JPH0875695A - 酸素濃度センサの付着物除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸素濃度センサの表面上の付着物を良好に除
去して酸素濃度センサの出力電圧が正規の出力電圧から
ずれるのを阻止することにより良好な空燃比制御を確保
する。 【構成】 排気マニホルド９には、排気マニホルド９内
を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出するためのＯ₂
センサ１２が取付けられている。機関停止後にもＯ₂ セ
ンサ１２を作動させ続ける。機関停止後、Ｏ₂ センサ１
２の出力電圧が予め定められた設定電圧よりも低くなっ
たときにはＯ₂ センサ１２周りの排気マニホルド９内に
付着物を除去するのに充分な酸素が存在していると判断
して電熱ヒータ１８を作動させる。その結果、Ｏ₂ セン
サ１２の表面上の付着物を確実に除去することができ、
したがってＯ₂ センサ１２の出力特性を確実に正規の出
力特性に更正することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は酸素濃度センサの付着物
除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の内燃機関では、機関排気通路内に
排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを配置
し、酸素濃度センサにより例えば機関空燃比が希薄（リ
ーン）であるか、あるいは過濃（リッチ）であるかを判
断して燃料噴射弁からの燃料噴射量を増減する、いわゆ
る空燃比制御が行われている。ところが、排気ガス中に
含まれる微粒子が酸素濃度センサの表面に付着し、堆積
すると酸素濃度センサの出力特性が正規の出力特性から
ずれるようになり、その結果空燃比制御を良好に行うこ
とができなくなり、斯くして排気ガス中に多量の未燃Ｈ
Ｃ、ＮＯｘ、ＣＯなどが含まれるようになってしまう。
そこで、内燃機関の排気通路内に排気ガス中の酸素濃度
を検出する酸素濃度センサが配置されており、酸素濃度
センサの表面に付着した付着物を除去する酸素濃度セン
サの付着物除去装置であって、酸素濃度センサの表面を
加熱する電熱ヒータと、機関が停止状態に移行したこと
を検出する検出手段と、該検出手段により機関が停止状
態に移行したことが検出されたときに電熱ヒータを制御
して酸素濃度センサ表面を加熱するようにする制御手段
とを具備した付着物除去装置が公知である（特開昭６１
−１２２５５８号公報参照）。この付着物除去装置で
は、機関が停止する毎に酸素濃度センサの表面を加熱し
て酸素濃度センサ表面上の付着物ができるだけ堆積しな
いようにし、それによって酸素濃度センサの出力特性が
正規の出力特性からできるだけずれないようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本願発明者
によれば、排気通路内に付着物を除去するのに充分な酸
素が存在していないときに電熱ヒータにより酸素濃度セ
ンサ表面を加熱するようにすると、酸素濃度センサの出
力特性が変化しないか、或いは正規の出力特性からさら
に大きくずれることが確認された。ところが、通常の内
燃機関では機関停止直後において酸素濃度センサ周りの
排気通路内に付着物を除去するのに充分な酸素が存在し
ているとは限らない。上述の付着物除去装置では酸素濃
度センサ周りの雰囲気を特定することなく酸素濃度セン
サ表面を加熱するようにしており、したがってこの付着
物除去装置におけるように機関停止後に酸素濃度センサ
表面を加熱しても酸素濃度センサの出力特性のずれが必
ずしも更正されるとは限らないという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、内燃機関の排気通路内に排気ガス
中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサが配置されてお
り、該酸素濃度センサの表面に付着した付着物を除去す
る酸素濃度センサの付着物除去装置であって、酸素濃度
センサの表面を加熱する加熱手段と、酸素濃度センサ周
りの排気通路内の酸素濃度が予め定められた設定濃度よ
りも高いか否かを判別する判別手段と、該判別手段によ
り該酸素濃度が該設定濃度よりも高いと判別されたとき
に加熱手段を制御して酸素濃度センサ表面を加熱するよ
うにする制御手段とを具備している。

【０００５】また上記問題点を解決するために本発明に
よれば、内燃機関の排気通路内に排気ガス中の酸素濃度
を検出する酸素濃度センサが配置されており、該酸素濃
度センサの表面に付着した付着物を除去する酸素濃度セ
ンサの付着物除去装置であって、酸素濃度センサの表面
を加熱する加熱手段と、酸素濃度センサ周りの排気通路
内に酸素を供給する酸素供給手段と、酸素濃度センサの
表面上の付着物の付着量を代表する代表値が予め定めら
れた設定値よりも大きいか否かを判別することによって
付着物除去作用を行うべきか否かを判断する判断手段
と、該判断手段により付着物除去作用を行うべきである
と判断されたときに酸素供給手段および加熱手段を制御
して酸素濃度センサ周りの排気通路内に酸素を供給しつ
つ酸素濃度センサ表面を加熱するようにする制御手段と
を具備している。

【０００６】

【作用】本願発明者によれば、酸素濃度センサ表面の加
熱時において酸素濃度センサ周りの排気通路内に付着物
を除去するのに充分な酸素が存在しているときには、酸
素濃度センサの出力特性が正規の出力特性に収束し、こ
れに対し充分な酸素が存在していないときには酸素濃度
センサの出力特性が変化しないか、或いは正規の出力特
性からさらに大きくずれることが確認された。そこで請
求項１に記載の発明では、酸素濃度センサ周りの排気通
路内に付着物を除去するのに充分な酸素が存在している
か否かを判別し、充分な酸素が存在しているときに酸素
濃度センサ表面を加熱して酸素濃度センサ表面上の付着
物を除去し、それによって酸素濃度センサの出力特性を
正規の出力特性に一致させるようにしている。また請求
項２に記載の発明では、付着物除去作用を行うべきとき
に酸素濃度センサ周りの排気通路内に酸素を供給しつつ
酸素濃度センサ表面を加熱して酸素濃度センサ表面上の
付着物を除去し、それによって酸素濃度センサの出力特
性を正規の出力特性に一致させるようにしている。

【０００７】

【実施例】図１を参照すると、機関本体１の燃焼室１ａ
は吸気枝管２を介してサージタンク３に連結され、サー
ジタンク３は吸気ダクト４を介してエアフローメータ５
およびエアクリーナ６に連結される。吸気枝管２内には
燃料噴射弁７が配置されており、吸気ダクト４内にはス
ロットル弁８が配置されている。一方、燃焼室１ａは排
気マニホルド９を介して三元触媒を担持する触媒コンバ
ータ１０に連結され、触媒コンバータ１０は排気管１１
に連結される。図１に示すように、排気マニホルド９内
には排気マニホルド９内の排気ガス中の酸素濃度を検出
する酸素濃度センサ（以下Ｏ₂ センサと称する）１２が
配置されている。なお、燃料噴射弁７は電子制御ユニッ
ト３０の出力信号に基づいて制御される。

【０００８】図２はＯ₂ センサ１２の部分拡大断面図を
示している。図２を参照すると、１３は排気ガス導入孔
１４を備えたハウジング、１５は試験管状をなす固体電
解質、１６は固体電解質１５の外周面とハウジング１３
の内周面とにより画定される排気ガス室、１７は固体電
解質１５の内周面により画定される大気室、１８は大気
室１７内に配置された電熱ヒータ、１９は固体電解質１
５の排気ガス室１６側壁面上に取付けられた排気ガス側
電極、２０は排気ガス側電極１９の上に取付けられたセ
ラミックス膜、２１は固体電解質１５の大気室１７側壁
面上に取付けられた大気側電極、２２はＯ₂ センサ１２
を排気マニホルド９に取付けるためのフランジをそれぞ
れ示す。固体電解質１５は例えば酸化ジルコニウムから
構成され、排気ガス側電極１９および大気側電極２１は
例えば白金からそれぞれ構成される。排気ガス室１６内
には排気ガス導入孔１４を介して排気マニホルド９内を
流通する排気ガスの一部が導入され、この排気ガスは排
気ガス側電極１９と接触する。一方大気室１７内には図
示しない大気導入孔を介して大気が導入され、この大気
は大気側電極２１と接触する。なお、電熱ヒータ１８は
電子制御ユニット３０からの出力信号に基づいて制御さ
れる。

【０００９】再び図１を参照すると、電子制御ユニット
３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３
１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、Ｃ
ＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５およ
び出力ポート３６を具備する。Ｏ₂ センサ１２の出力電
圧はＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。エアフローメータ５は吸入空気量に比例した出力電
圧を発生し、この出力電圧はＡＤ変換器３８を介して入
力ポート３５に入力される。さらにイグニッションスイ
ッチ３９のオン・オフ信号が入力ポート３５に入力され
る。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路４０を介
して燃料噴射弁７およびＯ₂ センサ１２の電熱ヒータ１
８にそれぞれ接続される。

【００１０】また、電子制御ユニット３０はリレー４１
およびイグニッションスイッチ３９を介して電源４２に
接続される。リレー４１はリレー接点４３と、リレー接
点４３を制御するための一対の励磁コイル４４，４５と
を有する。励磁コイル４５はスイッチ４６を介して接地
され、このスイッチ４６は駆動回路４７を介して出力ポ
ート３６に接続される。イグニッションスイッチ３９が
オンになると励磁コイル４４が励磁されるためにリレー
接点４３がオンとなり、それによって電子制御ユニット
３０に電力が供給される。電子制御ユニット３０に電力
が供給されるとスイッチ４６をオンにすべきデータが出
力ポート３６に出力され、それによって励磁コイル４５
も励磁される。一方、イグニッションスイッチ３９がオ
フにされると励磁コイル４４が消勢されるがこのとき励
磁コイル４５は依然として励磁されているのでリレー接
点４３はオンのまま保持され、斯くして電子制御ユニッ
ト３０へ電力が供給され続ける。次いでスイッチ４６を
オフとすべきデータが出力ポート３６に出力されると励
磁コイル４５は消勢され、その結果リレー接点４３がオ
フとなるために電子制御ユニット３０への電力の供給が
停止される。

【００１１】ところでＯ₂ センサ１２は、排気ガス室１
６内に導入される排気ガス中の酸素濃度に応じて、正確
に云うと排気ガス室１６内に導入される排気ガス中の酸
素濃度と、大気室１７内に導入される大気中の酸素濃度
との差に応じて、例えば図３および図４において実線Ａ
でもって示すような出力電圧Ｖｅを発生する。図４から
わかるように出力電圧Ｖｅの曲線Ａは変曲点Ｓを有して
おり、この変曲点Ｓにおける空気過剰率λがほぼ１にな
るように、すなわちこのときの機関空燃比が理論空燃比
になるように予め定められている。したがってＯ₂ セン
サ１２は、空気過剰率λが１よりも小さいとき、すなわ
ち機関空燃比が過濃（リッチ）のときに約０．９（ボル
ト）の出力電圧Ｖｅを発生し、空気過剰率λが１よりも
大きいとき、すなわち機関空燃比が希薄（リーン）のと
きに約０．１（ボルト）の出力電圧Ｖｅを発生する。そ
こで、このようなＯ₂ センサ１２を用いた通常の空燃比
制御では、Ｖｅ＜０．４５（ボルト）のときに機関空燃
比がリーンであると判別し、Ｖｅ≧０．４５（ボルト）
のときに機関空燃比がリッチであると判別するようにし
ている。

【００１２】ところが、機関運転が長期にわたって行わ
れるのに従ってＯ₂ センサ１２の表面、例えば排気ガス
側電極１９上に付着物が付着し、次第に堆積するように
なる。Ｏ₂ センサ１２の表面上に付着物が付着している
とＯ₂ センサ１２の出力電圧Ｖｅが図４において破線Ｂ
で示すように正規の出力電圧Ｖｅ（図４の実線Ａ）から
ずれるようになり、この場合出力電圧曲線の変曲点Ｓ′
における空気過剰率λが１よりも小さくなってしまう。
さらにＯ₂ センサ１２の表面上の付着物の付着量が増大
すると出力電圧曲線は図４において破線Ｃでもって示す
ようになり、この場合出力電圧曲線の変曲点Ｓ″におけ
る空気過剰率λが１よりもさらに小さくなる。出力電圧
曲線の変曲点Ｓ′，Ｓ″における空気過剰率λが１より
も小さくなった場合、上述した通常の空燃比制御におけ
るようにＶｅ＜０．４５（ボルト）のときに機関空燃比
がリーンであると判別するようにすると、実際の機関空
燃比がリッチであるにも関わらずリーンと判別してしま
うようになり（図４の矢印）、その結果空燃比制御を良
好に行うことができなくなってしまう。このため、Ｏ₂
センサ１２の表面上に付着した付着物を除去して出力電
圧曲線の変曲点Ｓにおける空気過剰率λがほぼ１になる
ように、すなわちＯ₂ センサ１２の出力電圧Ｖｅが正規
の出力電圧からずれないようにする必要がある。そこ
で、空燃比制御を行う必要がない、例えば機関停止直後
に電熱ヒータ１８を作動させてＯ₂ センサ１２の表面を
例えば約９００℃まで加熱し、それによってＯ₂ センサ
１２の表面上の付着物を除去するようにすればよい。

【００１３】ところで本願発明者によれば、排気マニホ
ルド９内に付着物を除去するのに充分な酸素が存在して
いないときに電熱ヒータ１８をオンにしてＯ₂ センサ１
２の表面を加熱するようにするとＯ₂ センサ１２の出力
電圧曲線の変曲点における空気過剰率λが１からずれた
まま維持されるか、或いはさらに小さくなり、一方排気
マニホルド９内に付着物を除去するのに充分な酸素が存
在しているときに電熱ヒータ１８をオンにしてＯ₂ セン
サ１２の表面を加熱するようにするとＯ₂ センサ１２の
出力電圧曲線が、その変曲点における空気過剰率λがほ
ぼ１である出力電圧曲線に収束することが確認された。
イグニッションスイッチ３９がオフにされた機関停止直
後には排気マニホルド９内に付着物を除去するのに充分
な酸素が存在しているとは限らないので機関停止直後に
電熱ヒータ１８をオンにしてＯ₂センサ１２の表面を加
熱してもＯ₂ センサ１２の出力電圧曲線を必ずしも正規
の出力電圧曲線に更正できるとは限らない。そこで図１
に示す実施例では、付着物を除去するのに充分な酸素濃
度を設定濃度として予め定めておき、機関が停止される
毎に排気マニホルド９内の酸素濃度が設定濃度よりも高
いか否かを判別し、排気マニホルド９内の酸素濃度が設
定濃度よりも高いと判別されたときに電熱ヒータ１８を
作動させることによりＯ₂ センサ１２の表面を加熱して
約９００℃まで昇温し、それによってＯ₂ センサ１２の
表面上の付着物を除去するようにしている。その結果、
付着物を確実に除去することができるのでＯ₂ センサ１
２の出力電圧曲線の変曲点における空気過剰率λを確実
にほぼ１に一致させることができる。したがって、機関
の良好な空燃比制御を確保することができる。

【００１４】また、付着物を除去するのに充分な酸素が
存在していないときにＯ₂ センサ１２の表面を加熱する
とＯ₂ センサ１２の表面上の付着物が除去されることな
く変質してＯ₂ センサ１２の表面上に固着してしまう恐
れがあるが、図１に示す実施例では付着物を除去するの
に充分な酸素が存在しているときにＯ₂ センサ１２の表
面を加熱するようにしているので付着物がＯ₂ センサ１
２の表面上に固着するのを阻止することができる。さら
に、本実施例では機関が停止される毎に付着物除去作用
を行うようにしているので正規の出力電圧に対するＯ₂
センサ１２の出力電圧Ｖｅのずれを低減することができ
る。

【００１５】次いで電熱ヒータ１８をオンにしてから予
め定められた設定時間ＣＭだけ経過すると電熱ヒータ１
８がオフにされる。この設定時間ＣＭは、出力電圧曲線
の変曲点における空気過剰率λがほぼ１になるのに充分
な時間として予め定められている。

【００１６】ところで本実施例では、排気マニホルド９
内の酸素濃度が設定濃度よりも高いか否かを判別するの
にＯ₂ センサ１２の出力電圧Ｖｅを用いるようにしてい
る。ところが、図４を参照して説明したようにＯ₂ セン
サ１２の出力電圧ＶｅはＯ₂センサ１２の表面上に付着
物があると正規の出力電圧Ｖｅからずれてしまう。そこ
で本実施例では、正規の出力電圧Ｖｅに対する実際の出
力電圧Ｖｅのずれに関わらず、排気マニホルド９内の酸
素濃度が設定濃度よりも高くなる出力電圧を設定電圧Ｖ
ｏとして予め定めておき（図４参照）、機関停止後にお
いてＶｅ＜Ｖｏのときに排気マニホルド９内の酸素濃度
が設定濃度よりも高いと判別し、Ｖｅ≧Ｖｏのときに排
気マニホルド９内の酸素濃度が設定濃度以下であると判
別するようにしている。その結果、Ｏ₂ センサ１２の出
力電圧が正規の出力電圧からずれている場合にも排気マ
ニホルド９内の酸素濃度が設定濃度よりも高いか否かを
正確に判別することができる。なお、設定電圧は例えば
０．２（ボルト）である。

【００１７】図５は上述した付着物除去制御を行うため
のルーチンを示している。このルーチンは予め定められ
た設定時間毎の割込みによって実行される。図５を参照
すると、まずステップ５０では、付着物除去作用を行う
べきときにセットされるフラグがセットされているか否
かが判別される。通常このフラグはセットされていない
ので次いでステップ５１に進む。ステップ５１ではイグ
ニッションスイッチ３９がオフであるか否かが判別され
る。イグニッションスイッチ３９がオンのときには処理
サイクルを終了する。一方イグニッションスイッチ３９
がオフのときには次いでステップ５２に進み、Ｏ₂ セン
サ１２の出力電圧Ｖｅが設定電圧Ｖｏよりも低いか否か
が判別される。ステップ５２においてＶｅ＜Ｖｏのとき
には、Ｏ₂ センサ１２周りの排気マニホルド９内に充分
な酸素が存在していると判断し、次いでステップ５３に
進んでフラグをセットした後にステップ５４に進んで電
熱ヒータ１８をオンにする。その結果、Ｏ₂ センサ１２
の表面に付着している付着物が良好に除去される。一
方、ステップ５２においてＶｅ≧ＶｏのときにはＯ₂ セ
ンサ１２周りの排気マニホルド９内に充分な酸素が存在
していない恐れがあるので電熱ヒータ１８を作動させる
ことなく処理サイクルを終了する。

【００１８】次の処理サイクルにおいて、フラグがセッ
トされているときにはステップ５０からステップ５５に
進み、タイマカウント値Ｃが予め定められた設定値ＣＭ
以上であるか否かが判別される。ステップ５５において
Ｃ＜ＣＭのときには次いでステップ５６に進み、タイマ
カウント値Ｃを１だけインクリメントして処理サイクル
を終了する。ステップ５５においてＣ≧ＣＭのときには
付着物除去作用が完了したと判断して、すなわち出力電
圧曲線の変曲点Ｓにおける空気過剰率λがほぼ１になっ
たと判断してステップ５７に進んで電熱ヒータ１８をオ
フにする。次いでステップ５８に進み、フラグをリセッ
トする。次いでステップ５９に進んでタイマカウント値
Ｃをクリアし、次いでステップ６０に進んでスイッチ４
６をオフにすることによってリレー４１をオフにする。
その結果電子制御ユニット３０への電力供給が停止され
る。

【００１９】上述した実施例では、機関が停止される毎
に、すなわちイグニッションスイッチ３９がオフにされ
る毎に付着物除去作用を行うようにしている。しかしな
がら、機関減速運転時に燃料噴射弁７からの燃料噴射作
用を停止するようにする内燃機関においては、燃料噴射
作用の停止中に付着物除去作用を行うようにしてもよ
い。燃料噴射弁作用の停止中、排気マニホルド９内には
燃焼されることのない空気が燃焼室１ａから流入するの
で排気マニホルド９内には多量の酸素が存在しうる。し
たがって、燃料噴射作用の停止期間中にＯ₂ センサ１２
の出力電圧Ｖｅが設定電圧Ｖｏよりも低いか否かを判別
し、Ｖｅ＜Ｖｏのときに電熱ヒータ１８をオンにしてＯ
₂ センサ１２の表面を加熱し、それによって付着物を除
去するようにする。

【００２０】図６に別の実施例を示す。図６は内燃機関
の部分拡大図を示している。本実施例において図１と同
様な電子制御ユニット３０が設けられ、しかしながら図
６において電子制御ユニットが省略されている。図６を
参照すると、排気マニホルド９に取付けられたメインＯ
₂ センサ７０と、排気管１１に取付けられたサブＯ₂セ
ンサ７１とが設けられ、これらメインＯ₂ センサ７０お
よびサブＯ₂ センサ７１は図２に示すＯ₂ センサ１２と
同様にそれぞれ構成される。さらに、触媒コンバータ１
０とサブＯ₂ センサ７１間の排気管１１には空気供給ポ
ンプ７２の吐出口が接続される。なお、この実施例は機
関本体１が自動車に適用された場合を示している。

【００２１】ところで、排気マニホルド９に設けられた
メインＯ₂ センサ７０は排気マニホルド９内を流通する
排気ガスのうちの一部の排気ガスと接触する。このた
め、実際の機関空燃比が例えばリッチであるにも関わら
ずメインＯ₂ センサ７０はリーンと判別する恐れがあ
る。そこで本実施例では、触媒コンバータ１０の下流に
位置する排気管１１内にサブＯ₂ センサ７１を設けて排
気管１１内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出し、
メインＯ₂ センサ７０の出力に基づく燃料噴射量のフィ
ードバック制御に加えて、サブＯ₂ センサ７１の出力に
基づく燃料噴射量のサブフィードバック制御を行うこと
により、上述したような判別誤差ができるだけ生じない
ようにしている。

【００２２】このように、サブＯ₂ センサ７１はメイン
Ｏ₂ センサ７０の出力を補正すべく設けられており、こ
のためサブＯ₂ センサ７１の表面に付着物が付着してサ
ブＯ ₂ センサ７１の出力電圧が正規の出力電圧からずれ
るようになるともはや良好な空燃比制御を確保すること
が困難となる。そこで、メインＯ₂ センサ７０に加え
て、サブＯ₂ センサ７１についても付着物除去作用を行
う必要がある。次にサブＯ₂ センサ７１における付着物
除去作用について説明する。

【００２３】上述したように機関運転が長期にわたって
行われるのに従って、すなわち例えば自動車の走行距離
が長くなるのに従ってサブＯ₂ センサ７１の表面上の付
着物の付着量が増大する。そこで本実施例では、サブＯ
₂ センサ７１の表面上の付着物の付着量を代表する代表
値として自動車の走行距離ＲＤを用い、前回付着物除去
作用を行ってからの自動車の走行距離ＲＤが予め定めら
れた設定値ＰＤよりも長くなったときには、サブＯ₂ セ
ンサ７１の出力電圧が正規の出力電圧からずれて良好な
空燃比制御が行えなくなると判断して付着物除去作用を
行うようにしている。その結果サブＯ₂ センサ７１の出
力電圧が正規の出力電圧からずれるのを確実に阻止する
ことができ、したがって良好な空燃比制御を確保するこ
とができる。なお、サブＯ₂ センサ７１について付着物
除去作用を行うときにはサブフィードバック制御は停止
される。

【００２４】本実施例において、走行距離ＲＤが設定値
ＰＤよりも長くなることにより付着物除去作用を行う場
合には、まず空気供給ポンプ７２が作動される。空気供
給ポンプ７２が作動されるとサブＯ₂ センサ７１周りの
排気管１１内に空気が供給され、その結果サブＯ₂ セン
サ７１周りの排気管１１内にはサブＯ₂ センサ７１の表
面上の付着物を除去するのに充分な酸素が供給されるこ
ととなる。次いでサブＯ₂ センサ７１の電熱ヒータ１８
がオンにされ、斯くしてサブＯ₂ センサ７１の表面に付
着した付着物を確実に除去することができる。なお、メ
インＯ₂ センサ７０の付着物除去作用については図１を
参照して説明した付着物除去作用が行われる。

【００２５】図７は上述した付着物除去制御を行うため
のルーチンを示している。このルーチンは予め定められ
た設定時間毎の割込みによって実行される。図７を参照
すると、まずステップ８０では、付着物除去作用を行う
べきときにセットされるフラグがセットされているか否
かが判別される。通常このフラグはセットされていない
ので次いでステップ８１に進む。ステップ８１では車両
の走行距離カウント値ＲＤが設定値ＰＤよりも長いか否
かが判別される。ＲＤ≦ＰＤのときにはサブＯ₂ センサ
７１の表面上の付着物の付着量が比較的少なく、すなわ
ちサブＯ₂ センサ７１の出力電圧曲線の変曲点Ｓにおけ
る空気過剰率λがほぼ１であると判断して処理サイクル
を終了する。一方ＲＤ＞ＰＤのときにはサブＯ ₂ センサ
７１の表面上の付着物の除去作用を行うべきであると判
断して次いでステップ８２に進む。スタータモータ８２
ではサブフィードバック制御を停止し、次いでステップ
８３に進んでフラグをセットする。次いでステップ８４
に進んで空気供給ポンプ７２を作動させてサブＯ₂ セン
サ７１周りの排気管１１内に酸素を供給する。次いでス
テップ８５に進み、電熱ヒータ１８をオンにする。その
結果、サブＯ₂ センサ７１の表面上の付着物を良好に除
去することができる。

【００２６】次の処理サイクルにおいて、フラグがセッ
トされているときにはステップ８０からステップ８６に
進み、タイマカウント値Ｃが予め定められた設定値ＣＭ
以上であるか否かが判別される。ステップ８６において
Ｃ＜ＣＭのときには次いでステップ８７に進み、タイマ
カウント値Ｃを１だけインクリメントして処理サイクル
を終了する。ステップ８６においてＣ≧ＣＭのときには
付着物除去作用が完了したと判断して、すなわち出力電
圧曲線の変曲点Ｓにおける空気過剰率λがほぼ１になっ
たと判断してステップ８８に進んで電熱ヒータ１８をオ
フにする。次いでステップ８９に進み、空気供給ポンプ
７２を停止する。次いでステップ９０に進んで走行距離
カウント値ＲＤをクリアする。次いでステップ９１に進
んでタイマカウント値Ｃをクリアし、次いでステップ９
２に進んでフラグをリセットする。次いでステップ９３
に進んでサブフィードバック制御を再開する。次いで処
理サイクルを終了する。

【００２７】図６を参照して上述した実施例では、サブ
Ｏ₂ センサ７１の表面上の付着物の付着量を代表する代
表値として自動車の走行距離ＲＤを用いるようにしてい
る。しかしながら、この代表値として内燃機関の駆動時
間を用いてもよい。またこの実施例では、サブＯ₂ セン
サ７１周りの排気管１１内に空気を供給するようにして
いるが、酸素のみを供給するようにしてもよいし、ある
いは酸素を含む他の混合ガスを供給するようにしてもよ
い。

【００２８】図８は、サブＯ₂ センサ７１周りに酸素を
供給する方法の別の実施例を示している。図８を参照す
ると、排気管１１は第１の排気枝管１００と第２の排気
枝管１０１とに分岐され、第１排気枝管１００と第２排
気枝管１０１間には第２排気枝管１０１への排気ガスの
流入を制御する排気ガス制御弁１０２が設けられる。ま
た、第２排気枝管１０１にはサブＯ₂ センサ７１が取付
けられる。さらに図８を参照すると、第２排気枝管１０
１には空気供給管１０３が接続され、この空気供給管１
０３内には第２排気枝管１０１内への空気の供給を制御
する空気供給弁１０４が設けられる。空気供給管１０３
内には例えば自動車の走行風が導入される。

【００２９】サブＯ₂ センサ７１について付着物除去作
用を行うべきときには排気ガス制御弁１０２が閉弁され
ると共に空気供給弁１０４が開弁される。排気ガス制御
弁１０２が閉弁されると排気管１１内を流通した排気ガ
スが次いで第１排気枝管１００内のみに流入し、したが
って第２排気枝管１０１内には流入しない。一方、この
とき空気供給弁１０４が開弁されているので第２排気枝
管１０１内に空気が供給され、したがってサブＯ₂ セン
サ７１周りの第２排気枝管１０１内に酸素が供給され
る。その結果、このとき電熱ヒータ１８をオンにするこ
とによってサブＯ ₂ センサ７１の表面上の付着物を確実
に除去することができる。

【００３０】これに対し、サブＯ₂ センサ７１の出力に
基づいて燃料噴射量のサブフィードバック制御を行うべ
きときには排気ガス制御弁１０２が開弁されると共に空
気供給弁１０４が閉弁される。排気ガス制御弁１０２が
開弁されると排気管１１内を流通した排気ガスは次いで
第１排気枝管１００内および第２排気枝管１０１内に流
入し、したがって触媒コンバータ１０よりも下流の排気
ガス内の酸素濃度をサブＯ₂ センサ７１によって検出す
ることができる。なお、その他の付着物除去作用につい
ては図６を参照して上述した実施例と同様であるので説
明を省略する。

【００３１】これまで述べてきた各実施例では、電熱ヒ
ータ１８をオンにして行われる付着物除去作用を予め定
められた設定時間ＣＭだけ行うようにしている。しかし
ながら、バッテリ４２の電圧を検出する電圧センサを設
け、機関停止後に電熱ヒータ１８を作動させている間に
バッテリ４２の電圧が予め定められた下限しきい値にな
るまで電熱ヒータ１８を作動させるようにしてもよい。
この場合、次いで機関始動を開始すべくスタータモータ
（図示しない）を駆動するときにスタータモータに供給
すべき電力を確保することができる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、酸素濃度セ
ンサ周りの排気通路内に充分な酸素が存在するときに酸
素濃度センサの表面を加熱するようにしているので付着
物を確実に除去することができる。その結果酸素濃度セ
ンサの出力電圧が正規の出力電圧からずれるのを確実に
阻止することができ、したがって良好な空燃比制御を確
保することができる。請求項２に記載の発明では、付着
物除去作用を行うべきときに酸素を供給しつつ酸素濃度
センサ表面を加熱するようにしているので付着物を確実
に除去することができる。その結果酸素濃度センサの出
力電圧が正規の出力電圧からずれるのを確実に阻止する
ことができ、したがって良好な空燃比制御を確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】Ｏ₂ センサの部分拡大断面図である。

【図３】Ｏ₂ センサの出力電圧を示す線図である。

【図４】図３の線図の部分拡大図である。

【図５】本発明の実施例による付着物の除去制御を行う
ためのフローチャートである。

【図６】本発明の別の実施例における内燃機関の部分拡
大図である。

【図７】本発明の別の実施例による付着物の除去制御を
行うためのフローチャートである。

【図８】本発明のさらに別の実施例における内燃機関の
部分拡大図である。

【符号の説明】

９…排気マニホルド １２…Ｏ₂ センサ １８…電熱ヒータ １９…排気ガス側電極 ２１…大気側電極 ７０…メインＯ₂ センサ ７１…サブＯ₂ センサ ７２…空気供給ポンプ １０２…排気ガス制御弁 １０４…空気供給弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路内に排気ガス中の酸
   素濃度を検出する酸素濃度センサが配置されており、該
   酸素濃度センサの表面に付着した付着物を除去する酸素
   濃度センサの付着物除去装置であって、酸素濃度センサ
   の表面を加熱する加熱手段と、酸素濃度センサ周りの排
   気通路内の酸素濃度が予め定められた設定濃度よりも高
   いか否かを判別する判別手段と、該判別手段により該酸
   素濃度が該設定濃度よりも高いと判別されたときに加熱
   手段を制御して酸素濃度センサ表面を加熱するようにす
   る制御手段とを具備した付着物除去装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気通路内に排気ガス中の酸
   素濃度を検出する酸素濃度センサが配置されており、該
   酸素濃度センサの表面に付着した付着物を除去する酸素
   濃度センサの付着物除去装置であって、酸素濃度センサ
   の表面を加熱する加熱手段と、酸素濃度センサ周りの排
   気通路内に酸素を供給する酸素供給手段と、酸素濃度セ
   ンサの表面上の付着物の付着量を代表する代表値が予め
   定められた設定値よりも大きいか否かを判別することに
   よって付着物除去作用を行うべきか否かを判断する判断
   手段と、該判断手段により付着物除去作用を行うべきで
   あると判断されたときに酸素供給手段および加熱手段を
   制御して酸素濃度センサ周りの排気通路内に酸素を供給
   しつつ酸素濃度センサ表面を加熱するようにする制御手
   段とを具備した付着物除去装置。