JPH1010083A

JPH1010083A - 空燃比センサのヒータ通電制御装置

Info

Publication number: JPH1010083A
Application number: JP8165528A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Mizusawa; 和哉水澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-16
Also published as: DE69716519T2; EP0816657B1; DE69716519D1; US5922226A; EP0816657A3; EP0816657A2

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関における電源系に対する負荷を低減
することが可能な空燃比センサのヒータ通電制御装置を
提供する。【解決手段】Ｖ型エンジン１１の各排気マニホルド１
９Ｌ，１９Ｒに第１及び第２の空燃比センサ３１，３２
を設ける。各排気マニホルド１９Ｌ，１９Ｒが接続され
た集合排気管２７に触媒コンバータ２８を設ける。集合
排気管２７において触媒コンバータ２８の下流側に第３
の空燃比センサ３３を設ける。各センサ３１〜３３は排
気ガスの酸素濃度を検出するための素子部と、この素子
部を加熱するためのヒータを備える。各センサ３１〜３
３を電子制御装置４２に接続する。電子制御装置４２
は、エンジン１１の始動が完了すると、各センサ３１〜
３３のヒータを通電制御する。この際、ＥＣＵ４２は、
活性化するまでにより長い時間を要する素子部を有した
センサ３１〜３３のヒータから順に通電を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気通
路に複数設けられた空燃比センサのヒータを通電制御す
るための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気通路には、排気ガスの酸
素濃度から混合気の空燃比を検出するための空燃比セン
サが設けられている。内燃機関においては、この空燃比
センサにより検出された空燃比が予め定められた所定空
燃比（通常、理論空燃比）となるように混合気中の燃料
量がフィードバック制御される。

【０００３】この空燃比センサに関する技術として、特
開昭６３−１７６６４１号公報は、「内燃機関の空燃比
制御装置」を開示する。この装置においては、排気通路
に設けられた三元触媒の上流及び下流側にＯ2 センサ
（空燃比センサ）がそれぞれ設けられており、この２つ
の空燃比センサからの検出信号に基づいて内燃機関の空
燃比が制御される。このように、２つの空燃比センサを
併用することにより、空燃比をより的確に目標空燃比に
制御することができる。

【０００４】上記装置において、各空燃比センサはヒー
タをそれぞれ内蔵しており、このヒータにより空燃比セ
ンサは、素子温が例えば３５０℃〜４００℃以上となる
ように加熱される。このように、ヒータによって素子温
を上昇させることにより、素子の活性化を図るようにし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年では、環境保護の
観点から排気ガス規制が強化され、例えば、内燃機関の
始動時に排気通路から排出される未燃ＨＣ成分を極力低
減させることが要望されている。このため、空燃比セン
サにおける素子を早期に活性化させることによって、よ
り早い時期から適切な空燃比制御を行うことが望まれて
いる。そこで、素子の早期活性化を図るべく、ヒータの
抵抗値を低下させてその発熱量を増加させることが考え
られる。

【０００６】ところが、ヒータの発熱量を増加させた場
合、上記装置のように複数の空燃比センサを備えた内燃
機関にあっては、各ヒータにおける総消費電流が増大す
るという問題が生じる。図９は、ヒータに流れる電流値
の時間的変化を示すグラフである。同図に示すように、
ヒータの通電開始時には定常時における電流値よりも大
きい電流、いわゆる突入電流が流れる。そして、ヒータ
に流れる電流値は時間の経過とともに減少し一定値にま
で収束する。

【０００７】内燃機関の始動時に、複数のヒータに対し
て同時に通電を開始した場合、電源系に流れる電流は少
なくとも各ヒータに流れる突入電流の総和以上となり、
同機関における消費電流が極めて大きくなる。このた
め、内燃機関の始動時には、バッテリ、或いはバッテリ
の電力を供給するための電気的回路（以下、「電源系」
という）への負荷が過大となる虞があった。特に、始動
時にあっては、バッテリの充電容量が低下しているた
め、上記のように消費電流が増大した場合には、バッテ
リ電圧の極端な低下を招くことになる。

【０００８】また、空燃比センサの素子がヒータにより
加熱されることにより、同素子が所定温度まで上昇して
活性化すると、図１０に示すように、ＯＮ−ＯＦＦ信号
が周期的に繰り返される、いわゆるデューティ制御信号
によってヒータは通電制御される場合が多い。

【０００９】ここで、同図に示すように、各空燃比セン
サにおけるデューティ制御信号を同期させた場合、各ヒ
ータに流れる電流の総和は周期的に変動することにな
る。即ち、同図のタイミングＴ１〜Ｔ２の期間では、各
ヒータに流れる電流の総和は、２Ｉ［Ａ］であるのに対
し、タイミングＴ２〜Ｔ３の期間では、０［Ａ］とな
る。このため、バッテリ電圧が各ヒータにおける消費電
流の変動に伴って変動する。その結果、例えば、電磁噴
射弁へ供給される電圧が変動し、噴射無効時間が一定と
ならず燃料噴射制御における制御精度が低下したり、或
いは、ラフアイドリング状態を招くという問題があっ
た。

【００１０】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、内燃機関の電源系に
対する負荷を低減することが可能な空燃比センサのヒー
タ通電制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した第１の発明は、流通ガス中の酸
素濃度に応じた検出信号を出力する素子部と当該素子部
を加熱して活性化させるヒータとを含む空燃比センサが
ガス通路に複数設けられた内燃機関に適用される空燃比
センサのヒータ通電制御装置であって、内燃機関の始動
後に各空燃比センサのそれぞれのヒータに対して所定電
圧を印加して各ヒータを発熱させる通電手段と、内燃機
関の始動直後において各ヒータに対してそれぞれ異なっ
た通電時期をもって通電が開始されるように通電手段を
制御する制御手段とを備えたことをその趣旨とするもの
である。

【００１２】上記構成によれば、内燃機関の始動直後に
おいて、各ヒータに対してそれぞれ異なった通電時期を
もって通電が開始される。従って、通電開始時に各ヒー
タに流れる突入電流の総和が過大となることが抑制され
る。

【００１３】上記目的を達成するために、請求項２に記
載した第２の発明は、第１の発明において、制御手段
は、各空燃比センサのうち、活性化し難い空燃比センサ
のヒータから順に通電が開始されるように通電手段を制
御することをその趣旨とするものである。

【００１４】上記構成によれば、活性化し難い空燃比セ
ンサのヒータから順に通電が開始されるため、各空燃比
センサが全て活性化するのに要する時間が短縮される。
上記目的を達成するために、請求項３に記載した第３の
発明は、流通ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力
する素子部と当該素子部を加熱して活性化させるための
ヒータとを含む空燃比センサがガス通路に複数設けられ
た内燃機関に適用される空燃比センサのヒータ通電制御
装置であって、内燃機関の始動後に各空燃比センサのそ
れぞれのヒータに対して所定電圧を印加して各ヒータを
発熱させる通電手段と、各ヒータに対して異なる位相の
デューティ制御信号が出力されるように通電手段を制御
する制御手段とを備えたことその趣旨とするものであ
る。

【００１５】上記構成によれば、通電手段は、各空燃比
センサのそれぞれのヒータに対してＯＮ信号及びＯＦＦ
信号を含む同一周期のデューティ制御信号を出力して各
ヒータを発熱させる。この際、制御手段は、各ヒータに
対して異なる位相のデューティ制御信号が出力されるよ
うに通電手段を制御する。従って、各ヒータに対して同
位相のデューティ制御信号が出力される場合と比較し
て、各ヒータが同時に通電される時間が減少する。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、本発明を具体化した第１の実
施形態について図面を参照して説明する。

【００１７】図１は、車輌に搭載された内燃機関として
のＶ型ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）
１１の概略構成を示している。エンジン１１のシリンダ
ブロック１２は、Ｖ型に配置された複数の気筒（シリン
ダ）１３を備えている。図１では左バンク１４Ｌ側及び
右バンク１４Ｒ側に設けられたシリンダ１３をそれぞれ
１つのみ図示している。シリンダ１３は、その内部にピ
ストン１６を往復動可能に収容する。各シリンダ１３内
において、ピストン１６の上方には燃焼室１７がそれぞ
れ形成されている。両バンク１４Ｌ，１４Ｒには、燃焼
室１７に通じる吸気マニホルド１８Ｌ，１８Ｒ及び排気
マニホルド１９Ｌ，１９Ｒがそれぞれ接続されている。
吸気マニホルド１８Ｌ，１８Ｒ及び排気マニホルド１９
Ｌ，１９Ｒには、それぞれ吸気バルブ及２０及び排気バ
ルブ２１が設けられている。

【００１８】吸気マニホルド１８Ｌ，１８Ｒは共通のサ
ージタンク２２及び吸気管２３に連通にされており、吸
気管２３の上流側にはエアクリーナ２４が設けられてい
る。これら吸気マニホルド１８Ｌ，１８Ｒ、サージタン
ク２２、吸気管２３、エアクリーナ２４により吸気通路
が構成されている。

【００１９】エアクリーナ２４から吸気管２３内に取り
入れられた空気は、サージタンク２２を通じて吸気マニ
ホルド１８Ｌ，１８Ｒに導入される。吸気マニホルド１
８Ｌ，１８Ｒには、通電により開弁するインジェクタ２
５がそれぞれ設けられており、吸気マニホルド１８Ｌ，
１８Ｒ内に導入された空気は、このインジェクタ２５か
ら同マニホルド１８内に噴射された燃料と混合され混合
気となり、吸気バルブ及２０の開弁に伴って燃焼室１７
へと導入される。

【００２０】燃焼室１７において混合気の燃焼により生
じた流通ガスとしての排気ガスは、排気バルブ２１の開
弁に伴い排気マニホルド１９Ｌ，１９Ｒ内に排出され
る。排気マニホルド１９Ｌ，１９Ｒには排気管２６Ｌ，
２６Ｒがそれぞれ接続され、更に、排気管２６Ｌ，２６
Ｒは共通の集合排気管２７に接続されている。集合排気
管２７の途中には三元触媒を内蔵した触媒コンバータ２
８が設けられている。排気マニホルド１９Ｌ，１９Ｒに
排出された排気ガスは、排気管２６Ｌ，２６Ｒ、集合排
気管２７を通過して外部に排出される。この際、触媒コ
ンバータ２８を排気ガスが通過することにより、同ガス
中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、
及び酸化窒素成分（ＮＯx ）が浄化される。本実施形態
において、排気マニホルド１９Ｌ，１９Ｒ、排気管２６
Ｌ，２６Ｒ、及び集合排気管２７により構成される排気
通路は本発明におけるガス通路に相当する。

【００２１】排気マニホルド１９Ｌ，１９Ｒには、第１
の空燃比センサ３１及び第２の空燃比センサ３２が設け
られており、これら各空燃比センサ３１，３２によって
燃焼室１７から排気マニホルド１９Ｌ，１９Ｒに排出さ
れた排気ガスの酸素濃度が検出される。また、集合排気
管２７において、触媒コンバータ２８の下流側には、第
３の空燃比センサ３３が設けられている。この第３の空
燃比センサ３３によって、触媒コンバータ２８を通過し
た排気ガスの酸素濃度が検出される。

【００２２】第１〜第３の空燃比センサ３１〜３３は、
いずれも限界電流式の空燃比センサである。図２は、第
１〜第３の空燃比センサ３１〜３３の主要構造を示す断
面図である。同図に示すように、空燃比センサ３１〜３
３（同図は、各空燃比センサ３１〜３３の一つのみを図
示する）は、２つの電極３４，３５を備えた素子部３
６、同素子部３６を加熱するためのヒータ３７、及びハ
ウジング３８等を備えている。以下、第１の空燃比セン
サ３１における素子部３６及びヒータ３７をそれぞれ第
１素子部３６ａ、第１ヒータ３７ａといい、同様に、第
２空燃比センサ３２、第３の空燃比センサ３３における
素子部３６、ヒータ３７をそれぞれ、第２素子部３６
ｂ、第３素子部３６ｃ、第２ヒータ３７ｂ、及び第３ヒ
ータ３７ｃという。

【００２３】各素子部３６ａ〜３６ｃはジルコニア材料
によって試験管状に焼結形成され、その内部には大気導
入空間４０が形成されている。この大気導入空間４０内
には、酸素濃度が既知である大気が導入される。

【００２４】各ヒータ３７ａ〜３７ｃは、内部に発熱パ
ターン（図示略）を内蔵している。この発熱パターン
は、所定電圧を印加して通電制御されることにより発熱
する。ヒータ３７ａ〜３７ｃは、この発熱パターンの熱
により素子部３６ａ〜３６ｃを所定の活性化温度まで加
熱する。ハウジング３８は、二重管構造を有しており、
素子部３６ａ〜３６ｃを覆うようにして同素子部３６ａ
〜３６ｃとヒータ３７ａ〜３７ｃとを固定している。ハ
ウジング３８が排気マニホルド１９Ｌ，１９Ｒ、或いは
集合排気管２７に固定されることにより、各空燃比セン
サ３１〜３３はその先端部がこれら排気マニホルド１９
Ｌ，１９Ｒ、集合排気管２７の内部に突出するように取
り付けられる。

【００２５】ハウジング３８には複数の導入孔４１が形
成されており、空燃比センサ３１〜３３が排気マニホル
ド１９Ｌ，１９Ｒ、或いは集合排気管２７に取り付けら
れると、この導入孔４１を通じてハウジング３８内には
排気ガスが導入される。

【００２６】大気導入空間４０の内壁面には白金製の大
気側電極３４が設けられている。これに対して、素子部
３６ａ〜３６ｃの外面には、同じく白金製の排気側電極
３５が設けられるとともに、同電極３５を覆うようにし
て、スピネル材(ＭｇＯ・Ａｌ）をプラズマ溶射してな
る多孔質層３９が形成されている。

【００２７】大気側電極３４及び排気側電極３５間には
後述する電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）４２
によって所定電圧が印加される。この際、各電極３４，
３５間を流れる電流値の大きさは、印加電圧の大きさ
と、大気導入空間４０の大気及びハウジング３８内の排
気ガスの酸素濃度差とに応じて変化する。従って、ＥＣ
Ｕ４２は、この電流値の大きさから排気ガスの酸素濃度
を検出することができる。ＥＣＵ４２は、空燃比センサ
３１〜３３により検出された排気マニホルド１９Ｌ，１
９Ｒ内及び集合排気管２７内における排気ガスの酸素濃
度に基づいてエンジン１１の空燃比を算出する。そし
て、ＥＣＵ４２は、算出された空燃比が、目標空燃比
（例えば、理論空燃比）と一致するようにエンジン１１
の空燃比をフィードバック制御する。

【００２８】エンジン１１は、その始動時にクランキン
グによって回転力を付与するためのスタータ（図示略）
を備える。スタータは、そのＯＮ・ＯＦＦ動作を検知す
る始動検出手段としてのスタータスイッチ４３を有す
る。スタータスイッチ４３はＥＣＵ４２に対しスタータ
信号ＳＴＡを出力する。スタータ信号ＳＴＡは、エンジ
ン１１の始動のために、運転者によってイグニションス
イッチがＯＦＦ位置の状態からスタート位置まで操作さ
れ、スタータが作動しているとき（クランキング中）に
のみ、ＯＮ信号として出力される。エンジン１１が始動
して、イグニションスイッチがスタート位置からＯＮ位
置まで戻されると、スタータ信号ＳＴＡは「ＯＮ」から
「ＯＦＦ」に切り替わる。

【００２９】図３は、ＥＣＵ４２の電気的構成を示すブ
ロック図である。同図に示すようにＥＣＵ４２は、メモ
リ４６を備えたＣＰＵ４７、Ａ／Ｄ変換器４８、入出力
回路４９、電流検出回路５０、及び駆動回路５１を備え
ている。

【００３０】Ａ／Ｄ変換器４８には、入出力回路４９が
接続されるとともに、空燃比センサ３１〜３３のヒータ
３７ａ〜３７ｃに流れる電流値を検出するための電流検
出回路５０が接続されている。入出力回路４９には、前
述した第１〜第３素子部３６ａ〜３６ｃの各電極３４，
３５、スタータスイッチ４３、インジェクタ２５が接続
されるとともに、第１〜第３ヒータ３７ａ〜３７ｃが駆
動回路５１を介して接続されている。

【００３１】ＣＰＵ４７は、Ａ／Ｄ変換器４８、入出力
回路４９、バッテリ５２と接続されており、電流検出回
路５０、素子部３６ａ〜３６ｃ、スタータスイッチ４
３、及び図示しない各種センサからの入力信号を読み込
む。そして、ＣＰＵ４７は、読み込んだ入力信号に基づ
いてインジェクタ２５等を制御するとともに、駆動回路
５１からヒータ３７ａ〜３７ｃに印加される電圧値を制
御する。

【００３２】次に、以上のように構成されたガソリンエ
ンジンシステムにおいて、エンジン１１の運転時にＣＰ
Ｕ４７により実行されるヒータ３７ａ〜３７ｃに対する
通電制御処理について図４及び図５のフローチャートを
参照して説明する。

【００３３】先ず、図４に示す「活性時間検出ルーチ
ン」について説明する。本ルーチンは、エンジン１１の
始動を最初に行う際に、ＣＰＵ４７により一度だけ行わ
れる処理である。本ルーチンにおける各処理によって、
第１〜第３素子部３６ａ〜３６ｃが活性化する温度にま
で温度上昇するのに要する時間（以下、「活性化時間」
という）が検出される。

【００３４】本ルーチンの処理が開始されると、ステッ
プ１００において、ＣＰＵ４７は第１〜第３ヒータ３７
ａ〜３７ｃに対して同時に通電を開始する。これによ
り、ヒータ３７ａ〜３７ｃの発熱パターンは発熱し、第
１〜第３素子部３６ａ〜３６ｃはそれぞれのヒータ３７
ａ〜３７ｃによって加熱される。

【００３５】ステップ１０１において、ＣＰＵ４７は第
１の素子部３６ａが活性化しているか否かを判定する。
この判定は、第１ヒータ３７ａの抵抗値が所定値以上に
まで増加したか否かを判断することによって行われる。

【００３６】即ち、ＣＰＵ４７は、駆動回路５１によっ
て第１ヒータ３７ａに印加される電圧値を検出するとと
もに、第１ヒータ３７ａに流れる電流値の大きさを電流
検出回路５０からの入力信号から検出する。そして、こ
の電圧値及び電流値に基づいて第１ヒータ３７ａの抵抗
値を算出する。第１ヒータ３７ａの抵抗値は、温度の増
加に伴って増加する傾向を有しているため、ＣＰＵ４７
は、算出された抵抗値から第１ヒータ３７ａの温度を推
定することができる。そして、ＣＰＵ４７は、抵抗値か
ら推定された第１ヒータ３７ａの温度が、第１素子部３
６ａの活性化温度（例えば、７００℃）以上になった場
合には、第１素子部３６ａが活性化していると判定す
る。これに対して、第１ヒータ３７ａの温度が第１素子
部３６ａの活性化温度未満である場合には、第１素子部
３６ａが未だ活性化されてないと判定する。

【００３７】ステップ１０１の判定条件が満たされてい
ない場合、ＣＰＵ４７はステップ１０８に移行する。ス
テップ１０８において、ＣＰＵ４７は、第１カウンタＣ
１を「１」だけインクリメントする。この第１カウンタ
Ｃ１は、第１のヒ−タに通電が開始されてからの経過時
間を示すものであり、第１素子部３６ａの活性化時間に
対応するものである。

【００３８】これに対して、ステップ１０１の判定条件
が満たされている場合、ＣＰＵ４７はステップ１０２に
移行する。ステップ１０２において、ＣＰＵ４７は第１
フラグＦＡ１を「１」にセットする。この第１フラグＦ
Ａ１は、第１素子部３６ａが活性化したか否かを判別す
るためものであり、この第１フラグＦＡ１が「１」にセ
ットされている場合、ＣＰＵ４７は第１素子部３６ａが
活性化していると判断する。また、後述する第２フラグ
ＦＡ２及び第３フラグＦＡ３も同様に、第２素子部３６
ｂ、或いは第３素子部３６ｃが活性化したか否かを判別
するためのものである。

【００３９】ステップ１０８，１０２の各処理を実行し
た後、ＣＰＵ４７はステップ１０３に移行する。ステッ
プ１０３において、ＣＰＵ４７は第２素子部３６ｂが活
性化しているか否かをステップ１０１の処理と同様にし
て判定する。

【００４０】この判定条件が満たされていない場合、Ｃ
ＰＵ４７はステップ１０９に移行する。ステップ１０９
において、ＣＰＵ４７は第２カウンタＣ２を「１」だけ
インクリメントする。この第２カウンタＣ２は、第１カ
ウンタＣ１と同様に、第２素子部３６ｂの活性化時間に
対応するものである。

【００４１】これに対して、ステップ１０３の判定条件
が満たされている場合、ＣＰＵ４７はステップ１０４に
移行する。ステップ１０４において、ＣＰＵ４７は第２
フラグＦＡ２を「１」にセットする。

【００４２】ステップ１０９，１０４の各処理を実行し
た後、ＣＰＵ４７はステップ１０５に移行する。ステッ
プ１０５において、ＣＰＵ４７は第３素子部３６ｃが活
性化しているか否かをステップ１０１，１０３における
各処理と同様に判定する。

【００４３】この判定条件が満たされていない場合、Ｃ
ＰＵ４７はステップ１１０に移行する。ステップ１１０
において、ＣＰＵ４７は第３カウンタＣ３を「１」だけ
インクリメントする。この第３カウンタＣ３は、第１及
び第２カウンタＣ１，Ｃ２と同様に、第３素子部３６ｃ
の活性化時間に対応するものである。

【００４４】これに対して、ステップ１０５の判定条件
が満たされている場合、ＣＰＵ４７は、ステップ１０６
に移行する。ステップ１０６において、ＣＰＵ４７は第
３フラグＦＡ３を「１」にセットする。

【００４５】ステップ１１０，１０６の各処理を実行し
た後、ＣＰＵ４７はステップ１０７に移行する。ステッ
プ１０７において、ＣＰＵ４７は各フラグＦＡ１〜ＦＡ
３が全て「１」にセットされているか否かを判定する。
この判定条件が満たされていない場合、即ち、第１〜第
３素子部３６ａ〜３６ｃのいずれかが活性化していない
場合、ＣＰＵ４７はステップ１０１以降の各処理を再び
実行する。

【００４６】これに対して、ステップ１０７における判
定条件が満たされている場合、即ち、第１〜第３素子部
３６ａ〜３６ｃがいずれも活性化している場合、ＣＰＵ
４７は本ルーチンを終了する。

【００４７】本ルーチンにおける各処理を実行すること
により、ヒータ３７ａ〜３７ｃに対して通電が開始され
てから、素子部３６ａ〜３６ｃが活性化するまでの時間
が検出され、その時間に対応する値としてＣＰＵ４７の
メモリ４６には第１カウンタＣ１〜Ｃ３が記憶保持され
る。

【００４８】次に、図５に示す「通電開始時期制御ルー
チン」について説明する。本ルーチンはＣＰＵ４７によ
って実行される処理であり、イグニションスイッチがＯ
ＦＦ位置からＯＮ位置まで操作されたときに開始され
る。

【００４９】ステップ２００において、ＣＰＵ４７はス
タータスイッチ４３からのスタータ信号ＳＴＡを読み込
む。ステップ２０１において、ＣＰＵ４７はエンジン１
１の始動が完了しているか否かを、スタータ信号ＳＴＡ
が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わったか否かにより
判定する。この判定条件が満たされていない場合、即
ち、エンジン１１が未だクランキング中である場合に
は、ＣＰＵ４７はステップ２００，２０１の各処理を再
度実行する。これに対して、ステップ２０１の判定条件
が満たされている場合、ＣＰＵ４７は、ステップ２０２
に移行する。ステップ２０１の処理を実行するＣＰＵ４
７は、始動完了判定手段に相当する。

【００５０】ステップ２０２において、ＣＰＵ４７は、
メモリ４６に記憶されている各カウンタＣ１〜Ｃ３中の
最大値をカウンタ最大値ＣＬとして設定する。ステップ
２０３において、ＣＰＵ４７はカウンタ最大値ＣＬから
各カウンタＣ１〜Ｃ３を差し引いた値を時間（秒）に換
算し、これを判定時間ＴＫ１〜ＴＫ３として記憶する。

【００５１】例えば、第３素子部３６ｃの活性化時間
が、第１及び第２素子部３６ｂの活性化時間と比較して
大きい場合には、第３カウンタＣ３がカウンタ最大値Ｃ
Ｌとして設定される。そして、判定時間ＴＫ１は、第３
素子部３６ｃ及び第１素子部３６ａにおける活性化時間
の差として設定され、判定時間ＴＫ２は、第３素子部３
６ｃ及び第２素子部３６ｂにおける活性化時間の差とし
て設定される。また、判定時間ＴＫ３は「０」として設
定される。

【００５２】ステップ２０４において、ＣＰＵ４７は、
各判定時間ＴＫ１〜ＴＫ３の相互の絶対差△ＴＫＡ１，
△ＴＫＡ２，△ＴＫＡ３（△ＴＫＡ１＝｜ＴＫ１−ＴＫ
２｜、△ＴＫＡ２＝｜ＴＫ１−ＴＫ３｜、△ＴＫＡ３＝
｜ＴＫ２−ＴＫ３｜）が、「０」より大きく、且つ、所
定時間Ｔａ（本実施形態では、この所定時間Ｔａは「２
秒」に相当する）未満であるか否かを判定する。前述し
たように、ヒータ３７ａ〜３７ｃに通電を開始した場
合、ヒータ３７ａ〜３７ｃには最初に比較的大きな突入
電流が流れた後、時間の経過に伴って電流値は減少して
略一定値に収束する（図９参照）。本実施形態では、通
電を開始してから、ヒータ３７ａ〜３７ｃを流れる電流
が各突入電流の７０％にまで減少するまでの時間、即
ち、図９において突入電流の大きさを「Ｉａ」とした場
合に、ヒータ３７ａ〜３７ｃに流れる電流値が「０．７
Ｉａ」にまで減少するのに要する時間を所定時間Ｔａと
して設定している。

【００５３】ステップ２０４における判定条件が満たさ
れている場合、即ち、各絶対差△ＴＫＡ１〜△ＴＫＡ３
のいずれかが「０」より大きく、且つ、所定時間Ｔａ未
満である場合、ＣＰＵ４７はステップ２０９に移行す
る。そして、ステップ２０９において、ＣＰＵ４７は、
第１ヒータ３７ａ〜第３ヒータ３７ｃに対する通電を所
定時間Ｔａ（２秒）の時間間隔をおいて順次開始する。
そして、ステップ２０９の処理を実行した後、ＣＰＵは
本ルーチンを終了する。

【００５４】これに対して、ＣＰＵ４７は、ステップ２
０４における判定条件が満たされていない場合、ステッ
プ２０５に移行する。ステップ２０５において、ＣＰＵ
４７はエンジン１１の始動が完了してから判定時間ＴＫ
１が経過したか否かを判定する。この判定条件が満たさ
れている場合、ＣＰＵ４７はステップ２１０に移行し
て、第１ヒータ３７ａに対する通電を開始する。そし
て、ＣＰＵ４７はステップ２１１に移行して第１フラグ
ＦＢ１を「１」にセットする。この第１フラグＦＢ１
は、第１ヒータ３７ａに対して通電が開始されたか否か
を判断するためのものであり、第１ヒータ３７ａに対し
て通電が開始された後は「１」にセットされる。後述す
る第２フラグＦＢ２及び第３フラグＦＢ３も同様に、そ
れぞれ第２ヒータ３７ｂ及び第３ヒータ３７ｃに対して
通電が開始されたか否かを判断するためのものである。

【００５５】ＣＰＵ４７は、ステップ２０５の判定条件
が満たされていない場合、及びステップ２１１の処理を
実行した後はいずれもステップ２０６に移行する。ステ
ップ２０６において、ＣＰＵ４７はステップ２０５と同
様にエンジン１１の始動が完了してから判定時間ＴＫ２
が経過しているか否かを判定する。この判定条件が満た
されている場合、ＣＰＵ４７はステップ２１２に移行し
て、第２ヒータ３７ｂに対する通電を開始する。そし
て、ＣＰＵ４７はステップ２１３に移行して第２フラグ
ＦＢ２を「１」にセットする。

【００５６】ＣＰＵ４７は、ステップ２０６の判定条件
が満たされていない場合、及びステップ２１３の処理を
実行した後はいずれもステップ２０７に移行する。ステ
ップ２０７において、ＣＰＵ４７はステップ２０５，２
０６の各処理と同様に、エンジン１１の始動が完了して
から判定時間ＴＫ３が経過しているか否かを判定する。
この判定条件が満たされている場合、ＣＰＵ４７はステ
ップ２１４に移行して第３ヒータ３７ｃに対する通電を
開始する。そして、ＣＰＵ４７はステップ２１５に移行
して第３フラグＦＢ３を「１」にセットする。

【００５７】ＣＰＵ４７は、ステップ２０７の判定条件
が満たされていない場合、及びステップ２１５の処理を
実行した後はいずれもステップ２０８に移行する。ステ
ップ２０８において、ＣＰＵ４７は各フラグＦＢ１〜Ｆ
Ｂ３が全て「１」にセットされているか否かを判定す
る。この判定条件が満たされていない場合、ＣＰＵ４７
は第１〜第３ヒータ３７ａ〜３７ｃのいずれかに対して
通電が開始されていないことから、ステップ２０５に移
行し、同ステップ２０５以降の各処理を再び実行する。
これに対して、ステップ２０８の判定条件が満たされて
いる場合、ＣＰＵ４７は第１〜第３ヒータ３７ａ〜３７
ｃに対する通電が全て完了していることから、本ルーチ
ンを終了する。

【００５８】本実施形態において、ステップ２１０，２
１２，２１４の各処理を実行するＣＰＵ４７は本発明の
通電手段に相当し、ステップ２０５〜２０７の各処理を
実行するＣＰＵ４７は本発明の制御手段に相当する。

【００５９】次に本実施形態における作用及び効果を図
６に示すタイミングチャートを参照して説明する。図６
において、（ａ）〜（ｃ）は第１〜第３ヒータ３７ａ〜
３７ｃに流れる電流値をそれぞれ示しており、（ｄ）〜
（ｆ）は各フラグＦＢ１〜ＦＢ３の状態をそれぞれ示し
ている。

【００６０】以下、前述した「活性化時間検出ルーチ
ン」において設定された第１カウンタＣ１〜Ｃ３が（Ｃ
１＜Ｃ２＜Ｃ３）の関係を満たしており、第３素子部３
６ｃの活性化時間が他の素子部３６ａ，３６ｂと比較し
て最も長く、第１素子部３６ａの活性化時間が最も短い
ものとして説明する。

【００６１】エンジン１１の始動が完了して上記「通電
制御時期開始ルーチン」のステップ２０１における判定
条件が満たされると、ＣＰＵは、ステップ２０２におい
て第３カウンタＣ３をカウンタ最大値ＣＬとして設定す
る。次に、ＣＰＵ４７はステップ２０３において、カウ
ンタ最大値ＣＬ及び各カウンタＣ１〜Ｃ３の値から判定
時間ＴＫ１〜ＴＫ３を設定する。以下の説明では、前記
各絶対差△ＴＫＡ１〜△ＴＫＡ３はいずれも所定時間Ｔ
ａ以上に設定されているものとする。

【００６２】図６に示すタイミングＴ１において、エン
ジン１１の始動が完了すると、ステップ２０７における
判定条件が満たされているため、ＣＰＵ４７は第３ヒー
タ３７ｃの通電を開始するとともに、第３フラグＦＢ３
を「１」にセットする。タイミングＴ１〜Ｔ２までの期
間では、エンジン１１の始動が完了してから各判定時間
ＴＫ１，ＴＫ２が経過していないため、ＣＰＵ４７は第
１及び第２ヒータ３７ｂに対する通電を開始しない。こ
のため、各フラグＦＢ１，ＦＢ２は「１」にセットされ
ず、ＣＰＵ４７はステップ２０８における判定条件が満
たされないことから、ステップ２０５〜２０８の各処理
を繰り返し実行する。従って、タイミングＴ１〜Ｔ２ま
での期間では、第３ヒータ３７ｃに対してのみ通電が行
われる。

【００６３】図６（ｃ）に示すように、第３ヒータ３７
ｃには、通電が開始されたタイミングＴ１において最も
大きい電流、即ち突入電流が流れ、その後、時間の経過
に伴って電流値が減少する。このように電流値が減少す
るのは、通電によって第３ヒータ３７ｃ（発熱パター
ン）が発熱して、同ヒータ３７ｃの抵抗値が増加するた
めである。図６（ａ），（ｂ）に示ように、第１及び第
２ヒータ３７ａ，３７ｂに流れる電流値もこの第３ヒー
タ３７ｃと同様の時間的変化を示す。

【００６４】次に、タイミングＴ２では、エンジン１１
の始動が完了してからの経過時間が判定時間ＴＫ２と等
しくなる。このため、ステップ２０６における判定条件
が満たされるため、ＣＰＵ４７は第２ヒータ３７ｂに対
する通電を開始するとともに、第２フラグＦＢ２を
「１」にセットする。第２ヒータ３７ｂに対する通電が
開始されることにより、図６（ｂ）に示すように、タイ
ミングＴ２において第２ヒータ３７ｂには突入電流が流
れる。

【００６５】ここで、タイミングＴ２では、第３ヒータ
３７ｃに通電が開始されてから所定時間が経過している
ことから、第３ヒータ３７ｃに流れる電流値の大きさ
は、図６（ｃ）に示すように通電が開始されたタイミン
グＴ１における電流値と比較して大きく減少しているこ
とがわかる。従って、第３ヒータ３７ｃ及び第２ヒータ
３７ｂに流れる電流値の総和が過大となることがない。

【００６６】タイミングＴ２〜Ｔ３までの期間では、エ
ンジン１１の始動が完了してから判定時間ＴＫ１が経過
していないため、ＣＰＵ４７は第１ヒータ３７ａに対す
る通電を開始しない。従って、第２及び第３ヒータ３７
ｃに対してのみ通電が行われる。

【００６７】次に、タイミングＴ３では、エンジン１１
の始動が完了してからの経過時間が判定時間ＴＫ１と等
しくなる。従って、ステップ２０５における判定条件が
満たされることから、ＣＰＵ４７は第１ヒータ３７ａに
対する通電を開始するとともに、第１フラグＦＢ１を
「１」にセットする。このように、第１ヒータ３７ａに
対して通電が開始されると同ヒータ３７ａには突入電流
が流れる。

【００６８】ここで、タイミングＴ３では、第３ヒータ
３７ｃに通電が開始されてから所定時間が経過している
ことから、第３ヒータ３７ｃに流れる電流値は、図６
（ｃ）に示すように通電が開始されたタイミングＴ１に
おける電流値よりも大きく減少していることがわかる。
同様に、第２ヒータ３７ｂに通電が開始されてから所定
時間が経過していることから、第２ヒータ３７ｂに流れ
る電流値は、図６（ｂ）に示すように、通電が開始され
たタイミングＴ２における電流値よりも大きく減少して
いることがわかる。タイミングＴ３では第１ヒータ３７
ａに対して突入電流が流れることになるが、第２及び第
３ヒータ３７ｃに流れる電流値が減少していることか
ら、第１〜第３ヒータ３７ａ〜３７ｃに流れる電流値の
総和が過大となることが抑えられる。

【００６９】以上のように、タイミングＴ３において、
第１ヒータ３７ａに通電が開始されるとともに、第１フ
ラグＦＢ１が「１」にセットされると、各フラグＦＢ１
〜ＦＢ３が全て「１」となり、ステップ２０８における
判定条件が満たされることから、ＣＰＵ４７は「通電開
始時期制御ルーチン」を終了する。

【００７０】タイミングＴ３〜Ｔ４までの期間では、第
１〜第３ヒータ３７ａ〜３７ｃの全てに対して通電が行
われる。そして、エンジン１１の運転状態によって若干
の差異があるが、タイミングＴ４において第１〜第３素
子部３６ａ〜３６ｃは略同時に活性化した状態となる。

【００７１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、通電が開始される時期がヒータ３７ａ〜３７ｃによ
って異なっている。このため、ヒータ３７ａ〜３７ｃに
流れる電流値の総和が過大となることを防止することが
できる。

【００７２】つまり、本実施形態によれば、ヒータ３７
ａ〜３７ｃに対して突入電流が流れる通電開始時期を異
ならせているため、ヒータ３７ａ〜３７ｃに流れる電流
値の総和を低減することができ、バッテリに対する過負
荷を未然に防止することができる。

【００７３】加えて、本実施形態によれば、ヒータ３７
ａ〜３７ｃとＥＣＵ４２を接続する配線部材の細径化、
発電器の小型化、バッテリ容量の低減等を図ることによ
り、エンジン１１システム全体の低コスト化を図ること
ができる。

【００７４】更に、本実施形態によれば、素子部３６ａ
〜３６ｃのうち活性化時間が長い素子部３６ａ〜３６ｃ
に対応するヒータ３７ａ〜３７ｃから順に通電が開始さ
れるようにしている。即ち、図６のタイミングチャート
を参照して説明した例では、活性化時間が最も長い第３
素子部３６ｃに対応した第３ヒータ３７ｃに対して最初
に通電が開始され（タイミングＴ１）、その後、第２ヒ
ータ３７ｂ及び第１ヒータ３７ａに対して順に通電が開
始される（タイミングＴ２，タイミングＴ３）。

【００７５】例えば、上記例において、活性時間が最も
短い第１素子部３６ａに対応した第１ヒータ３７ａに対
して最初に通電を開始するようにした場合には、少なく
ともその後に通電が開始される第３素子部３６ｃが活性
化するまでは、全ての素子部３６ａ〜３６ｃの活性化が
完了しない。従って、各素子部３６ａ〜３６ｃが全て活
性化するまでの時間が増加することになる。

【００７６】しかしながら、本実施形態によれば、素子
部３６ａ〜３６ｃは略同じタイミングで活性化温度に達
するため、素子部３６ａ〜３６ｃを全て活性化するのに
要する時間を短縮することができる。その結果、空燃比
センサ３１〜３３を用いたフィードバック制御をより早
期に実行することができ、例えば、内燃機関の始動時に
排出される未燃ＨＣ成分を減少させることができる。

【００７７】尚、上記の例では、各絶対差△ＴＫＡ１〜
△ＴＫＡ３がいずれも所定時間Ｔａ以上であるとして説
明したが、各絶対差△ＴＫＡ１〜△ＴＫＡ３のいずれか
が所定時間Ｔａ未満である場合には、ステップ２０９に
おいて、各ヒータ３７ａ〜３７ｃに対して所定間隔Ｔａ
をおいて順次通電が開始される。

【００７８】従って、本実施形態によれば、いずれかの
ヒータ３７ａ〜３７ｃに対して通電が開始されてから所
定時間Ｔａが経過する前に別のヒータ３７ａ〜３７ｃに
対して通電が開始されることはなく、ヒータ３７ａ〜３
７ｃに流れる電流値の総和が過大となることを確実に防
止することができる。

【００７９】（第２の実施形態）次に、本発明を具体化
した第２の実施形態について上記第１の実施形態との相
違点を中心に説明する。本実施形態では、上記第１の実
施形態において集合排気管２７に設けられていた第３の
空燃比センサ３３が省略されている。従って、本実施形
態におけるガソリンエンジンシステムでは、第１及び第
２の空燃比センサ３２のみによってエンジン１１の空燃
比がフィードバック制御される。

【００８０】本実施形態では、素子部３６ａ〜３６ｃが
活性化するまでの間は、ヒータ３７ａ，３７ｂに対して
連続的に通電を行い、素子部３６ａ，３６ｂが活性化し
た後は、ＯＮ信号及びＯＦＦ信号を含むデューティ制御
信号に基づいて通電制御を行うようにしている。このよ
うに、ヒータ３７ａ，３７ｂに対する通電制御を連続通
電制御からデューティ通電制御に切り換えることによ
り、ヒータ３７ａ，３７ｂの過熱が抑制される。

【００８１】以下、このデューティ通電制御について、
図７のフローチャートを参照して説明する。図７は、本
実施形態における「デューティ通電制御ルーチン」を示
している。本ルーチンは、ＣＰＵ４７によって実行され
る処理であり、イグニションスイッチがＯＦＦ位置から
ＯＮ位置まで操作されたときに開始される。本ルーチン
が開始されると、ステップ３００において、ＣＰＵ４７
は第１の判定条件が満たされているか否かを判定する。
この第１の判定条件は、第１素子部３６ａが活性化温度
以上にまで温度上昇しているか否かを判定するためのも
のであり、以下に示す２つの条件のいずれか一つが満た
された場合に満たされるものである。

【００８２】（ａ）第１ヒータ３７ａの抵抗値が所定値
以上にまで増加した場合。上記条件（ａ）は、第１ヒータ３７ａの温度が所定値以
上に増加した場合には、第１素子部３６ａも活性化温度
以上にまで温度上昇しているものとして、第１ヒータ３
７ａに対する通電を連続通電制御からデューティ通電制
御に切り換えるためのものである。

【００８３】（ｂ）第１ヒータ３７ａに対して通電を開
始してからの投入電力量が規定値を上回った場合。上記条件（ｂ）は、第１ヒータ３７ａへの投入電力量が
規定値を上回った場合には、第１素子部３６ａの温度が
活性化温度以上にまで温度上昇しているものとして、第
１ヒータ３７ａに対する通電を連続通電制御からデュー
ティ通電制御に切り換えるためのものである。

【００８４】この第１の判定条件が満たされている場
合、ＣＰＵ４７はステップ３０５に移行する。そして、
ステップ３０５において、ＣＰＵ４７は第１ヒータ３７
ａに対する通電を連続通電制御からデューティ通電制御
に切り換える。図８は、第１及び第２ヒータ３７ｂがデ
ューティ制御信号に基づいて通電制御される場合に、ヒ
ータ３７ａ，３７ｂに対して流される電流値の時間的変
化を示すタイミングチャートであり、同図（ａ）及び
（ｂ）は、第１及び第２ヒータ３７ｂに流れる電流値の
時間的変化をそれぞれ示している。尚、図８（ａ），
（ｂ）に示した、ヒータ３７ａ，３７ｂに対して流され
る電流値の時間的変化は、ヒータ３７ａ，３７ｂに対す
る印加電圧の時間的変化、即ち、デューティ制御信号の
時間的変化に対応している。

【００８５】本実施形態において、ヒータ３７ａ，３７
ｂに対して出力されるデューティ制御信号は、図８
（ａ），（ｂ）に示す電流値の変化から明らかなよう
に、いずれも「１００msec」の周期Ｔを有しており、５
０msecの時間的長さを有するＯＮ信号と、同じく５０ms
ecの時間的長さを有するＯＦＦ信号とが交互に繰り返さ
れるデューティ比５０％の信号である。

【００８６】ステップ３０５の処理を行った後、ＣＰＵ
４７はステップ３０６に移行する。ステップ３０６にお
いて、ＣＰＵ４７は第２の判定条件が満たされているか
否かを判定する。この第２の判定条件は、第２素子部３
６ｂが活性化温度以上にまで温度上昇しているか否かを
判定するためのものであり、第１の判定条件と同様に、
以下に示す２つの条件のいずれか一つが満たされた場合
に満たされるものである。

【００８７】（ａ）第１ヒータ３７ａの抵抗値が所定値
以上にまで増加した場合。（ｂ）第１ヒータ３７ａに対して通電を開始してからの
投入電力量が規定値を上回った場合。

【００８８】上記（ａ）或いは（ｂ）の条件のいずれか
一方が満たされた場合、即ち、第２の判定条件が満たさ
れた場合、ＣＰＵ４７は第２素子部３６ｂが活性化温度
以上にまで温度上昇していると判断して、ステップ３０
７に移行する。

【００８９】ステップ３０７において、ＣＰＵ４７は第
２ヒータ３７ｂに対する通電制御を連続通電制御からデ
ューティ通電制御に切り換える。この際、ＣＰＵ４７
は、前記周期Ｔの半周期（＝Ｔ／２）に相当する位相遅
れを有したデューティ制御信号を第２ヒータ３７ｂに対
して出力する。即ち、ＣＰＵ４７は、第１ヒータ３７ａ
に対して出力されるデューティ制御信号が、ＯＦＦ信号
からＯＮ信号に切り替わった時から５０msec経過した後
に、第２ヒータ３７ｂに対してデューティ制御信号を出
力する。

【００９０】その結果、ヒータ３７ａ，３７ｂに出力さ
れているデューティ制御信号は逆位相を有したものとな
る。このため、第１ヒータ３７ａに電流が流れている場
合には、第２ヒータ３７ｂには電流が流れず、逆に、第
１ヒータ３７ａに電流が流れていない場合には、第２ヒ
ータ３７ｂに対して電流が流れることになる。ステップ
３０７の処理を実行した後、ＣＰＵ４７は本ルーチンを
終了する。

【００９１】前述したステップ３００において、第１の
判定条件が満たされていない場合、ＣＰＵ４７はステッ
プ３０１に移行する。ステップ３０１において、ＣＰＵ
４７は、ステップ３０６の処理と同様に、第２の判定条
件が満たされているか否かを判定する。第２の判定条件
が満たされていない場合、ＣＰＵ４７はステップ３００
以降の各処理を再度実行する。

【００９２】これに対して、第２の判定条件が満たされ
ている場合、ＣＰＵ４７は第２素子部３６ｂが活性化温
度以上にまで温度上昇していると判断してステップ３０
２に移行する。ステップ３０２において、ＣＰＵ４７は
第２ヒータ３７ｂに対する通電制御を連続通電制御から
デューティ通電制御に切り換える。そして、ステップ３
０３において、ＣＰＵ４７は、ステップ３００の処理と
同様に、第１の判定条件が満たされているか否かを判定
する。この判定条件が満たされた場合、ＣＰＵ４７はス
テップ３０４に移行する。

【００９３】ステップ３０４において、ＣＰＵ４７は第
１ヒータ３７ａに対する通電制御を連続通電制御からデ
ューティ通電制御に切り換える。この際、ＣＰＵ４７
は、ステップ３０７における処理と同様に、前記周期Ｔ
の半周期（＝Ｔ／２）に相当する位相遅れを有したデュ
ーティ制御信号を第１ヒータ３７ａに対して出力する。
その結果、ヒータ３７ａ，３７ｂに出力されているデュ
ーティ制御信号は逆位相を有したものとなる。ステップ
３０４の処理を実行した後、ＣＰＵ４７は本ルーチンを
終了する。本実施形態において、各ステップ３００〜３
０７の各処理を実行するＣＰＵ４７は、本発明の通電手
段及び制御手段に相当する。また、ステップ３００，３
０３，３０３，３０６の各処理を実行するＣＰＵ４７は
判定手段に相当する。

【００９４】以上説明したように、本ルーチンによれ
ば、ヒータ３７ａ，３７ｂに対して逆位相のデューティ
制御信号が出力される。ここで、第１素子部３６ａが第
２素子部３６ｂよりも早いタイミングで活性化温度以上
にまで温度上昇した場合を例に、ヒータ３７ａ，３７ｂ
に流れる電流値の時間的変化について図８を参照して説
明する。

【００９５】図８に示すタイミングＴ１において、ステ
ップ３００における第１の判定条件が満たされると、Ｃ
ＰＵ４７は、ステップ３００からステップ３０５に移行
して第１ヒータ３７ａに対してデューティ通電制御を開
始する。そして、タイミングＴ１〜Ｔ２までの期間は、
第１ヒータ３７ａに対してのみデューディ通電制御が行
われる。

【００９６】次に、タイミングＴ２において、ステップ
３０６での第２の判定条件が満たされると、ＣＰＵ４７
はステップ３０７に移行する。そして、ＣＰＵ４７は、
第１ヒータ３７ａに出力されているデューティ制御信号
がＯＦＦ信号からＯＮ信号に切り替わるタイミングＴ３
を待って、そのタイミングＴ３からデューディ制御信号
の半周期Ｔ／２に相当する５０msecが経過した後（タイ
ミングＴ４）から、連続通電をデューティ通電制御に切
り換える。その結果、図８（ａ），（ｂ）に示す電流値
の変化からわかるように、第２ヒータ３７ｂに対して
は、第１ヒータ３７ａとは逆位相を有したデューティ制
御信号が出力される。

【００９７】このように、本実施形態によれば、ヒータ
３７ａ，３７ｂが逆位相を有したデューティ制御信号に
よって通電制御される。従って、ヒータ３７ａ，３７ｂ
に対する通電は交互に行われ、両ヒータ３７ａ，３７ｂ
が同時に通電されることがない。例えば、ヒータ３７
ａ，３７ｂを同位相のデューティ制御信号に基づいて通
電制御した場合には、ヒータ３７ａ，３７ｂに流れる電
流値の和は周期的に、本実施形態における電流値の和の
２倍となる。従って、電源系に対する負荷が過大とな
り、例えば、バッテリ電圧の変動を招く虞がある。この
ようなバッテリ電圧の変動は、各種アクチュエータにお
ける動作の不安定化を招くため好ましくない。

【００９８】しかしながら、本実施形態によれば、連続
通電からデューティ通電制御に移行した場合、両ヒータ
３７ａ，３７ｂに対して同時に通電が行われることが無
いため、バッテリ５２への負担を軽減することができ
る。このため、バッテリ電圧の変動を抑えることがで
き、上記のような無効噴射時間の変動を抑制して燃料噴
射制御における制御性を向上させることができる。

【００９９】加えて、本実施形態によれば、上記第１の
実施形態と同様に、ヒータ３７ａ，３７ｂとＥＣＵ４２
を接続する配線部材の細径化、発電器の小型化、バッテ
リ容量の低減等を図ることにより、エンジンシステム全
体の低コスト化を図ることができる。

【０１００】更に、本実施形態によれば、デューティ通
電制御中に両ヒータ３７ａ，３７ｂに対して同時に電流
が流れることがないため、ヒータ３７ａ，３７ｂの抵抗
値を小さくして個々のヒータ３７ａ，３７ｂに流れる電
流値をより大きく設定することが可能である。その結
果、ヒータ３７ａ，３７ｂの発熱量を増加させて、素子
部３６ａ，３６ｂの早期活性化を図ることが可能とな
る。

【０１０１】本発明は上記各実施形態以外にも以下に示
す別の実施形態として具体化することができる。（１）上記各実施形態における各空燃比センサ３１〜３
３は、いずれも排気ガスの酸素濃度に応じて出力電流値
が変化する限界電流式のセンサとした。これに対して、
各空燃比センサ３１〜３３は、排気ガスの酸素濃度に応
じた起電力を発生する酸素濃淡電池式のセンサであって
もよい。また、限界電流式のセンサと酸素濃淡電池式の
センサとを併用するようにしてもよい。

【０１０２】（２）第２の実施形態では、２つの空燃比
センサを位相の異なるデューティ制御信号に基づいて通
電制御するようにした。これに対して、３つ以上の空燃
比センサを備え、各センサに対して位相が１／３周期ず
つ遅れたデューティ制御信号を出力することによって通
電制御するようにしてもよい。この場合、デューティ比
３０％以下に設定すれば、各センサが同時に通電される
ことがなく、第２の実施形態と同様に、電源系の負荷を
軽減することができる。

【０１０３】（３）第１の実施形態では、各素子部３６
の活性化時間を検出し、活性化時間が長く活性化し難い
素子部３６に対応したヒータ３７ａ〜３７ｃから順に通
電を開始することにより、各素子部３６が略同じタイミ
ングで活性化されるようした。これに対して、各ヒータ
３７ａ〜３７ｃに対して予め定められた時間間隔（例え
ば、「２秒」）をおいて通電を開始するようにしてもよ
い。

【０１０４】（４）第１の実施形態における通電開始時
期制御と、第２の実施形態におけるデューティ通電制御
とを併用することもできる。即ち、各ヒータ３７ａ〜３
７ｃに対して異なった時期をもって通電を開始し、素子
部３６が活性化温度にまで温度上昇した場合、その素子
部３６ａ〜３６ｃに対応するヒータ３７ａ〜３７ｃから
順に連続通電制御からデューティ通電制御に切り換え
る。この際、各ヒータ３７ａ〜３７ｃに対して異なる位
相のデューティ制御信号を出力するようにする。この構
成によれば、バッテリ５２への負荷を更に低減すること
ができる。

【０１０５】（５）第２の実施形態では、各ヒータ３７
ａ，３７ｂに対して５０％のデューティ比を有したデュ
ーティ制御信号を出力するようにしたが、このデューテ
ィ比は各ヒータ３７ａ，３７ｂの状態、或いはエンジン
１１の運転状態に応じて変更するようにしてもよい。

【０１０６】上記各実施形態から把握できる技術的思想
についてその効果とともに記載する。（イ）請求項３に記載した空燃比センサのヒータ通電制
御装置において、制御手段は、各ヒータに対して出力さ
れるデューティ制御信号の位相を異ならせることによ
り、各ヒータのうちいずれか一つのセンサに対してのみ
ＯＮ信号が出力されるように通電手段を制御することを
特徴とする。

【０１０７】上記の構成によれば、バッテリ等の電源系
に対する負荷を軽減することができる。

【０１０８】

【発明の効果】請求項１に記載した第１の発明によれ
ば、内燃機関の始動後に各空燃比センサのそれぞれのヒ
ータに対してそれぞれ異なった通電時期をもって通電が
開始されるようにしている。従って、通電開始時に各ヒ
ータに流れる突入電流の総和が過大となることが抑制さ
れ、バッテリ等の内燃機関における電源系への負荷を低
減することができる。

【０１０９】請求項２に記載した第２の発明によれば、
各空燃比センサに対する通電を開始する際に、活性化し
難い空燃比センサのヒータから順に通電が開始されるよ
うにしている。従って、各空燃比センサが全て活性化す
るのに要する時間が短縮され、各センサの早期活性化を
図ることができる。

【０１１０】請求項３に記載した第３の発明によれば、
内燃機関の始動後において、各ヒータに対して異なる位
相のデューティ制御信号を出力して、各ヒータを発熱さ
せるようにしている。従って、各ヒータに対して同位相
のデューティ制御信号が出力される場合と比較して、各
ヒータが同時に通電されている時間を減少させることが
できる。このため、バッテリ等の内燃機関における電源
系への負荷を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１及び第２の実施形態におけるエンジンシス
テムを示す概略構成図。

【図２】空燃比センサの主要構造を示す断面図。

【図３】ＥＣＵ等の構成を示すブロック図。

【図４】「活性時間検出ルーチン」を示すフローチャー
ト。

【図５】「ヒータ通電開始時期制御ルーチン」を示すフ
ローチャート。

【図６】各ヒータに流れる電流値の時間的変化等を示す
タイミングチャート。

【図７】第２の実施形態における「デューティ通電制御
ルーチン」を示すフローチャート。

【図８】各ヒータに流れる電流値の時間的変化を示すタ
イミングチャート。

【図９】空燃比センサのヒータに流れる電流値の時間的
変化を示す線図。

【図１０】空燃比センサのヒータに流れる電流値の時間
的変化を示す線図。

【符号の説明】

１１…内燃機関としてのエンジン、１８Ｌ，１８Ｒ…吸
気マニホルド、１９Ｌ，１９Ｒ…排気マニホルド、２２
…サージタンク、２３…吸気管、２４…エアクリーナ
（１８Ｌ，１８Ｒ、２２〜２４により吸気通路が構成さ
れる）、２６Ｌ，２６Ｒ…排気管、２７…集合排気管
（１９Ｌ，１９Ｒ、２６Ｌ，２６Ｒ、２７によりガス通
路が構成される）、３１…第１の空燃比センサ、３２…
第２の空燃比センサ、３３…第３の空燃比センサ、３６
ａ…第１素子部、３６ｂ…第２素子部、３６ｃ…第３素
子部、３７ａ…第１ヒータ、３７ｂ…第２ヒータ、３７
ｃ…第３ヒータ、４７…通電手段及び制御手段としての
ＣＰＵ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流通ガス中の酸素濃度に応じた検出信号
を出力する素子部と当該素子部を加熱して活性化させる
ためのヒータとを含む空燃比センサがガス通路に複数設
けられた内燃機関に適用される空燃比センサのヒータ通
電制御装置であって、前記内燃機関の始動後に前記各空燃比センサのそれぞれ
のヒータに対して所定電圧を印加して各ヒータを発熱さ
せる通電手段と、前記内燃機関の始動直後において前記各ヒータに対して
それぞれ異なった通電時期をもって通電が開始されるよ
うに前記通電手段を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とする空燃比センサのヒータ通電制御装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記各空燃比センサの
うち、活性化し難い空燃比センサのヒータから順に通電
が開始されるように前記通電手段を制御することを特徴
とする請求項１記載の空燃比センサのヒータ通電制御装
置。
【請求項３】流通ガス中の酸素濃度に応じた検出信号
を出力する素子部と当該素子部を加熱して活性化させる
ためのヒータとを含む空燃比センサがガス通路に複数設
けられた内燃機関に適用される空燃比センサのヒータ通
電制御装置であって、前記内燃機関の始動後に前記各空燃比センサのそれぞれ
のヒータに対して所定電圧を印加して各ヒータを発熱さ
せる通電手段と、前記各ヒータに対して異なる位相のデューティ制御信号
が出力されるように前記通電手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする空燃比センサのヒータ通電制
御装置。