができて、酸素濃
度を検出できない時間を大幅に短縮することができるの
みならず、限界電流を検出するための電圧から測温電圧
へと切り換えて素子温度を検出するため素子の内部抵抗
を用いての理論空燃比近傍における素子温の検出も可能
であるという優れた効果がある。
を検出するために限界電流領域内の低圧側の端付近の電
圧を酸素センサに供給していて、酸素センサに誘導され
る起電力が所定値以下の状態から、酸素センサに素子温
度検出のための測温電圧を供給するから、酸素センサに
測温電圧を供給した直後の酸素センサに発生する起電力
によるピーク電流の発生を極力小さくすることができる
ため、素子温度測定のために酸素センサに測温電圧を供
給する時間を最小限に少なくすることができて、酸素濃
度を検出できない時間を大幅に短縮することができるの
みならず、限界電流を検出するための電圧から測温電圧
へと切り換えて素子温度を検出するため素子の内部抵抗
を用いての理論空燃比近傍における素子温の検出も可能
であるという優れた効果がある。
【図１】特許請求の範囲の記載に対する対応図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すブロック回路図であ
る。
る。
【図３】（Ａ）は図２の酸素センサのセンサ本体の拡大
断面図であり、（Ｂ）は当該酸素センサの電圧−電流特
性を温度をパラメータとして示す特性図である。
断面図であり、（Ｂ）は当該酸素センサの電圧−電流特
性を温度をパラメータとして示す特性図である。
【図４】上記第１実施例におけるバイアス制御回路の具
体電気回路図である。
体電気回路図である。
【図５】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図６】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図７】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図８】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図９】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１０】素子直流インピーダンス、限界電流と所望電
圧との関係を示す特性図である。
圧との関係を示す特性図である。
【図１１】素子温と素子直流インピーダンスとの関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図１２】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１３】本発明の第１実施例の作用説明に供する酸素
センサの電圧−電流特性を示す特性図である。
センサの電圧−電流特性を示す特性図である。
【図１４】上記第１実施例の作動説明に供するタイムチ
ャートである。
ャートである。
【図１５】上記第１実施例の作動説明に供するタイムチ
ャートである。
ャートである。
【図１６】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１７】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１８】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１９】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図２０】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図２１】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図２２】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図２３】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図２４】ヒータ抵抗初期値と目標積算供給電力との関
係を示す特性図である。
係を示す特性図である。
【図２５】ヒータ温度とヒータ抵抗との関係を示す特性
図である。
図である。
【図２６】素子直流インピーダンスとヒータ電力との関
係を示す特性図である。
係を示す特性図である。
【図２７】本発明の第２実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図２８】本発明の第３実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図２９】本発明の第４実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図３０】本発明の第５実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図３１】本発明の第６実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図３２】本発明の第６実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図３３】本発明の第６実施例の作用説明に供する酸素
センサの電流−電圧特性を示す特性図である。
センサの電流−電圧特性を示す特性図である。
【図３４】本発明の第６実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図３５】（ａ）はセンサ印加電圧を示す波形図であ
り、（ｂ）はセンサ電流を示す波形図であり、（ｃ）は
本発明の第６実施例の作用説明に供する酸素センサの電
圧−電流特性を示す特性図である。
り、（ｂ）はセンサ電流を示す波形図であり、（ｃ）は
本発明の第６実施例の作用説明に供する酸素センサの電
圧−電流特性を示す特性図である。
【図３６】本発明の第７実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図３７】本発明の第７実施例の作用説明に供する起電
力−限界電流補正量特性図である。
力−限界電流補正量特性図である。
【図３８】本発明の第７実施例の作用説明に供するセン
サ電圧−電流特性図である。
サ電圧−電流特性図である。
【図３９】本発明の第７実施例に対する変形例の作用説
明に供する起電力−限界電流補正量特性図である。
明に供する起電力−限界電流補正量特性図である。
【図４０】本発明の第８実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図４１】本発明の第８実施例の作用説明に供する端電
圧差−限界電流補正量特性図である。
圧差−限界電流補正量特性図である。
【図４２】本発明の第９実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図４３】本発明の第９実施例の作用説明に供するセン
サ電圧−電流特性図である。
サ電圧−電流特性図である。
【図４４】本発明の第９実施例の作用を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図４５】本発明の第１０実施例の作用を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４６】本発明の第１０実施例の作用説明に供するセ
ンサ電圧−電流特性図である。
ンサ電圧−電流特性図である。
Ｓ 酸素センサ ２０ センサ本体 ２６ ヒータ ４０ バイアス制御回路 ５０ センサ電流検出回路 ５５ 半導体スイッチ ７０ マイクロコンピュータ ８０ ヒータ制御回路 ８１ バッテリー ８２ 電流検出抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 幸宏 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (18)
- 【請求項１】 限界電流式酸素センサと、 前記酸素センサに限界電流を測定するための所望値の電
圧を供給する限界電流測定用電圧供給手段と、 前記電圧の供給により前記酸素センサに流れる限界電流
を検出する電流検出手段と、 前記酸素センサが活性状態にある時の前記限界電流に基
づき酸素濃度を判定する酸素濃度判定手段と、 前記酸素センサに温度を判定するための測温電圧を短時
間供給する測温電圧供給手段と、 前記測温電圧供給手段より前記酸素センサに温度を判定
するための測温電圧が供給されている時に前記電流検出
手段により検出された電流により前記酸素センサの内部
抵抗を検出することにより素子温度を判定する素子温度
判定手段とを備え、 前記限界電流測定用電圧供給手段は、前記酸素センサの
限界電流領域内の低電圧側の端付近に前記所望値の電圧
を設定する端付近電圧設定手段を含む酸素濃度判定装
置。 - 【請求項２】 限界電流式酸素センサと、 前記酸素センサに限界電流を測定するための電圧を供給
する限界電流測定用電圧供給手段と、 前記電圧の供給により前記酸素センサに流れる限界電流
を検出する電流検出手段と、 前記酸素センサが活性状態にある時の前記限界電流に基
づき酸素濃度を判定する酸素濃度判定手段と、 前記限界電流を検出している時に前記限界電流測定用電
圧供給手段より前記酸素センサに供給される電圧を所望
値より徐々に減少させる電圧低減手段と、 前記酸素センサに前記限界電流が流れている時の前記酸
素センサの起電力を検出する起電力検出手段と、 前記電圧低減手段により電圧を徐々に減少している時の
前記起電力検出手段により検出された起電力が所定値以
下になると前記酸素センサに温度を判定するための測温
電圧を短時間供給する測温電圧供給手段と、 前記測温電圧供給手段より前記酸素センサに温度を判定
するための測温電圧が供給されている時に前記電流検出
手段により検出された電流により前記酸素センサの内部
抵抗を検出することにより素子温度を判定する素子温度
判定手段とを備える酸素濃度判定装置。 - 【請求項３】 前記電圧低減手段により前記酸素センサ
に供給される電圧を徐々に減少させている時に前記限界
電流測定用電圧供給手段より前記酸素センサに供給され
る電圧を周期的に瞬断する供給電圧瞬断手段を備え、 前記起電力検出手段は前記供給電圧瞬断手段により前記
酸素センサに供給される電圧を瞬断した時に前記酸素セ
ンサに誘導される電圧を検出するものである請求項２記
載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項４】 前記素子温度判定手段により素子温度を
判定した後に、前記酸素センサに供給される電圧を、前
記所望値まで増大させる電圧増大手段を備える請求項２
または３記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項５】 前記電圧低減手段を所定の温度測定周期
で周期的に作動させる測温周期決定手段を備える請求項
２〜４のうちいずれか１つに記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項６】 限界電流式酸素センサと、 前記酸素センサに限界電流を測定するための電圧を供給
する限界電流測定用電圧供給手段と、 前記電圧の供給により前記酸素センサに流れる限界電流
を検出する電流検出手段と、 前記酸素センサが活性状態にある時の前記限界電流に基
づき酸素濃度を判定する酸素濃度判定手段と、 前記限界電流を検出している時に前記限界電流測定用電
圧供給手段より前記酸素センサに供給される電圧を、所
望値より、前記限界電流の発生限界近傍で前記酸素セン
サに発生する起電力が所定値以下となる所定値まで徐々
に減少させる電圧低減手段と、 前記限界電流発生限界近傍の所定値まで前記酸素センサ
に供給される電圧が減少すると前記酸素センサに温度を
判定するための測温電圧を短時間供給する測温電圧供給
手段と、 前記測温電圧供給手段より前記酸素センサに温度を判定
するための測温電圧が供給されている時に前記電流検出
手段により検出された電流により前記酸素センサの内部
抵抗を検出することにより素子温度を判定する素子温度
判定手段と、 前記素子温度判定手段により素子温度を判定した後に、
前記酸素センサに供給される電圧を前記所望値まで増大
させる電圧増大手段と、 前記電圧低減手段を所定の温度測定周期で周期的に作動
させる測温周期決定手段とを備える酸素濃度判定装置。 - 【請求項７】 前記増大手段は、前記起電力が所定値以
下になった時の前記酸素センサに供給されていた電圧よ
り前記所望値まで電圧を徐々に増大するものである請求
項４〜６のいずれか１つに記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項８】 前記電流検出手段による限界電流の検出
及び前記酸素濃度判定手段による酸素濃度の判定を、前
記測温周期決定手段による温度測定周期より短い周期で
繰り返して実行させる測酸周期決定手段を備える請求項
５〜７のいずれか１つに記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項９】 前記酸素濃度が所定の範囲内のときの前
記所望の電圧を前記所望の範囲外のときよりも前記限界
電流領域の低電圧側の端へ近づける端電圧変更手段を備
える請求項１に記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項１０】 前記酸素濃度が所定の範囲外のときに
は、前記酸素センサに発生する起電力を前記所望の電圧
より減算した値を前記限界電流値により除算して前記酸
素センサの内部抵抗を検出することにより素子温度を判
定する範囲外素子温度判定手段をさらに備える請求項１
〜９のいずれか１つに記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項１１】 前記所定の範囲は理論空燃比近傍に設
定されている請求項９または１０記載の酸素濃度判定装
置。 - 【請求項１２】 前記酸素センサに発生する起電力に応
じて前記限界電流を補正する限界電流補正手段を含む請
求項１〜１１のいずれか１つに記載の酸素濃度判定装
置。 - 【請求項１３】 前記素子温度判定手段により判定した
素子温度に応じて前記酸素センサの活性状態を判別する
素子活性判別手段を備える請求項１〜１３のうちいずれ
か１つに記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項１４】 前記酸素センサを加熱するヒータと、 前記素子温度判定手段により判定した素子温度に応じて
前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御手段とを備え
る請求項１〜１３のうちいずれか１つに記載の酸素濃度
判定装置。 - 【請求項１５】 前記素子温度判定手段により判定した
素子温度に応じて、前記限界電流測定用電圧供給手段よ
り前記酸素センサに供給される所望値の電圧を可変設定
する電圧可変設定手段を備える請求項１〜１４のうちい
ずれか１つに記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項１６】 前記酸素濃度判定手段により判定した
酸素濃度に応じて、前記限界電流測定用電圧供給手段よ
り前記酸素センサに供給される所望値の電圧を可変設定
する電圧可変設定手段を備える請求項１〜１５のうちい
ずれか１つに記載の酸素濃度判定装置。 - 【請求項１７】 前記測温電圧供給手段は予め定められ
た負電圧を前記酸素センサに供給するものである請求項
１〜１６のうちいずれか１つに記載の酸素濃度判定装
置。 - 【請求項１８】 前記測温電圧供給手段は、前記限界電
流測定用電圧供給手段によって前記酸素センサに供給さ
れる所望値の電圧より所定値低い電圧を前記酸素センサ
に供給するものである請求項１〜１６のうちいずれか１
つに記載の酸素濃度判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7133986A JPH08313477A (ja) | 1995-03-15 | 1995-05-31 | 酸素濃度判定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-55740 | 1995-03-15 | ||
| JP5574095 | 1995-03-15 | ||
| JP7133986A JPH08313477A (ja) | 1995-03-15 | 1995-05-31 | 酸素濃度判定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313477A true JPH08313477A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=26396641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7133986A Withdrawn JPH08313477A (ja) | 1995-03-15 | 1995-05-31 | 酸素濃度判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08313477A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6649041B2 (en) | 2000-11-22 | 2003-11-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Deterioration detector for exhaust gas sensor and method of detecting deterioration |
| JP2006214885A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | ヒータ付きセンサの温度制御装置 |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP7133986A patent/JPH08313477A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6649041B2 (en) | 2000-11-22 | 2003-11-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Deterioration detector for exhaust gas sensor and method of detecting deterioration |
| DE10121521B4 (de) * | 2000-11-22 | 2005-02-24 | Mitsubishi Denki K.K. | Verschlechterungsdetektor für einen Abgassensor und Verfahren zum Detektieren einer Verschlechterung |
| JP2006214885A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Toyota Motor Corp | ヒータ付きセンサの温度制御装置 |
| JP4670376B2 (ja) * | 2005-02-03 | 2011-04-13 | トヨタ自動車株式会社 | ヒータ付きセンサの温度制御装置 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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