JPH10239269A - 内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置 - Google Patents
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置Info
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- F02D41/1494—Control of sensor heater
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 始動時に空燃比センサを早期活性化すべくヒ
ータに電力供給する。 【解決手段】 機関排気系に配設され空燃比を検出する
空燃比センサ、空燃比センサを加熱するヒータ１、ヒー
タ１へ電力供給するバッテリ２とオルタメータ２０から
なる電源、電源から電力を送電する電源ラインを開閉す
る電源スイッチ１０、電源により充電されると共に充電
により蓄えられた電荷をヒータ１を介して放電するコン
デンサ回路３、ヒータ１に直列接続されヒータ１へ流れ
る電流を通電または遮断する第１スイッチ４、電源スイ
ッチ１０を閉じた後から第１スイッチ４を閉じるよう制
御する制御手段５、を備える。また他のコンデンサ回路
を設けて充電時には電源に並列接続し放電時には電源に
直列接続して電源電圧にコンデンサ回路の充電電圧を重
畳した高い電圧をヒータ１へ印加する。機関始動以降空
燃比センサの活性状態を維持するようにヒータ１への電
力供給を制御する。
ータに電力供給する。 【解決手段】 機関排気系に配設され空燃比を検出する
空燃比センサ、空燃比センサを加熱するヒータ１、ヒー
タ１へ電力供給するバッテリ２とオルタメータ２０から
なる電源、電源から電力を送電する電源ラインを開閉す
る電源スイッチ１０、電源により充電されると共に充電
により蓄えられた電荷をヒータ１を介して放電するコン
デンサ回路３、ヒータ１に直列接続されヒータ１へ流れ
る電流を通電または遮断する第１スイッチ４、電源スイ
ッチ１０を閉じた後から第１スイッチ４を閉じるよう制
御する制御手段５、を備える。また他のコンデンサ回路
を設けて充電時には電源に並列接続し放電時には電源に
直列接続して電源電圧にコンデンサ回路の充電電圧を重
畳した高い電圧をヒータ１へ印加する。機関始動以降空
燃比センサの活性状態を維持するようにヒータ１への電
力供給を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用空燃比セ
ンサのヒータ制御装置に関し、特に、機関始動時に空燃
比センサを早期活性化するようヒータに電力供給する内
燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置に関する。
ンサのヒータ制御装置に関し、特に、機関始動時に空燃
比センサを早期活性化するようヒータに電力供給する内
燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気系に配設され機関の空燃
比を検出する空燃比センサを機関の始動から早期に活性
化すべく、機関の始動直後は空燃比センサを加熱するヒ
ータに高電圧を印加し、空燃比センサが活性状態に至っ
た時を電気化学的センサセルの２つの多孔質電極間の電
圧が所定値以下となったことにより検出し、その検出後
ヒータの印加電圧を低電圧にする空燃比センサのヒータ
制御装置が提案されており（特開平３−２４６４６１号
公報参照）、従来技術による一般的な空燃比センサのヒ
ータ制御では、所定のデューティ周期でヒータへバッテ
リ電圧を印加し、空燃比センサが活性化するまではその
デューティ比を、例えば１００％に設定し、以降は５０
％に設定している。ここで、このようなヒータ制御につ
いて以下に説明する。
比を検出する空燃比センサを機関の始動から早期に活性
化すべく、機関の始動直後は空燃比センサを加熱するヒ
ータに高電圧を印加し、空燃比センサが活性状態に至っ
た時を電気化学的センサセルの２つの多孔質電極間の電
圧が所定値以下となったことにより検出し、その検出後
ヒータの印加電圧を低電圧にする空燃比センサのヒータ
制御装置が提案されており（特開平３−２４６４６１号
公報参照）、従来技術による一般的な空燃比センサのヒ
ータ制御では、所定のデューティ周期でヒータへバッテ
リ電圧を印加し、空燃比センサが活性化するまではその
デューティ比を、例えば１００％に設定し、以降は５０
％に設定している。ここで、このようなヒータ制御につ
いて以下に説明する。
【０００３】図１６は従来技術による内燃機関用空燃比
センサのヒータ制御装置の概略説明図であり、（Ａ）は
構成図であり、（Ｂ）はヒータ電圧、ヒータ温度および
センサ素子温度のタイムチャートである。図１６の
（Ａ）に示すように、ヒータ１はバッテリ２およびオル
タネータ２０からなる電源からの電力供給により加熱さ
れ図示しない空燃比センサを活性化する。ヒータ１は第
１スイッチＳＷ１の開閉により通電または遮断される。
ＳＷ１は例えばＦＥＴからなり、ヒータ１への通電を制
御する制御手段５の内部に設けられている。制御手段５
の外部端子Ｔ１は、バッテリ２へイグニッションスイッ
チＩＧＳＷおよびフューズＦ２を介して接続され、外部
端子Ｔ２は接地され、外部端子Ｔ３はヒータ１の一端に
接続される。ＩＧＳＷの端子ＢＡ、ＯＮおよびＳＴは、
それぞれバッテリ２の正極、外部負荷用のフューズＦ２
およびヒータ１用のフューズＦ１に接続されている。
センサのヒータ制御装置の概略説明図であり、（Ａ）は
構成図であり、（Ｂ）はヒータ電圧、ヒータ温度および
センサ素子温度のタイムチャートである。図１６の
（Ａ）に示すように、ヒータ１はバッテリ２およびオル
タネータ２０からなる電源からの電力供給により加熱さ
れ図示しない空燃比センサを活性化する。ヒータ１は第
１スイッチＳＷ１の開閉により通電または遮断される。
ＳＷ１は例えばＦＥＴからなり、ヒータ１への通電を制
御する制御手段５の内部に設けられている。制御手段５
の外部端子Ｔ１は、バッテリ２へイグニッションスイッ
チＩＧＳＷおよびフューズＦ２を介して接続され、外部
端子Ｔ２は接地され、外部端子Ｔ３はヒータ１の一端に
接続される。ＩＧＳＷの端子ＢＡ、ＯＮおよびＳＴは、
それぞれバッテリ２の正極、外部負荷用のフューズＦ２
およびヒータ１用のフューズＦ１に接続されている。
【０００４】ＩＧＳＷがオフからオンに切換えられる
と、バッテリ２の両端電圧はフューズＦ１を介してヒー
タ１に印加され、その後、制御手段５がＳＷ１をターン
オンすると、ヒータ１に電流が流れる。ヒータ１に流れ
る電流は制御手段５内に設けられる電流検出用抵抗器ｒ
11の両端電圧に基づき電流検出回路１１により検出され
る。一方、ヒータ１に印加される電圧は、外部端子Ｔ
１、Ｔ３の電圧を検出しこれらの差から求められる。外
部端子Ｔ１の電圧、すなわちバッテリ２の電圧は図示し
ない電子制御ユニット（ＥＣＵ）により検出され、外部
端子Ｔ３の電圧は電圧検出回路１２により検出される。
ＥＣＵはデジタルコンピュータからなり、双方向性バス
によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、バックアッ
プＲＡＭ、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポート
および出力ポートを有する。ＳＷ１として使用されるＦ
ＥＴはＥＣＵの出力ポートに接続される通電制御回路１
３によりターンオン、ターンオフされる。次に、通電制
御回路１３の制御について以下に説明する。
と、バッテリ２の両端電圧はフューズＦ１を介してヒー
タ１に印加され、その後、制御手段５がＳＷ１をターン
オンすると、ヒータ１に電流が流れる。ヒータ１に流れ
る電流は制御手段５内に設けられる電流検出用抵抗器ｒ
11の両端電圧に基づき電流検出回路１１により検出され
る。一方、ヒータ１に印加される電圧は、外部端子Ｔ
１、Ｔ３の電圧を検出しこれらの差から求められる。外
部端子Ｔ１の電圧、すなわちバッテリ２の電圧は図示し
ない電子制御ユニット（ＥＣＵ）により検出され、外部
端子Ｔ３の電圧は電圧検出回路１２により検出される。
ＥＣＵはデジタルコンピュータからなり、双方向性バス
によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、バックアッ
プＲＡＭ、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポート
および出力ポートを有する。ＳＷ１として使用されるＦ
ＥＴはＥＣＵの出力ポートに接続される通電制御回路１
３によりターンオン、ターンオフされる。次に、通電制
御回路１３の制御について以下に説明する。
【０００５】図１６の（Ｂ）において、横軸は時間、縦
軸は曲線Ｖa に対してはヒータ印加電圧、曲線Ｔa に対
してはヒータ温度および曲線Ｔb に対してはセンサ素子
温度を示す。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチＩＧＳ
Ｗがオンに切換えられると、バッテリ２の両端電圧ＶB
がそのままヒータ１に印加される。このとき、ヒータ１
への印加電圧ＶHTはＶB に等しい。時刻ｔ1 に機関を始
動する、すなわちＩＧＳＷをＳＴの位置に切換えると、
ＥＣＵは図示しないスタータモータの駆動を開始するの
で、バッテリ２の両端電圧ＶB （曲線Ｖa で示す）は急
降下し、スタータモータの回転によりオルタネータ２０
を発電しバッテリ２の充電を開始する。したがって、Ｖ
B は徐々に上昇し、時刻ｔ2 に所定の電圧ＶTHを通過後
オルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT に到達する。バ
ッテリ２の電圧降下により機関の始動性を損なわないよ
うにヒータ１への通電は時刻ｔ2 から開始するよう制御
されている。
軸は曲線Ｖa に対してはヒータ印加電圧、曲線Ｔa に対
してはヒータ温度および曲線Ｔb に対してはセンサ素子
温度を示す。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチＩＧＳ
Ｗがオンに切換えられると、バッテリ２の両端電圧ＶB
がそのままヒータ１に印加される。このとき、ヒータ１
への印加電圧ＶHTはＶB に等しい。時刻ｔ1 に機関を始
動する、すなわちＩＧＳＷをＳＴの位置に切換えると、
ＥＣＵは図示しないスタータモータの駆動を開始するの
で、バッテリ２の両端電圧ＶB （曲線Ｖa で示す）は急
降下し、スタータモータの回転によりオルタネータ２０
を発電しバッテリ２の充電を開始する。したがって、Ｖ
B は徐々に上昇し、時刻ｔ2 に所定の電圧ＶTHを通過後
オルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT に到達する。バ
ッテリ２の電圧降下により機関の始動性を損なわないよ
うにヒータ１への通電は時刻ｔ2 から開始するよう制御
されている。
【０００６】ヒータ１が加熱されるとセンサ素子が加熱
され、ヒータ温度（曲線Ｔa で示す）およびセンサ素子
温度（曲線Ｔb で示す）が上昇し、時刻ｔ3 にオルタネ
ータ２０が最大出力電圧を発生するに至った後、時刻ｔ
4 にセンサ素子は活性状態を示す活性温度Ｔth、例えば
６５０°Ｃに到達し、空燃比（Ａ／Ｆ）の測定が可能と
なる。時刻ｔ4 以降は、センサ素子の活性状態を維持す
るようにヒータ１は温度制御される。ヒータの温度制御
方法には色々ある。例えば、ヒータの抵抗値を測定し一
定に制御する方法、機関の運転状態に応じて作成された
電力マップに基づきヒータへの供給電力を制御する方
法、センサ素子の抵抗値を測定し一定に制御する方法等
がある。
され、ヒータ温度（曲線Ｔa で示す）およびセンサ素子
温度（曲線Ｔb で示す）が上昇し、時刻ｔ3 にオルタネ
ータ２０が最大出力電圧を発生するに至った後、時刻ｔ
4 にセンサ素子は活性状態を示す活性温度Ｔth、例えば
６５０°Ｃに到達し、空燃比（Ａ／Ｆ）の測定が可能と
なる。時刻ｔ4 以降は、センサ素子の活性状態を維持す
るようにヒータ１は温度制御される。ヒータの温度制御
方法には色々ある。例えば、ヒータの抵抗値を測定し一
定に制御する方法、機関の運転状態に応じて作成された
電力マップに基づきヒータへの供給電力を制御する方
法、センサ素子の抵抗値を測定し一定に制御する方法等
がある。
【０００７】上記ヒータへの供給電力を制御する方法に
ついて以下に簡単に説明する。センサ素子は排気管内に
設けられているのでヒータから受ける熱に加えて排気ガ
スから熱を受け、さらに排気管および機関本体からの輻
射熱を受ける。したがって、センサ素子の温度はヒータ
の温度だけでなく排ガス温や機関本体の温度の影響を受
けることになる。このため、機関の運転状態に応じて定
めた基本電力に基づいてヒータの電力供給を行ってい
る。すなわち、ヒータの基本電力を、低負荷運転状態程
排ガス温が低いので高く設定し、高負荷運転状態程排ガ
ス温が高いので低く設定している。また、この基本電力
はセンサ素子を活性状態に維持するためセンサ素子の温
度を６５０°Ｃ〜７５０°Ｃに維持するよう実験から求
めて決定される。
ついて以下に簡単に説明する。センサ素子は排気管内に
設けられているのでヒータから受ける熱に加えて排気ガ
スから熱を受け、さらに排気管および機関本体からの輻
射熱を受ける。したがって、センサ素子の温度はヒータ
の温度だけでなく排ガス温や機関本体の温度の影響を受
けることになる。このため、機関の運転状態に応じて定
めた基本電力に基づいてヒータの電力供給を行ってい
る。すなわち、ヒータの基本電力を、低負荷運転状態程
排ガス温が低いので高く設定し、高負荷運転状態程排ガ
ス温が高いので低く設定している。また、この基本電力
はセンサ素子を活性状態に維持するためセンサ素子の温
度を６５０°Ｃ〜７５０°Ｃに維持するよう実験から求
めて決定される。
【０００８】上記制御方法を具体的に説明すると、電流
検出回路１１より検出したヒータ１の電流と、電圧検出
回路１２により検出したヒータ１への印加電圧とからヒ
ータ１の抵抗値を算出し、ヒータ１の抵抗値からその抵
抗値に比例するヒータ１の温度を算出し、ヒータ１の温
度が空燃比センサの活性状態を維持する温度に保たれる
ようにヒータ１へ電力供給する。また、ヒータ１への電
力供給の制御は、機関の運転状態に応じた基本電力量に
基づいて算出したデューティ比に従って、所定のデュー
ティ周期でＳＷ１をターンオンターンオフして行う。
検出回路１１より検出したヒータ１の電流と、電圧検出
回路１２により検出したヒータ１への印加電圧とからヒ
ータ１の抵抗値を算出し、ヒータ１の抵抗値からその抵
抗値に比例するヒータ１の温度を算出し、ヒータ１の温
度が空燃比センサの活性状態を維持する温度に保たれる
ようにヒータ１へ電力供給する。また、ヒータ１への電
力供給の制御は、機関の運転状態に応じた基本電力量に
基づいて算出したデューティ比に従って、所定のデュー
ティ周期でＳＷ１をターンオンターンオフして行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の特開
平３−２４６４６１号公報に提案された装置および従来
技術による一般的な空燃比センサのヒータ制御装置によ
れば、空燃比センサへの印加電圧は、機関が搭載される
車両に設置されたバッテリやオルタネータの性能でその
上限が定まっており、空燃比センサを急速に加熱する際
その上限により制約を受け、空燃比センサの早期活性化
は不十分であるという問題がある。
平３−２４６４６１号公報に提案された装置および従来
技術による一般的な空燃比センサのヒータ制御装置によ
れば、空燃比センサへの印加電圧は、機関が搭載される
車両に設置されたバッテリやオルタネータの性能でその
上限が定まっており、空燃比センサを急速に加熱する際
その上限により制約を受け、空燃比センサの早期活性化
は不十分であるという問題がある。
【００１０】一方、ヒータへの供給電圧を一定のままヒ
ータの抵抗値を小さくし電流を増加することにより早期
加熱することも考えられるが、そのためにはヒータのサ
イズアップや材料の改善に限界があり、かつ高コストに
なるという問題がある。また、これら従来技術の装置に
よれば、機関のクランキング中はスタータの性能、すな
わち機関の始動性を確保するためにヒータへの通電を禁
止しており、したがって空燃比センサの活性化がさらに
遅れるという問題がある。
ータの抵抗値を小さくし電流を増加することにより早期
加熱することも考えられるが、そのためにはヒータのサ
イズアップや材料の改善に限界があり、かつ高コストに
なるという問題がある。また、これら従来技術の装置に
よれば、機関のクランキング中はスタータの性能、すな
わち機関の始動性を確保するためにヒータへの通電を禁
止しており、したがって空燃比センサの活性化がさらに
遅れるという問題がある。
【００１１】それゆえ、本発明は上記問題を解決し、機
関始動時に空燃比センサを早期活性化するようヒータに
電力供給する内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置
を提供することを目的とする。
関始動時に空燃比センサを早期活性化するようヒータに
電力供給する内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置
を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は第１発明の内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置に係る基本構成図で
ある。前記問題を解決する第１発明による内燃機関用空
燃比センサのヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に配
設され機関の空燃比を検出する空燃比センサと、空燃比
センサを加熱するヒータ１と、ヒータ１へ電力供給する
バッテリ２およびオルタネータ２０からなる電源と、電
源からヒータ１を含む負荷へ電力を送電する電源ライン
を開閉する電源スイッチ１０と、を備え、空燃比センサ
の活性状態を維持するようヒータ１への電力供給を制御
する内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置におい
て、電源により充電されると共に、充電により蓄えられ
た電荷をヒータ１を介して放電するコンデンサ回路３
と、ヒータ１に直列接続され、ヒータ１へ流れる電流を
通電するかまたは遮断する第１スイッチ４と、電源スイ
ッチ１０を閉じた後、第１スイッチ４を閉じるよう制御
する制御手段５と、を備えたことを特徴とする。
関用空燃比センサのヒータ制御装置に係る基本構成図で
ある。前記問題を解決する第１発明による内燃機関用空
燃比センサのヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に配
設され機関の空燃比を検出する空燃比センサと、空燃比
センサを加熱するヒータ１と、ヒータ１へ電力供給する
バッテリ２およびオルタネータ２０からなる電源と、電
源からヒータ１を含む負荷へ電力を送電する電源ライン
を開閉する電源スイッチ１０と、を備え、空燃比センサ
の活性状態を維持するようヒータ１への電力供給を制御
する内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置におい
て、電源により充電されると共に、充電により蓄えられ
た電荷をヒータ１を介して放電するコンデンサ回路３
と、ヒータ１に直列接続され、ヒータ１へ流れる電流を
通電するかまたは遮断する第１スイッチ４と、電源スイ
ッチ１０を閉じた後、第１スイッチ４を閉じるよう制御
する制御手段５と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】上記構成により、電源スイッチ１０が閉と
なり、コンデンサ回路３が充電されると、制御手段５が
第１スイッチ４を閉とすることにより、電源からヒータ
１へ電力供給されると共に、コンデンサ回路３に蓄えら
れた電荷もヒータ１を介して放電され、ヒータ１が早期
に活性化される。第１発明による内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置はまた、電源とコンデンサ回路３と
の中間に設けられ、電源からコンデンサ回路３への充電
電流を通電するかまたは遮断する第２スイッチ６を備え
る。
なり、コンデンサ回路３が充電されると、制御手段５が
第１スイッチ４を閉とすることにより、電源からヒータ
１へ電力供給されると共に、コンデンサ回路３に蓄えら
れた電荷もヒータ１を介して放電され、ヒータ１が早期
に活性化される。第１発明による内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置はまた、電源とコンデンサ回路３と
の中間に設けられ、電源からコンデンサ回路３への充電
電流を通電するかまたは遮断する第２スイッチ６を備え
る。
【００１４】この第２スイッチ６を、機関のクランキン
グ中に開とすることにより、クランキング中にバッテリ
２およびオルタネータ２０からなる電源からヒータ１へ
電力供給されなくなり、ヒータ１の電力消費による電源
をなすバッテリ２の電圧降下がなくなり、機関の始動性
を確保できる。この間、コンデンサ回路３からヒータ１
へ電力供給される。
グ中に開とすることにより、クランキング中にバッテリ
２およびオルタネータ２０からなる電源からヒータ１へ
電力供給されなくなり、ヒータ１の電力消費による電源
をなすバッテリ２の電圧降下がなくなり、機関の始動性
を確保できる。この間、コンデンサ回路３からヒータ１
へ電力供給される。
【００１５】第１発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、制御手段５は、機関のクラン
キング開始から第１スイッチ４を閉じるよう制御する。
この制御では、電源スイッチ１０が閉じた後、機関がク
ランキング開始した後から第１スイッチ４を閉じるの
で、電源スイッチ１０が閉じた直後から第１スイッチ４
を閉じてヒータ１に電力供給する場合で機関の始動が長
時間あるいは永久に開始されないときに発生し得る無駄
な電力消費をしないで済む。
ヒータ制御装置において、制御手段５は、機関のクラン
キング開始から第１スイッチ４を閉じるよう制御する。
この制御では、電源スイッチ１０が閉じた後、機関がク
ランキング開始した後から第１スイッチ４を閉じるの
で、電源スイッチ１０が閉じた直後から第１スイッチ４
を閉じてヒータ１に電力供給する場合で機関の始動が長
時間あるいは永久に開始されないときに発生し得る無駄
な電力消費をしないで済む。
【００１６】第１発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、制御手段５は、電源スイッチ
１０が閉じた後、機関のクランキング状態に応じて第１
スイッチ４を開閉するよう制御する。この制御では、ク
ランキング状態が安定のときにのみ第１スイッチ４を閉
じるように制御するので、機関の始動性の悪化を防止で
きる。クランキング状態が安定であることの判定は、機
関回転数、機関回転変動量、バッテリ電圧降下、および
機関水温等を検出してこれらが基準値内にあるか否かを
判断して行う。
ヒータ制御装置において、制御手段５は、電源スイッチ
１０が閉じた後、機関のクランキング状態に応じて第１
スイッチ４を開閉するよう制御する。この制御では、ク
ランキング状態が安定のときにのみ第１スイッチ４を閉
じるように制御するので、機関の始動性の悪化を防止で
きる。クランキング状態が安定であることの判定は、機
関回転数、機関回転変動量、バッテリ電圧降下、および
機関水温等を検出してこれらが基準値内にあるか否かを
判断して行う。
【００１７】第１発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、ヒータ１の温度を検出するヒ
ータ温度検出手段を備え、制御手段５は、機関のクラン
キング開始時から第１スイッチ４を閉じた後のクランキ
ング中に、第１スイッチ４を、ヒータ温度検出手段によ
り検出されたヒータ１の温度が所定温度を越えるときに
開き、所定温度以下のときに閉じるよう制御する。
ヒータ制御装置において、ヒータ１の温度を検出するヒ
ータ温度検出手段を備え、制御手段５は、機関のクラン
キング開始時から第１スイッチ４を閉じた後のクランキ
ング中に、第１スイッチ４を、ヒータ温度検出手段によ
り検出されたヒータ１の温度が所定温度を越えるときに
開き、所定温度以下のときに閉じるよう制御する。
【００１８】この制御では、バッテリが劣化しているよ
うな場合、オールタネータによるバッテリの充電が不十
分となりヒータへの電力供給に寄与できなくなるので、
このようなとき、ヒータ温度が空燃比センサの活性状態
を維持するに十分な所定温度を越えるときに第１スイッ
チ４を開き、該所定温度以下のときに閉じることによ
り、ヒータによる無駄な電力消費を防止できる。ヒータ
温度検出手段は、例えばヒータ抵抗値はヒータ温度に比
例するのでヒータの印加電圧と通電電流を測定しヒータ
抵抗値を算出し、ヒータ抵抗値からヒータ温度を換算し
て求める。
うな場合、オールタネータによるバッテリの充電が不十
分となりヒータへの電力供給に寄与できなくなるので、
このようなとき、ヒータ温度が空燃比センサの活性状態
を維持するに十分な所定温度を越えるときに第１スイッ
チ４を開き、該所定温度以下のときに閉じることによ
り、ヒータによる無駄な電力消費を防止できる。ヒータ
温度検出手段は、例えばヒータ抵抗値はヒータ温度に比
例するのでヒータの印加電圧と通電電流を測定しヒータ
抵抗値を算出し、ヒータ抵抗値からヒータ温度を換算し
て求める。
【００１９】第１発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置はまた、第２スイッチ６が開のとき、ヒ
ータ１に印加される電圧を検出し、検出した電圧からコ
ンデンサ回路３の異常を判定する異常判定手段を備え
る。異常判定により運転者に装置の故障を知らせること
ができる。また、第２スイッチ６は機関停止後における
コンデンサ回路３からの放電を防止する。
ヒータ制御装置はまた、第２スイッチ６が開のとき、ヒ
ータ１に印加される電圧を検出し、検出した電圧からコ
ンデンサ回路３の異常を判定する異常判定手段を備え
る。異常判定により運転者に装置の故障を知らせること
ができる。また、第２スイッチ６は機関停止後における
コンデンサ回路３からの放電を防止する。
【００２０】第１発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置はまた、コンデンサ回路３に接続され、
コンデンサ回路３の充電電流および放電電流を通電する
かまたは遮断する第３スイッチ７を備え、制御手段５
は、異常判定手段により異常判定されたとき、第１スイ
ッチ４を機関のクランキング終了後から閉じるよう制御
すると共に、第３スイッチ７を常時開とするよう制御す
る。
ヒータ制御装置はまた、コンデンサ回路３に接続され、
コンデンサ回路３の充電電流および放電電流を通電する
かまたは遮断する第３スイッチ７を備え、制御手段５
は、異常判定手段により異常判定されたとき、第１スイ
ッチ４を機関のクランキング終了後から閉じるよう制御
すると共に、第３スイッチ７を常時開とするよう制御す
る。
【００２１】異常判定された後、装置が修理または交換
されるまで、装置を安全に使用できる。また、第２スイ
ッチ７は機関停止後におけるコンデンサ回路３からの放
電を防止する。図２は第２発明の内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置に係る基本構成図であり、（Ａ）は
充電状態を示し、（Ｂ）は放電状態を示す図である。前
記問題を解決する第２発明による内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に配設され機
関の空燃比を検出する空燃比センサと、空燃比センサを
加熱するヒータ１と、ヒータ１へ電力供給するバッテリ
２とオルタネータ２０からなる電源と、電源からヒータ
１を含む負荷へ電力を送電する電源ラインを開閉する電
源スイッチ１０と、を備え、空燃比センサの活性状態を
維持するようにヒータ１への電力供給を制御する内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置において、電源によ
り充電されると共に、充電により蓄えられた電荷をヒー
タ１を介して放電するコンデンサ回路８と、コンデンサ
回路８の充電時には電源とコンデンサ回路８とを並列接
続すると共に、並列接続された電源とコンデンサ回路８
にヒータ１を直列接続して充電回路を形成し、一方、コ
ンデンサ回路８の放電時には電源とコンデンサ回路８と
ヒータ１とを直列接続して放電回路を形成する充放電切
換回路９と、ヒータ１に直列接続され、ヒータ１へ流れ
る電流を通電または遮断する第１スイッチ４と、電源ス
イッチが閉じた後、機関のクランキング開始時から、第
１スイッチ４を閉じるよう制御すると共に、充放電切換
回路９を、空燃比センサの活性状態時には前記充電回路
を形成し、空燃比センサの非活性状態時には前記放電回
路を形成するよう切換制御する制御手段５と、を備えた
ことを特徴とする。
されるまで、装置を安全に使用できる。また、第２スイ
ッチ７は機関停止後におけるコンデンサ回路３からの放
電を防止する。図２は第２発明の内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置に係る基本構成図であり、（Ａ）は
充電状態を示し、（Ｂ）は放電状態を示す図である。前
記問題を解決する第２発明による内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に配設され機
関の空燃比を検出する空燃比センサと、空燃比センサを
加熱するヒータ１と、ヒータ１へ電力供給するバッテリ
２とオルタネータ２０からなる電源と、電源からヒータ
１を含む負荷へ電力を送電する電源ラインを開閉する電
源スイッチ１０と、を備え、空燃比センサの活性状態を
維持するようにヒータ１への電力供給を制御する内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置において、電源によ
り充電されると共に、充電により蓄えられた電荷をヒー
タ１を介して放電するコンデンサ回路８と、コンデンサ
回路８の充電時には電源とコンデンサ回路８とを並列接
続すると共に、並列接続された電源とコンデンサ回路８
にヒータ１を直列接続して充電回路を形成し、一方、コ
ンデンサ回路８の放電時には電源とコンデンサ回路８と
ヒータ１とを直列接続して放電回路を形成する充放電切
換回路９と、ヒータ１に直列接続され、ヒータ１へ流れ
る電流を通電または遮断する第１スイッチ４と、電源ス
イッチが閉じた後、機関のクランキング開始時から、第
１スイッチ４を閉じるよう制御すると共に、充放電切換
回路９を、空燃比センサの活性状態時には前記充電回路
を形成し、空燃比センサの非活性状態時には前記放電回
路を形成するよう切換制御する制御手段５と、を備えた
ことを特徴とする。
【００２２】上記構成により、電源スイッチ１０が閉と
なった後、制御手段５は、充放電切換回路９を切換えて
コンデンサ回路８の充電回路を形成し、クランキング開
始時からは、第１スイッチ４を閉じると共に、充放電切
換回路９を、空燃比センサの活性状態時には充電回路を
形成し、空燃比センサの非活性状態時には放電回路を形
成するよう切換制御するので、放電回路形成時には、電
源からヒータ１へ電力供給されると共に、コンデンサ回
路８に蓄えられた電荷もヒータ１を介して放電され、ヒ
ータ１が早期に活性化される。
なった後、制御手段５は、充放電切換回路９を切換えて
コンデンサ回路８の充電回路を形成し、クランキング開
始時からは、第１スイッチ４を閉じると共に、充放電切
換回路９を、空燃比センサの活性状態時には充電回路を
形成し、空燃比センサの非活性状態時には放電回路を形
成するよう切換制御するので、放電回路形成時には、電
源からヒータ１へ電力供給されると共に、コンデンサ回
路８に蓄えられた電荷もヒータ１を介して放電され、ヒ
ータ１が早期に活性化される。
【００２３】第２発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、制御手段５は、機関のクラン
キング終了後から、第１スイッチ４を閉じるよう制御す
ると共に、充放電切換回路９を充電回路から放電回路に
切換制御する。この制御では、機関のクランキング終了
後から、第１スイッチ４を閉じると共に、充放電切換回
路９を充電回路から放電回路に切換えるので、クランキ
ング中に電源からヒータ１へ電力供給されなくなり、ヒ
ータ１の電力消費による電源をなすバッテリ２の電圧降
下がなくなり、機関の始動性を確保できる。
ヒータ制御装置において、制御手段５は、機関のクラン
キング終了後から、第１スイッチ４を閉じるよう制御す
ると共に、充放電切換回路９を充電回路から放電回路に
切換制御する。この制御では、機関のクランキング終了
後から、第１スイッチ４を閉じると共に、充放電切換回
路９を充電回路から放電回路に切換えるので、クランキ
ング中に電源からヒータ１へ電力供給されなくなり、ヒ
ータ１の電力消費による電源をなすバッテリ２の電圧降
下がなくなり、機関の始動性を確保できる。
【００２４】第２発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置はまた、ヒータに印加される電圧を、コ
ンデンサ回路８の充電時と放電時にそれぞれ検出し、検
出した電圧差からコンデンサ回路８の異常を判定する異
常判定手段を備える。異常判定により運転者に装置の故
障を知らせることができる。第２発明による内燃機関用
空燃比センサのヒータ制御装置において、制御手段５
は、異常判定手段により異常判定されたとき、第１スイ
ッチ４を機関のクランキング終了後から閉じるよう制御
すると共に、充放電切換回路９に接続されるコンデンサ
回路８の少なくとも一方の端子を常時開に切換えるよう
制御する。
ヒータ制御装置はまた、ヒータに印加される電圧を、コ
ンデンサ回路８の充電時と放電時にそれぞれ検出し、検
出した電圧差からコンデンサ回路８の異常を判定する異
常判定手段を備える。異常判定により運転者に装置の故
障を知らせることができる。第２発明による内燃機関用
空燃比センサのヒータ制御装置において、制御手段５
は、異常判定手段により異常判定されたとき、第１スイ
ッチ４を機関のクランキング終了後から閉じるよう制御
すると共に、充放電切換回路９に接続されるコンデンサ
回路８の少なくとも一方の端子を常時開に切換えるよう
制御する。
【００２５】異常判定された後、装置が修理または交換
されるまで、装置を安全に使用できる。第２発明による
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、コ
ンデンサ回路８は、複数のコンデンサを並列接続して構
成される。上記構成により使用するコンデンサの個数を
削減できる。
されるまで、装置を安全に使用できる。第２発明による
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、コ
ンデンサ回路８は、複数のコンデンサを並列接続して構
成される。上記構成により使用するコンデンサの個数を
削減できる。
【００２６】第２発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、コンデンサ回路８は、複数の
コンデンサを直列接続して構成される。上記構成により
分圧抵抗器による充電電圧の設定を不要とする。第２発
明による内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置にお
いて、コンデンサ回路８の放電時にコンデンサ回路８と
並列に電源ラインに接続されるダイオードＤを備える。
ヒータ制御装置において、コンデンサ回路８は、複数の
コンデンサを直列接続して構成される。上記構成により
分圧抵抗器による充電電圧の設定を不要とする。第２発
明による内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置にお
いて、コンデンサ回路８の放電時にコンデンサ回路８と
並列に電源ラインに接続されるダイオードＤを備える。
【００２７】上記構成により放電時におけるヒータ印加
電圧の降下を抑制する。第２発明による内燃機関用空燃
比センサのヒータ制御装置において、コンデンサ回路８
の充電時にコンデンサ回路８の負極と接地との間に接続
される抵抗器ｒ 0 を備える。上記構成により電源電圧が
変動したときコンデンサの充放電時の変動を抑制でき
る。
電圧の降下を抑制する。第２発明による内燃機関用空燃
比センサのヒータ制御装置において、コンデンサ回路８
の充電時にコンデンサ回路８の負極と接地との間に接続
される抵抗器ｒ 0 を備える。上記構成により電源電圧が
変動したときコンデンサの充放電時の変動を抑制でき
る。
【００２８】第２発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、コンデンサ回路８は、複数の
コンデンサを有し、コンデンサ回路８の放電電圧パター
ンを切換える切換手段を備える。上記構成によりバッテ
リやオルタネータによる電源電圧、コンデンサの充電電
圧およびヒータ温度に応じたヒータへの印加電圧を最適
化できる。
ヒータ制御装置において、コンデンサ回路８は、複数の
コンデンサを有し、コンデンサ回路８の放電電圧パター
ンを切換える切換手段を備える。上記構成によりバッテ
リやオルタネータによる電源電圧、コンデンサの充電電
圧およびヒータ温度に応じたヒータへの印加電圧を最適
化できる。
【００２９】第２発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、前記切換手段は、少なくとも
１つのスイッチを有し、該スイッチの切換えによりコン
デンサ回路８の接続を直列と並列の間で切換える。上記
構成によりバッテリやオルタネータによる電源電圧、コ
ンデンサの充電電圧およびヒータ温度に応じたヒータへ
の印加電圧を最適化できる。
ヒータ制御装置において、前記切換手段は、少なくとも
１つのスイッチを有し、該スイッチの切換えによりコン
デンサ回路８の接続を直列と並列の間で切換える。上記
構成によりバッテリやオルタネータによる電源電圧、コ
ンデンサの充電電圧およびヒータ温度に応じたヒータへ
の印加電圧を最適化できる。
【００３０】第２発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、前記切換手段は、スイッチを
有し、該スイッチの切換えにより一部のコンデンサの放
電を禁止する。上記構成によりバッテリやオルタネータ
による電源電圧、コンデンサの充電電圧およびヒータ温
度に応じたヒータへの印加電圧を最適化できる。
ヒータ制御装置において、前記切換手段は、スイッチを
有し、該スイッチの切換えにより一部のコンデンサの放
電を禁止する。上記構成によりバッテリやオルタネータ
による電源電圧、コンデンサの充電電圧およびヒータ温
度に応じたヒータへの印加電圧を最適化できる。
【００３１】第２発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、コンデンサ回路８は、充電時
に全てのコンデンサが直列接続されるとともに、コンデ
ンサ回路８の負極と接地との間に抵抗器ｒ0 を備える。
上記構成により電源電圧が変動したときコンデンサの充
放電時の変動を抑制できる。
ヒータ制御装置において、コンデンサ回路８は、充電時
に全てのコンデンサが直列接続されるとともに、コンデ
ンサ回路８の負極と接地との間に抵抗器ｒ0 を備える。
上記構成により電源電圧が変動したときコンデンサの充
放電時の変動を抑制できる。
【００３２】図３は第３発明の内燃機関用空燃比センサ
のヒータ制御装置に係る基本構成図であり、（Ａ）は充
電状態を示し、（Ｂ）は放電状態を示す図である。前記
問題を解決する第３発明による内燃機関用空燃比センサ
のヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に配設され機関
の空燃比を検出する空燃比センサと、空燃比センサを加
熱するヒータ１と、ヒータ１へ電力供給するバッテリ２
とオルタネータ２０からなる電源と、電源からヒータ１
を含む負荷へ電力を送電する電源ラインを開閉する電源
スイッチ１０と、を備え、空燃比センサの活性状態を維
持するようにヒータ１への電力供給を制御する内燃機関
用空燃比センサのヒータ制御装置において、電源により
充電されると共に、充電により蓄えられた電荷をヒータ
１を介して放電する第１コンデンサ回路３および第２コ
ンデンサ回路８と、第２コンデンサ回路８の充電時には
電源に並列接続された第１コンデンサ回路３に第２コン
デンサ回路８を並列接続すると共に、並列接続された電
源と第１コンデンサ回路３に第２コンデンサ回路８とヒ
ータ１とを直列接続して充電回路を形成し、一方、第２
コンデンサ回路８の放電時には電源に並列接続された第
１コンデンサ回路３に第２コンデンサ回路８とヒータ１
とを直列接続して放電回路を形成する充放電切換回路９
と、ヒータ１に直列接続され、ヒータ１へ流れる電流を
通電または遮断する第１スイッチ４と、電源スイッチ１
０が閉じた後、第１スイッチ４を閉じるよう制御すると
共に、機関のクランキング開始時から、充放電切換回路
９を、空燃比センサの活性状態時には充電回路を形成
し、空燃比センサの非活性状態時には放電回路を形成す
るよう切換制御する制御手段５と、を備えたことを特徴
とする。
のヒータ制御装置に係る基本構成図であり、（Ａ）は充
電状態を示し、（Ｂ）は放電状態を示す図である。前記
問題を解決する第３発明による内燃機関用空燃比センサ
のヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に配設され機関
の空燃比を検出する空燃比センサと、空燃比センサを加
熱するヒータ１と、ヒータ１へ電力供給するバッテリ２
とオルタネータ２０からなる電源と、電源からヒータ１
を含む負荷へ電力を送電する電源ラインを開閉する電源
スイッチ１０と、を備え、空燃比センサの活性状態を維
持するようにヒータ１への電力供給を制御する内燃機関
用空燃比センサのヒータ制御装置において、電源により
充電されると共に、充電により蓄えられた電荷をヒータ
１を介して放電する第１コンデンサ回路３および第２コ
ンデンサ回路８と、第２コンデンサ回路８の充電時には
電源に並列接続された第１コンデンサ回路３に第２コン
デンサ回路８を並列接続すると共に、並列接続された電
源と第１コンデンサ回路３に第２コンデンサ回路８とヒ
ータ１とを直列接続して充電回路を形成し、一方、第２
コンデンサ回路８の放電時には電源に並列接続された第
１コンデンサ回路３に第２コンデンサ回路８とヒータ１
とを直列接続して放電回路を形成する充放電切換回路９
と、ヒータ１に直列接続され、ヒータ１へ流れる電流を
通電または遮断する第１スイッチ４と、電源スイッチ１
０が閉じた後、第１スイッチ４を閉じるよう制御すると
共に、機関のクランキング開始時から、充放電切換回路
９を、空燃比センサの活性状態時には充電回路を形成
し、空燃比センサの非活性状態時には放電回路を形成す
るよう切換制御する制御手段５と、を備えたことを特徴
とする。
【００３３】上記構成により、制御手段５が、電源スイ
ッチ１０が閉となった後、第１スイッチ４を閉じると共
に、充放電切換回路９を切換えて第２コンデンサ回路８
の充電回路を形成するので、第１コンデンサ回路３およ
び第２コンデンサ回路８が充電され、クランキング開始
時からは、第１スイッチ４を閉じると共に、充放電切換
回路９を、空燃比センサの活性状態時には充電回路を形
成し、空燃比センサの非活性状態時には放電回路を形成
するよう切換制御するので、放電回路形成時には、電源
および第１コンデンサ回路３からヒータ１へ電力供給さ
れると共に、第２コンデンサ回路８に蓄えられた電荷も
ヒータ１を介して放電され、ヒータ１が早期に活性化さ
れる。
ッチ１０が閉となった後、第１スイッチ４を閉じると共
に、充放電切換回路９を切換えて第２コンデンサ回路８
の充電回路を形成するので、第１コンデンサ回路３およ
び第２コンデンサ回路８が充電され、クランキング開始
時からは、第１スイッチ４を閉じると共に、充放電切換
回路９を、空燃比センサの活性状態時には充電回路を形
成し、空燃比センサの非活性状態時には放電回路を形成
するよう切換制御するので、放電回路形成時には、電源
および第１コンデンサ回路３からヒータ１へ電力供給さ
れると共に、第２コンデンサ回路８に蓄えられた電荷も
ヒータ１を介して放電され、ヒータ１が早期に活性化さ
れる。
【００３４】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置はまた、電源と第１コンデンサ回路３お
よび第２コンデンサ回路８との中間に設けられ、電源か
ら第１コンデンサ回路３および第２コンデンサ回路８へ
の充電電流を通電するかまたは遮断する第２スイッチ６
を備える。この第２スイッチ６を、機関のクランキング
中に開とすることにより、クランキング中に電源からヒ
ータ１へ電力供給されなくなり、ヒータ１の電力消費に
よる電源をなすバッテリ２の電圧降下がなくなり、機関
の始動性を確保できる。この間、第１コンデンサ回路３
および第２コンデンサ回路８からヒータ１へ電力供給さ
れる。
ヒータ制御装置はまた、電源と第１コンデンサ回路３お
よび第２コンデンサ回路８との中間に設けられ、電源か
ら第１コンデンサ回路３および第２コンデンサ回路８へ
の充電電流を通電するかまたは遮断する第２スイッチ６
を備える。この第２スイッチ６を、機関のクランキング
中に開とすることにより、クランキング中に電源からヒ
ータ１へ電力供給されなくなり、ヒータ１の電力消費に
よる電源をなすバッテリ２の電圧降下がなくなり、機関
の始動性を確保できる。この間、第１コンデンサ回路３
および第２コンデンサ回路８からヒータ１へ電力供給さ
れる。
【００３５】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、制御手段５は、機関のクラン
キング開始から第１スイッチ４を閉じるよう制御する。
この制御では、電源スイッチ１０が閉じた後、機関がク
ランキング開始した後から第１スイッチ４を閉じるの
で、電源スイッチ１０が閉じた直後から第１スイッチ４
を閉じてヒータ１に電力供給する場合で機関の始動が長
時間あるいは永久に開始されないときに発生し得る無駄
な電力消費をしないで済む。
ヒータ制御装置において、制御手段５は、機関のクラン
キング開始から第１スイッチ４を閉じるよう制御する。
この制御では、電源スイッチ１０が閉じた後、機関がク
ランキング開始した後から第１スイッチ４を閉じるの
で、電源スイッチ１０が閉じた直後から第１スイッチ４
を閉じてヒータ１に電力供給する場合で機関の始動が長
時間あるいは永久に開始されないときに発生し得る無駄
な電力消費をしないで済む。
【００３６】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、制御手段５は、電源スイッチ
１０が閉じた後、機関のクランキング状態に応じて第１
スイッチ４を開閉するよう制御する。この制御では、ク
ランキング状態が安定のときにのみ第１スイッチ４を閉
じるように制御するので、機関の始動性の悪化を防止で
きる。クランキング状態が安定であることの判定は、機
関回転数、機関回転変動量、バッテリ電圧降下、および
機関水温等を検出してこれらが基準値内にあるか否かを
判断して行う。
ヒータ制御装置において、制御手段５は、電源スイッチ
１０が閉じた後、機関のクランキング状態に応じて第１
スイッチ４を開閉するよう制御する。この制御では、ク
ランキング状態が安定のときにのみ第１スイッチ４を閉
じるように制御するので、機関の始動性の悪化を防止で
きる。クランキング状態が安定であることの判定は、機
関回転数、機関回転変動量、バッテリ電圧降下、および
機関水温等を検出してこれらが基準値内にあるか否かを
判断して行う。
【００３７】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、ヒータ１の温度を検出するヒ
ータ温度検出手段を備え、制御手段５は、機関のクラン
キング開始時から第１スイッチ４を閉じた後のクランキ
ング中に、第１スイッチ４を、ヒータ温度検出手段によ
り検出されたヒータ１の温度が所定温度を越えるときに
開き、所定温度以下のときに閉じるよう制御する。
ヒータ制御装置において、ヒータ１の温度を検出するヒ
ータ温度検出手段を備え、制御手段５は、機関のクラン
キング開始時から第１スイッチ４を閉じた後のクランキ
ング中に、第１スイッチ４を、ヒータ温度検出手段によ
り検出されたヒータ１の温度が所定温度を越えるときに
開き、所定温度以下のときに閉じるよう制御する。
【００３８】この制御では、バッテリが劣化しているよ
うな場合、オールタネータによるバッテリの充電が不十
分となりヒータへの電力供給に寄与できなくなるので、
このようなとき、ヒータ温度が空燃比センサの活性状態
を維持するに十分な所定温度を越えるときに第１スイッ
チ４を開き、該所定温度以下のときに閉じることによ
り、ヒータによる無駄な電力消費を防止できる。ヒータ
温度検出手段は、例えばヒータ抵抗値がヒータ温度に比
例するのでヒータの印加電圧と通電電流を測定しヒータ
抵抗値を算出し、ヒータ抵抗値からヒータ温度を換算し
て求める。
うな場合、オールタネータによるバッテリの充電が不十
分となりヒータへの電力供給に寄与できなくなるので、
このようなとき、ヒータ温度が空燃比センサの活性状態
を維持するに十分な所定温度を越えるときに第１スイッ
チ４を開き、該所定温度以下のときに閉じることによ
り、ヒータによる無駄な電力消費を防止できる。ヒータ
温度検出手段は、例えばヒータ抵抗値がヒータ温度に比
例するのでヒータの印加電圧と通電電流を測定しヒータ
抵抗値を算出し、ヒータ抵抗値からヒータ温度を換算し
て求める。
【００３９】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置はまた、第２スイッチ６が開のとき、ヒ
ータ１に印加される電圧を検出し、検出した電圧から第
１コンデンサ回路３の異常を判定する第１異常判定手段
を備える。異常判定により運転者に装置の故障を知らせ
ることができる。また、第２スイッチ６は機関停止後に
おけるコンデンサ回路３からの放電を防止する。
ヒータ制御装置はまた、第２スイッチ６が開のとき、ヒ
ータ１に印加される電圧を検出し、検出した電圧から第
１コンデンサ回路３の異常を判定する第１異常判定手段
を備える。異常判定により運転者に装置の故障を知らせ
ることができる。また、第２スイッチ６は機関停止後に
おけるコンデンサ回路３からの放電を防止する。
【００４０】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置はまた、第１コンデンサ回路３に直列接
続され第１コンデンサ回路３の充電電流および放電電流
を通電するかまたは遮断する第３スイッチ７を備え、制
御手段５は、第１異常判定手段により異常判定されたと
き、第１スイッチ４を機関のクランキング終了後から閉
じるよう制御すると共に、第３スイッチ７を常時開とす
るよう制御する。
ヒータ制御装置はまた、第１コンデンサ回路３に直列接
続され第１コンデンサ回路３の充電電流および放電電流
を通電するかまたは遮断する第３スイッチ７を備え、制
御手段５は、第１異常判定手段により異常判定されたと
き、第１スイッチ４を機関のクランキング終了後から閉
じるよう制御すると共に、第３スイッチ７を常時開とす
るよう制御する。
【００４１】異常判定された後、装置が修理または交換
されるまで、装置を安全に使用できる。また、第３スイ
ッチ７は機関停止後におけるコンデンサ回路３からの放
電を防止する。第３発明による内燃機関用空燃比センサ
のヒータ制御装置はまた、ヒータ１に印加される電圧
を、第１コンデンサ回路３および第２コンデンサ回路８
の充電時と放電時にそれぞれ検出し、検出した電圧差か
ら第２コンデンサ回路８の異常を判定する第２異常判定
手段を備える。
されるまで、装置を安全に使用できる。また、第３スイ
ッチ７は機関停止後におけるコンデンサ回路３からの放
電を防止する。第３発明による内燃機関用空燃比センサ
のヒータ制御装置はまた、ヒータ１に印加される電圧
を、第１コンデンサ回路３および第２コンデンサ回路８
の充電時と放電時にそれぞれ検出し、検出した電圧差か
ら第２コンデンサ回路８の異常を判定する第２異常判定
手段を備える。
【００４２】異常判定により運転者に装置の故障を知ら
せることができる。第３発明による内燃機関用空燃比セ
ンサのヒータ制御装置において、制御手段５は、第２異
常判定手段により異常判定されたとき、第１スイッチ４
を、機関のクランキング終了後から閉じるよう制御する
と共に、充放電切換回路９に接続される第２コンデンサ
８端子の少なくとも一方の端子を常時開に切換えるよう
制御する。
せることができる。第３発明による内燃機関用空燃比セ
ンサのヒータ制御装置において、制御手段５は、第２異
常判定手段により異常判定されたとき、第１スイッチ４
を、機関のクランキング終了後から閉じるよう制御する
と共に、充放電切換回路９に接続される第２コンデンサ
８端子の少なくとも一方の端子を常時開に切換えるよう
制御する。
【００４３】異常判定された後、装置が修理または交換
されるまで、装置を安全に使用できる。第３発明による
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、第
２コンデンサ回路８は、複数のコンデンサを並列接続し
て構成される。上記構成により使用するコンデンサの個
数を削減できる。
されるまで、装置を安全に使用できる。第３発明による
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、第
２コンデンサ回路８は、複数のコンデンサを並列接続し
て構成される。上記構成により使用するコンデンサの個
数を削減できる。
【００４４】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、第２コンデンサ回路８は、複
数のコンデンサを直列接続して構成される。上記構成に
より分圧抵抗器による充電電圧の設定を不要とする。第
３発明による内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置
において、第２コンデンサ回路８の放電時に第２コンデ
ンサ回路８と並列に電源ラインに接続されるダイオード
Ｄを備える。
ヒータ制御装置において、第２コンデンサ回路８は、複
数のコンデンサを直列接続して構成される。上記構成に
より分圧抵抗器による充電電圧の設定を不要とする。第
３発明による内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置
において、第２コンデンサ回路８の放電時に第２コンデ
ンサ回路８と並列に電源ラインに接続されるダイオード
Ｄを備える。
【００４５】上記構成により放電時におけるヒータ印加
電圧の降下を抑制する。第３発明による内燃機関用空燃
比センサのヒータ制御装置において、第２コンデンサ回
路８の充電時に第２コンデンサ回路８の負極と接地との
間に接続される抵抗器ｒ0 を備える。上記構成により電
源電圧が変動したときコンデンサの充放電時の変動を抑
制できる。
電圧の降下を抑制する。第３発明による内燃機関用空燃
比センサのヒータ制御装置において、第２コンデンサ回
路８の充電時に第２コンデンサ回路８の負極と接地との
間に接続される抵抗器ｒ0 を備える。上記構成により電
源電圧が変動したときコンデンサの充放電時の変動を抑
制できる。
【００４６】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、第２コンデンサ回路８は、複
数のコンデンサを有し、第２コンデンサ回路８の放電電
圧パターンを切換える切換手段を備える。上記構成によ
りバッテリやオルタネータによる電源電圧、コンデンサ
の充電電圧およびヒータ温度に応じたヒータへの印加電
圧を最適化できる。
ヒータ制御装置において、第２コンデンサ回路８は、複
数のコンデンサを有し、第２コンデンサ回路８の放電電
圧パターンを切換える切換手段を備える。上記構成によ
りバッテリやオルタネータによる電源電圧、コンデンサ
の充電電圧およびヒータ温度に応じたヒータへの印加電
圧を最適化できる。
【００４７】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、前記切換手段は、少なくとも
１つのスイッチを有し、該スイッチの切換えにより第２
コンデンサ回路８の接続を直列と並列の間で切換える。
上記構成によりバッテリやオルタネータによる電源電
圧、コンデンサの充電電圧およびヒータ温度に応じたヒ
ータへの印加電圧を最適化できる。
ヒータ制御装置において、前記切換手段は、少なくとも
１つのスイッチを有し、該スイッチの切換えにより第２
コンデンサ回路８の接続を直列と並列の間で切換える。
上記構成によりバッテリやオルタネータによる電源電
圧、コンデンサの充電電圧およびヒータ温度に応じたヒ
ータへの印加電圧を最適化できる。
【００４８】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、前記切換手段は、スイッチを
有し、該スイッチの切換えにより一部のコンデンサの放
電を禁止する。上記構成によりバッテリやオルタネータ
による電源電圧、コンデンサの充電電圧およびヒータ温
度に応じたヒータへの印加電圧を最適化できる。
ヒータ制御装置において、前記切換手段は、スイッチを
有し、該スイッチの切換えにより一部のコンデンサの放
電を禁止する。上記構成によりバッテリやオルタネータ
による電源電圧、コンデンサの充電電圧およびヒータ温
度に応じたヒータへの印加電圧を最適化できる。
【００４９】第３発明による内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置において、第２コンデンサ回路８は、充
電時に全てのコンデンサが直列接続されるとともに、第
２コンデンサ回路８の負極と接地との間に抵抗器を備え
る。上記構成により電源電圧が変動したときコンデンサ
の充放電時の変動を抑制できる。
ヒータ制御装置において、第２コンデンサ回路８は、充
電時に全てのコンデンサが直列接続されるとともに、第
２コンデンサ回路８の負極と接地との間に抵抗器を備え
る。上記構成により電源電圧が変動したときコンデンサ
の充放電時の変動を抑制できる。
【００５０】
【発明の実施の形態】図４は第１発明の実施例の構成図
であり、図５の（Ａ）は第１制御方法によるヒータ電圧
のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２制御方法による
ヒータ電圧のタイムチャートであり、（Ｃ）は第３制御
方法によるヒータ電圧のタイムチャートである。第１制
御方法はイグニッションスイッチをオンの位置に切換え
た時からヒータに通電し、第２制御方法はイグニッショ
ンスイッチをスタータの位置に切換えた時からヒータに
通電し、第３制御方法は第２制御方法においてヒータ温
度が所定温度を越えるときにヒータへの通電を禁止す
る。図４に示すように、ヒータ１はバッテリ２およびオ
ルタネータ２０からなる電源からの電力供給により加熱
され図示しない空燃比センサを活性化する。ヒータ１の
通電または遮断は第１スイッチＳＷ１の開閉により行
う。ＳＷ１は例えばＦＥＴからなり、ヒータ１への通電
を制御する制御手段５の内部に設けられている。制御手
段５の外部端子Ｔ１は、バッテリ２の正極へイグニッシ
ョンスイッチＩＧＳＷおよびフューズＦ２を介して接続
され、外部端子Ｔ２は接地され、外部端子Ｔ３はヒータ
１の一端に接続される。
であり、図５の（Ａ）は第１制御方法によるヒータ電圧
のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２制御方法による
ヒータ電圧のタイムチャートであり、（Ｃ）は第３制御
方法によるヒータ電圧のタイムチャートである。第１制
御方法はイグニッションスイッチをオンの位置に切換え
た時からヒータに通電し、第２制御方法はイグニッショ
ンスイッチをスタータの位置に切換えた時からヒータに
通電し、第３制御方法は第２制御方法においてヒータ温
度が所定温度を越えるときにヒータへの通電を禁止す
る。図４に示すように、ヒータ１はバッテリ２およびオ
ルタネータ２０からなる電源からの電力供給により加熱
され図示しない空燃比センサを活性化する。ヒータ１の
通電または遮断は第１スイッチＳＷ１の開閉により行
う。ＳＷ１は例えばＦＥＴからなり、ヒータ１への通電
を制御する制御手段５の内部に設けられている。制御手
段５の外部端子Ｔ１は、バッテリ２の正極へイグニッシ
ョンスイッチＩＧＳＷおよびフューズＦ２を介して接続
され、外部端子Ｔ２は接地され、外部端子Ｔ３はヒータ
１の一端に接続される。
【００５１】ＩＧＳＷがオフからオンに切換えられる
と、バッテリ２の両端電圧ＶB は第２スイッチＳＷ２お
よびフューズＦ１を介してヒータ１に印加され、その
後、制御手段５がＳＷ１をターンオンすると、ヒータ１
に電流が流れる。ヒータ１に流れる電流は電流検出用抵
抗器ｒ11の両端電圧に基づき電流検出回路１１により検
出される。一方、ヒータ１に印加される電圧は、外部端
子Ｔ１、Ｔ３の電圧を検出してこれらの差から求める。
外部端子Ｔ１の電圧、すなわちバッテリ２の両端電圧Ｖ
B は図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）により検出
され、外部端子Ｔ３の電圧は電圧検出回路１２により検
出される。ＥＣＵはデジタルコンピュータからなり、双
方向性バス２１によって相互に接続されたＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、バックアップＲＡＭ、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）、入力ポートおよび出力ポートを有する。ＳＷ１と
して使用されるＦＥＴはＥＣＵの出力ポートに接続され
る通電制御回路１３によりターンオン、ターンオフされ
る。
と、バッテリ２の両端電圧ＶB は第２スイッチＳＷ２お
よびフューズＦ１を介してヒータ１に印加され、その
後、制御手段５がＳＷ１をターンオンすると、ヒータ１
に電流が流れる。ヒータ１に流れる電流は電流検出用抵
抗器ｒ11の両端電圧に基づき電流検出回路１１により検
出される。一方、ヒータ１に印加される電圧は、外部端
子Ｔ１、Ｔ３の電圧を検出してこれらの差から求める。
外部端子Ｔ１の電圧、すなわちバッテリ２の両端電圧Ｖ
B は図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）により検出
され、外部端子Ｔ３の電圧は電圧検出回路１２により検
出される。ＥＣＵはデジタルコンピュータからなり、双
方向性バス２１によって相互に接続されたＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、バックアップＲＡＭ、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）、入力ポートおよび出力ポートを有する。ＳＷ１と
して使用されるＦＥＴはＥＣＵの出力ポートに接続され
る通電制御回路１３によりターンオン、ターンオフされ
る。
【００５２】上記第１発明の実施例では、少なくとも１
つのコンデンサからなるコンデンサ回路３が設けられて
おり、コンデンサは主に機関運転中にバッテリ２および
バッテリ２に並列接続されるオルタネータ２０により充
電され、コンデンサに充電された電荷は機関始動時にヒ
ータ１を介して放電される。このコンデンサは小型大容
量の電気二重層式コンデンサと呼ばれ、電極としての活
性炭と有機電解液（ポリカーボネイト）との間に電荷を
蓄積する構造を有し、定格電圧２．５ボルトのものを使
用する。したがって、バッテリ電圧を１３ボルトとする
と、コンデンサ回路３は５個または６個のコンデンサを
直列接続して構成するのが好適である。コンデンサ回路
３の正極はフューズＦ１とヒータ１との接続点に第３ス
イッチＳＷ３を介して接続され、負極は接地される。ま
た、第２スイッチＳＷ２に代えてダイオードを設けても
よく、ＳＷ２を開とするかまたはダイオードにより機関
のクランキング時にバッテリ２の電圧がコンデンサ回路
３の充電電圧よりも低下したときにコンデンサ回路３か
らバッテリ２への電流の逆流を防止することができる。
また、コンデンサ回路３にはコンデンサへの過電圧保護
のためツェナーダイオードＺＤが並列に接続されてい
る。第２スイッチＳＷ２は機関始動時にバッテリ２から
ヒータ１へ電力供給するとバッテリ２の電圧が降下する
のでこのようなときＳＷ２を開にしてバッテリ２の電圧
降下を防止するために設けられている。第３スイッチＳ
Ｗ３はコンデンサ回路３が異常のときにコンデンサへの
充放電を禁止するため設けられている。第２スイッチＳ
Ｗ２または第３スイッチＳＷ３は、機関停止後開とさ
れ、コンデンサからの放電防止に有用である。次に、通
電制御回路１３の制御について図５の（Ａ）、（Ｂ）お
よび（Ｃ）を参照しつつ以下に説明する。
つのコンデンサからなるコンデンサ回路３が設けられて
おり、コンデンサは主に機関運転中にバッテリ２および
バッテリ２に並列接続されるオルタネータ２０により充
電され、コンデンサに充電された電荷は機関始動時にヒ
ータ１を介して放電される。このコンデンサは小型大容
量の電気二重層式コンデンサと呼ばれ、電極としての活
性炭と有機電解液（ポリカーボネイト）との間に電荷を
蓄積する構造を有し、定格電圧２．５ボルトのものを使
用する。したがって、バッテリ電圧を１３ボルトとする
と、コンデンサ回路３は５個または６個のコンデンサを
直列接続して構成するのが好適である。コンデンサ回路
３の正極はフューズＦ１とヒータ１との接続点に第３ス
イッチＳＷ３を介して接続され、負極は接地される。ま
た、第２スイッチＳＷ２に代えてダイオードを設けても
よく、ＳＷ２を開とするかまたはダイオードにより機関
のクランキング時にバッテリ２の電圧がコンデンサ回路
３の充電電圧よりも低下したときにコンデンサ回路３か
らバッテリ２への電流の逆流を防止することができる。
また、コンデンサ回路３にはコンデンサへの過電圧保護
のためツェナーダイオードＺＤが並列に接続されてい
る。第２スイッチＳＷ２は機関始動時にバッテリ２から
ヒータ１へ電力供給するとバッテリ２の電圧が降下する
のでこのようなときＳＷ２を開にしてバッテリ２の電圧
降下を防止するために設けられている。第３スイッチＳ
Ｗ３はコンデンサ回路３が異常のときにコンデンサへの
充放電を禁止するため設けられている。第２スイッチＳ
Ｗ２または第３スイッチＳＷ３は、機関停止後開とさ
れ、コンデンサからの放電防止に有用である。次に、通
電制御回路１３の制御について図５の（Ａ）、（Ｂ）お
よび（Ｃ）を参照しつつ以下に説明する。
【００５３】図５の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）におい
て、横軸は時間、縦軸はヒータ印加電圧を示し、曲線ａ
はイグニッションスイッチＩＧＳＷがオンに切換えられ
ると同時にヒータ１の通電を開始する第１制御方法によ
るヒータ印加電圧の時間変化を示し、曲線ｂはＩＧＳＷ
がオンに切換えられた状態ではヒータ１に通電せずＩＧ
ＳＷがスタータに切換えられた時からヒータ１の通電を
開始する第２制御方法によるヒータ印加電圧の時間変化
を示し、曲線ｂ’は上記第２制御方法と同様に制御する
他、バッテリが劣化している場合に空燃比センサの活性
状態を維持するようにヒータの温度に応じてＳＷ１を開
閉する第３制御方法によるヒータ印加電圧の時間変化を
示す。
て、横軸は時間、縦軸はヒータ印加電圧を示し、曲線ａ
はイグニッションスイッチＩＧＳＷがオンに切換えられ
ると同時にヒータ１の通電を開始する第１制御方法によ
るヒータ印加電圧の時間変化を示し、曲線ｂはＩＧＳＷ
がオンに切換えられた状態ではヒータ１に通電せずＩＧ
ＳＷがスタータに切換えられた時からヒータ１の通電を
開始する第２制御方法によるヒータ印加電圧の時間変化
を示し、曲線ｂ’は上記第２制御方法と同様に制御する
他、バッテリが劣化している場合に空燃比センサの活性
状態を維持するようにヒータの温度に応じてＳＷ１を開
閉する第３制御方法によるヒータ印加電圧の時間変化を
示す。
【００５４】先ず、図５の（Ａ）を参照しつつ曲線ａに
ついて説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチＩ
ＧＳＷがオンに切換えられると、バッテリ２の両端電圧
ＶBより高い電圧ＶALT がヒータ１に印加され、と同時
にヒータ１の通電が開始され、このときバッテリ２とコ
ンデンサ回路３に充電された電荷がヒータ１に放電され
る。ここで、ヒータ１への印加電圧ＶHTがバッテリ２の
両端電圧ＶB より高いＶALT であるのは、機関停止時に
バッテリ２は放電して電圧降下するが、コンデンサ３は
ほとんど放電せず機関運転中にオルタネータ２０の最大
出力電圧ＶALTで充電された電圧を保持するからであ
る。本図以降に説明する実施例においても同様に時刻ｔ
0 におけるヒータ１への印加電圧ＶHTはＶALT となる。
ついて説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチＩ
ＧＳＷがオンに切換えられると、バッテリ２の両端電圧
ＶBより高い電圧ＶALT がヒータ１に印加され、と同時
にヒータ１の通電が開始され、このときバッテリ２とコ
ンデンサ回路３に充電された電荷がヒータ１に放電され
る。ここで、ヒータ１への印加電圧ＶHTがバッテリ２の
両端電圧ＶB より高いＶALT であるのは、機関停止時に
バッテリ２は放電して電圧降下するが、コンデンサ３は
ほとんど放電せず機関運転中にオルタネータ２０の最大
出力電圧ＶALTで充電された電圧を保持するからであ
る。本図以降に説明する実施例においても同様に時刻ｔ
0 におけるヒータ１への印加電圧ＶHTはＶALT となる。
【００５５】再び曲線ａの説明に戻る。時刻ｔ0 からヒ
ータ１への印加電圧ＶHTはヒータ１による電力消費で徐
々に降下するが、通常時刻ｔ0 から数秒以内の時刻ｔ1
に機関が始動されると、すなわちＩＧＳＷがＳＴの位置
に切換えられると、ＥＣＵは図示しないスタータモータ
の駆動を開始するので、スタータモータの起動電流によ
りバッテリ２の両端電圧ＶB は急降下する。しかし、ス
タータモータの起動後はスタータモータで消費される電
流は減少し、機関始動時にはスタータモータの回転によ
り機関始動後は機関の回転によりオルタネータ２０を発
電しバッテリ２およびコンデンサ回路３におけるコンデ
ンサを充電開始する。したがって、電圧ＶB は時刻ｔ1
以降徐々に上昇する。
ータ１への印加電圧ＶHTはヒータ１による電力消費で徐
々に降下するが、通常時刻ｔ0 から数秒以内の時刻ｔ1
に機関が始動されると、すなわちＩＧＳＷがＳＴの位置
に切換えられると、ＥＣＵは図示しないスタータモータ
の駆動を開始するので、スタータモータの起動電流によ
りバッテリ２の両端電圧ＶB は急降下する。しかし、ス
タータモータの起動後はスタータモータで消費される電
流は減少し、機関始動時にはスタータモータの回転によ
り機関始動後は機関の回転によりオルタネータ２０を発
電しバッテリ２およびコンデンサ回路３におけるコンデ
ンサを充電開始する。したがって、電圧ＶB は時刻ｔ1
以降徐々に上昇する。
【００５６】一方、曲線ａで示すヒータ１への印加電圧
ＶHTは、第２スイッチＳＷ２を開、第３スイッチＳＷ３
を閉にしているので時刻ｔ0 からｔ2 までヒータ１によ
る電力消費のためバッテリ２の両端電圧ＶB より高いオ
ルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT から徐々に下降す
る。時刻ｔ1 以降オルタネータ２０の充電により上昇し
たバッテリ２の両端電圧ＶB は、時刻ｔ2 に機関のクラ
ンキングに影響を及ぼさない所定の電圧ＶTHを通過後オ
ルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT に到達する。この
時刻ｔ2 は機関が所定回転数に到達した時としてもよ
い。このように、従来技術によればｔ2 以降にバッテリ
２の両端電圧でヒータ１への電力供給を開始していたの
に対し、第１発明の第１制御方法によれば時刻ｔ0 から
コンデンサ３によりＶB より高い電圧ＶALT でヒータ１
への電力供給が開始され、空燃比センサの早期活性化が
可能となる。
ＶHTは、第２スイッチＳＷ２を開、第３スイッチＳＷ３
を閉にしているので時刻ｔ0 からｔ2 までヒータ１によ
る電力消費のためバッテリ２の両端電圧ＶB より高いオ
ルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT から徐々に下降す
る。時刻ｔ1 以降オルタネータ２０の充電により上昇し
たバッテリ２の両端電圧ＶB は、時刻ｔ2 に機関のクラ
ンキングに影響を及ぼさない所定の電圧ＶTHを通過後オ
ルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT に到達する。この
時刻ｔ2 は機関が所定回転数に到達した時としてもよ
い。このように、従来技術によればｔ2 以降にバッテリ
２の両端電圧でヒータ１への電力供給を開始していたの
に対し、第１発明の第１制御方法によれば時刻ｔ0 から
コンデンサ３によりＶB より高い電圧ＶALT でヒータ１
への電力供給が開始され、空燃比センサの早期活性化が
可能となる。
【００５７】ヒータ１が時刻ｔ0 から加熱されると空燃
比センサ素子が早期に活性化され、ヒータ温度およびセ
ンサ素子温度が早期に上昇し、時刻ｔ3 にオルタネータ
２０が最大出力電圧ＶALT を発生するに至った後、時刻
ｔ4 にセンサ素子は活性状態を示す活性温度Ｔth、例え
ば６５０°Ｃに到達し空燃比（Ａ／Ｆ）の測定が可能と
なる。時刻ｔ4 以降は、センサ素子の活性状態を維持す
るようにヒータ１を温度制御する。本実施例では、機関
の運転状態に応じて作成された電力マップに基づきヒー
タへの供給電力を制御する方法を用いるが、ヒータの抵
抗値を測定し該抵抗値を一定に制御する方法やセンサ素
子の抵抗値を測定し該抵抗値を一定に制御する方法を用
いてもよい。
比センサ素子が早期に活性化され、ヒータ温度およびセ
ンサ素子温度が早期に上昇し、時刻ｔ3 にオルタネータ
２０が最大出力電圧ＶALT を発生するに至った後、時刻
ｔ4 にセンサ素子は活性状態を示す活性温度Ｔth、例え
ば６５０°Ｃに到達し空燃比（Ａ／Ｆ）の測定が可能と
なる。時刻ｔ4 以降は、センサ素子の活性状態を維持す
るようにヒータ１を温度制御する。本実施例では、機関
の運転状態に応じて作成された電力マップに基づきヒー
タへの供給電力を制御する方法を用いるが、ヒータの抵
抗値を測定し該抵抗値を一定に制御する方法やセンサ素
子の抵抗値を測定し該抵抗値を一定に制御する方法を用
いてもよい。
【００５８】本実施例のヒータへの供給電力の制御方法
について以下に説明する。第１ステップでは電流検出回
路１１より検出したヒータ１の電流と電圧検出回路１２
により検出したヒータ１への印加電圧とからヒータ１の
抵抗値を算出する。第２ステップでは算出したヒータ１
の抵抗値からその抵抗値に比例するヒータ１の温度を算
出する。第３ステップではヒータ１の温度が空燃比セン
サの活性状態を維持する温度に保たれるようにヒータ１
へ電力供給する。また、ヒータ１への電力供給の制御
は、機関の運転状態に応じた基本電力量に基づいて算出
したデューティ比に従って、所定のデューティ周期でＳ
Ｗ１をターンオンターンオフして行う。
について以下に説明する。第１ステップでは電流検出回
路１１より検出したヒータ１の電流と電圧検出回路１２
により検出したヒータ１への印加電圧とからヒータ１の
抵抗値を算出する。第２ステップでは算出したヒータ１
の抵抗値からその抵抗値に比例するヒータ１の温度を算
出する。第３ステップではヒータ１の温度が空燃比セン
サの活性状態を維持する温度に保たれるようにヒータ１
へ電力供給する。また、ヒータ１への電力供給の制御
は、機関の運転状態に応じた基本電力量に基づいて算出
したデューティ比に従って、所定のデューティ周期でＳ
Ｗ１をターンオンターンオフして行う。
【００５９】次に、図５の（Ｂ）を参照しつつ曲線ｂに
ついて説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチＩ
ＧＳＷがオンに切換えられると、バッテリ２の両端電圧
ＶBより高い電圧ＶALT がヒータ１に印加される。この
時点ではヒータ１に通電しない。したがって、ヒータ１
への印加電圧ＶHTは時刻ｔ0 の電圧ＶALT を時刻ｔ1ま
で保持し、次いで時刻ｔ1 に機関が始動されると、すな
わちＩＧＳＷがＳＴの位置に切換えられると、ＥＣＵは
図示しないスタータモータの駆動を開始するので、スタ
ータモータの起動電流によりバッテリ２の両端電圧ＶB
は急降下する。しかし、スタータモータの起動後はスタ
ータモータで消費される電流は減少し、機関始動時はス
タータモータの回転により機関始動後は機関の回転によ
り図示しないオルタネータ２０を発電しバッテリ２を充
電開始する。したがって、バッテリ２の両端電圧ＶB は
時刻ｔ1 以降徐々に上昇する。
ついて説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチＩ
ＧＳＷがオンに切換えられると、バッテリ２の両端電圧
ＶBより高い電圧ＶALT がヒータ１に印加される。この
時点ではヒータ１に通電しない。したがって、ヒータ１
への印加電圧ＶHTは時刻ｔ0 の電圧ＶALT を時刻ｔ1ま
で保持し、次いで時刻ｔ1 に機関が始動されると、すな
わちＩＧＳＷがＳＴの位置に切換えられると、ＥＣＵは
図示しないスタータモータの駆動を開始するので、スタ
ータモータの起動電流によりバッテリ２の両端電圧ＶB
は急降下する。しかし、スタータモータの起動後はスタ
ータモータで消費される電流は減少し、機関始動時はス
タータモータの回転により機関始動後は機関の回転によ
り図示しないオルタネータ２０を発電しバッテリ２を充
電開始する。したがって、バッテリ２の両端電圧ＶB は
時刻ｔ1 以降徐々に上昇する。
【００６０】しかるに、曲線ｂで示すヒータ１への印加
電圧ＶHTは、時刻ｔ2 まで第２スイッチＳＷ２を開、第
３スイッチＳＷ３を閉にしているので時刻ｔ0 から時刻
ｔ1までヒータ１による電力消費のためバッテリ２の両
端電圧ＶB より高いオルタネータ２０の出力電圧ＶALT
から徐々に下降する。時刻ｔ1 以降オルタネータ２０の
充電により上昇したバッテリ２の両端電圧ＶB は、時刻
ｔ2 に機関のクランキングに影響を及ぼさない所定の電
圧ＶTHを通過後オルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT
に到達する。時刻ｔ2 以降は図５の（Ａ）と同様なので
説明を省略する。このように、従来技術によればｔ2 以
降にヒータ１の通電を開始していたのに対し、第１発明
の第２制御方法によれば、時刻ｔ1 からヒータ１の通電
が開始され、空燃比センサの早期活性化が可能となる。
また、曲線ａで示した例と比して、空燃比センサの活性
化に要する時間は長いが、時刻ｔ1 のクランキング開始
時におけるバッテリ２の両端電圧ＶB の電圧降下が少な
いので機関の始動性を確保できる。
電圧ＶHTは、時刻ｔ2 まで第２スイッチＳＷ２を開、第
３スイッチＳＷ３を閉にしているので時刻ｔ0 から時刻
ｔ1までヒータ１による電力消費のためバッテリ２の両
端電圧ＶB より高いオルタネータ２０の出力電圧ＶALT
から徐々に下降する。時刻ｔ1 以降オルタネータ２０の
充電により上昇したバッテリ２の両端電圧ＶB は、時刻
ｔ2 に機関のクランキングに影響を及ぼさない所定の電
圧ＶTHを通過後オルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT
に到達する。時刻ｔ2 以降は図５の（Ａ）と同様なので
説明を省略する。このように、従来技術によればｔ2 以
降にヒータ１の通電を開始していたのに対し、第１発明
の第２制御方法によれば、時刻ｔ1 からヒータ１の通電
が開始され、空燃比センサの早期活性化が可能となる。
また、曲線ａで示した例と比して、空燃比センサの活性
化に要する時間は長いが、時刻ｔ1 のクランキング開始
時におけるバッテリ２の両端電圧ＶB の電圧降下が少な
いので機関の始動性を確保できる。
【００６１】以上説明した第１発明の第１制御方法また
は第２制御方法に加えて、機関の始動性の悪化を防止す
るためクランキング状態が安定のときにのみＳＷ１を閉
じるように制御してもよい。クランキング状態が安定で
あることの判定は、機関回転数、機関回転変動量、バッ
テリ電圧降下、および機関水温等を検出してこれらが基
準値内にあるか否かを判断すればよい。
は第２制御方法に加えて、機関の始動性の悪化を防止す
るためクランキング状態が安定のときにのみＳＷ１を閉
じるように制御してもよい。クランキング状態が安定で
あることの判定は、機関回転数、機関回転変動量、バッ
テリ電圧降下、および機関水温等を検出してこれらが基
準値内にあるか否かを判断すればよい。
【００６２】次に、図５の（Ｃ）を参照しつつ曲線ｂ’
について説明する。図５の（Ｃ）に示す第３制御方法
は、第１発明の第２制御方法において、バッテリが劣化
して機関のクランキングに長時間継続するような条件下
の制御方法であり、図５の（Ｃ）に示す曲線ｂ’は、図
５の（Ｂ）に示す曲線ｂと同様にＩＧＳＷがオンに切換
えられた状態ではヒータ１に通電せず、ＩＧＳＷがスタ
ータに切換えられた時からヒータ１の通電を開始した場
合のヒータ印加電圧の時間変化を示す。第３制御方法に
よれば、時刻ｔ1 にクランキングが開始してから図５の
（Ｂ）で示す同一時刻ｔ2 までにバッテリ２の両端電圧
ＶB が所定値に到達せず、クランキングが継続中の時刻
ｔ14に空燃比センサ素子が活性状態を示す活性温度
Ｔth、例えば６５０°Ｃに到達し空燃比（Ａ／Ｆ）が測
定可能になったときはＳＷ１を開とし、その後空燃比セ
ンサ素子の活性状態を維持するため前述したヒータ温度
制御を行うのを中止し、すなわち機関の運転状態に応じ
て作成された電力マップに基づきＳＷ１を開閉してヒー
タへの供給電力するのを中止し、ヒータ１の抵抗値から
算出されるヒータ温度が所定温度６５０°Ｃ以下になる
時刻ｔ15以降に再びＳＷ１を閉とし、上記ヒータ温度制
御を行い、以降これを繰り返す。第３制御方法によりヒ
ータ１の加熱のためにバッテリ２の過度な使用を防止す
ることができる。
について説明する。図５の（Ｃ）に示す第３制御方法
は、第１発明の第２制御方法において、バッテリが劣化
して機関のクランキングに長時間継続するような条件下
の制御方法であり、図５の（Ｃ）に示す曲線ｂ’は、図
５の（Ｂ）に示す曲線ｂと同様にＩＧＳＷがオンに切換
えられた状態ではヒータ１に通電せず、ＩＧＳＷがスタ
ータに切換えられた時からヒータ１の通電を開始した場
合のヒータ印加電圧の時間変化を示す。第３制御方法に
よれば、時刻ｔ1 にクランキングが開始してから図５の
（Ｂ）で示す同一時刻ｔ2 までにバッテリ２の両端電圧
ＶB が所定値に到達せず、クランキングが継続中の時刻
ｔ14に空燃比センサ素子が活性状態を示す活性温度
Ｔth、例えば６５０°Ｃに到達し空燃比（Ａ／Ｆ）が測
定可能になったときはＳＷ１を開とし、その後空燃比セ
ンサ素子の活性状態を維持するため前述したヒータ温度
制御を行うのを中止し、すなわち機関の運転状態に応じ
て作成された電力マップに基づきＳＷ１を開閉してヒー
タへの供給電力するのを中止し、ヒータ１の抵抗値から
算出されるヒータ温度が所定温度６５０°Ｃ以下になる
時刻ｔ15以降に再びＳＷ１を閉とし、上記ヒータ温度制
御を行い、以降これを繰り返す。第３制御方法によりヒ
ータ１の加熱のためにバッテリ２の過度な使用を防止す
ることができる。
【００６３】また、第１発明において、ＳＷ２が開のと
きにヒータ１への印加電圧ＶHTを検出し、その検出電圧
からコンデンサ回路３の異常を判定し、例えば表示ラン
プを点灯してコンデンサ回路の異常診断を行うこともで
きる。さらに、上記コンデンサ回路の異常診断後、コン
デンサ回路３に直列接続され、コンデンサ回路３の充電
電流および放電電流を通電するかまたは遮断する第３ス
イッチＳＷ３を設け、異常判定されたとき、ＳＷ１を機
関のクランキング終了後から閉じるよう制御すると共
に、ＳＷ３を常時開とするよう制御することにより、装
置の信頼性を確保できる。
きにヒータ１への印加電圧ＶHTを検出し、その検出電圧
からコンデンサ回路３の異常を判定し、例えば表示ラン
プを点灯してコンデンサ回路の異常診断を行うこともで
きる。さらに、上記コンデンサ回路の異常診断後、コン
デンサ回路３に直列接続され、コンデンサ回路３の充電
電流および放電電流を通電するかまたは遮断する第３ス
イッチＳＷ３を設け、異常判定されたとき、ＳＷ１を機
関のクランキング終了後から閉じるよう制御すると共
に、ＳＷ３を常時開とするよう制御することにより、装
置の信頼性を確保できる。
【００６４】これより、第２発明について詳細説明す
る。図６は第２発明の第１実施例の構成図であり、図７
は第２発明の第１実施例におけるヒータ印加電圧のタイ
ムチャートであり、図７の（Ａ）は第１制御方法による
ヒータ印加電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２
制御方法によるヒータ印加電圧のタイムチャートであ
る。第１制御方法はイグニッションスイッチＩＧＳＷが
スタータの位置に切換えられた時からヒータへの通電を
開始し、第２制御方法はＩＧＳＷがスタータの位置に切
換えられた後であってバッテリの両端電圧がクランキン
グに影響を及ぼさない電圧に到達した時からヒータへの
通電を開始する。
る。図６は第２発明の第１実施例の構成図であり、図７
は第２発明の第１実施例におけるヒータ印加電圧のタイ
ムチャートであり、図７の（Ａ）は第１制御方法による
ヒータ印加電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２
制御方法によるヒータ印加電圧のタイムチャートであ
る。第１制御方法はイグニッションスイッチＩＧＳＷが
スタータの位置に切換えられた時からヒータへの通電を
開始し、第２制御方法はＩＧＳＷがスタータの位置に切
換えられた後であってバッテリの両端電圧がクランキン
グに影響を及ぼさない電圧に到達した時からヒータへの
通電を開始する。
【００６５】図６において、制御手段５は簡略して示し
てあるがその詳細は図４に示す通りである。以下、図６
に示す第２発明の第１実施例の構成を図４に示す第１発
明の実施例の構成と対比して説明する。これらの図から
判るように、第１発明の実施例と第２発明の第１実施例
における構成上の差異は、第１発明の実施例における第
２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３およびコンデン
サ回路３が削除され、これらに変えてコンデンサ回路８
と充放電切換手段９とが追加された点と、制御手段５の
制御方法が異なる点とにあり、他の構成は実質的に同一
である。
てあるがその詳細は図４に示す通りである。以下、図６
に示す第２発明の第１実施例の構成を図４に示す第１発
明の実施例の構成と対比して説明する。これらの図から
判るように、第１発明の実施例と第２発明の第１実施例
における構成上の差異は、第１発明の実施例における第
２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３およびコンデン
サ回路３が削除され、これらに変えてコンデンサ回路８
と充放電切換手段９とが追加された点と、制御手段５の
制御方法が異なる点とにあり、他の構成は実質的に同一
である。
【００６６】図６に示す第２発明の第１実施例のコンデ
ンサ回路８は１個のコンデンサからなる。このコンデン
サ回路８は、第１発明の実施例のコンデンサ回路３と比
して、機関始動後の運転中に低い電圧、すなわちオルタ
ネータ２０の最大出力電圧Ｖ ALT を抵抗器ｒ1 、ｒ2 で
分圧した電圧ｒ2 ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）で充電され、
コンデンサへの過電圧保護のためのツェナーダイオード
ＺＤが並列に接続され、充放電切換手段９によって充電
時と放電時とで回路構成が切換えられる点が異なる。充
放電切換手段９は、充電時には、図示しないリレー
Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ 3 を共に励磁して、対応するリレー
接点ＲＣ1 、ＲＣ2 およびＲＣ3 のａ接点（常時開）を
閉じ、ｂ接点（常時閉）を開き、放電時にはリレー
Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ3 を共に非励磁にして、対応するＲ
Ｃ1 、ＲＣ2 およびＲＣ3 のａ接点を開き、ｂ接点を閉
じる。次に、通電制御回路１３の制御について図７の
（Ａ）および（Ｂ）を参照しつつ以下に説明する。
ンサ回路８は１個のコンデンサからなる。このコンデン
サ回路８は、第１発明の実施例のコンデンサ回路３と比
して、機関始動後の運転中に低い電圧、すなわちオルタ
ネータ２０の最大出力電圧Ｖ ALT を抵抗器ｒ1 、ｒ2 で
分圧した電圧ｒ2 ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）で充電され、
コンデンサへの過電圧保護のためのツェナーダイオード
ＺＤが並列に接続され、充放電切換手段９によって充電
時と放電時とで回路構成が切換えられる点が異なる。充
放電切換手段９は、充電時には、図示しないリレー
Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ 3 を共に励磁して、対応するリレー
接点ＲＣ1 、ＲＣ2 およびＲＣ3 のａ接点（常時開）を
閉じ、ｂ接点（常時閉）を開き、放電時にはリレー
Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ3 を共に非励磁にして、対応するＲ
Ｃ1 、ＲＣ2 およびＲＣ3 のａ接点を開き、ｂ接点を閉
じる。次に、通電制御回路１３の制御について図７の
（Ａ）および（Ｂ）を参照しつつ以下に説明する。
【００６７】図７の（Ａ）および（Ｂ）において、横軸
は時間、縦軸はヒータ印加電圧を示し、曲線ｃは第１制
御方法によるヒータ１への印加電圧ＶHTの時間変化を示
し、曲線ｄは第２制御方法によるヒータ１への印加電圧
ＶHTの時間変化を示す。先ず、曲線ｃについて図７の
（Ａ）を参照しつつ以下に説明する。時刻ｔ0 にイグニ
ッションスイッチＩＧＳＷがオンに切換えられると、バ
ッテリ２の両端電圧ＶBを抵抗器ｒ1 、ｒ2 で分圧した
電圧ｒ2 ＶB ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）がコンデンサ回路８に印
加され、ヒータ１にはバッテリの両端電圧ＶB が印加さ
れる。しかし、この時点ではヒータ１に通電しないの
で、ヒータ１への印加電圧ＶHTは時刻ｔ0 の電圧ＶB を
保持し、次いで時刻ｔ1 に機関が始動されると、すなわ
ちＩＧＳＷがＳＴの位置に切換えられると、ＥＣＵは図
示しないスタータモータの駆動を開始すると同時にこの
時刻ｔ1 にリレーＲ1 、Ｒ2 およびＲ3 を非励磁し、充
放電切換回路９を充電から放電に切換える。すると、時
刻ｔ1 にヒータ１にはバッテリ２の電圧ＶB にコンデン
サ回路８の充電電圧を加算した電圧が印加される。この
コンデンサ回路８の充電電圧は、機関始動後の運転中に
オルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT がコンデンサ回
路８に印加されるのでコンデンサにはＶALT を抵抗器ｒ
1 、ｒ2 で分圧した電圧、すなわちｒ2 ＶALT ／（ｒ1
＋ｒ2 ）が印加され、機関停止後もこの電圧が保持され
ている。
は時間、縦軸はヒータ印加電圧を示し、曲線ｃは第１制
御方法によるヒータ１への印加電圧ＶHTの時間変化を示
し、曲線ｄは第２制御方法によるヒータ１への印加電圧
ＶHTの時間変化を示す。先ず、曲線ｃについて図７の
（Ａ）を参照しつつ以下に説明する。時刻ｔ0 にイグニ
ッションスイッチＩＧＳＷがオンに切換えられると、バ
ッテリ２の両端電圧ＶBを抵抗器ｒ1 、ｒ2 で分圧した
電圧ｒ2 ＶB ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）がコンデンサ回路８に印
加され、ヒータ１にはバッテリの両端電圧ＶB が印加さ
れる。しかし、この時点ではヒータ１に通電しないの
で、ヒータ１への印加電圧ＶHTは時刻ｔ0 の電圧ＶB を
保持し、次いで時刻ｔ1 に機関が始動されると、すなわ
ちＩＧＳＷがＳＴの位置に切換えられると、ＥＣＵは図
示しないスタータモータの駆動を開始すると同時にこの
時刻ｔ1 にリレーＲ1 、Ｒ2 およびＲ3 を非励磁し、充
放電切換回路９を充電から放電に切換える。すると、時
刻ｔ1 にヒータ１にはバッテリ２の電圧ＶB にコンデン
サ回路８の充電電圧を加算した電圧が印加される。この
コンデンサ回路８の充電電圧は、機関始動後の運転中に
オルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT がコンデンサ回
路８に印加されるのでコンデンサにはＶALT を抵抗器ｒ
1 、ｒ2 で分圧した電圧、すなわちｒ2 ＶALT ／（ｒ1
＋ｒ2 ）が印加され、機関停止後もこの電圧が保持され
ている。
【００６８】しかるに時刻ｔ1 に、スタータモータの駆
動が開始されるので、スタータモータの起動電流により
バッテリ２の両端電圧ＶB は図７の（Ａ）に破線で示す
ように急降下する。しかし、スタータモータ起動後はス
タータモータで消費される電流は減少し、機関始動実施
例はスタータモータの回転により機関始動後は機関の回
転により図示しないオルタネータ２０を発電しバッテリ
２を充電開始する。したがって、バッテリ２の両端電圧
ＶB は時刻ｔ1 以降徐々に上昇し、時刻ｔ2 に機関のク
ランキングに影響を及ぼさない所定の電圧ＶTHを通過後
やがて時刻ｔ3にオルタネータ２０の最大出力電圧Ｖ
ALT に到達する。一方、上述したように図７の（Ａ）に
実線ｃで示すヒータ１への印加電圧ＶHTは、時刻ｔ1 に
はＶB ＋ｒ 2 ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）であり、時刻ｔ1
以降ヒータ１による電力消費によりコンデンサ回路８に
充電された電荷が放電するので徐々に下降し、やがてオ
ルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT まで下降する時刻
ｔ3 で今度はリレーＲ1 、Ｒ 2 およびＲ3 を励磁し、充
放電切換回路９を放電から充電に切換えると共に、ヒー
タ１にはバッテリ２とオルタネータ２０から電力供給す
る。このように、従来技術によればｔ2 以降にバッテリ
２の電圧でヒータ１への電力供給を開始していたのに対
し、第２発明の第１実施例の第１制御方法では、時刻ｔ
1 からヒータ１への電力供給を開始し、かつバッテリ２
の両端電圧ＶB とコンデンサ回路８に充電された電圧ｒ
2 ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）とを加算した高い電圧を印加
するので、空燃比センサの早期活性化が可能となる。
動が開始されるので、スタータモータの起動電流により
バッテリ２の両端電圧ＶB は図７の（Ａ）に破線で示す
ように急降下する。しかし、スタータモータ起動後はス
タータモータで消費される電流は減少し、機関始動実施
例はスタータモータの回転により機関始動後は機関の回
転により図示しないオルタネータ２０を発電しバッテリ
２を充電開始する。したがって、バッテリ２の両端電圧
ＶB は時刻ｔ1 以降徐々に上昇し、時刻ｔ2 に機関のク
ランキングに影響を及ぼさない所定の電圧ＶTHを通過後
やがて時刻ｔ3にオルタネータ２０の最大出力電圧Ｖ
ALT に到達する。一方、上述したように図７の（Ａ）に
実線ｃで示すヒータ１への印加電圧ＶHTは、時刻ｔ1 に
はＶB ＋ｒ 2 ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）であり、時刻ｔ1
以降ヒータ１による電力消費によりコンデンサ回路８に
充電された電荷が放電するので徐々に下降し、やがてオ
ルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT まで下降する時刻
ｔ3 で今度はリレーＲ1 、Ｒ 2 およびＲ3 を励磁し、充
放電切換回路９を放電から充電に切換えると共に、ヒー
タ１にはバッテリ２とオルタネータ２０から電力供給す
る。このように、従来技術によればｔ2 以降にバッテリ
２の電圧でヒータ１への電力供給を開始していたのに対
し、第２発明の第１実施例の第１制御方法では、時刻ｔ
1 からヒータ１への電力供給を開始し、かつバッテリ２
の両端電圧ＶB とコンデンサ回路８に充電された電圧ｒ
2 ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）とを加算した高い電圧を印加
するので、空燃比センサの早期活性化が可能となる。
【００６９】ヒータ１が時刻ｔ1 から加熱されると空燃
比センサ素子が活性化され、ヒータ温度およびセンサ素
子温度が上昇し、時刻ｔ4 にセンサ素子は活性状態を示
す活性温度Ｔth、例えば６５０°Ｃに到達し空燃比（Ａ
／Ｆ）の測定が可能となる。時刻ｔ4 以降は、センサ素
子の活性状態を維持するようにヒータ1 を温度制御す
る。本実施例では、機関の運転状態に応じて作成された
電力マップに基づきヒータへの供給電力を制御する方法
を用いるが、ヒータの抵抗値を測定し該抵抗値を一定に
制御する方法やセンサ素子の抵抗値を測定し該抵抗値を
一定に制御する方法を用いてもよい。なお、第２発明の
第１実施例における空燃比センサの活性状態を維持する
ヒータへの供給電力の制御方法は第１発明の実施例の制
御方法と同一であるので説明は省略する。
比センサ素子が活性化され、ヒータ温度およびセンサ素
子温度が上昇し、時刻ｔ4 にセンサ素子は活性状態を示
す活性温度Ｔth、例えば６５０°Ｃに到達し空燃比（Ａ
／Ｆ）の測定が可能となる。時刻ｔ4 以降は、センサ素
子の活性状態を維持するようにヒータ1 を温度制御す
る。本実施例では、機関の運転状態に応じて作成された
電力マップに基づきヒータへの供給電力を制御する方法
を用いるが、ヒータの抵抗値を測定し該抵抗値を一定に
制御する方法やセンサ素子の抵抗値を測定し該抵抗値を
一定に制御する方法を用いてもよい。なお、第２発明の
第１実施例における空燃比センサの活性状態を維持する
ヒータへの供給電力の制御方法は第１発明の実施例の制
御方法と同一であるので説明は省略する。
【００７０】次に、曲線ｄについて図７の（Ｂ）を参照
しつつ以下に説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイ
ッチＩＧＳＷがオンに切換えられると、バッテリ２の両
端電圧ＶB を抵抗器ｒ1 、ｒ2 で分圧した電圧ｒ2 ＶB
／（ｒ1 ＋ｒ2 ）がコンデンサ回路８に印加される。こ
の時点ではヒータ１に通電しないので、ヒータ１への印
加電圧ＶHTは時刻ｔ0 のバッテリ２の両端電圧ＶB を保
持し、次いで時刻ｔ1に機関が始動されると、すなわち
ＩＧＳＷがＳＴの位置に切換えられると、ＥＣＵは図示
しないスタータモータの駆動を開始するので、スタータ
モータの起動電流によりバッテリ２の電圧ＶB は急降下
する。しかし、スタータモータ起動後はスタータモータ
で消費される電流は減少し、機関始動時はスタータモー
タの回転により機関始動後は機関の回転により図示しな
いオルタネータ２０を発電しバッテリ２を充電開始す
る。したがって、バッテリ２の両端電圧ＶB は時刻ｔ1
以降徐々に上昇し、時刻ｔ2 に機関のクランキングに影
響を及ぼさない所定の電圧Ｖ THを通過後時刻ｔ3 にオル
タネータ２０の最大出力電圧ＶALT に到達する。
しつつ以下に説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイ
ッチＩＧＳＷがオンに切換えられると、バッテリ２の両
端電圧ＶB を抵抗器ｒ1 、ｒ2 で分圧した電圧ｒ2 ＶB
／（ｒ1 ＋ｒ2 ）がコンデンサ回路８に印加される。こ
の時点ではヒータ１に通電しないので、ヒータ１への印
加電圧ＶHTは時刻ｔ0 のバッテリ２の両端電圧ＶB を保
持し、次いで時刻ｔ1に機関が始動されると、すなわち
ＩＧＳＷがＳＴの位置に切換えられると、ＥＣＵは図示
しないスタータモータの駆動を開始するので、スタータ
モータの起動電流によりバッテリ２の電圧ＶB は急降下
する。しかし、スタータモータ起動後はスタータモータ
で消費される電流は減少し、機関始動時はスタータモー
タの回転により機関始動後は機関の回転により図示しな
いオルタネータ２０を発電しバッテリ２を充電開始す
る。したがって、バッテリ２の両端電圧ＶB は時刻ｔ1
以降徐々に上昇し、時刻ｔ2 に機関のクランキングに影
響を及ぼさない所定の電圧Ｖ THを通過後時刻ｔ3 にオル
タネータ２０の最大出力電圧ＶALT に到達する。
【００７１】この時刻ｔ3 にリレーＲ1 、Ｒ2 およびＲ
3 を非励磁し、充放電切換回路９を充電から放電に切換
えると、ヒータ１にはバッテリ２の電圧ＶB と機関運転
中にコンデンサ回路８に充電された電圧ｒ2 ＶALT ／
（ｒ1 ＋ｒ2 ）とを加算した電圧が印加される。時刻ｔ
3 以降ヒータ１による電力消費によりコンデンサ回路８
に充電された電圧は放電し、ヒータ１への印加電圧ＶHT
は徐々に下降し、やがてオルタネータ２０の最大出力電
圧ＶALT まで下降する時刻ｔ3'で今度はリレーＲ 1 、Ｒ
2 およびＲ3 を励磁し、充放電切換回路９を放電から充
電に切換えると共に、ヒータ１へはバッテリ２とオルタ
ネータ２０から電力供給する。このように、従来技術に
よればｔ2 以降にバッテリ２の電圧でヒータ１への電力
供給を開始していたのに対し、第２発明の第２制御方法
によれば、時刻ｔ3 からヒータ１への電力供給を開始す
るものの、バッテリ２の両端電圧ＶB とコンデンサ回路
８に充電された電圧ｒ2 ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）とを加
算した電圧が印加されるので、空燃比センサの早期活性
化が可能となる。図７の（Ｂ）に示す時刻ｔ3 ' 以降は
図７の（Ａ）に示す時刻ｔ1 以降と同様なので説明を省
略する。
3 を非励磁し、充放電切換回路９を充電から放電に切換
えると、ヒータ１にはバッテリ２の電圧ＶB と機関運転
中にコンデンサ回路８に充電された電圧ｒ2 ＶALT ／
（ｒ1 ＋ｒ2 ）とを加算した電圧が印加される。時刻ｔ
3 以降ヒータ１による電力消費によりコンデンサ回路８
に充電された電圧は放電し、ヒータ１への印加電圧ＶHT
は徐々に下降し、やがてオルタネータ２０の最大出力電
圧ＶALT まで下降する時刻ｔ3'で今度はリレーＲ 1 、Ｒ
2 およびＲ3 を励磁し、充放電切換回路９を放電から充
電に切換えると共に、ヒータ１へはバッテリ２とオルタ
ネータ２０から電力供給する。このように、従来技術に
よればｔ2 以降にバッテリ２の電圧でヒータ１への電力
供給を開始していたのに対し、第２発明の第２制御方法
によれば、時刻ｔ3 からヒータ１への電力供給を開始す
るものの、バッテリ２の両端電圧ＶB とコンデンサ回路
８に充電された電圧ｒ2 ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）とを加
算した電圧が印加されるので、空燃比センサの早期活性
化が可能となる。図７の（Ｂ）に示す時刻ｔ3 ' 以降は
図７の（Ａ）に示す時刻ｔ1 以降と同様なので説明を省
略する。
【００７２】また、第２発明において、充放電切換回路
９がコンデンサ回路８を充電状態または放電状態とする
よう切換える度にヒータ１に印加される電圧を検出し、
その検出電圧の差から、例えば放電開始時の電圧が充電
時の電圧よりコンデンサ回路８に充電された電圧相当分
だけ高くならない場合にコンデンサ回路８は異常である
と判定し、例えば表示ランプを点灯してコンデンサ回路
の異常診断を行うこともできる。
９がコンデンサ回路８を充電状態または放電状態とする
よう切換える度にヒータ１に印加される電圧を検出し、
その検出電圧の差から、例えば放電開始時の電圧が充電
時の電圧よりコンデンサ回路８に充電された電圧相当分
だけ高くならない場合にコンデンサ回路８は異常である
と判定し、例えば表示ランプを点灯してコンデンサ回路
の異常診断を行うこともできる。
【００７３】さらに、上記コンデンサ回路８が異常と診
断されたとき、ＳＷ１を機関のクランキング終了後に閉
じるよう制御すると共に、充放電切換回路９に接続され
るコンデンサ回路８の少なくとも一方の端子を常時開に
切換えるよう制御することにより装置の信頼性を向上で
きる。コンデンサ回路８の少なくとも一方の端子を常時
開に切換えるよう制御するには、コンデンサ回路８の正
極側の端子とリレーＲ 1 の接点ＲＣ1 の共通端子ｃとの
間に図示しない新たなリレーＲn の接点ＲＣnを挿入
し、この接点ＲＣn を常時閉とし、コンデンサ回路８が
異常と診断と判定されたときに開とすればよい。次に、
図６に示す第２発明の第１実施例におけるコンデンサ回
路８において、１つのコンデンサを直並列に接続した複
数のコンデンサに置き換えた第２実施例（図８）、直列
接続した複数のコンデンサに置き換えた第３実施例（図
９）および複数モードの放電電圧パターンに切換え可能
な複数のコンデンサに置き換えた第４実施例（図１０）
を以下に詳細に説明する。これら第２〜第４実施例にお
けるコンデンサ回路８および充放電切換回路９を除く他
の構成は図６に示す第１実施例と実質的に同一であるの
で説明は省略する。
断されたとき、ＳＷ１を機関のクランキング終了後に閉
じるよう制御すると共に、充放電切換回路９に接続され
るコンデンサ回路８の少なくとも一方の端子を常時開に
切換えるよう制御することにより装置の信頼性を向上で
きる。コンデンサ回路８の少なくとも一方の端子を常時
開に切換えるよう制御するには、コンデンサ回路８の正
極側の端子とリレーＲ 1 の接点ＲＣ1 の共通端子ｃとの
間に図示しない新たなリレーＲn の接点ＲＣnを挿入
し、この接点ＲＣn を常時閉とし、コンデンサ回路８が
異常と診断と判定されたときに開とすればよい。次に、
図６に示す第２発明の第１実施例におけるコンデンサ回
路８において、１つのコンデンサを直並列に接続した複
数のコンデンサに置き換えた第２実施例（図８）、直列
接続した複数のコンデンサに置き換えた第３実施例（図
９）および複数モードの放電電圧パターンに切換え可能
な複数のコンデンサに置き換えた第４実施例（図１０）
を以下に詳細に説明する。これら第２〜第４実施例にお
けるコンデンサ回路８および充放電切換回路９を除く他
の構成は図６に示す第１実施例と実質的に同一であるの
で説明は省略する。
【００７４】図８は第２発明の第２実施例の構成図であ
る。図８に示すコンデンサ回路８は４個の同一容量のコ
ンデンサＣ1 が２個づつ直並列に接続され、充放電切換
手段９は図示しないリレーＲ1 、Ｒ2 およびＲ3 の各接
点ＲＣ1 、ＲＣ2 およびＲＣ 3 と、充電時におけるコン
デンサＣ1 への過電圧保護用のツェナーダイオードＺＤ
と、放電時においてコンデンサＣ1 の正極電圧が負極電
圧付近まで低下したときにバッテリ２からヒータ１へ電
流を流すためのバイパス用ダイオードＤと、コンデンサ
回路８への充電電圧を設定する分圧用抵抗器ｒ1 とｒ2
と、から構成される。バイパス用ダイオードＤは、コン
デンサ回路８に異常が生じたときにヒータ１へ通電する
ために有用である。ＥＣＵにより全てのリレーＲ1 〜Ｒ
3 は、コンデンサＣ1 の充電時に励磁され、これらリレ
ーＲ1 〜Ｒ3 の全てのリレー接点ＲＣ1 〜ＲＣ3 のａ接
点を閉じる。
る。図８に示すコンデンサ回路８は４個の同一容量のコ
ンデンサＣ1 が２個づつ直並列に接続され、充放電切換
手段９は図示しないリレーＲ1 、Ｒ2 およびＲ3 の各接
点ＲＣ1 、ＲＣ2 およびＲＣ 3 と、充電時におけるコン
デンサＣ1 への過電圧保護用のツェナーダイオードＺＤ
と、放電時においてコンデンサＣ1 の正極電圧が負極電
圧付近まで低下したときにバッテリ２からヒータ１へ電
流を流すためのバイパス用ダイオードＤと、コンデンサ
回路８への充電電圧を設定する分圧用抵抗器ｒ1 とｒ2
と、から構成される。バイパス用ダイオードＤは、コン
デンサ回路８に異常が生じたときにヒータ１へ通電する
ために有用である。ＥＣＵにより全てのリレーＲ1 〜Ｒ
3 は、コンデンサＣ1 の充電時に励磁され、これらリレ
ーＲ1 〜Ｒ3 の全てのリレー接点ＲＣ1 〜ＲＣ3 のａ接
点を閉じる。
【００７５】一方、全てのリレーＲ1 〜Ｒ3 は、コンデ
ンサＣ1 の放電時に非励磁され、これらリレーＲ1 〜Ｒ
3 の全てのリレー接点ＲＣ1 〜ＲＣ3 のａ接点を閉じ
る。このコンデンサ回路８全体の内部抵抗は、コンデン
サＣ1 １個の内部抵抗をｒl とするとｒl となり、複数
のコンデンサＣ1 を直列接続した場合と比して小さい。
例えば内部抵抗がｒl のコンデンサＣ1 を４個直列接続
した場合、コンデンサ回路８全体の内部抵抗は４ｒl と
なり、図８に示す並列接続のコンデンサ回路８の内部抵
抗ｒl の４倍である。したがって、複数のコンデンサか
らなるコンデンサ回路８において、並列接続の方が直列
接続より放電時におけるヒータ１の印加電圧の減衰勾配
を緩やかにすることができる。しかるに、このコンデン
サ回路を用いた場合のヒータ１への印加電圧ＶHTは、時
刻ｔ0 からｔ3 までは図７の（Ｂ）に実線で示す曲線ｄ
に一致するが、時刻ｔ3 に次式 ＶB ＋ｒ2 ×ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ） で算出される電圧が印加され、時刻ｔ3 以降は一点鎖線
で示す曲線ｄ’のように変化し、最後にオルタネータ２
０の最大出力電圧ＶALT で一定に保持される。
ンサＣ1 の放電時に非励磁され、これらリレーＲ1 〜Ｒ
3 の全てのリレー接点ＲＣ1 〜ＲＣ3 のａ接点を閉じ
る。このコンデンサ回路８全体の内部抵抗は、コンデン
サＣ1 １個の内部抵抗をｒl とするとｒl となり、複数
のコンデンサＣ1 を直列接続した場合と比して小さい。
例えば内部抵抗がｒl のコンデンサＣ1 を４個直列接続
した場合、コンデンサ回路８全体の内部抵抗は４ｒl と
なり、図８に示す並列接続のコンデンサ回路８の内部抵
抗ｒl の４倍である。したがって、複数のコンデンサか
らなるコンデンサ回路８において、並列接続の方が直列
接続より放電時におけるヒータ１の印加電圧の減衰勾配
を緩やかにすることができる。しかるに、このコンデン
サ回路を用いた場合のヒータ１への印加電圧ＶHTは、時
刻ｔ0 からｔ3 までは図７の（Ｂ）に実線で示す曲線ｄ
に一致するが、時刻ｔ3 に次式 ＶB ＋ｒ2 ×ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ） で算出される電圧が印加され、時刻ｔ3 以降は一点鎖線
で示す曲線ｄ’のように変化し、最後にオルタネータ２
０の最大出力電圧ＶALT で一定に保持される。
【００７６】図９は第２発明の第３実施例の構成図であ
る。図９に示すコンデンサ回路８は６個の同一容量のコ
ンデンサＣ1 が直列に接続され、充放電切換手段９は図
示しないリレーＲ1 およびＲ2 の各接点ＲＣ1 およびＲ
Ｃ2 と、充電時におけるコンデンサＣ1 への過電圧保護
用のツェナーダイオードＺＤと、放電時においてコンデ
ンサＣ1 の正極電圧が負極電圧付近に低下したときにバ
ッテリ２からヒータ１へ電流を流すためのバイパス用ダ
イオードＤと、接点ＲＣ2 のａ接点側とバッテリ２やヒ
ータ１側のスイッチＳＷ１の接地端子との間に接続され
る抵抗器ｒ0 と、から構成される。ＥＣＵにより全ての
リレーＲ1 とＲ2 は、コンデンサＣ1 の充電時に励磁さ
れ、２つのリレー接点ＲＣ1 、ＲＣ2 のａ接点を閉じ、
コンデンサＣ1 の放電時に非励磁され、２つのリレー接
点ＲＣ1 、ＲＣ2 のｂ接点を閉じる。このコンデンサ回
路８全体の内部抵抗は、コンデンサＣ1 １個の内部抵抗
をｒl ' とすると６ｒl ' となり、図８に示すコンデン
サＣ1 を直並列接続した場合と比して放電時におけるヒ
ータ１への印加電圧の減衰勾配が急峻になる。しかしな
がら、コンデンサ回路８への充電電圧を設定する分圧用
抵抗器ｒ1 とｒ2 は設けないで済む。
る。図９に示すコンデンサ回路８は６個の同一容量のコ
ンデンサＣ1 が直列に接続され、充放電切換手段９は図
示しないリレーＲ1 およびＲ2 の各接点ＲＣ1 およびＲ
Ｃ2 と、充電時におけるコンデンサＣ1 への過電圧保護
用のツェナーダイオードＺＤと、放電時においてコンデ
ンサＣ1 の正極電圧が負極電圧付近に低下したときにバ
ッテリ２からヒータ１へ電流を流すためのバイパス用ダ
イオードＤと、接点ＲＣ2 のａ接点側とバッテリ２やヒ
ータ１側のスイッチＳＷ１の接地端子との間に接続され
る抵抗器ｒ0 と、から構成される。ＥＣＵにより全ての
リレーＲ1 とＲ2 は、コンデンサＣ1 の充電時に励磁さ
れ、２つのリレー接点ＲＣ1 、ＲＣ2 のａ接点を閉じ、
コンデンサＣ1 の放電時に非励磁され、２つのリレー接
点ＲＣ1 、ＲＣ2 のｂ接点を閉じる。このコンデンサ回
路８全体の内部抵抗は、コンデンサＣ1 １個の内部抵抗
をｒl ' とすると６ｒl ' となり、図８に示すコンデン
サＣ1 を直並列接続した場合と比して放電時におけるヒ
ータ１への印加電圧の減衰勾配が急峻になる。しかしな
がら、コンデンサ回路８への充電電圧を設定する分圧用
抵抗器ｒ1 とｒ2 は設けないで済む。
【００７７】しかるに、このコンデンサ回路を用いた場
合のヒータ１への印加電圧ＶHTは、時刻ｔ0 からｔ3 ま
で図７の（Ｂ）に実線で示す曲線ｄに一致し、時刻ｔ3
以降においては、バイパス用ダイオードＤを設けた場
合、曲線ｄに一致するが、バイパス用ダイオードＤを設
けなかった場合、二点鎖線で示す曲線ｄ”のように変化
する。また、抵抗器ｒ0 は、バッテリ２やオルタネータ
２０による電源電圧が変動したときコンデンサの充放電
の繰り返しを抑制するとともに、コンデンサの過電圧保
護用のツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧より高い
電圧がコンデンサに印加されるような場合、これを吸収
するために設けられる。
合のヒータ１への印加電圧ＶHTは、時刻ｔ0 からｔ3 ま
で図７の（Ｂ）に実線で示す曲線ｄに一致し、時刻ｔ3
以降においては、バイパス用ダイオードＤを設けた場
合、曲線ｄに一致するが、バイパス用ダイオードＤを設
けなかった場合、二点鎖線で示す曲線ｄ”のように変化
する。また、抵抗器ｒ0 は、バッテリ２やオルタネータ
２０による電源電圧が変動したときコンデンサの充放電
の繰り返しを抑制するとともに、コンデンサの過電圧保
護用のツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧より高い
電圧がコンデンサに印加されるような場合、これを吸収
するために設けられる。
【００７８】図１０は第２発明の第４実施例の構成図で
ある。図１０に示す第２発明の第４実施例は、図９に示
す第２発明の第４実施例のコンデンサ回路８および充放
電切換手段９と比して、６個の同一容量のコンデンサＣ
1 が３個づつ直列接続されて２つのコンデンサ群をなし
これらのコンデンサ群がリレーＲ3 、Ｒ4 の各接点ＲＣ
3 、ＲＣ4 を介して接続されている点と制御手段５の制
御方法とが異なる。したがって、これらの点に関しての
み以下に説明する。リレーＲ3 、Ｒ4 が励磁されている
とき、リレー接点ＲＣ3 、ＲＣ4 のａ接点が閉じるので
２つのコンデンサ群は直列接続され、リレーＲ3 、Ｒ4
が非励磁のときは、リレー接点ＲＣ3 、ＲＣ4 のｂ接点
が閉じるので２つのコンデンサ群は並列接続される。
ある。図１０に示す第２発明の第４実施例は、図９に示
す第２発明の第４実施例のコンデンサ回路８および充放
電切換手段９と比して、６個の同一容量のコンデンサＣ
1 が３個づつ直列接続されて２つのコンデンサ群をなし
これらのコンデンサ群がリレーＲ3 、Ｒ4 の各接点ＲＣ
3 、ＲＣ4 を介して接続されている点と制御手段５の制
御方法とが異なる。したがって、これらの点に関しての
み以下に説明する。リレーＲ3 、Ｒ4 が励磁されている
とき、リレー接点ＲＣ3 、ＲＣ4 のａ接点が閉じるので
２つのコンデンサ群は直列接続され、リレーＲ3 、Ｒ4
が非励磁のときは、リレー接点ＲＣ3 、ＲＣ4 のｂ接点
が閉じるので２つのコンデンサ群は並列接続される。
【００７９】図１０に示すコンデンサ回路８および充放
電切換手段９の動作を説明する。機関始動後はイグニッ
ションスイッチＩＧＳＷはオンとなっており、リレーＲ
1 〜Ｒ4 は全て励磁されリレー接点ＲＣ1 〜ＲＣ4 のａ
接点は閉じている。したがって、６個のコンデンサＣ1
は直列接続されオルタネータ２０の発生電圧により充電
される。この時、ＺＤはコンデンサＣ1 〜Ｃ6 への過電
圧を保護し、抵抗器ｒ 0 はコンデンサＣ1 〜Ｃ6 の充放
電時の時定数を調整し、かつツェナー電圧より高い電圧
がコンデンサに印加されるような場合これを吸収する。
一方、機関の停止時はＩＧＳＷはオフとなっており、リ
レーＲ1 〜Ｒ4 を非励磁にし、コンデンサＣ1 〜Ｃ6 の
放電を抑制する。第２発明の第４実施例では、ＩＧＳＷ
がオンとされスタータの位置に切換えられる時刻ｔ1 か
ら機関がクランキング回転数に到達する時刻ｔ2 までリ
レーＲ1 〜Ｒ4 を非励磁にし、上記２つのコンデンサ群
を並列接続してコンデンサの充電電圧をバッテリ２の電
圧に加算してヒータ１に印加し空燃比センサの早期加熱
を行う。次に、機関始動時から機関始動後に至るまでの
ヒータ１への印加電圧の時間変化について図１１を用い
て説明する。
電切換手段９の動作を説明する。機関始動後はイグニッ
ションスイッチＩＧＳＷはオンとなっており、リレーＲ
1 〜Ｒ4 は全て励磁されリレー接点ＲＣ1 〜ＲＣ4 のａ
接点は閉じている。したがって、６個のコンデンサＣ1
は直列接続されオルタネータ２０の発生電圧により充電
される。この時、ＺＤはコンデンサＣ1 〜Ｃ6 への過電
圧を保護し、抵抗器ｒ 0 はコンデンサＣ1 〜Ｃ6 の充放
電時の時定数を調整し、かつツェナー電圧より高い電圧
がコンデンサに印加されるような場合これを吸収する。
一方、機関の停止時はＩＧＳＷはオフとなっており、リ
レーＲ1 〜Ｒ4 を非励磁にし、コンデンサＣ1 〜Ｃ6 の
放電を抑制する。第２発明の第４実施例では、ＩＧＳＷ
がオンとされスタータの位置に切換えられる時刻ｔ1 か
ら機関がクランキング回転数に到達する時刻ｔ2 までリ
レーＲ1 〜Ｒ4 を非励磁にし、上記２つのコンデンサ群
を並列接続してコンデンサの充電電圧をバッテリ２の電
圧に加算してヒータ１に印加し空燃比センサの早期加熱
を行う。次に、機関始動時から機関始動後に至るまでの
ヒータ１への印加電圧の時間変化について図１１を用い
て説明する。
【００８０】図１１は第２発明の第４実施例におけるヒ
ータ印加電圧のタイムチャートである。図１１において
横軸は時間、縦軸はヒータ１への印加電圧を示す。イグ
ニッションスイッチＩＧＳＷを時刻ｔ0 にオンにし、時
刻ｔ1 にスタータの位置にしてクランキングを行い機関
の回転数が所定回転数に到達した時刻ｔ2 に下記の表１
に示すモード１からモード４の何れか１つのモードにリ
レーＲ3 とＲ4 を切換えたときのヒータ印加電圧の波形
を、モード１に対して１点鎖線の曲線ｅで、モード４に
対し２点鎖線の曲線ｆで、モード２およびモード３に対
し実線の曲線ｇで示し、従来技術によるコンデンサ回路
を使用せずに直接バッテリ２でヒータ１に電力供給する
例を破線の曲線ｈで示す。これらのモードに応じた放電
電圧パターンが得られる。
ータ印加電圧のタイムチャートである。図１１において
横軸は時間、縦軸はヒータ１への印加電圧を示す。イグ
ニッションスイッチＩＧＳＷを時刻ｔ0 にオンにし、時
刻ｔ1 にスタータの位置にしてクランキングを行い機関
の回転数が所定回転数に到達した時刻ｔ2 に下記の表１
に示すモード１からモード４の何れか１つのモードにリ
レーＲ3 とＲ4 を切換えたときのヒータ印加電圧の波形
を、モード１に対して１点鎖線の曲線ｅで、モード４に
対し２点鎖線の曲線ｆで、モード２およびモード３に対
し実線の曲線ｇで示し、従来技術によるコンデンサ回路
を使用せずに直接バッテリ２でヒータ１に電力供給する
例を破線の曲線ｈで示す。これらのモードに応じた放電
電圧パターンが得られる。
【００８１】
【表１】
【００８２】図１２は第２発明の第５実施例におけるタ
イムチャートであり、（Ａ）はヒータ印加電圧のタイム
チャートであり、（Ｂ）は空燃比センサ素子温度のタイ
ムチャートである。第２発明の第５実施例は図１０に示
す第２発明の第４実施例と比して制御手段５の制御方法
のみが異なる。したがって、この点に関してのみ以下に
説明する。イグニッションスイッチＩＧＳＷを時刻ｔ0
にオンにした時、上記の表１に示すモード２にリレーＲ
3 とＲ4 を切換え、コンデンサＣ1 〜Ｃ3 のコンデンサ
群に充電された電荷をヒータ１に通電し、ＩＧＳＷを時
刻ｔ1 にスタータの位置にしてクランキングを行い機関
の回転数が所定回転数に到達する時刻ｔ 2 まではモード
２のまま第１スイッチＳＷ１を開としてヒータ１への通
電を休止し、時刻ｔ2 に上記の表１に示すモード３にリ
レーＲ3 とＲ4 を切換えるよう制御する。
イムチャートであり、（Ａ）はヒータ印加電圧のタイム
チャートであり、（Ｂ）は空燃比センサ素子温度のタイ
ムチャートである。第２発明の第５実施例は図１０に示
す第２発明の第４実施例と比して制御手段５の制御方法
のみが異なる。したがって、この点に関してのみ以下に
説明する。イグニッションスイッチＩＧＳＷを時刻ｔ0
にオンにした時、上記の表１に示すモード２にリレーＲ
3 とＲ4 を切換え、コンデンサＣ1 〜Ｃ3 のコンデンサ
群に充電された電荷をヒータ１に通電し、ＩＧＳＷを時
刻ｔ1 にスタータの位置にしてクランキングを行い機関
の回転数が所定回転数に到達する時刻ｔ 2 まではモード
２のまま第１スイッチＳＷ１を開としてヒータ１への通
電を休止し、時刻ｔ2 に上記の表１に示すモード３にリ
レーＲ3 とＲ4 を切換えるよう制御する。
【００８３】このような制御を行ったときのヒータ１へ
の印加電圧の波形を、図１２の（Ａ）に実線の曲線ｇ'
で示し、図１１に示す曲線ｅ、ｈを本タイムチャートに
重ねて示す。なお、このモード２とモード３の切換えは
順序が逆でもよい。図１２の（Ｂ）は第２発明の第５実
施例の上記制御を行ったときの空燃比センサ素子の温度
変化を実線の曲線ｇ" で示す。また、第２発明の第４実
施例で時刻ｔ2 にモード１とした場合の空燃比センサ素
子の温度変化を１点鎖線の曲線ｅ" で、従来技術による
コンデンサ回路を使用せずに直接バッテリでヒータに電
力供給する例を破線の曲線ｈ" で、それぞれ本タイムチ
ャートに重ねて示す。図１２の（Ｂ）から、従来技術と
比して、第４実施例のモード１の方が空燃比センサ素子
の早期活性化が可能であり、さらに第５実施例の方が第
４実施例よりさらに空燃比センサ素子の早期活性化が可
能であることが判る。
の印加電圧の波形を、図１２の（Ａ）に実線の曲線ｇ'
で示し、図１１に示す曲線ｅ、ｈを本タイムチャートに
重ねて示す。なお、このモード２とモード３の切換えは
順序が逆でもよい。図１２の（Ｂ）は第２発明の第５実
施例の上記制御を行ったときの空燃比センサ素子の温度
変化を実線の曲線ｇ" で示す。また、第２発明の第４実
施例で時刻ｔ2 にモード１とした場合の空燃比センサ素
子の温度変化を１点鎖線の曲線ｅ" で、従来技術による
コンデンサ回路を使用せずに直接バッテリでヒータに電
力供給する例を破線の曲線ｈ" で、それぞれ本タイムチ
ャートに重ねて示す。図１２の（Ｂ）から、従来技術と
比して、第４実施例のモード１の方が空燃比センサ素子
の早期活性化が可能であり、さらに第５実施例の方が第
４実施例よりさらに空燃比センサ素子の早期活性化が可
能であることが判る。
【００８４】これより、第３発明について詳細説明す
る。図１３は第３発明の実施例の構成図であり、図１４
の（Ａ）は第１制御方法によるヒータ印加電圧のタイム
チャートであり、（Ｂ）は第２制御方法によるヒータ印
加電圧のタイムチャートであり、（Ｃ）は第３制御方法
によるヒータ印加電圧のタイムチャートである。第１制
御方法はイグニッションスイッチＩＧＳＷがオンの位置
に切換えられた時から第１コンデンサ回路によるヒータ
への通電を開始し、ＩＧＳＷがスタータの位置に切換え
られた後であってバッテリの両端電圧がクランキングに
影響を及ぼさない電圧に到達した時から第２コンデンサ
回路によるヒータへの通電を開始する。第２制御方法は
ＩＧＳＷがスタータの位置に切換えられた時から第１コ
ンデンサ回路によるヒータへの通電を開始し、その後バ
ッテリの両端電圧がクランキングに影響を及ぼさない電
圧に到達した時から第２コンデンサ回路によるヒータへ
の通電を開始する。第３制御方法は第２制御方法におい
てヒータ温度が所定温度を越えるときにヒータへの通電
を禁止する。
る。図１３は第３発明の実施例の構成図であり、図１４
の（Ａ）は第１制御方法によるヒータ印加電圧のタイム
チャートであり、（Ｂ）は第２制御方法によるヒータ印
加電圧のタイムチャートであり、（Ｃ）は第３制御方法
によるヒータ印加電圧のタイムチャートである。第１制
御方法はイグニッションスイッチＩＧＳＷがオンの位置
に切換えられた時から第１コンデンサ回路によるヒータ
への通電を開始し、ＩＧＳＷがスタータの位置に切換え
られた後であってバッテリの両端電圧がクランキングに
影響を及ぼさない電圧に到達した時から第２コンデンサ
回路によるヒータへの通電を開始する。第２制御方法は
ＩＧＳＷがスタータの位置に切換えられた時から第１コ
ンデンサ回路によるヒータへの通電を開始し、その後バ
ッテリの両端電圧がクランキングに影響を及ぼさない電
圧に到達した時から第２コンデンサ回路によるヒータへ
の通電を開始する。第３制御方法は第２制御方法におい
てヒータ温度が所定温度を越えるときにヒータへの通電
を禁止する。
【００８５】図１３において、制御手段５は簡略して示
してあるがその詳細は図４に示す通りである。図１３に
示す第３発明の実施例の構成は、図４に示す第１発明の
実施例の構成に図６に示す第２発明の第１実施例におけ
るコンデンサ回路８と充放電切換手段９を追加したもの
である。コンデンサ回路８と充放電切換手段９は図６に
示す構成と同様にヒータ１と制御手段５の直列回路に並
列に接続される。また、図１３に示される全ての構成要
素は、図４あるいは図６に同一番号または同一記号で示
されるものと同一であり、個々の構成要素の作用も同様
なので、その説明は省略する。次に、通電制御回路１３
の制御について図１４の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）を
参照しつつ以下に説明する。
してあるがその詳細は図４に示す通りである。図１３に
示す第３発明の実施例の構成は、図４に示す第１発明の
実施例の構成に図６に示す第２発明の第１実施例におけ
るコンデンサ回路８と充放電切換手段９を追加したもの
である。コンデンサ回路８と充放電切換手段９は図６に
示す構成と同様にヒータ１と制御手段５の直列回路に並
列に接続される。また、図１３に示される全ての構成要
素は、図４あるいは図６に同一番号または同一記号で示
されるものと同一であり、個々の構成要素の作用も同様
なので、その説明は省略する。次に、通電制御回路１３
の制御について図１４の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）を
参照しつつ以下に説明する。
【００８６】図１４の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）にお
いて、横軸は時間、縦軸はヒータ印加電圧を示し、曲線
ｉはイグニッションスイッチＩＧＳＷがオンに切換えら
れると同時にコンデンサ回路３からヒータ１への通電を
開始する第１制御方法によるヒータ印加電圧の時間変化
を示し、曲線ｊはＩＧＳＷがオンの位置に切換えられた
時にはヒータ１に通電せずＩＧＳＷがスタータの位置に
切換えられた時からヒータ１への通電を開始する第２制
御方法によるヒータ印加電圧の時間変化を示し、曲線
ｆ’は第２制御方法と同様に制御する他、バッテリが劣
化している場合に空燃比センサの活性状態に応じてＳＷ
１を開閉する第３制御方法によるヒータ印加電圧の時間
変化を示す。
いて、横軸は時間、縦軸はヒータ印加電圧を示し、曲線
ｉはイグニッションスイッチＩＧＳＷがオンに切換えら
れると同時にコンデンサ回路３からヒータ１への通電を
開始する第１制御方法によるヒータ印加電圧の時間変化
を示し、曲線ｊはＩＧＳＷがオンの位置に切換えられた
時にはヒータ１に通電せずＩＧＳＷがスタータの位置に
切換えられた時からヒータ１への通電を開始する第２制
御方法によるヒータ印加電圧の時間変化を示し、曲線
ｆ’は第２制御方法と同様に制御する他、バッテリが劣
化している場合に空燃比センサの活性状態に応じてＳＷ
１を開閉する第３制御方法によるヒータ印加電圧の時間
変化を示す。
【００８７】先ず、図１４の（Ａ）を参照しつつ曲線ｉ
について説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチ
ＩＧＳＷがオンに切換えられると、予め機関始動後の運
転中にオルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT で充電さ
れたコンデンサ回路３から電圧ＶALT がヒータ１に印加
され、と同時にヒータ１の通電が開始され、第２スイッ
チＳＷ２が開であるので第１コンデンサ回路３に充電さ
れた電荷がヒータ１に放電される。ヒータ１への印加電
圧ＶHTはヒータ１による電力消費で徐々に降下するが、
通常時刻ｔ0 から数秒以内の時刻ｔ1 に機関が始動され
ると、すなわちＩＧＳＷがＳＴの位置に切換えられる
と、ＥＣＵは図示しないスタータモータの駆動を開始す
るので、バッテリ２の電圧ＶB は、スタータモータの起
動電流により急降下する。しかし、スタータモータ起動
後はスタータモータで消費される電流は減少し、機関始
動時はスタータモータの回転により機関始動後は機関の
回転によりオルタネータ２０を発電しバッテリ２を充電
開始する。したがって、バッテリ２の両端電圧ＶB は時
刻ｔ1 以降徐々に上昇し、時刻ｔ2 に機関のクランキン
グに影響を及ぼさない所定の電圧ＶTHを通過後やがてオ
ルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT に到達する。
について説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチ
ＩＧＳＷがオンに切換えられると、予め機関始動後の運
転中にオルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT で充電さ
れたコンデンサ回路３から電圧ＶALT がヒータ１に印加
され、と同時にヒータ１の通電が開始され、第２スイッ
チＳＷ２が開であるので第１コンデンサ回路３に充電さ
れた電荷がヒータ１に放電される。ヒータ１への印加電
圧ＶHTはヒータ１による電力消費で徐々に降下するが、
通常時刻ｔ0 から数秒以内の時刻ｔ1 に機関が始動され
ると、すなわちＩＧＳＷがＳＴの位置に切換えられる
と、ＥＣＵは図示しないスタータモータの駆動を開始す
るので、バッテリ２の電圧ＶB は、スタータモータの起
動電流により急降下する。しかし、スタータモータ起動
後はスタータモータで消費される電流は減少し、機関始
動時はスタータモータの回転により機関始動後は機関の
回転によりオルタネータ２０を発電しバッテリ２を充電
開始する。したがって、バッテリ２の両端電圧ＶB は時
刻ｔ1 以降徐々に上昇し、時刻ｔ2 に機関のクランキン
グに影響を及ぼさない所定の電圧ＶTHを通過後やがてオ
ルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT に到達する。
【００８８】この時刻ｔ2 にリレーＲ1 、Ｒ2 およびＲ
3 を非励磁し、充放電切換回路９を充電から放電に切換
えると、ヒータ１にはバッテリ２の両端電圧ＶB と予め
機関始動後の運転中に第２コンデンサ回路８に充電され
た電圧ｒ2 ×ＶALT ／（ｒ1＋ｒ2 ）とを加算した高い
電圧が印加される。時刻ｔ2 以降ヒータ１による電力消
費により第２コンデンサ回路８に充電された電荷もコン
デンサ回路３に加えてヒータ１を介して放電し、ヒータ
１への印加電圧ＶHTは徐々に下降し、やがて時刻ｔ3 に
オルタネータ２０の最大出力電圧まで下降する。時刻ｔ
3 以降は、リレーＲ1 、Ｒ2 およびＲ3 を励磁し、充放
電切換回路９を放電から充電に切換えると共に、ヒータ
１にはバッテリ２とオルタネータ２０およびコンデンサ
回路３から電力供給する。その後、時刻ｔ4 までに、セ
ンサ素子は活性状態を示す活性温度Ｔth、例えば６５０
°Ｃに到達し空燃比（Ａ／Ｆ）の測定が可能となる。
3 を非励磁し、充放電切換回路９を充電から放電に切換
えると、ヒータ１にはバッテリ２の両端電圧ＶB と予め
機関始動後の運転中に第２コンデンサ回路８に充電され
た電圧ｒ2 ×ＶALT ／（ｒ1＋ｒ2 ）とを加算した高い
電圧が印加される。時刻ｔ2 以降ヒータ１による電力消
費により第２コンデンサ回路８に充電された電荷もコン
デンサ回路３に加えてヒータ１を介して放電し、ヒータ
１への印加電圧ＶHTは徐々に下降し、やがて時刻ｔ3 に
オルタネータ２０の最大出力電圧まで下降する。時刻ｔ
3 以降は、リレーＲ1 、Ｒ2 およびＲ3 を励磁し、充放
電切換回路９を放電から充電に切換えると共に、ヒータ
１にはバッテリ２とオルタネータ２０およびコンデンサ
回路３から電力供給する。その後、時刻ｔ4 までに、セ
ンサ素子は活性状態を示す活性温度Ｔth、例えば６５０
°Ｃに到達し空燃比（Ａ／Ｆ）の測定が可能となる。
【００８９】時刻ｔ4 以降は、センサ素子の活性状態を
維持するようにヒータ1 を温度制御する。本実施例で
は、機関の運転状態に応じて作成された電力マップに基
づきヒータへの供給電力を制御する方法を用いるが、ヒ
ータの抵抗値を測定し該抵抗値を一定に制御する方法や
センサ素子の抵抗値を測定し該抵抗値を一定に制御する
方法を用いてもよい。なお、本実施例のヒータへの供給
電力の制御方法は第１発明の実施例の制御方法と同一で
あるので説明は省略する。なお、時刻ｔ0 にイグニッシ
ョンスイッチＩＧＳＷをオフからオンに切換えてから、
センサ素子が活性状態に至る時刻ｔ4 は、ヒータ１への
印加電圧がオルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT まで
下降する時刻ｔ3 より早い場合もある。このように、従
来技術によれば時刻ｔ2 以降にバッテリ２の電圧でヒー
タ１への電力供給を開始していたのに対し、第３発明の
実施例の曲線ｉで示す第１の制御方法によれば、時刻ｔ
0 から予めコンデンサ回路３に充電された電荷によるヒ
ータ１への通電が開始され、かつ時刻ｔ2 からバッテリ
２の電圧ＶB と予め第２コンデンサ回路８に充電された
電圧ｒ2 ×ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）とを加算した電圧が
ヒータ１に印加されるので、空燃比センサの早期活性化
が可能となる。
維持するようにヒータ1 を温度制御する。本実施例で
は、機関の運転状態に応じて作成された電力マップに基
づきヒータへの供給電力を制御する方法を用いるが、ヒ
ータの抵抗値を測定し該抵抗値を一定に制御する方法や
センサ素子の抵抗値を測定し該抵抗値を一定に制御する
方法を用いてもよい。なお、本実施例のヒータへの供給
電力の制御方法は第１発明の実施例の制御方法と同一で
あるので説明は省略する。なお、時刻ｔ0 にイグニッシ
ョンスイッチＩＧＳＷをオフからオンに切換えてから、
センサ素子が活性状態に至る時刻ｔ4 は、ヒータ１への
印加電圧がオルタネータ２０の最大出力電圧ＶALT まで
下降する時刻ｔ3 より早い場合もある。このように、従
来技術によれば時刻ｔ2 以降にバッテリ２の電圧でヒー
タ１への電力供給を開始していたのに対し、第３発明の
実施例の曲線ｉで示す第１の制御方法によれば、時刻ｔ
0 から予めコンデンサ回路３に充電された電荷によるヒ
ータ１への通電が開始され、かつ時刻ｔ2 からバッテリ
２の電圧ＶB と予め第２コンデンサ回路８に充電された
電圧ｒ2 ×ＶALT ／（ｒ1 ＋ｒ2 ）とを加算した電圧が
ヒータ１に印加されるので、空燃比センサの早期活性化
が可能となる。
【００９０】次に、図１４の（Ｂ）を参照しつつ曲線ｊ
について説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチ
ＩＧＳＷがオンに切換えられると、予め機関始動後の運
転中に第１コンデンサ回路３を充電した電圧ＶALT がヒ
ータ１に印加される。この時点ではヒータ１に通電しな
いので、ヒータ１への印加電圧ＶHTは時刻ｔ0 のバッテ
リ２の両端電圧ＶB より高い電圧ＶALT を保持し、次い
で時刻ｔ1 に機関が始動されると、すなわちＩＧＳＷが
スタータの位置に切換えられると、ＥＣＵは図示しない
スタータモータの駆動を開始するので、スタータモータ
の起動電流によりバッテリ２の電圧ＶB は急降下する。
しかし、スタータモータの起動後はスタータモータで消
費される電流は減少し、機関始動時はスタータモータの
回転により機関始動後は機関の回転によりオルタネータ
２０を発電しバッテリ２を充電開始する。したがって、
バッテリ２の両端電圧ＶB は時刻ｔ1 以降徐々に上昇す
る。
について説明する。時刻ｔ0 にイグニッションスイッチ
ＩＧＳＷがオンに切換えられると、予め機関始動後の運
転中に第１コンデンサ回路３を充電した電圧ＶALT がヒ
ータ１に印加される。この時点ではヒータ１に通電しな
いので、ヒータ１への印加電圧ＶHTは時刻ｔ0 のバッテ
リ２の両端電圧ＶB より高い電圧ＶALT を保持し、次い
で時刻ｔ1 に機関が始動されると、すなわちＩＧＳＷが
スタータの位置に切換えられると、ＥＣＵは図示しない
スタータモータの駆動を開始するので、スタータモータ
の起動電流によりバッテリ２の電圧ＶB は急降下する。
しかし、スタータモータの起動後はスタータモータで消
費される電流は減少し、機関始動時はスタータモータの
回転により機関始動後は機関の回転によりオルタネータ
２０を発電しバッテリ２を充電開始する。したがって、
バッテリ２の両端電圧ＶB は時刻ｔ1 以降徐々に上昇す
る。
【００９１】一方、ヒータ１への印加電圧ＶHTは時刻ｔ
1 で予め機関始動後の運転中にオルタネータ２０の最大
出力電圧ＶALT で充電された第１コンデンサ回路３の電
圧Ｖ ALT が印加され、時刻ｔ1 以降ヒータ１による電力
消費で徐々に下降する。しかるに、時刻ｔ1 以降オルタ
ネータ２０からの充電により上昇したバッテリ２の両端
電圧ＶB は、時刻ｔ2 に機関のクランキングに影響を及
ぼさない所定の電圧Ｖ THを通過後オルタネータ２０の最
大出力電圧ＶALT に到達する。この時刻ｔ2 にリレーＲ
1 、Ｒ2 およびＲ3 を非励磁し、充放電切換回路９を充
電から放電に切換えると、ヒータ１には時刻ｔ2 におけ
るバッテリ２の両端電圧ＶB と予め機関始動後の運転中
に第２コンデンサ回路８に充電された電圧ｒ2 ×ＶALT
／（ｒ1＋ｒ2 ）とを加算した電圧が印加される。時刻
ｔ2 以降ヒータ１による電力消費により第２コンデンサ
回路８に充電された電荷も第１コンデンサ回路３に加え
てヒータ１を介して放電し、ヒータ１への印加電圧ＶHT
は徐々に下降し、やがて時刻ｔ3 にオルタネータ２０の
最大出力電圧ＶALT まで下降する。時刻ｔ3 以降は、リ
レーＲ1 、Ｒ2 およびＲ3 を励磁し、充放電切換回路９
を放電から充電に切換えると共に、ヒータ１にはバッテ
リ２とオルタネータ２０および第１コンデンサ回路３か
ら電力供給する。その後の時刻ｔ4 以降は図１４の
（Ａ）と同様な制御を行うので説明は省略する。
1 で予め機関始動後の運転中にオルタネータ２０の最大
出力電圧ＶALT で充電された第１コンデンサ回路３の電
圧Ｖ ALT が印加され、時刻ｔ1 以降ヒータ１による電力
消費で徐々に下降する。しかるに、時刻ｔ1 以降オルタ
ネータ２０からの充電により上昇したバッテリ２の両端
電圧ＶB は、時刻ｔ2 に機関のクランキングに影響を及
ぼさない所定の電圧Ｖ THを通過後オルタネータ２０の最
大出力電圧ＶALT に到達する。この時刻ｔ2 にリレーＲ
1 、Ｒ2 およびＲ3 を非励磁し、充放電切換回路９を充
電から放電に切換えると、ヒータ１には時刻ｔ2 におけ
るバッテリ２の両端電圧ＶB と予め機関始動後の運転中
に第２コンデンサ回路８に充電された電圧ｒ2 ×ＶALT
／（ｒ1＋ｒ2 ）とを加算した電圧が印加される。時刻
ｔ2 以降ヒータ１による電力消費により第２コンデンサ
回路８に充電された電荷も第１コンデンサ回路３に加え
てヒータ１を介して放電し、ヒータ１への印加電圧ＶHT
は徐々に下降し、やがて時刻ｔ3 にオルタネータ２０の
最大出力電圧ＶALT まで下降する。時刻ｔ3 以降は、リ
レーＲ1 、Ｒ2 およびＲ3 を励磁し、充放電切換回路９
を放電から充電に切換えると共に、ヒータ１にはバッテ
リ２とオルタネータ２０および第１コンデンサ回路３か
ら電力供給する。その後の時刻ｔ4 以降は図１４の
（Ａ）と同様な制御を行うので説明は省略する。
【００９２】このように、従来技術によればｔ2 以降に
バッテリ２の電圧でヒータ１への電力供給を開始してい
たのに対し、図１４の（Ｂ）に曲線ｊで示す第３発明の
実施例の第２制御方法によれば、時刻ｔ1 から第１コン
デンサ回路３に充電された電圧ＶALT をヒータ１に印加
し、かつ時刻ｔ2 からバッテリ２の電圧ＶB と予め第２
コンデンサ回路８に充電された電圧ｒ2 ×ＶALT ／（ｒ
1 ＋ｒ2 ）とを加算した電圧をヒータ１に印加するの
で、空燃比センサの早期活性化が可能となる。
バッテリ２の電圧でヒータ１への電力供給を開始してい
たのに対し、図１４の（Ｂ）に曲線ｊで示す第３発明の
実施例の第２制御方法によれば、時刻ｔ1 から第１コン
デンサ回路３に充電された電圧ＶALT をヒータ１に印加
し、かつ時刻ｔ2 からバッテリ２の電圧ＶB と予め第２
コンデンサ回路８に充電された電圧ｒ2 ×ＶALT ／（ｒ
1 ＋ｒ2 ）とを加算した電圧をヒータ１に印加するの
で、空燃比センサの早期活性化が可能となる。
【００９３】以上説明した第３発明の第１制御方法また
は第２制御方法に加えて、機関の始動性の悪化を防止す
るためクランキング状態が安定のときにのみＳＷ１を閉
じるように制御してもよい。クランキング状態が安定で
あることの判定は、機関回転数、機関回転変動量、バッ
テリ電圧降下、および機関水温等を検出してこれらが基
準値内にあるか否かを判断すればよい。
は第２制御方法に加えて、機関の始動性の悪化を防止す
るためクランキング状態が安定のときにのみＳＷ１を閉
じるように制御してもよい。クランキング状態が安定で
あることの判定は、機関回転数、機関回転変動量、バッ
テリ電圧降下、および機関水温等を検出してこれらが基
準値内にあるか否かを判断すればよい。
【００９４】次に、図１４の（Ｃ）を参照しつつ曲線
ｊ’について説明する。図１４の（Ｃ）に示す第３制御
方法は、第３発明の第２制御方法において、バッテリが
劣化して機関のクランキングに長時間継続するような条
件下の制御方法であり、図１４の（Ｃ）に示す曲線ｊ’
は、図１４の（Ｂ）に示す曲線ｊと同様にイグニッショ
ンスイッチＩＧＳＷがオンの位置に切換えられた時から
はヒータ１に通電せず、ＩＧＳＷがスタータの位置に切
換えられた時からヒータ１の通電を開始した場合のヒー
タ１への印加電圧の時間変化を示す。第３制御方法によ
れば、時刻ｔ1 にクランキングが開始してから図１４の
（Ｂ）で示す同一時刻ｔ2 までにバッテリ２の両端電圧
ＶB が所定値に到達せず、クランキングが継続中の時刻
ｔ24に空燃比センサ素子が活性状態を示す活性温度
Ｔth、例えば６５０°Ｃに到達し空燃比（Ａ／Ｆ）が測
定可能になったときはＳＷ１を開とし、その後空燃比セ
ンサ素子の活性状態を維持するため前述したヒータ温度
制御を行うのを中止し、すなわち機関の運転状態に応じ
て作成された電力マップに基づきＳＷ１を開閉してヒー
タ１へ供給電力するのを中止し、ヒータ１の抵抗値から
算出されるヒータ温度が所定温度６５０°Ｃ以下になる
時刻ｔ25以降に再びＳＷ１を閉とし、上記ヒータ温度制
御を行い、以降これを繰り返す。第３制御方法によりヒ
ータ１の加熱のためにバッテリ２の過度な使用を防止す
ることができる。
ｊ’について説明する。図１４の（Ｃ）に示す第３制御
方法は、第３発明の第２制御方法において、バッテリが
劣化して機関のクランキングに長時間継続するような条
件下の制御方法であり、図１４の（Ｃ）に示す曲線ｊ’
は、図１４の（Ｂ）に示す曲線ｊと同様にイグニッショ
ンスイッチＩＧＳＷがオンの位置に切換えられた時から
はヒータ１に通電せず、ＩＧＳＷがスタータの位置に切
換えられた時からヒータ１の通電を開始した場合のヒー
タ１への印加電圧の時間変化を示す。第３制御方法によ
れば、時刻ｔ1 にクランキングが開始してから図１４の
（Ｂ）で示す同一時刻ｔ2 までにバッテリ２の両端電圧
ＶB が所定値に到達せず、クランキングが継続中の時刻
ｔ24に空燃比センサ素子が活性状態を示す活性温度
Ｔth、例えば６５０°Ｃに到達し空燃比（Ａ／Ｆ）が測
定可能になったときはＳＷ１を開とし、その後空燃比セ
ンサ素子の活性状態を維持するため前述したヒータ温度
制御を行うのを中止し、すなわち機関の運転状態に応じ
て作成された電力マップに基づきＳＷ１を開閉してヒー
タ１へ供給電力するのを中止し、ヒータ１の抵抗値から
算出されるヒータ温度が所定温度６５０°Ｃ以下になる
時刻ｔ25以降に再びＳＷ１を閉とし、上記ヒータ温度制
御を行い、以降これを繰り返す。第３制御方法によりヒ
ータ１の加熱のためにバッテリ２の過度な使用を防止す
ることができる。
【００９５】また、第３発明において、ＳＷ２が開で充
放電切換回路９が第２コンデンサ回路８を充電状態とす
るよう切換えられているときにヒータ１に印加される電
圧を検出し、その検出電圧から第１コンデンサ回路３の
異常を判定し、例えば表示ランプを点灯して第１コンデ
ンサ回路３の第１異常診断を行うこともできる。また、
第３発明において、充放電切換回路９が第２コンデンサ
回路８を充電状態または放電状態とするよう切換える度
にヒータ１に印加される電圧を検出し、その検出電圧の
差から、例えば放電開始時の電圧が充電時の電圧より第
２コンデンサ回路８に充電された電圧相当分だけ高くな
らない場合に第２コンデンサ回路８は異常であると判定
し、例えば表示ランプを点灯して第２コンデンサ回路の
第２異常診断を行うこともできる。
放電切換回路９が第２コンデンサ回路８を充電状態とす
るよう切換えられているときにヒータ１に印加される電
圧を検出し、その検出電圧から第１コンデンサ回路３の
異常を判定し、例えば表示ランプを点灯して第１コンデ
ンサ回路３の第１異常診断を行うこともできる。また、
第３発明において、充放電切換回路９が第２コンデンサ
回路８を充電状態または放電状態とするよう切換える度
にヒータ１に印加される電圧を検出し、その検出電圧の
差から、例えば放電開始時の電圧が充電時の電圧より第
２コンデンサ回路８に充電された電圧相当分だけ高くな
らない場合に第２コンデンサ回路８は異常であると判定
し、例えば表示ランプを点灯して第２コンデンサ回路の
第２異常診断を行うこともできる。
【００９６】さらに、第１コンデンサ回路３の第１異常
診断後、第１コンデンサ回路３に直列接続され、第１コ
ンデンサ回路３の充電電流および放電電流を通電するか
または遮断する第３スイッチＳＷ３を設け、異常判定さ
れたとき、ＳＷ１を機関のクランキング終了後に閉じる
よう制御すると共に、ＳＷ３を常時開とするよう制御す
ることにより、装置の信頼性を確保できる。
診断後、第１コンデンサ回路３に直列接続され、第１コ
ンデンサ回路３の充電電流および放電電流を通電するか
または遮断する第３スイッチＳＷ３を設け、異常判定さ
れたとき、ＳＷ１を機関のクランキング終了後に閉じる
よう制御すると共に、ＳＷ３を常時開とするよう制御す
ることにより、装置の信頼性を確保できる。
【００９７】さらに、第２コンデンサ回路８の第２異常
診断後、ＳＷ１を機関のクランキング終了後に閉じるよ
う制御すると共に、充放電切換回路９に接続される第２
コンデンサ回路８の少なくとも一方の端子を常時開に切
換えるよう制御することにより装置の信頼性を確保でき
る。第２コンデンサ回路８の少なくとも一方の端子を常
時開に切換えるよう制御するには、第２コンデンサ回路
８の正極側の端子とリレーＲ1 の接点ＲＣ1 の共通端子
ｃとの間に図示しない新たなリレーＲn の接点ＲＣn を
挿入し、この接点ＲＣn を常時閉とし、第２コンデンサ
回路８が異常と診断と判定されたときに開とすればよ
い。
診断後、ＳＷ１を機関のクランキング終了後に閉じるよ
う制御すると共に、充放電切換回路９に接続される第２
コンデンサ回路８の少なくとも一方の端子を常時開に切
換えるよう制御することにより装置の信頼性を確保でき
る。第２コンデンサ回路８の少なくとも一方の端子を常
時開に切換えるよう制御するには、第２コンデンサ回路
８の正極側の端子とリレーＲ1 の接点ＲＣ1 の共通端子
ｃとの間に図示しない新たなリレーＲn の接点ＲＣn を
挿入し、この接点ＲＣn を常時閉とし、第２コンデンサ
回路８が異常と診断と判定されたときに開とすればよ
い。
【００９８】以上、図１３を用いて第３発明の実施例を
説明したが、第３発明の他の実施例として第２発明の実
施例と同様に図８、図９および図１０に示すコンデンサ
回路８および充放電切換回路９を図１３に示すコンデン
サ回路８および充放電切換回路９に置き換えて構成可能
なことは当業者に容易に理解できる。したって、これら
他の実施例の詳細説明は省略する。
説明したが、第３発明の他の実施例として第２発明の実
施例と同様に図８、図９および図１０に示すコンデンサ
回路８および充放電切換回路９を図１３に示すコンデン
サ回路８および充放電切換回路９に置き換えて構成可能
なことは当業者に容易に理解できる。したって、これら
他の実施例の詳細説明は省略する。
【００９９】図１５は機関始動から空燃比センサが活性
化するまでの空燃比センサ素子の温度変化を第１〜３発
明と従来技術とを対比して示すタイムチャートである。
本図において、横軸はヒータの加熱時間、縦軸は空燃比
センサ素子の温度を示す。第１発明の第１制御方法、第
１発明の第２制御方法および従来技術による空燃比セン
サ素子の温度変化はそれぞれｌ1 、ｌ2 およびｌ7 と実
線で示す。第２発明の第１制御方法、第２発明の第２制
御方法はそれぞれｌ3 、ｌ4 と破線で示す。第３発明の
第１制御方法、第３発明の第２制御方法はそれぞれ
ｌ5 、ｌ6 と一点鎖線で示す。ｔ0 はイグニッションス
イッチＩＧＳＷをオフからオンに切換えた時刻、ｔ1 は
ＩＧＳＷをオンからスタートに切換えた時刻、ｔ2 はバ
ッテリ電圧がクランキングに影響を及ぼさない電圧ＶTH
に上昇した時刻、ｔ41、ｔ42、ｔ43、ｔ44、ｔ45、ｔ46
およびｔ47はそれぞれ第１発明の第１制御方法、第１発
明の第２制御方法、第２発明、第３発明の第１制御方
法、第３発明の第２制御方法、および従来技術によるヒ
ータの加熱制御により、空燃比のセンサ素子が活性温度
Ｔ thに到達した時刻を示す。本図から第１〜３発明の方
が従来技術より、機関始動時に空燃比センサ素子を早期
に活性化できることが判る。
化するまでの空燃比センサ素子の温度変化を第１〜３発
明と従来技術とを対比して示すタイムチャートである。
本図において、横軸はヒータの加熱時間、縦軸は空燃比
センサ素子の温度を示す。第１発明の第１制御方法、第
１発明の第２制御方法および従来技術による空燃比セン
サ素子の温度変化はそれぞれｌ1 、ｌ2 およびｌ7 と実
線で示す。第２発明の第１制御方法、第２発明の第２制
御方法はそれぞれｌ3 、ｌ4 と破線で示す。第３発明の
第１制御方法、第３発明の第２制御方法はそれぞれ
ｌ5 、ｌ6 と一点鎖線で示す。ｔ0 はイグニッションス
イッチＩＧＳＷをオフからオンに切換えた時刻、ｔ1 は
ＩＧＳＷをオンからスタートに切換えた時刻、ｔ2 はバ
ッテリ電圧がクランキングに影響を及ぼさない電圧ＶTH
に上昇した時刻、ｔ41、ｔ42、ｔ43、ｔ44、ｔ45、ｔ46
およびｔ47はそれぞれ第１発明の第１制御方法、第１発
明の第２制御方法、第２発明、第３発明の第１制御方
法、第３発明の第２制御方法、および従来技術によるヒ
ータの加熱制御により、空燃比のセンサ素子が活性温度
Ｔ thに到達した時刻を示す。本図から第１〜３発明の方
が従来技術より、機関始動時に空燃比センサ素子を早期
に活性化できることが判る。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したように、第一発明の内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置によれば、機関始動
時にバッテリおよびオルタネータから分離され、機関運
転中にバッテリおよびオルタネータと並列接続されたコ
ンデンサ回路であり、バッテリ電圧より高いオルタネー
タの最大出力電圧で充電されたコンデンサ回路から機関
始動時にヒータへ電力供給するので、機関始動時の空燃
比センサの早期活性化が実現できると共に、排気エミッ
ションの悪化を早期に抑制できる。また、バッテリおよ
びオルタネータからコンデンサ回路を分離し、機関の始
動時のスタータモータ回転にはバッテリの電源を使用
し、ヒータ加熱にはバッテリを使用せずコンデンサ回路
を使用するので、バッテリ電圧を降下させることなく機
関の始動性を確保すると共に空燃比センサの早期活性化
ができる。
関用空燃比センサのヒータ制御装置によれば、機関始動
時にバッテリおよびオルタネータから分離され、機関運
転中にバッテリおよびオルタネータと並列接続されたコ
ンデンサ回路であり、バッテリ電圧より高いオルタネー
タの最大出力電圧で充電されたコンデンサ回路から機関
始動時にヒータへ電力供給するので、機関始動時の空燃
比センサの早期活性化が実現できると共に、排気エミッ
ションの悪化を早期に抑制できる。また、バッテリおよ
びオルタネータからコンデンサ回路を分離し、機関の始
動時のスタータモータ回転にはバッテリの電源を使用
し、ヒータ加熱にはバッテリを使用せずコンデンサ回路
を使用するので、バッテリ電圧を降下させることなく機
関の始動性を確保すると共に空燃比センサの早期活性化
ができる。
【０１０１】また、第二発明の内燃機関用空燃比センサ
のヒータ制御装置によれば、バッテリおよびオルタネー
タからなる電源と予め機関運転中に充電されたコンデン
サ回路とを直列接続し、電源の電圧にコンデンサ回路の
充電電圧を重畳した高い電圧で機関始動時にヒータへ電
力供給するので、機関始動時の空燃比センサの早期活性
化が実現できると共に、排気エミッションの悪化を早期
に抑制できる。
のヒータ制御装置によれば、バッテリおよびオルタネー
タからなる電源と予め機関運転中に充電されたコンデン
サ回路とを直列接続し、電源の電圧にコンデンサ回路の
充電電圧を重畳した高い電圧で機関始動時にヒータへ電
力供給するので、機関始動時の空燃比センサの早期活性
化が実現できると共に、排気エミッションの悪化を早期
に抑制できる。
【０１０２】さらに、第三発明の内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置によれば、機関始動時にバッテリお
よびオルタネータから分離され、機関運転中にバッテリ
およびオルタネータと並列接続され、バッテリ電圧より
高いオルタネータの最大出力電圧で充電された第１コン
デンサ回路の充電電圧と、予め機関運転中に充電された
第２コンデンサ回路の充電電圧と、を重畳した高い電圧
で、機関始動時にヒータへ電力供給するので、機関始動
時の空燃比センサの早期活性化が実現できると共に、排
気エミッションの悪化を早期に抑制できる。
サのヒータ制御装置によれば、機関始動時にバッテリお
よびオルタネータから分離され、機関運転中にバッテリ
およびオルタネータと並列接続され、バッテリ電圧より
高いオルタネータの最大出力電圧で充電された第１コン
デンサ回路の充電電圧と、予め機関運転中に充電された
第２コンデンサ回路の充電電圧と、を重畳した高い電圧
で、機関始動時にヒータへ電力供給するので、機関始動
時の空燃比センサの早期活性化が実現できると共に、排
気エミッションの悪化を早期に抑制できる。
【図１】第１発明の内燃機関用空燃比センサのヒータ制
御装置に係る基本構成図である。
御装置に係る基本構成図である。
【図２】第２発明の内燃機関用空燃比センサのヒータ制
御装置に係る基本構成図であり、（Ａ）は充電状態を示
し、（Ｂ）は放電状態を示す図である。
御装置に係る基本構成図であり、（Ａ）は充電状態を示
し、（Ｂ）は放電状態を示す図である。
【図３】第３発明の内燃機関用空燃比センサのヒータ制
御装置に係る基本構成図であり、（Ａ）は充電状態を示
し、（Ｂ）は放電状態を示す図である。
御装置に係る基本構成図であり、（Ａ）は充電状態を示
し、（Ｂ）は放電状態を示す図である。
【図４】第１発明の実施例の構成図である。
【図５】第１発明の実施例におけるヒータ印加電圧のタ
イムチャートであり、（Ａ）は第１制御方法によるヒー
タ印加電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２制御
方法によるヒータ印加電圧のタイムチャートであり、
（Ｃ）は第３制御方法によるヒータ印加電圧のタイムチ
ャートである。
イムチャートであり、（Ａ）は第１制御方法によるヒー
タ印加電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２制御
方法によるヒータ印加電圧のタイムチャートであり、
（Ｃ）は第３制御方法によるヒータ印加電圧のタイムチ
ャートである。
【図６】第２発明の第１実施例の構成図である。
【図７】第２発明の第１実施例におけるヒータ印加電圧
のタイムチャートであり、（Ａ）は第１制御方法による
ヒータ印加電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２
制御方法によるヒータ印加電圧のタイムチャートであ
る。
のタイムチャートであり、（Ａ）は第１制御方法による
ヒータ印加電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２
制御方法によるヒータ印加電圧のタイムチャートであ
る。
【図８】第２発明の第２実施例の構成図である。
【図９】第２発明の第３実施例の構成図である。
【図１０】第２発明の第４実施例の構成図である。
【図１１】第２発明の第４実施例におけるヒータ印加電
圧のタイムチャートである。
圧のタイムチャートである。
【図１２】第２発明の第５実施例におけるタイムチャー
トであり、（Ａ）はヒータ印加電圧のタイムチャートで
あり、（Ｂ）は空燃比センサ素子温度のタイムチャート
である。
トであり、（Ａ）はヒータ印加電圧のタイムチャートで
あり、（Ｂ）は空燃比センサ素子温度のタイムチャート
である。
【図１３】第３発明の実施例の構成図である。
【図１４】第３発明の実施例におけるヒータ印加電圧の
タイムチャートであり、（Ａ）は第１制御方法によるヒ
ータ印加電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２制
御方法によるヒータ印加電圧のタイムチャートであり、
（Ｃ）は第３制御方法によるヒータ印加電圧のタイムチ
ャートである。
タイムチャートであり、（Ａ）は第１制御方法によるヒ
ータ印加電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は第２制
御方法によるヒータ印加電圧のタイムチャートであり、
（Ｃ）は第３制御方法によるヒータ印加電圧のタイムチ
ャートである。
【図１５】機関始動から空燃比センサが活性化するまで
の空燃比センサ素子の温度変化を第１〜３発明と従来技
術とを対比して示すタイムチャートである。
の空燃比センサ素子の温度変化を第１〜３発明と従来技
術とを対比して示すタイムチャートである。
【図１６】従来技術による内燃機関用空燃比センサのヒ
ータ制御装置の概略説明図であり、（Ａ）は構成図であ
り、（Ｂ）はヒータ印加電圧、ヒータ温度およびセンサ
素子温度のタイムチャートである。
ータ制御装置の概略説明図であり、（Ａ）は構成図であ
り、（Ｂ）はヒータ印加電圧、ヒータ温度およびセンサ
素子温度のタイムチャートである。
１…ヒータ ２…電源（バッテリ） ３…第１コンデンサ回路 ４…第１スイッチ（ＳＷ１） ５…制御手段（ＥＣＵ） ６…第２スイッチ（ＳＷ２） ７…第３スイッチ（ＳＷ３） ８…第２コンデンサ回路 ９…充放電切換回路 １０…電源スイッチ（ＩＧＳＷ） ２０…オルタネータ
Claims (36)
- 【請求項１】 内燃機関の排気系に配設され機関の空燃
比を検出する空燃比センサと、該空燃比センサを加熱す
るヒータと、該ヒータへ電力供給する電源と、該電源か
ら該ヒータを含む負荷へ電力を送電する電源ラインを開
閉する電源スイッチと、を備え、該空燃比センサの活性
状態を維持するように該ヒータへの電力供給を制御する
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、 前記電源により充電されると共に、該充電により蓄えら
れた電荷を前記ヒータを介して放電するコンデンサ回路
と、 前記ヒータに直列接続され、前記電源と前記コンデンサ
回路の少なくとも一方から該ヒータへ流れる電流を通電
するかまたは遮断する第１スイッチと、 前記電源スイッチが閉じた後から前記第１スイッチを閉
じるよう制御する制御手段と、を備えたことを特徴とす
る内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項２】 前記電源と前記コンデンサ回路との中間
に設けられ、該電源から該コンデンサ回路への充電電流
を通電するかまたは遮断する第２スイッチを備えた請求
項１に記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装
置。 - 【請求項３】 前記制御手段は、機関のクランキング開
始から前記第１スイッチを閉じるよう制御する請求項１
または２に記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御
装置。 - 【請求項４】 前記制御手段は、前記電源スイッチが閉
じた後、機関のクランキング状態に応じて前記第１スイ
ッチを開閉するよう制御する請求項１または２に記載の
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項５】 ヒータ温度検出手段を備え、 前記制御手段は、機関のクランキング開始時から前記第
１スイッチを閉じた後のクランキング中に、該第１スイ
ッチを、ヒータ温度が所定温度を越えるときに開き、所
定温度以下のときに閉じるよう制御する請求項１または
２に記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項６】 前記第２スイッチが開のとき前記ヒータ
に印加される電圧を検出し、その検出電圧から前記コン
デンサ回路の異常を判定する異常判定手段を備えた請求
項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置。 - 【請求項７】 前記コンデンサ回路に直列接続され、該
コンデンサ回路の充電電流および放電電流を通電するか
または遮断する第３スイッチを備え、 前記制御手段は、前記異常判定手段により異常判定され
たとき、前記第１スイッチを機関のクランキング終了後
から閉じるよう制御すると共に、前記第３スイッチを常
時開とするよう制御する請求項６に記載の内燃機関用空
燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項８】 内燃機関の排気系に配設され機関の空燃
比を検出する空燃比センサと、該空燃比センサを加熱す
るヒータと、該ヒータへ電力供給する電源と、該電源か
ら該ヒータを含む負荷へ電力を送電する電源ラインを開
閉する電源スイッチと、を備え、該空燃比センサの活性
状態を維持するように該ヒータへの電力供給を制御する
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、 前記電源により充電されると共に、該充電により蓄えら
れた電荷を前記ヒータを介して放電するコンデンサ回路
と、 前記コンデンサ回路の充電時には前記電源と該コンデン
サ回路とを並列接続すると共に該並列接続された該電源
と該コンデンサ回路に前記ヒータを直列接続して充電回
路を形成し、一方、該コンデンサ回路の放電時には該電
源と該コンデンサ回路と該ヒータとを直列接続して放電
回路を形成する充放電切換回路と、 前記ヒータに直列接続され、該ヒータへ流れる電流を通
電または遮断する第１スイッチと、 前記電源スイッチが閉じた後、機関のクランキング開始
時から、前記第１スイッチを閉じるよう制御すると共
に、前記充放電切換回路を、前記空燃比センサの活性状
態時には前記充電回路を形成し、該空燃比センサの非活
性状態時には前記放電回路を形成するよう切換制御する
制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関用空燃
比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項９】 前記制御手段は、機関のクランキング終
了後から、前記第１スイッチを閉じるよう制御すると共
に、前記充放電切換回路を前記充電回路から前記放電回
路に切換制御する請求項８に記載の内燃機関用空燃比セ
ンサのヒータ制御装置。 - 【請求項１０】 前記ヒータに印加される電圧を、前記
コンデンサ回路の充電時と放電時にそれぞれ検出し、該
検出した電圧差から該コンデンサ回路の異常を判定する
異常判定手段を備えた請求項８または９に記載の内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項１１】 前記制御手段は、前記異常判定手段に
より異常判定されたとき、前記第１スイッチを機関のク
ランキング終了後から閉じるよう制御すると共に、前記
充放電切換回路に接続される前記コンデンサ回路の少な
くとも一方の端子を常時開に切換えるよう制御する請求
項１０に記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装
置。 - 【請求項１２】 前記コンデンサ回路は、複数のコンデ
ンサを並列接続して構成される請求項８に記載の内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項１３】 前記コンデンサ回路は、複数のコンデ
ンサを直列接続して構成される請求項８に記載の内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項１４】 前記コンデンサ回路の放電時に該コン
デンサ回路と並列に電源ラインに接続されるダイオード
を備えた請求項８に記載の内燃機関用空燃比センサのヒ
ータ制御装置。 - 【請求項１５】 前記コンデンサ回路の充電時に該コン
デンサ回路の負極と接地との間に接続される抵抗器を備
えた請求項１３に記載の内燃機関用空燃比センサのヒー
タ制御装置。 - 【請求項１６】 前記コンデンサ回路は、複数のコンデ
ンサを有し、該コンデンサ回路の放電電圧パターンを切
換える切換手段を備える請求項８に記載の内燃機関用空
燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項１７】 前記切換手段は、少なくとも１つのス
イッチを有し、該スイッチの切換えにより前記コンデン
サ回路の接続を直列と並列の間で切換える請求項１６に
記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項１８】 前記切換手段は、スイッチを有し、該
スイッチの切換えにより一部のコンデンサの放電を禁止
する請求項１６に記載の内燃機関用空燃比センサのヒー
タ制御装置。 - 【請求項１９】 前記コンデンサ回路は、充電時に全て
のコンデンサが直列接続されるとともに、該コンデンサ
回路の負極と接地との間に抵抗器を備えた請求項１６に
記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項２０】 内燃機関の排気系に配設され機関の空
燃比を検出する空燃比センサと、該空燃比センサを加熱
するヒータと、該ヒータへ電力供給する電源と、該電源
から該ヒータを含む負荷へ電力を送電する電源ラインを
開閉する電源スイッチと、を備え、該空燃比センサの活
性状態を維持するように該ヒータへの電力供給を制御す
る内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置において、 前記電源により充電されると共に、該充電により蓄えら
れた電荷を前記ヒータを介して放電する第１および第２
コンデンサ回路と、 前記第２コンデンサ回路の充電時には前記電源に並列接
続された前記第１コンデンサ回路に該第２コンデンサ回
路を並列接続すると共に、該並列接続された該電源と該
第１および第２コンデンサ回路に前記ヒータを直列接続
して充電回路を形成し、一方、該第２コンデンサ回路の
放電時には該電源に並列接続された第１コンデンサ回路
に該第２コンデンサ回路と該ヒータとを直列接続して放
電回路を形成する充放電切換回路と、 前記ヒータに直列接続され、該ヒータへ流れる電流を通
電または遮断する第１スイッチと、 前記電源スイッチが閉じた後、前記第１スイッチを閉じ
るよう制御すると共に、機関のクランキング開始時か
ら、前記充放電切換回路を、前記空燃比センサの活性状
態時には前記充電回路を形成し、該空燃比センサの非活
性状態時には前記放電回路を形成するよう切換制御する
制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関用空燃
比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項２１】 前記電源と前記第１および第２コンデ
ンサ回路との中間に設けられ、該電源から該第１および
第２コンデンサ回路への充電電流を通電するかまたは遮
断する第２スイッチを備えた請求項２０に記載の内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項２２】 前記制御手段は、機関のクランキング
開始から前記第１スイッチを閉じるよう制御する請求項
２０または２１に記載の内燃機関用空燃比センサのヒー
タ制御装置。 - 【請求項２３】 前記制御手段は、前記電源スイッチが
閉じた後、機関のクランキング状態に応じて前記第１ス
イッチを開閉するよう制御する請求項１２または２１に
記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項２４】 ヒータ温度検出手段を備え、 前記制御手段は、機関のクランキング開始時から前記第
１スイッチを閉じた後のクランキング中に、該第１スイ
ッチを、ヒータ温度が所定温度を越えるときに開き、所
定温度以下のときに閉じるよう制御する請求項２０また
は２１に記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装
置。 - 【請求項２５】 前記第２スイッチが開のとき、前記ヒ
ータに印加される電圧を検出し、該検出した電圧から前
記第１コンデンサ回路の異常を判定する第１異常判定手
段を備えた請求項２０乃至２４の何れか１項に記載の内
燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項２６】 前記第１コンデンサ回路に直列接続さ
れ該第１コンデンサ回路の充電電流および放電電流を通
電するかまたは遮断する第３スイッチを備え、 前記制御手段は、前記第１異常判定手段により異常判定
されたとき、前記第１スイッチを機関のクランキング終
了後から閉じるよう制御すると共に、前記第３スイッチ
を常時開とするよう制御する請求項２５に記載の内燃機
関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項２７】 前記ヒータに印加される電圧を、前記
第１および第２コンデンサ回路の充電時と放電時にそれ
ぞれ検出し、該検出した電圧差から該第２コンデンサ回
路の異常を判定する第２異常判定手段を備えた請求項２
０または２１に記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ
制御装置。 - 【請求項２８】 前記制御手段は、前記第２異常判定手
段により異常判定されたとき、前記第１スイッチを、機
関のクランキング終了後から閉じるよう制御すると共
に、前記充放電切換回路に接続される前記第２コンデン
サ端子の少なくとも一方の端子を常時開に切換えるよう
制御する請求項２７に記載の内燃機関用空燃比センサの
ヒータ制御装置。 - 【請求項２９】 前記第２コンデンサ回路は、複数のコ
ンデンサを並列接続して構成される請求項２０に記載の
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項３０】 前記第２コンデンサ回路は、複数のコ
ンデンサを直列接続して構成される請求項２０に記載の
内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項３１】 前記第２コンデンサ回路の放電時に該
第２コンデンサ回路と並列に電源ラインに接続されるダ
イオードを備えた請求項２０に記載の内燃機関用空燃比
センサのヒータ制御装置。 - 【請求項３２】 前記第２コンデンサ回路の充電時に該
第２コンデンサ回路の負極と接地との間に接続される抵
抗器を備えた請求項３０に記載の内燃機関用空燃比セン
サのヒータ制御装置。 - 【請求項３３】 前記第２コンデンサ回路は、複数のコ
ンデンサを有し、該第２コンデンサ回路の放電電圧パタ
ーンを切換える切換手段を備える請求項２０に記載の内
燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項３４】 前記切換手段は、少なくとも１つのス
イッチを有し、該スイッチの切換えにより前記第２コン
デンサ回路の接続を直列と並列の間で切換える請求項３
３に記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項３５】 前記切換手段は、スイッチを有し、該
スイッチの切換えにより一部のコンデンサの放電を禁止
する請求項３３に記載の内燃機関用空燃比センサのヒー
タ制御装置。 - 【請求項３６】 前記第２コンデンサ回路は、充電時に
全てのコンデンサが直列接続されるとともに、該第２コ
ンデンサ回路の負極と接地との間に抵抗器を備えた請求
項３３に記載の内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装
置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP03794397A JP3385893B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置 |
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|---|---|---|---|
| JP03794397A JP3385893B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置 |
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|---|---|
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ID=12511645
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|---|---|---|---|
| JP03794397A Expired - Fee Related JP3385893B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置 |
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|---|---|
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