【課題】内燃機関の自動停止中及び自動始動後のヒータの消費電力量を低減し、且つ空燃比フィードバック制御の開始の遅れを防止する。
【解決手段】排出ガスセンサを加熱するヒータと、ヒータへの印加実効電圧を制御するヒータ制御装置を備え、目標ヒータ印加実効電圧を、排出ガスセンサ温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度となるような第１の目標印加実効電圧３０５に設定する第一制御期間３０１と、内燃機関の自動停止開始後、第１の目標印加実効電圧より低い第２の目標印加実効電圧３０６に設定する第二制御期間３０２と、第二制御期間の終了を判定する第二制御期間終了判定手段と、第二制御期間の終了判定後、第２の目標印加実効電圧より高く、排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度となるような第３の目標印加実効電圧３０７に制御する第三制御期間３０３を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排出ガスセンサのヒータ制御装置を備えた内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関の自動停止中（アイドルストップ中）における排出ガスセンサのヒータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低炭素社会への取り組みから、車両用内燃機関においても二酸化炭素（ＣＯ２）排出量を削減する技術が待望されており、近年、車両の停止アイドリング中に内燃機関を自動停止（アイドルストップ）させることでＣＯ２排出量を削減させる技術などが盛んである。
【０００３】
この内燃機関の自動停止中に、作動させる必要のない電気負荷に対する電源供給を遮断することで、バッテリ電力の消費電力量を低減する技術が、例えば、特開２００１−２９５６７８公報に開示されている。即ち、内燃機関停止中の消費電力量を低減することで内燃機関運転中にバッテリに充電する必要発電量を削減し、発電機による発電の内燃機関にかかる負荷を低減することで燃料消費量を低減し、引いてはＣＯ２排出量を削減することができる。
【０００４】
一方で、内燃機関の排出ガスセンサにおいて、内燃機関から排出される排出ガス中の空燃比を検出する際には、センサ素子温度が活性温度である必要があり、ヒータを付設しセンサ素子を加熱することで活性温度にすることが一般的である。ここで、内燃機関の自動停止中にヒータへの電源供給を遮断した場合、内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度が活性温度以下まで低下し、内燃機関の自動停止が終了し自動始動した後、センサ素子温度を活性温度まで昇温し、空燃比を検出し空燃比フィードバックを実施するまでの時間が長くなり、排出ガスが悪化する問題がある。
【０００５】
かかる問題に対して、例えば、特開平０９−８８６８８公報によると、内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度を活性温度に維持することで、内燃機関の自動始動直後から空燃比を検出し空燃比フィードバックを開始することで、排出ガス悪化を防止する方法が開示されている。
【０００６】
また、例えば、特開２００３−１４８２０６公報によると、内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度を活性温度より低い温度に設定された所定の余熱温度付近に維持することで、内燃機関の自動停止中におけるヒータ消費電力を抑制しつつ、内燃機関の自動始動後にセンサ素子温度を活性温度まで昇温させる時間を短くし、早期に空燃比フィードバックを開始することで排出ガス悪化も抑制する方法が開示されている。
【０００７】
また、例えば、特開２００９−１５６１０８公報によると、内燃機関の自動始動後の空燃比検出非要求期間が長いほど、内燃機関の自動停止中に維持する余熱温度を低温側に設定することで、内燃機関の自動停止中におけるヒータへの通電量の抑制と、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対する応答性の確保を両立させている。
【０００８】
また、例えば、特開２０１０−１８５３４５公報によると、内燃機関の自動停止時間を予測し、予測した自動停止時間に基づき「内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度を所定温度（例えば、活性温度）に維持した場合のヒータの消費電力量」と、「内燃機関の自動停止中にヒータへの電力供給を停止し、内燃機関の自動始動後に再びヒータへの電力供給を開始しセンサ素子温度を所定温度にした場合のヒータの消費電力量」の少なくなる方を、内燃機関の自動停止中のヒータ制御として選択することで、より消費電力量が少なくなるヒータ制御方法を開示している。
【０００９】
ところで、内燃機関の排出ガスセンサのセンサ素子温度を活性温度に維持するために、排出ガスセンサのセンサ素子の実温度と排出ガスセンサのセンサ素子のインピーダンスの関係に着目し、センサ素子のインピーダンスからセンサ素子の実温度を推定し、推定したセンサ素子の実温度が所望の活性温度になるようヒータへの印加実効電圧を調整する方法がある。しかしながら、経時変化に伴い、センサ素子が排気にさらされることや、センサ素子への付着物などにより劣化し、センサ素子の実温度とインピーダンスの関係が、例えば、図３０（ａ）のインピーダンス劣化品３００４のように、インピーダンス初期中央品３００２から変化し、センサ素子のインピーダンスによるセンサ素子の実温度の推定にずれが生じることで、所望の活性温度を維持できず、センサ素子の実温度が所望の活性温度より高くなり、消費電力量の増大という問題や、センサ素子やヒータへの過加熱という問題が生じる。
また、センサ素子特性のばらつきによっても、センサ素子の実温度とインピーダンスの関係が、例えば、図３０（ａ）のインピーダンス初期下限品３００１のように、インピーダンス初期中央品３００２と異なるため、センサ素子のインピーダンスによるセンサ素子の実温度の推定にずれが生じ、所望の活性温度を維持できず、センサ素子の実温度が所望の活性温度より低くなり、空燃比制御の実行不可、または、空燃比制御の精度が悪化し、結果、排出ガスが悪化するという問題が生じる。
【００１０】
かかる問題に対して、例えば、特開２０００−６５７８４公報によると、所定運転状態（内燃機関の冷間定常アイドル状態、完全暖機定常アイドル状態、及び、完全暖機定常走行状態の内の少なくとも一つの運転状態）において、所定期間中にヒータへ供給された電力の積算電力量を、経時変化に伴うセンサ素子の劣化のパラメータとし、センサ素子のインピーダンスを補正することで、センサ素子温度を制御目標値へ適切に制御でき、センサ素子やヒータへの過加熱を防止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２９５６７８号公報
【特許文献２】特開平０９−８８６８８号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８２０６号公報
【特許文献４】特開２００９−１５６１０８号公報
【特許文献５】特開２０１０−１８５３４５号公報
【特許文献６】特開２０００−６５７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に示される従来技術を、自動停止／自動始動装置を備えた内燃機関の排出ガスセンサのヒータに適用した場合、内燃機関の自動停止中にヒータへの電源供給を遮断することで、ヒータの消費電力量を低減できるものの、内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度が活性温度以下まで低下し、内燃機関の自動停止が終了し自動始動した後、センサ素子温度を活性温度まで昇温し、空燃比を検出し空燃比フィードバック制御を実施するまでの時間が長くなり、排出ガスが悪化する問題がある。
【００１３】
また、上記特許文献２に示される従来技術では、内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度を活性温度に維持することで、内燃機関の自動始動直後から空燃比を検出し空燃比フィードバック制御を開始でき、排出ガス悪化を防止できるが、内燃機関の自動停止中におけるヒータの消費電力量を低減できない問題がある。
【００１４】
また、上記特許文献３に示される従来技術では、内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度を活性温度より低い温度に設定された所定の余熱温度付近に維持することで、内燃機関の自動停止中におけるヒータ消費電力を抑制しつつ、内燃機関の自動始動後にセンサ素子温度を活性温度まで昇温させる時間を短くし、早期に空燃比フィードバック制御を開始することで排出ガス悪化も抑制できるが、次のような問題がある。
即ち、内燃機関の自動停止開始後、センサ素子温度は、ヒータへ電源供給せずとも、活性温度から所定の余熱温度に低下するため、この間のヒータへの電源供給を停止することで、自動停止中におけるヒータの消費電力量を更に低減できる点が考慮されていない。
【００１５】
また、上記特許文献５に示される従来技術では、内燃機関の自動停止時間を予測し、予測した自動停止時間に基づき「内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度を所定温度（例えば、活性温度）に維持した場合のヒータの消費電力量」と、「内燃機関の自動停止中にヒータへの電力供給を停止し、内燃機関の自動始動後に再びヒータへの電力供給を開始しセンサ素子温度を所定温度にした場合のヒータの消費電力量」の少なくなる方を、内燃機関の自動停止中のヒータ制御として選択することで、より消費電力量を少なくしているが、次のような問題点がある。
即ち、内燃機関の自動停止中、運転者の車両発進意図があったときに自動始動するような自動停止／自動始動装置を備えた内燃機関においては、いつ、自動停止が解除され自動始動されるかが予め分からないが、上記特許文献５に示される技術によると、内燃機関の自動停止時間を道路の混雑状況に関する情報に基づき予測しているため、例えば、道路の混雑状況に関する情報提供のない地域、信号停止時における自動停止／自動始動、運転者の心変わりによる自動始動、などの状況では予測することができず、消費電力量を少なくする効果を得ることができない。
ここで、運転者の車両発進意図とは、例えば、アクセルペダルやクラッチペダルの踏み込み、ブレーキペダルの解除、など、である。
【００１６】
また、上記特許文献１〜５に示される従来技術では、内燃機関の自動停止／自動始動が連続するような場合、即ち、内燃機関の自動始動後、排出ガスセンサが活性状態となる前に再び内燃機関の自動停止が開始されるような場合に、センサ素子温度が内燃機関の自動停止中における所定のセンサ素子目標温度以下に低下し、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対しセンサ素子温度の活性温度への到達が遅延し、空燃比フィードバック制御の開始タイミングが遅れることにより燃費や排出ガスが悪化する点が考慮されていない。
【００１７】
また、上記特許文献１〜５に示される従来技術では、センサ周辺温度の影響が考慮されていない。即ち、内燃機関の自動停止中にセンサ周辺温度が低下するため、センサ素子温度を内燃機関の自動停止中における所定のセンサ素子目標温度に維持するための印加実効電圧が、センサ周辺温度に応じて異なる点が考慮されていない。
また、内燃機関の自動始動時のセンサ周辺温度の違いにより、自動始動後のセンサ素子温度の昇温速度が変わり、特に、センサ周辺温度が低い場合、センサ素子温度の昇温が遅くなり、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対しセンサ素子温度の活性温度への到達が遅延し、空燃比フィードバック制御の開始タイミングが遅れることにより燃費や排出ガスが悪化する点が考慮されていない。
【００１８】
また、上記特許文献１〜５に示される従来技術では、排出ガスセンサのセンサ素子温度をセンサ素子インピーダンスから推定し、目標のセンサ素子インピーダンスになるようにヒータを制御するような排出ガスセンサのヒータ制御装置において、センサ素子温度とセンサ素子インピーダンスの関係が、センサ素子特性のばらつきや、劣化による特性変化により変化することが考慮されていない。
即ち、センサ素子インピーダンスから推定する推定センサ素子温度と、実際のセンサ素子温度は異なる場合があり、ヒータにより所定の目標センサ素子インピーダンスに制御していても、実際のセンサ素子温度とは異なり、実際のセンサ素子温度が推定センサ素子温度より高い場合は、内燃機関の自動停止中におけるヒータ消費電力が増大する問題があり
、実際のセンサ素子温度が推定センサ素子温度より低い場合は、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対しセンサ素子温度が活性温度に到達するのが遅れ、結果、空燃比フィードバック制御の開始が遅れることで、燃費や排出ガスが悪化する問題がある。
【００１９】
また、上記特許文献６に示される従来技術では、内燃機関の冷間定常アイドル状態、完全暖機定常アイドル状態、完全暖機定常走行状態といった、内燃機関の運転中にヒータへ供給された電力の積算電力量に基づき、センサ素子インピーダンスを補正しているため、排出ガスセンサのセンサ素子の周辺雰囲気に影響する因子として、内燃機関の回転速度や負荷、水温や吸気温、排気温といった各温度、車速など、多くの因子があり、各それぞれのばらつきの影響により、精度よくセンサ素子インピーダンスを補正することが困難という問題がある。
また、センサ素子特性のばらつき、特に、実際のセンサ素子温度が推定センサ素子温度より低い場合の、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対し、センサ素子温度が活性温度に到達するのが遅れ、その結果、空燃比フィードバック制御の開始が遅れることで、燃費や排出ガスが悪化する問題が考慮されていない。
【００２０】
この発明は、上記のような従来の問題点を解消するためになされたもので、内燃機関の自動停止中、及び、自動始動後におけるヒータの消費電力量を低減でき、また、自動始動後における空燃比フィードバック制御の開始遅延を防止し燃費や排出ガスの悪化を防止できる排出ガスセンサのヒータ制御装置を備えた内燃機関の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明に係わる内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止条件が成立したときに前記内燃機関を自動停止し、前記内燃機関の始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動始動する前記内燃機関の自動停止／自動始動装置と、前記内燃機関の排気通路に設けられ、排出ガス中の空燃比、又は、排出ガスの理論空燃比からのリッチ／リーンの傾向、の少なくとも一方を検出する排出ガスセンサと、前記排出ガスセンサを加熱するヒータと、前記ヒータへの印加実効電圧を目標ヒータ印加実効電圧となるように制御するヒータ制御装置を備え、前記ヒータ制御装置は、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記排出ガスセンサのセンサ素子温度が前記内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度となるような第１の目標印加実効電圧に設定する第一制御期間と、前記内燃機関の自動停止開始後、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記第１の目標印加実効電圧より低い第２の目標印加実効電圧に設定する第二制御期間と、前記第二制御期間中に、前記第二制御期間の終了を判定する第二制御期間終了判定手段と、前記第二制御期間終了判定手段により、前記第二制御期間の終了判定後、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記第２の目標印加実効電圧より高く、前記排出ガスセンサのセンサ素子温度が前記内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度となるような第３の目標印加実効電圧に制御する第三制御期間とを備えるように構成したものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の自動停止開始後、センサ素子温度が活性温度から所定の余熱温度に低下するまでヒータへ電源供給せず、所定の余熱温度に低下した後、内燃機関の自動停止終了まで所定の余熱温度を保持することで、内燃機関の自動停止中におけるヒータの消費電力量を低減でき、また、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対しセンサ素子温度の活性温度への到達遅延を防止し、空燃比フィードバック制御の開始が遅れず排出ガスの悪化を防止できる排出ガスセンサのヒータ制御装置を備えた内燃機関の制御装置を得ることができる。
【００２３】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明における排出ガスセンサのヒータ制御装置を搭載した内燃機関の概略構成を示した図である。
【図２】図１に示す排出ガスセンサの内部構造を等価的に示した回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１における、内燃機関の自動停止中、及び、自動停止後におけるヒータ制御を示すタイミングチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における、ヒータ消費電力量の低減効果を従来技術と比較しながら説明するタイミングチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２の補正を実施しなかった場合の課題を説明するタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２における、内燃機関の自動停止／自動始動が所定期間内に連続するときに、第二制御期間終了時間を短く補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２における、内燃機関の自動停止／自動始動が所定期間内に連続するときに、第３の目標印加実効電圧を高く補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態３の補正を実施しなかった場合の課題を説明するタイミングチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態３における、センサ周辺温度が低いほど高く、高いほど低く補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態４における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態４の補正を実施しなかった場合の課題と、第３の目標印加実効電圧を自動停止開始からの経過時間が長いほど高く補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態５における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態５の補正を実施しなかった場合の課題を説明するタイミングチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態５における、第４の目標印加実効電圧、又は、第４の目標印加実効電圧を印加する印加期間を補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図１８】この発明の実施の形態６における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態６における、センサ周辺温度に応じて第四制御期間にヒータに印加する印加期間を補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図２０】この発明の実施の形態６における、センサ周辺温度に応じて第四制御期間にヒータに印加する印加実効電圧を補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態７における、内燃機関の自動停止中、及び、自動停止後におけるヒータ制御を示すタイミングチャートである。
【図２２】この発明の実施の形態７における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図２３】この発明の実施の形態８における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図２４】この発明の実施の形態９における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図２５】この発明の実施の形態９の補正を実施しなかった場合の課題を説明するタイミングチャートである。
【図２６】この発明の実施の形態９における、センサ周辺温度が低いほど低く、高いほど高く補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図２７】この発明の実施の形態１０における、目標ヒータ印加実効電圧の設定方法を示したフローチャートである。
【図２８】この発明の実施の形態１０の補正を実施しなかった場合の課題と、第３の目標インピーダンスを自動停止開始からの経過時間が長いほど低く補正することによる効果を説明するタイミングチャートである。
【図２９】この発明の実施の形態１１における、内燃機関の自動停止中におけるヒータ制御を示すタイミングチャートである。
【図３０】センサ素子温度、センサ素子インピーダンス、及び、内燃機関の自動停止後ヒータへの印加実効電圧を０Ｖ（ヒータ停止）としてからの経過時間、の関係を説明する図である。
【図３１】この発明の実施の形態１１における第３の目標インピーダンスをヒータ停止期間が短いほど高く、ヒータ停止期間が長いほど低く補正する理由を説明する図である。
【図３２】この発明の実施の形態１１における第３の目標インピーダンスの補正方法を示したフローチャートである。
【図３３】この発明の実施の形態１１における内燃機関の自動停止中のヒータ消費電力低減効果を説明するタイミングチャートである。
【図３４】この発明の実施の形態１１における内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対しセンサ素子温度の活性温度への到達遅延の防止を説明するタイミングチャートである。
【図３５】この発明の実施の形態１２における第３の目標インピーダンスの補正方法を示したフローチャートである。
【図３６】この発明の実施の形態１３における第３の目標インピーダンスの補正方法を示したフローチャートである。
【図３７】この発明の実施の形態１４における排出ガスセンサのヒータ制御方法を示したフローチャートである。
【図３８】この発明の実施の形態１５における排出ガスセンサの故障検出方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一あるいは相当部分を示すものとする。
【００２６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２を搭載した内燃機関の概略構成を示すものである。
図１において、内燃機関１０１には、吸気通路１０２と排気通路１０３が連通され、排気通路１０３には、排出ガス中の有害物質を除去するための触媒１０４が設けられている。触媒１０４の上流側には、第一の排出ガスセンサとして、排出ガスセンサ１０５が設けられている。排出ガスセンサ１０５は、触媒１０４の上流側における排出ガスの酸素濃度を検出し、第一の空燃比に対応した検出信号ＡＦ１を出力する。また、触媒１０４の下流側には、第二の排出ガスセンサとして、排出ガスセンサ１０６が設けられている。排出ガスセンサ１０６は、触媒１０４の下流側における排出ガスの酸素濃度を検出し、第二の空燃比に対応した検出信号ＡＦ２を出力する。
【００２７】
また、内燃機関１０１には、内燃機関１０１の運転状態を検出する各種センサ１０８が設けられており、各種センサ１０８の検出信号は内燃機関の制御装置（以下、単に制御装置ともいう。）１０７に入力されている。
【００２８】
制御装置１０７は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなどにより構成され、制御装置１０７の空燃比制御装置１１０は、第１及び第２の空燃比に対応する各検出信号ＡＦ１、ＡＦ２と、各種センサ１０８からの検出信号に基づいて、空燃比フィードバック制御を行い、吸気通路１０２に設けられたインジェクタ１０９に対する駆動制御信号を生成する。なお、インジェクタ１０９は、内燃機関１０１の各気筒の筒内に直接燃料噴射するように取り付けられたものでもよい。
【００２９】
また、制御装置１０７の自動停止／自動始動装置１１１は、車両の停止アイドリング中など内燃機関１０１の停止条件が成立したときに内燃機関１０１を自動停止し、運転者の車両発進意図があったときなど内燃機関１０１の始動条件が成立したときに内燃機関１０１を自動始動するようになっている。
【００３０】
なお、空燃比制御装置１１０や自動停止／自動始動装置１１１、排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２、といった制御装置１０７の各装置は、１つの制御装置で実行するよう構成しているが、複数の制御装置で実行しても同じであることは言うまでもない。
【００３１】
ここで、空燃比制御装置１１０についてさらに詳しく説明する。
触媒１０４は、内燃機関１０１の排出ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒で、理論空燃比の付近において高い浄化性能を発揮するため、触媒１０４の上流の排出ガスセンサ１０５の検出信号ＡＦ１が理論空燃比となるようインジェクタ１０９の燃料噴射量をフィードバック制御する。但し、各気筒毎に取り付けられたインジェクタ１０９の気筒間のバラツキや、各気筒から排出ガスセンサ１０５までの排気通路の長さの違いにより、排出ガスセンサ１０５の検出信号ＡＦ１が理論空燃比に制御されているときでも触媒１０４内が理論空燃比となっていない場合があり、また、排出ガスセンサ１０５が高い排気温度にさらされることなどにより、検出信号ＡＦ１の出力変動が発生する場合もあり
、これらを補正するために、空燃比制御装置１１０は、触媒１０４の下流の排出ガスセンサ１０６の検出信号ＡＦ２を用いて理論空燃比との誤差を補正し、触媒下流の空燃比を理論空燃比に保っている。（以下、「空燃比フィードバック制御」と称す。）
【００３２】
図２は、図１に示す排出ガスセンサ１０５、１０６の内部構造を等価的に示した回路図である。図２に示すように、排出ガスセンサ１０５、１０６は、センサ素子２０１を備えている。また、排出ガスセンサ１０５、１０６には、ヒータ２０２が付設されている。
【００３３】
制御装置１０７の排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２は、排出ガスセンサ１０５、１０６のセンサ素子温度が、運転状態に応じた所定の温度になるようヒータ２０２への印加実効電圧を調整する。例えば、内燃機関１０１の運転時は、排出ガスセンサ１０５、１０６が活性状態となるセンサ素子温度になるようヒータ２０２への印加実効電圧が調整され、内燃機関１０１の自動停止中は、所定の保温温度になるようヒータ２０２への印加実効電圧が調整される。内燃機関１０１の自動停止中については以下で詳しく説明する。
なお、ヒータ２０２への印加実効電圧を調整する代わりに、ヒータ２０２への通電時間を調整しても同じことである。
【００３４】
ここで図３のタイムチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２について説明する。
図３（Ａ）は、制御装置１０７の自動停止／自動始動装置１１１による内燃機関１０１の自動停止の期間、及び、自動停止／自動始動のタイミングを示し、図３（Ｂ）は、制御装置１０７の空燃比制御装置１１０による空燃比フィードバック制御の開始／終了タイミングを示す。
図３（Ｃ）は、内燃機関１０１の自動停止開始からの経過時間を示し、自動停止／自動始動装置１１１による内燃機関１０１の自動始動時にリセットされる。
また、図３（Ｄ）は、内燃機関１０１の自動始動開始からの経過時間を示し、自動停止／自動始動装置１１１による内燃機関１０１の自動停止時にリセットされる。
なお、自動停止開始からの経過時間、及び、自動始動開始からの経過時間は、例えば、制御装置１０７内で演算される。
【００３５】
内燃機関１０１の運転中である第一制御期間３０１では、図３（Ｅ）、図３（Ｆ）に示すように、目標ヒータ印加実効電圧を、排出ガスセンサ１０５、１０６のセンサ素子温度が内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８となるような第１の目標印加実効電圧３０５に設定する。
【００３６】
次に、内燃機関１０１の自動停止開始後である第二制御期間３０２では、図３（Ｃ）、図３（Ｅ）に示すように、目標ヒータ印加実効電圧を、自動停止開始からの経過時間が第二制御期間終了時間Ｔ１に到達するまで、第１の目標印加実効電圧３０５より低い第２の目標印加実効電圧３０６に設定する。
【００３７】
次に、内燃機関１０１の自動停止中である第三制御期間３０３では、自動停止開始からの経過時間が第二制御期間終了時間Ｔ１に到達後、図３（Ｅ）、図３（Ｆ）に示すように
、目標ヒータ印加実行電圧を、第２の目標印加実効電圧３０６より高く、排出ガスセンサ１０５、１０６のセンサ素子温度が内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０となるような第３の目標印加実効電圧３０７に設定する。
【００３８】
次に、内燃機関１０１の自動始動開始後である第四制御期間３０４では、図３（Ｃ）、図３（Ｅ）に示すように、目標ヒータ印加実効電圧を、自動始動開始からの経過時間が第四制御期間終了時間Ｔ２に到達するまで、第１の目標印加実効電圧３０５以上である第４の目標印加実効電圧に設定する。
【００３９】
次に、内燃機関１０１の自動始動後、第四制御期間終了時間Ｔ２経過後、目標ヒータ印加実効電圧を、排出ガスセンサ１０５、１０６のセンサ素子温度が内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８となるような第１の目標印加実効電圧３０５に設定する第一制御期間３０１となる。
内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８は、例えば、排出ガスセンサ１０５、１０６の活性下限温度３０９以上の活性温度である。
【００４０】
ここで、内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０は、例えば、内燃機関１０１の自動始動後、空燃比フィードバック制御のための空燃比検出要求開始までに、第四制御期間における第４の目標印加実効電圧の印加により、排出ガスセンサのセンサ素子温度を内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達させ、かつ、第二制御期間３０２、第三制御期間３０３、第四制御期間３０４におけるヒータの消費電力量の合計３１１が最小となるように、予め適合試験などによって設定される。
なお、第三制御期間３０３における内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０を低く設定するほど、第四制御期間３０４に昇温しなければならない温度幅が大きくなり、内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達するまでの時間が長くなると共に、第四制御期間３０４における消費電力量が大きくなるが、第三制御期間における消費電力量が小さくなる。
一方、第三制御期間３０３における内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０を高く設定するほど、第四制御期間３０４に昇温しなければならない温度幅が小さくなり、内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達するまでの時間が短くなると共に、第四制御期間３０４における消費電力量が小さくなるが、第三制御期間における消費電力量が大きくなる。
【００４１】
ここで、第二制御期間終了時間Ｔ１は、例えば、内燃機関１０１の自動停止開始時の排出ガスセンサのセンサ周辺温度が所定温度であるなど、ある所定の環境下で、内燃機関１０１の自動停止開始後、第二制御期間３０２にて、排出ガスセンサのセンサ素子温度が低下し、第三制御期間３０３における内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に到達するまでの時間が、予め適合試験などによって設定される。
【００４２】
また、第四制御期間終了時間Ｔ２は、例えば、内燃機関１０１の自動始動開始時の排出ガスセンサのセンサ周辺温度が所定温度であるなど、ある所定の環境下で、内燃機関１０１の自動始動開始後、第四制御期間３０４にて、ヒータ２０２に第４の目標印加実効電圧を印加することで排出ガスセンサのセンサ素子温度が上昇し、第一制御期間３０１における内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達するまでの時間が、予め適合試験などによって設定される。
【００４３】
ここで、第１の目標印加実効電圧３０５は、例えば、第一制御期間３０１における内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８になるよう、エンジン回転速度とエンジン負荷からなる運転領域毎に予め適合試験などによって設定される。
【００４４】
ここで、第２の目標印加実効電圧３０６は、第二制御期間３０２の消費電力量低減のため、十分に小さい値、例えば、０Ｖ（ヒータ停止）が設定される。
【００４５】
ここで、第３の目標印加実効電圧３０７は、例えば、第三制御期間３０３における内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０となるよう、予め適合試験などによって設定される。
【００４６】
ここで、第４の目標印加実効電圧は、図３（Ｅ）に示すように、例えば、ヒータ２０２
の許容最大印加実効電圧（例えば、１４Ｖ）が設定され、排出ガスセンサのセンサ素子温度が、速やかに、内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０から内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できる。
なお、電源としてのバッテリを内燃機関の始動装置と共有するようなシステムにおいては、始動中のバッテリ電圧の低下などの制約を受けるため、その瞬間のバッテリ電圧値が最大印加実効電圧となる。
【００４７】
なお、内燃機関１０１の自動始動開始後、第四制御期間終了時間Ｔ２が経過し、第四制御期間から第一制御期間へ移行する際、即ち、目標ヒータ印加実効電圧を、第４の目標印加実効電圧から第１の目標印加実効電圧へ切り替える際、図３（Ｅ）に示すように、徐々に、第４の目標印加実効電圧から第１の目標印加実効電圧へ変化させるような、いわゆる漸減処理を実施することで、空燃比フィードバック開始前後の排出ガスセンサのセンサ素子温度の急変を防止し、内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に安定させるようにしてもよい。
【００４８】
次に、図４のフローチャートを用いて、本発明における排出ガスセンサのヒータ制御方法、即ち、内燃機関１０１の自動停止中、及び、自動始動後における目標ヒータ印加実効電圧の設定方法に関して、制御装置１０７での処理を説明する。
【００４９】
図４で示されるフローチャートのスタートからエンドは制御装置１０７の演算処理周期毎に毎回演算され、まず、ステップＳ４０１において、キーオン等により制御装置１０７の初期化条件が成立したとき、ステップＳ４０２で、キーオンからキーオフまでの間の内燃機関１０１の自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳ、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ、及び、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦ、に０を格納し、初期化を行う。
【００５０】
次にステップＳ４０３で、被水による素子割れ条件が成立した場合、ステップＳ４０４で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、被水時の目標印加実効電圧Ｖ＿ＴＷを格納する。
ここで、被水による素子割れ条件とは、内燃機関１０１の冷間始動時や冷間運転時、もしくは、内燃機関１０１の自動停止中に機関やセンサ素子の温度が低下した後に自動始動する場合など、機関やセンサ素子の温度が凝縮点以下に低下している状態を指す条件で、例えば、水温や内燃機関の始動後経過時間などにより設定されている。
即ち、例えば、内燃機関１０１の冷間始動時、排出ガス中に含まれる水蒸気が、温まっていない排気管（凝縮点以下）と触れることで凝縮され凝縮水となり、この凝縮水が飛散し
、排出ガスセンサのセンサ素子が被水する可能性がある。このとき、排出ガスセンサのセンサ素子は、早期に活性状態にするため、ヒータにより急激に加熱されているため、被水した部分と被水していない部分とでの熱膨張の違いなどにより素子割れが起きる恐れがある。このため、一般的に、内燃機関１０１の冷間始動時や冷間運転時、もしくは、内燃機関１０１の自動停止中に機関やセンサ素子の温度が低下した後に自動始動する場合、などに、ヒータによる加熱を制限しており、この条件を設定したものである。
また、被水時の目標印加実効電圧Ｖ＿ＴＷとして、被水しても素子割れを起こさない目標印加実効電圧が設定される。又は、内燃機関１０１が完全暖機となり凝縮水の発生がなくなるまで、０Ｖ（即ち、ヒータ停止）を設定してもよい。
【００５１】
ステップＳ４０３で、被水による素子割れ条件が不成立の場合、ステップＳ４０５で、内燃機関１０１の自動停止開始時であるかを判定する。ステップＳ４０５で自動停止開始時と判定された場合、ステップＳ４０６で、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳの前回値に１を加算し、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳに格納し、また、ステップＳ４０７で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦに０を格納することでＴ＿ＩＳ＿ＯＦをリセットし、ステップＳ４０８へ進む。一方、ステップＳ４０５で自動停止開始時と判定されなかった場合、ステップＳ４０８へ進む。
ここで、自動停止開始時とは、図３において、第一制御期間３０１から第二制御期間３０２に移行したタイミングである。
【００５２】
次に、ステップＳ４０８で、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳが１未満の場合、即ち、キーオン後、一度も内燃機関１０１の自動停止が行われていない場合、ステップＳ４０９で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第１の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ１を格納する。
一方、ステップＳ４０８で、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳが１以上の場合、即ち、キーオン後、１回以上、内燃機関１０１の自動停止が行われた場合、ステップＳ４１０へ進む。
【００５３】
次に、ステップＳ４１０で、内燃機関１０１の自動停止中と判定されたとき、ステップＳ４１１で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮの前回値に演算処理周期を加算し、経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮに格納の上、ステップＳ４１２に進む。
【００５４】
次に、ステップＳ４１２で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮが、上記段落［００４１］で説明した第二制御期間終了時間Ｔ１未満のとき、ステップＳ４１３で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第２の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ２を格納する。
一方、ステップＳ４１２で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮが第二制御期間終了時間Ｔ１以上のとき、ステップＳ４１４で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第３の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３を格納する。
【００５５】
ステップＳ４１０で、内燃機関１０１の自動停止中と判定されなかったとき、ステップＳ４１５に進み、ステップＳ４１５で内燃機関の自動始動開始時と判定された場合、ステップＳ４１６で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮに０を格納することでＴ＿ＩＳ＿ＯＮをリセットし、ステップＳ４１７へ進む。
一方、ステップＳ４１５で自動始動開始時と判定されなかった場合、ステップＳ４１７へ進む。ステップＳ４１７で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦの前回値に演算処理周期を加算し、経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦに格納の上、ステップＳ４１８に進む。
ここで、自動始動開始時とは、図３において、第三制御期間３０３から第四制御期間３０４に移行したタイミングである。
【００５６】
次に、ステップＳ４１８で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦが、上記段落
［００４２］で説明した第四制御期間終了時間Ｔ２未満のとき、ステップＳ４１９で、ヒータ２０２への目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第４の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ４を格納する。一方、ステップＳ４１８で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦが第四制御期間終了時間Ｔ２以上のとき、ステップＳ４２０で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第１の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ１を格納する。
【００５７】
次に、ステップＳ４２１で、ヒータ２０２への印加実行電圧を、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔとなるように制御して、図４における処理を終了する。
【００５８】
さて、ここで、図５を用いて、実施の形態１による内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量の低減効果について、従来技術と比較しながら説明する。
【００５９】
まず、例えば、特許文献２に示される従来技術は、図５（Ｆ）の５０６のように、内燃機関の自動停止中も排出ガスセンサのセンサ素子温度を内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に維持するようにしたものである（従来技術１とする）。
ここで、従来技術１における内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費
電力量は、図５（Ｇ）より、下式（１）となる。
【００６０】
消費電力量Ａ＋消費電力量Ｂ＋消費電力量Ｃ＋消費電力量Ｄ・・・式（１）
【００６１】
これより、内燃機関の自動停止中の消費電力量（消費電力量Ｂ＋消費電力量Ｃ＋消費電力量Ｄ）は低減しないが、内燃機関の自動始動後の排出ガスセンサのセンサ素子温度の昇温のためのヒータ消費電力量の増加もないことが分かる。また、排出ガスセンサのセンサ素子温度を内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に常に維持しているため、内燃機関の自動始動後、排出ガスセンサは直ちに空燃比を検出でき、排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８になるまで空燃比フィードバック制御開始を遅らせることがない。
【００６２】
また、例えば、特許文献３や特許文献４に示される従来技術は、図５（Ｅ）の５０３のように、内燃機関の自動停止中に、排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８より低い、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０を維持するための目標印加実効電圧を、常時印加するようにしたものである（従来技術２とする）。ここで、従来技術２における内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量は、図５（Ｇ）より、下式（２）となる。
【００６３】
消費電力量Ａ＋消費電力量Ｃ＋消費電力量Ｄ＋消費電力量Ｅ・・・式（２）
【００６４】
これより、消費電力量Ｂ＞消費電力量Ｅであることより、従来技術１に比べ、内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量が低減していることが分かる。また、内燃機関の自動停止中に、排出ガスセンサのセンサ素子温度を、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に維持しているため、内燃機関の自動始動後に排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達するタイミングが、内燃機関の自動始動後の空燃比フィードバック制御開始タイミングに対し、遅れない。
【００６５】
また、例えば、特許文献１に示される従来技術は、図５（Ｅ）の５０４のように、内燃機関の自動停止中に排出ガスセンサのヒータへの印加実効電圧を常時、０Ｖとしたものである（従来技術３とする）。ここで、従来技術３における内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量は、図５（Ｇ）より、下式（３）となる。
【００６６】
消費電力量Ａ＋消費電力量Ｅ＋消費電力量Ｆ・・・式（３）
【００６７】
これより、従来技術３は、従来技術１や従来技術２と比べ、消費電力量を低減できることが分かる。しかし、図５（Ｆ）に示すように、排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８へ到達するタイミングが、従来技術２に比べ遅れ、自動停止時間が長い場合、センサ素子温度５０８が更に低下することで排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８へ到達するタイミングも遅れ、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサが活性状態にならないことがある。
【００６８】
これら従来技術１〜従来技術３が、内燃機関の自動停止中に、センサ素子温度をある一定の目標センサ素子温度に維持、又は、目標ヒータ印加実効電圧をある一定の目標印加実効電圧に維持しているのに対し、この発明の実施の形態１による方法では、内燃機関の自動停止中の目標ヒータ印加実効電圧を図５（Ｅ）の５０１のように第二制御期間終了時間Ｔ１経過後に変更するようにしている。即ち、内燃機関の自動停止中のヒータへの目標印加実効電圧を２段階に設定できるようにしている。
【００６９】
ここで、実施の形態１における内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量は、図５（Ｇ）より、下式（４）となる。
【００７０】
消費電力量Ａ＋消費電力量Ｄ＋消費電力量Ｅ・・・式（４）
【００７１】
これより、従来技術１に対しては、消費電力量Ｂ＋消費電力量Ｃ＞消費電力量Ｅの関係から、式（１）から式（４）を減算した量、即ち、消費電力量Ｂ＋消費電力量Ｃ−消費電力量Ｅだけ、内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量を、実施の形態１により、低減できる。
また、従来技術２に対しては、式（２）から式（４）を減算した量、即ち、消費電力量Ｃだけ、内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量を、実施の形態１により、低減できる。
【００７２】
また、従来技術３に対しては、消費電力量Ｄ＞消費電力量Ｆの関係から、式（４）から式（３）を減算した量、即ち、消費電力量Ｄ−消費電力量Ｆだけ、内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量が、実施の形態１により、増加する。
しかし、従来技術３は上記段落［００６５］〜［００６７］で説明したように、自動停止開始からの経過時間が長い場合、センサ素子温度５０８が更に低下することで排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８へ到達するタイミングが遅れ、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサが活性状態にならない問題があるのに対し、実施の形態１では、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサを活性状態にすることができる。
【００７３】
以上のように、この発明の実施の形態１の内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止し、内燃機関の始動条件が成立したときに内燃機関を自動始動する内燃機関の自動停止／自動始動装置と、内燃機関の排気通路に設けられ、排出ガス中の空燃比、又は、排出ガスの理論空燃比からのリッチ／リーンの傾向、の少なくとも一方、を検出する排出ガスセンサと、排出ガスセンサを加熱するヒータと、ヒータへの印加実効電圧を目標ヒータ印加実効電圧となるように制御するヒータ制御装置を備え
、ヒータ制御装置は、目標ヒータ印加実効電圧を、排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度となるような第１の目標印加実効電圧に設定する第一制御期間と、内燃機関の自動停止開始後、目標ヒータ印加実効電圧を、第１の目標印加実効電圧より低い第２の目標印加実効電圧に設定する第二制御期間と、第二制御期間中に、第二制御期間の終了を判定する第二制御期間終了判定手段と、第二制御期間終了判定手段により、第二制御期間の終了判定後、目標ヒータ印加実効電圧を、第２の目標印加実効電圧より高く、排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度となるような第３の目標印加実効電圧に制御する第三制御期間備えるように構成している。
【００７４】
また、この発明の実施の形態１における内燃機関の制御装置は、排出ガスセンサの検出値に応じ、内燃機関への燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を備え、ヒータ制御装置は、内燃機関の自動始動後、目標ヒータ印加実効電圧を、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度になるまで、第１の目標印加実効電圧以上である第４の目標印加実効電圧に設定する第四制御期間を備え、第四制御期間は、内燃機関の自動始動後、燃料噴射量補正手段が動作を開始するまでに終了するよう設定され、第二制御期間、第三制御期間及び第四制御期間におけるヒータ消費電力量の合計が最小となるよう設定される。
【００７５】
また、この発明の実施の形態１におけるヒータ制御装置は、内燃機関の自動停止開始からの経過時間を計測する自動停止経過時間計測手段を備え、第二制御期間終了判定手段は
、自動停止経過時間計測手段によって計測された自動停止開始からの経過時間が、第二制御期間終了時間を経過した際に、第二制御期間の終了を判定する。
【００７６】
また、この発明の実施の形態１における第二制御期間終了時間は、内燃機関の自動停止開始から、排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度に到達するまでの時間に設定される。
【００７７】
従って、この発明の実施の形態１の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量を従来技術に比べ低減することができる。また、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサを活性状態にできるため、排出ガスを悪化させることがない。
【００７８】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２の内燃機関の制御装置における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態２では、実施の形態１に対し、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続する場合の補正方法を示す。
【００７９】
実施の形態２は、実施の形態１に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図６は、実施の形態２の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１の図４に対して、図６にはステップＳ６０２〜Ｓ６０８が追加され、ステップＳ６０１、Ｓ６０９、Ｓ６１０が変更されている。
以下、図６における図４からの変更点に関し説明する。
【００８０】
図６において、まず、ステップＳ４０１において、キーオン等により制御装置１０７の初期化条件が成立したとき、ステップＳ６０１で、キーオンからキーオフまでの間の内燃機関１０１の自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳ、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦ、及び、自動停止／自動始動が連続していることを示す自動停止／自動始動連続フラグＦ＿ＲＥＮ、に０を格納し、初期化を行う。
【００８１】
次に、ステップＳ４０３で、被水による素子割れ条件が不成立の場合、ステップＳ４０５で内燃機関１０１の自動停止開始時であるかを判定する。ステップＳ４０５で自動停止開始時と判定された場合、ステップＳ４０６で、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳの前回値に１を加算し、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳに格納し、ステップＳ６０２に進む。
【００８２】
ステップＳ６０２で、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続していると判定した場合、即ち、前回自動始動後の第四制御期間が終了する前に次の自動停止を開始した場合（自動始動開始からの経過時間が第四制御期間終了時間Ｔ２より短い場合）、ステップＳ６０３で、自動停止／自動始動連続フラグＦ＿ＲＥＮに１を格納し、ステップＳ６０４で
、第二制御期間３０２から第三制御期間３０３に移行するタイミングを決める第二制御期間終了時間Ｔ１を、自動始動開始からの経過時間が短いほど、短くなるよう補正する補正値Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｔを下式（５）で演算する。
【００８３】
Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｔ＝ＧＡＩＮ＿Ｔ×（Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦ ÷ Ｔ２） ・・・式（５）
【００８４】
次に、ステップＳ６０５で、第三の目標印加実効電圧を、自動始動開始からの経過時間が短いほど、高くなるよう補正する補正値Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｖを下式（６）で演算する。
【００８５】
Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｖ＝ＧＡＩＮ＿Ｖ×（Ｔ２ ÷ Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦ） ・・・式（６）
【００８６】
一方、ステップＳ６０２で、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続していないと判定した場合、ステップＳ６０６で、自動停止／自動始動連続フラグＦ＿ＲＥＮに０を格納し、ステップＳ６０７で、補正値Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｔに１を格納し、ステップＳ６０８で、補正値Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｖに１を格納することで、自動停止／自動始動が連続している場合の補正を無効化する。
【００８７】
次に、ステップＳ４０７で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦに０を格納することでＴ＿ＩＳ＿ＯＦをリセットし、ステップＳ４０８へ進む。
一方、ステップＳ４０５で自動停止開始時と判定されなかった場合、ステップＳ４０８へ進む。
【００８８】
ステップＳ４０８からステップＳ４１１までは、図４と同じ処理を行い、ステップＳ６０９で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮが、第二制御期間終了時間Ｔ１に補正値Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｔを乗算した値より小さいとき、ステップＳ４１３で、ヒータ２０２への目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第二の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ２を格納する。
一方、ステップＳ６０９で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮが、第二制御期間終了時間Ｔ１に補正値Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｔを乗算した値以上のとき、ステップＳ６１０で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第三の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３に補正値Ｋ＿ＲＥＮ＿Ｖを乗算した値を格納する。
【００８９】
なお、ステップＳ４１５以降は、図４と同じ処理となる。
【００９０】
ここで、図７〜図９を用いて、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続する場合に対し、実施の形態２により解決する課題とその効果を説明する。
【００９１】
まず、図７を用いて、実施の形態２の補正を実施しなかった場合の課題について説明する。図７において、自動始動開始からの経過時間である７０１、７０２は、第四制御期間終了時間Ｔ２より短い、即ち、内燃機関１０１の前回自動始動後の第四制御期間が終了する前に次の自動停止を開始しており、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続している状態である。
このとき、実施の形態２による第二制御期間終了時間Ｔ１の補正、又は、第３の目標印加実効電圧の補正を実施しない場合、第四制御期間中にセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８まで昇温する前に、内燃機関１０１が次の自動停止を開始し
、第二制御期間となりヒータを停止するため、図７（Ｆ）のセンサ素子温度７０４に示すように、センサ素子温度が内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０以下に低下している。この結果、図７における自動始動４のタイミングの後の空燃比フィードバック制御開始タイミング７０３までに、センサ素子温度７０４が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できず、空燃比フィードバック制御開始が遅れ、遅れた間の排出ガスの悪化が生じる。又は、空燃比フィードバック制御開始を変更せずそのまま実行した場合、センサ素子が十分活性していない状態での不正確な検出信号を使用することになり
、やはり排出ガスの悪化が生じる。
【００９２】
次に、図８を用いて、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が所定期間内に連続するときに、第二制御期間終了時間Ｔ１を短く補正することによる効果について説明する。
即ち、図８において、自動始動開始からの経過時間である７０１、７０２が、第四制御期間終了時間Ｔ２より短い、即ち、内燃機関１０１の前回自動始動後の第四制御期間が終了する前に次の自動停止を開始しており、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続している状態と判定されたとき、前回の自動始動から今回の自動停止までの時間が短いほど、第二制御期間終了時間Ｔ１を短くすることで、８０１、８０２のように、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０を維持するための第３の目標印加実効電圧を、補正を実施しない場合に比べ早く印加することができ、８０３で示されるセンサ素子温度のように、センサ素子温度が内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０より低下することを防止できる。
この結果、自動始動４のタイミングの後の空燃比フィードバック制御開始タイミング７０３までに、センサ素子温度８０３が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達でき、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続しているときにおいても、排気ガスが悪化しない。
【００９３】
次に、図９を用いて、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が所定期間内に連続するときに、第３の目標印加実効電圧を高く補正することによる効果について説明する。
即ち、図９において、自動始動開始からの経過時間である７０１、７０２が、第四制御期間終了時間Ｔ２より短い、即ち、内燃機関１０１の前回自動始動後の第四制御期間が終了する前に次の自動停止を開始しており、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続している状態と判定されたとき、前回の自動始動から今回の自動停止までの時間が短いほど、９０１のように、第３の目標印加実効電圧を高くすることで、９０２に示すセンサ素子温度のように第三制御期間中にセンサ素子温度を昇温させることができる。
この結果、自動始動４のタイミングの後の空燃比フィードバック制御開始タイミング７０３までに、センサ素子温度９０２が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達でき、内燃機関１０１の自動停止／自動始動が連続しているときにおいても、排気ガスが悪化しない。
【００９４】
なお、上記実施の形態２における図８、図９では、内燃機関の自動停止／自動始動が連続するときに、第二制御期間終了時間Ｔ１を短く補正する場合と、第３の目標印加実効電圧を高く補正する場合とを、それぞれ分けて説明したが、第二制御期間終了時間Ｔ１を短く補正する場合と、第３の目標印加実効電圧を高く補正する場合とを、同時に実施してもよい。
【００９５】
なお、上記実施の形態２における自動停止／自動始動の連続は、自動始動開始からの経過時間が、第四制御期間終了時間Ｔ２より短い、即ち、内燃機関の前回自動始動後の第四制御期間が終了する前に次の自動停止を開始する状態としたが、自動停止／自動始動の連続とは、内燃機関の自動始動後、排出ガスセンサが活性状態になる前に、再び内燃機関の自動停止を開始するような状態であり、例えば、所定期間内（例えば、１０分間中）に、自動停止／自動始動の回数が所定回数以上実施される状態、といった他の方法で判定してもよい。
【００９６】
以上のように、この発明の実施の形態２における排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態１の発明に対し、内燃機関の自動停止／自動始動が連続することを判定する、自動停止／自動始動連続判定手段を備え、自動停止／自動始動連続判定手段が、自動停止／自動始動が連続していると判定したとき、第二制御期間終了時間が短くなるよう補正されるものである。
【００９７】
また、この発明の実施の形態２における排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態１の発明に対し、内燃機関の自動停止／自動始動が連続することを判定する、自動停止／自動始動連続判定手段を備え、自動停止／自動始動連続判定手段が、自動停止／自動始動が連続していると判定したとき、第３の目標印加実効電圧が高くなるよう補正されるものである。
【００９８】
また、この発明の実施の形態２における自動停止／自動始動の連続とは、内燃機関の自動始動後、排出ガスセンサが活性状態になる前に、再び内燃機関の自動停止を開始する状態である。
【００９９】
以上のようにこの発明の実施の形態２によれば、実施の形態１の発明に対し、内燃機関の自動停止／自動始動が連続するときに、第二制御期間終了時間を短く補正、又は、第３の目標印加実効電圧を高く補正することで、排気ガスの悪化を防止することが可能となる。
【０１００】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３の内燃機関の制御装置における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態３では、実施の形態１に対し、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合について示す。
【０１０１】
実施の形態３は、実施の形態１に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図１０は、実施の形態３の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１の図４に対して、図１０にはステップＳ１００１〜Ｓ１００５が追加され、ステップＳ１００６が変更されている。
以下、図１０における図４からの変更点に関し説明する。
【０１０２】
図１０において、ステップＳ４１２で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮが第二制御期間終了時間Ｔ１以上のとき、即ち、第三制御期間であるとき、ステップＳ１００１へ進み、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴが、排出ガスセンサの周辺温度の基準値ＥＴ＿ＮＲＭにばらつき許容量ＥＴ＿Ｚを加算した値より大きいかを判定する。ステップＳ１００１で、大きいと判定された場合は、ステップＳ１００２で、センサ周辺温度が高いほど補正係数Ｋ＿Ａが小さくなるよう、例えば、下式（７）により、補正係数Ｋ＿Ａを演算し、ステップＳ１００６へ進む。
【０１０３】
Ｋ＿Ａ＝ＥＴ＿Ｇ１×（１−（ＥＴ−（ＥＴ＿ＮＲＭ＋ＥＴ＿Ｚ））÷ＥＴ＿ＮＲＭ）
・・・式（７）
ここで、ＥＴ＿Ｇ１は、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴが、基準値ＥＴ＿ＮＲＭより大きい場合のゲインである。
【０１０４】
次に、ステップＳ１００１で、大きくないと判定された場合は、ステップＳ１００３で
、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴが、排出ガスセンサの周辺温度の基準値ＥＴ＿ＮＲＭにばらつき許容量ＥＴ＿Ｚを減算した値より小さいかを判定する。
ステップＳ１００３で、小さいと判定された場合は、ステップＳ１００４で、センサ周辺温度が低いほど補正係数Ｋ＿Ａが大きくなるよう、例えば、下式（８）により、補正係数Ｋ＿Ａを演算し、ステップＳ１００６へ進む。
【０１０５】
Ｋ＿Ａ＝ＥＴ＿Ｇ２×（１−（ＥＴ−（ＥＴ＿ＮＲＭ＋ＥＴ＿Ｚ））÷ＥＴ＿ＮＲＭ）
・・・式（８）
ここで、ＥＴ＿Ｇ２は、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴが、基準値ＥＴ＿ＮＲＭより小さい場合のゲインである。
【０１０６】
次に、ステップＳ１００３で、小さくないと判定された場合は、ステップＳ１００５で、補正係数Ｋ＿Ａに１を格納することで、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合の補正を無効化し、ステップＳ１００６へ進む。
補正係数Ｋ＿Ａの演算が完了すると、ステップＳ１００６で、第３の目標印加実効電圧に補正係数Ｋ＿Ａを乗算する。
【０１０７】
ここで、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴは、センサ素子温度の上昇／下降に影響する因子であり、内燃機関１０１のエンジン回転速度や負荷などの運転状態、内燃機関１０１から排出される排出ガスの温度、排出ガスセンサの取り付け位置周辺の排気管壁面温度、触媒１０４の温度、外気温、のいずれか、又は、複数、又は、全てに基づいて推定される。
例えば、各種センサ１０８で排出ガスセンサ近傍の排出ガスの温度を測定している場合、排出ガスの温度をセンサ周辺温度ＥＴとして使用してもよい。
また、例えば、各種センサ１０８で外気温を測定している場合、内燃機関１０１の自動停止直前の運転状態（エンジン回転速度やエンジン負荷、など）から自動停止時の排出ガスセンサの周辺温度ＥＴ０を推定し、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮと外気温度に応じた温度低下係数を予め適合などによりマップ設定し、自動停止時の排出ガスセンサの周辺温度ＥＴ０にマッピングした温度低下係数を乗算して、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴを推定してもよい。
【０１０８】
ここで、基準値ＥＴ＿ＮＲＭとは、例えば、第二制御期間終了時間Ｔ１を上記段落［００４１］のように適合試験により設定したときのセンサ周辺温度であり、センサ周辺温度が、内燃機関１０１から排出される排出ガスの温度、排出ガスセンサの取り付け位置周辺の排気管壁面温度、触媒１０４の温度、外気温、などの影響によって、変動する前の基準値である。
【０１０９】
ここで、ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとは、センサ周辺温度ＥＴが基準値ＥＴ＿ＮＲＭと異なったとしても、センサ素子温度への影響が小さく許容できる量を基準値からの差分で定義し、予め適合などにより設定する量である。
【０１１０】
なお、本実施の形態３では、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴとして、演算毎に最新の値を用いて補正値Ｋ＿Ａの演算を行うように構成しているが、第二制御期間３０２から第三制御期間３０３へ切り替わったときの排出ガスセンサの周辺温度ＥＴを制御装置１０７のＲＡＭ上に記憶し、第三制御期間３０３の終了まで使用し、補正値Ｋ＿Ａの演算を行ってもよい。
もしくは、第一制御期間３０１から第二制御期間３０２へ切り替わったときの排出ガスセンサの周辺温度ＥＴ、即ち、内燃機関１０１の自動停止が開始されたときの排出ガスセンサの周辺温度ＥＴを、制御装置１０７のＲＡＭに記憶し、第三制御期間３０３で使用し、補正値Ｋ＿Ａの演算を行ってもよい。
【０１１１】
なお、本実施の形態３では、ステップＳ１００６で、センサ周辺温度ＥＴと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ±ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、第３の目標印加実効電圧に補正係数Ｋ＿Ａを乗算するような構成にしているが、センサ周辺温度ＥＴと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ±ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、第３の目標印加実効電圧に補正係数を加減算するような構成にしても同様の効果が得れる。
【０１１２】
ここで、図１１、図１２を用いて、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合に対し、実施の形態３により解決する課題とその効果を説明する。
【０１１３】
まず、図１１を用いて、実施の形態３の補正、即ち、第３の目標印加実効電圧を、センサ周辺温度が低いほど高く、高いほど低くする補正を実施しなかった場合の課題について説明する。
図１１（Ｇ）において、第二制御期間３０２の直前、即ち、内燃機関１０１の自動停止開始直前のセンサ周辺温度は、自動停止開始直前の運転状態、内燃機関１０１から排出される排出ガスの温度、排出ガスセンサの取り付け位置周辺の排気管壁面温度、触媒１０４の温度、外気温、等に依存し、例えば、自動停止直前に、車両のアイドル状態、かつ、外気温が低いような場合、排気温度が低いため、センサ周辺温度も低い状態で自動停止が開始され、また、低い外気温により外部から排気管等を通じ冷やされ、センサ周辺温度は、基準となる基準値の挙動１１０１に対し、１１０２のように低くなる。一方、例えば、自動停止直前に、排気温度が高くなるような内燃機関の高負荷運転をしていた場合、排気温度が高いため、センサ周辺温度も高い状態で自動停止が開始され、センサ周辺温度は、基準となる基準値の挙動１１０１に対し、１１０３のように高くなる。
【０１１４】
ここで、実施の形態３の補正を実施しなかった場合、センサ素子温度は、センサ周辺温度の影響を受け、図１１（Ｆ）のように、センサ周辺温度が低い１１０２の場合、センサ素子温度は１１０５のように低くなり、センサ周辺温度が高い１１０３の場合、センサ素子温度は１１０６のように高くなる。ここで、この影響が問題となるのは、内燃機関の自動始動後である第四制御期間３０４である。即ち、センサ周辺温度の違いによりセンサ素子温度の昇温速度が変わり、特に、センサ周辺温度が低い１１０２の場合、センサ素子温度の昇温が遅くなり、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転時のセンサ素子目標温度３０８に到達できない恐れがある。
【０１１５】
次に、図１２を用いて、実施の形態３の補正を実施した場合の効果について説明する。
まず、センサ周辺温度が基準のセンサ周辺温度１１０１より低い１１０２で示されるセンサ周辺温度の場合、センサ周辺温度ＥＴと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ−ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、図１２（Ｅ）の１２０２のようにヒータへの目標印加実効電圧は、基準の目標印加実効電圧１２０１に比べ、高く設定される。これにより、図１２（Ｆ）の１２０４のように、第三制御期間中のセンサ素子温度が、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に保温される基準のセンサ素子温度１１０４に対し高くなることで、第四制御期間におけるセンサ素子温度１２０４は、基準のセンサ素子温度１１０４の第四制御期間における挙動に近くなる。このため、空燃比フィードバック制御開始までにセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できるようになる。
【０１１６】
次に、センサ周辺温度が基準のセンサ周辺温度１１０１より高い１１０３で示されるセンサ周辺温度の場合、センサ周辺温度ＥＴと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ＋ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、図１２（Ｅ）の１２０３のようにヒータへの目標印加実効電圧は、基準の目標印加実効電圧１２０１に比べ、低く設定される。これにより、図１２（Ｆ）の１２０５のように、第三制御期間中のセンサ素子温度は、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に保温される基準のセンサ素子温度１１０４に対し低くなることで、第四制御期間におけるセンサ素子温度１２０５は、基準のセンサ素子温度１１０４の第四制御期間における挙動に近くなる。このため、第三制御期間中に第３の目標印加実効電圧を下げることによる消費電力量の低減効果を得れ、また、空燃比フィードバック制御開始までにセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できる。
【０１１７】
以上のように、この発明の実施の形態３の排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態１の発明に対し、排出ガスセンサの周辺温度を推定するセンサ周辺温度推定手段を備え、第３の目標印加実効電圧は、センサ周辺温度推定手段によって推定されるセンサ周辺温度に応じて補正されるように構成している。
【０１１８】
実施の形態３のように構成することで、実施の形態１の発明に対し、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合において、第３の目標印加実効電圧を、センサ周辺温度が基準値より低いほど高く、高いほど低くする補正することで、センサ周辺温度が基準値より低い場合には、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサを活性状態にでき、排出ガスの悪化を防止し、センサ周辺温度が基準値より高い場合には、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサを活性状態にでき、排出ガスの悪化を防止する上、第三制御期間におけるヒータの消費電力量を低減できる。
【０１１９】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態４では、実施の形態１に対し、さらに消費電力量を低減する方法を示す。
【０１２０】
実施の形態４は、実施の形態１に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図１３は、実施の形態４の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１の図４に対して、図１３にはステップＳ１３０１が追加され、ステップＳ１３０２が変更されている。
以下、図１３における図４からの変更点に関し説明する。
【０１２１】
図１３において、ステップＳ４１２で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮが第二制御期間終了時間Ｔ１以上のとき、即ち、第三制御期間であるとき、ステップＳ１３０１へ進み、下式（９）で示される内燃機関の自動停止開始からの経過時間が長くなるほど大きくなるような補正係数Ｋ＿Ｔ３を演算し、ステップＳ１３０２に進む。
【０１２２】
Ｋ＿Ｔ３＝ＩＳＴ＿Ｇ×（Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ−Ｔ１）÷（Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸ−Ｔ１）＋ＩＳＴ＿ＯＦＳＴ ・・・式（９）
【０１２３】
ステップＳ１３０２では、第３の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３に補正係数Ｋ＿Ｔ３乗算したものと、第３の目標印加実効電圧の上限値Ｖ＿Ｔ３ＭＡＸと比較し、小さい方を目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに格納する。
【０１２４】
ここで、最大自動停止時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸは、例えば、内燃機関の自動停止中に、電気負荷等による電力消費によりバッテリの充電状態が低下し、内燃機関の自動始動ができなくなる前に、即ち、バッテリが上がる前に、内燃機関を自動始動させ、内燃機関を動力とする発電機によりバッテリを充電させるべく、予め設定された自動停止時間の最大時間であり、自動停止がこの最大時間以上となったとき、運転者の車両発進意図がなくとも内燃機関は自動始動する。
【０１２５】
ここで、ゲインＩＳＴ＿Ｇは、例えば、自動停止開始からの経過時間に対し、第３の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３をどの程度大きく補正するかを調整する。
【０１２６】
ここで、オフセット量ＩＳＴ＿ＯＦＳＴは、例えば、０以上１以下の値とし、第３の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３に対し、どの程度オフセットさせるかを調整する。
【０１２７】
ここで、第３の目標印加実効電圧の上限値Ｖ＿Ｔ３ＭＡＸは、例えば、内燃機関の自動停止中に、ヒータによる加熱でセンサ素子温度を内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に維持するような目標印加実効電圧、もしくは、それ以下の値に設定される。
【０１２８】
なお、第三の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３に補正係数Ｋ＿Ｔ３乗算したものと、第３の目標印加実効電圧の上限値Ｖ＿Ｔ３ＭＡＸと比較し、小さい方を目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに格納することで上限クリップを設けたが、上限値Ｖ＿Ｔ３ＭＡＸと比較し小さい方を選択することをせず、第三制御期間開始から所定時間経過した時点で、その時点の目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔ（＝Ｖ＿Ｔ３×Ｋ＿Ｔ３）でクリップする方法でもよい。
【０１２９】
ここで、図１４のタイムチャートを参照しながら、実施の形態４により解決する課題とその効果を説明する。
【０１３０】
まず、実施の形態４の補正を実施しなかった場合の課題について説明する。
内燃機関の自動停止開始後、運転者の車両発進意図があったとき（例えば、アクセルペダルやクラッチペダルの踏み込み、ブレーキペダルの解除、など）に自動始動するような自動停止／自動始動装置においては、いつ、自動停止が解除され自動始動されるかを、制御装置１０７は予め分からない。このため、実施の形態１では、第３の目標印加実効電圧を
上記段落［００４５］で示したような方法で、固定値として設定し、どのタイミングで自動始動されても、空燃比フィードバック制御開始より前にセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できるように設定されている。
しかしながら、図１４（Ｇ）のセンサ周辺温度１４０１に示すように、第三制御期間の前部では、第三制御期間の後部に比べ、センサ周辺温度が高い。このため、この第三制御期間の前部で自動始動があった場合、第三制御期間の後部で自動始動があった場合に比べ、自動始動後に、排出ガスセンサのセンサ素子温度が、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達する時間は短くなる。従って、第三制御期間の前部の第３の目標印加実効電圧を、第三制御期間の後部の第３の目標印加実効電圧に比べ、低く補正すれば、さらに消費電力量を低減できる。
【０１３１】
次に、実施の形態４の補正を実施した場合の効果について説明する。
即ち、図１４（Ｅ）の１４０２のように、目標印加実効電圧を第三制御期間の後部に比べ、第三制御期間の前部を低く補正することで、図１４（Ｈ）の１４０４のように前部の消費電力量を低減することができ、この間に内燃機関の自動始動があった場合に、実施の形態１に比べ、消費電力量を低減することができる。
【０１３２】
また、図１４（Ｅ）の１４０２のように、第三制御期間の後部を第３の目標印加実効電圧３０７より高く補正することで、図１４（Ｅ）の１４０３のように、第四制御期間の昇温のための目標印加実効電圧を低くすることができ、図１４（Ｈ）の１４０６のように消費電力量を低減することができる。
【０１３３】
ここで、図１４（Ｈ）の１４０５の消費電力量増加分があるが、１４０５と１４０６の差し引きの消費電力量が小さくなるように予め適合などにより、式（９）のゲインＩＳＴ＿Ｇと、オフセット量ＩＳＴ＿ＯＦＳＴを設定する。
【０１３４】
つまり、最大自動停止時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸに対し、自動停止開始からの経過時間が長くなるにつれ、即ち、最大自動停止時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸに近づくにつれ、自動始動する可能性が高くなり、自動停止中の余熱温度を上げておくことで、自動始動後の昇温のための消費電力を抑えることができる。
【０１３５】
以上のように、この発明の実施の形態４における排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態１の発明に対し、第３の目標印加実効電圧は、自動停止経過時間計測手段によって計測される自動停止開始からの経過時間が長いほど高く補正されるように構成している。
【０１３６】
従って、実施の形態４のように構成することで、実施の形態１の発明に対し、第３の目標印加実効電圧を、自動停止経過時間計測手段によって計測された自動停止開始からの経過時間が長いほど高く補正することで、実施の形態１に比べ、さらに消費電力量を低減することができる。
【０１３７】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態５では、実施の形態１に対し、さらに消費電力を低減する方法を示す。
【０１３８】
実施の形態５は、実施の形態１に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図１５は、実施の形態５の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１の図４に対して、図１５にはステップＳ１５０１〜Ｓ１５０６が追加され、ステップＳ１５０７、Ｓ１５０８が変更されている。
以下、図１５における図４からの変更点に関し説明する。
【０１３９】
図１５において、ステップＳ４１５で内燃機関の自動始動開始時と判定された場合、ステップＳ１５０１で、内燃機関の自動停止開始から自動停止終了までの自動停止時間として、この時点での自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮを、自動停止時間Ｔ＿ＩＳに格納し、ステップＳ４１６で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮに０を格納しリセットした上でステップＳ４１７へ進む。一方、ステップＳ４１５で自動始動開始時と判定されなかった場合、ステップＳ４１７へ進む。
ステップＳ４１７では、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦの前回値に演算処理周期を加算し、経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦに格納の上、ステップＳ１５０２に進む。
【０１４０】
次に、ステップＳ１５０２で、自動停止時間Ｔ＿ＩＳが、第二制御期間終了時間Ｔ１以下のとき、即ち、第二制御期間中に自動始動したとき、ステップＳ１５０３で、第四制御期間終了時間Ｔ２に補正値Ｋ＿Ｔ２Ａを乗算した値を補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃに格納し、ステップＳ１５０４で、第４の目標印加実行電圧Ｖ＿Ｔ４を補正する補正値Ｋ＿Ｔ４に、第二制御期間で自動始動した場合の補正値Ｋ＿Ｔ４Ａを格納する。
一方、ステップＳ１５０２で、自動停止時間Ｔ＿ＩＳが、第二制御期間終了時間Ｔ１より大きいとき、即ち、第三制御期間中に自動始動したとき、ステップＳ１５０５で、第四制御期間終了時間Ｔ２に補正値Ｋ＿Ｔ２Ｂを乗算した値を補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃに格納し、ステップＳ１５０６で、第４の目標印加実行電圧Ｖ＿Ｔ４を補正する補正値Ｋ＿Ｔ４に、第三制御期間で自動始動した場合の補正値Ｋ＿Ｔ４Ｂを格納する。
【０１４１】
ここで、補正値Ｋ＿Ｔ２Ａ、Ｋ＿Ｔ２Ｂ、Ｋ＿Ｔ４Ａ、Ｋ＿Ｔ４Ｂは、例えば以下の式（１０）〜（１３）で演算される。
【０１４２】
Ｋ＿Ｔ２Ａ＝Ｔ２Ａ＿Ｇ×Ｔ＿ＩＳ÷Ｔ１＋Ｔ２Ａ＿ＯＦＳＴ・・・式（１０）
Ｋ＿Ｔ２Ｂ＝Ｔ２Ｂ＿Ｇ×（Ｔ＿ＩＳ−Ｔ１）÷（Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸ−Ｔ１）＋Ｔ２Ｂ＿ＯＦＳＴ ・・・式（１１）
Ｋ＿Ｔ４Ａ＝Ｔ４Ａ＿Ｇ×Ｔ＿ＩＳ÷Ｔ１＋Ｔ４Ａ＿ＯＦＳＴ・・・式（１２）
Ｋ＿Ｔ４Ｂ＝Ｔ４Ｂ＿Ｇ×（Ｔ＿ＩＳ−Ｔ１）÷（Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸ−Ｔ１）＋Ｔ４Ｂ＿ＯＦＳＴ ・・・式（１３）
【０１４３】
但し、Ｔ２Ａ＿Ｇ、Ｔ２Ｂ＿Ｇ、Ｔ４Ａ＿Ｇ、Ｔ４Ｂ＿Ｇはゲイン、Ｔ２Ａ＿ＯＦＳＴ、Ｔ２Ｂ＿ＯＦＳＴ、Ｔ４Ａ＿ＯＦＳＴ、Ｔ４Ｂ＿ＯＦＳＴはオフセットであり、自動停止時間Ｔ＿ＩＳに対する線形関数となっている。
即ち、自動停止時間Ｔ＿ＩＳが短いほど、補正値Ｋ＿Ｔ２Ａ、Ｋ＿Ｔ２Ｂ、Ｋ＿Ｔ４Ａ、Ｋ＿Ｔ４Ｂは、小さくなるように演算され、自動停止時間Ｔ＿ＩＳが短いほど、第四制御期間にヒータに印加する印加実効電圧は低くなり、印加期間は短くなる。
【０１４４】
次に、ステップＳ１５０７に進み、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦが、ステップＳ１５０３、又は、ステップＳ１５０５で補正された補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃ未満のとき、ステップＳ１５０８で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第４の目標印加実行電圧Ｖ＿Ｔ４に補正値Ｋ＿Ｔ４を乗算したものを格納する。一方、ステップＳ１５０７で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦが補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃ以上のとき、ステップＳ４２０で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第１の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ１を格納する。
【０１４５】
なお、補正値Ｋ＿Ｔ２Ａ、Ｋ＿Ｔ２Ｂ、Ｋ＿Ｔ４Ａ、Ｋ＿Ｔ４Ｂは、自動停止時間Ｔ＿ＩＳに対する線形関数で設定する方法を述べたが、自動停止時間Ｔ＿ＩＳのテーブルにて設定してもよい。
【０１４６】
ここで、図１６、図１７を用いて、実施の形態５により解決する課題とその効果を説明する。
【０１４７】
まず、図１６を用いて、実施の形態５の補正を実施しなかった場合の課題について説明する。
図１６（Ａ）において、自動始動１のタイミングで自動始動する場合を基準とし、自動始動のタイミングが自動始動２のタイミングであった場合を例に説明する。
実施の形態１では、第四制御期間３０４におけるセンサ素子温度の昇温のためのヒータへの印加実効電圧を上記段落［００４６］による方法で空燃比フィードバック制御開始までに内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に到達するよう設定している。
即ち、センサ周辺温度が最も低くなる最大自動停止時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸで自動始動する場合のような最も昇温速度が遅くなるような場合に対しても空燃比フィードバック制御開始までに内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に到達するよう設定している。
従って、図１６（Ｅ）に示すように、自動始動１のタイミングより自動停止時間が短くなる自動始動２のタイミングで自動始動した場合の印加実効電圧１６０２は、自動始動１のタイミングで自動始動した場合の１６０１と同じになる。
しかしながら、図１６（Ｇ）に示すように、自動始動１のタイミングで自動始動したときのセンサ周辺温度Ａに対し、自動始動２のタイミングで自動始動したときのセンサ周辺温度Ｂは高いため、図１６（Ｆ）に示すように、センサ素子温度は、１６０３に比べ、１６０４の方が高くなる。このとき、ヒータ消費電力は、図１６（Ｈ）に示すように、１６０５、１６０６ともに同じであることから、自動始動２のタイミングで自動始動した場合のヒータへの印加実効電圧を下げ、センサ素子温度を１６０３相当にするとヒータの消費電力量の低減を見込める。
【０１４８】
次に、図１７を用いて、実施の形態５の補正を実施した場合の効果について説明する。
まず、実施の形態５によって、自動停止時間Ｔ＿ＩＳに応じて、第四制御期間にヒータに印加する印加期間を補正した場合の効果について説明する。
図１７（Ｄ）における補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃ（１７０１）は、上記段落［００４２］で説明した第四制御期間終了時間Ｔ２を基準とし、内燃機関の自動停止時間が短いほど、短くなるよう設定される。即ち、自動停止時間が短いとき、図１７（Ｇ）に示すように、自動始動１のタイミングで自動始動したときのセンサ周辺温度Ａに対し、自動始動２のタイミングで自動始動したときのセンサ周辺温度Ｂは高いため、自動始動１のタイミングで自動始動したときに比べ、第４の目標印加実効電圧（許容最大印加実効電圧１４Ｖ）を印加する時間が短くても、図１７（Ｆ）の１７０５に示すように、空燃比フィードバック制御実施開始までに内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達することができ、かつ、図１７（Ｈ）に示すようにヒータ消費電力１７０７は、補正しない場合である図１６（Ｈ）に示すヒータ消費電力１６０６より小さくできる。即ち、ヒータの消費電力を低減することができる。
【０１４９】
次に、実施の形態５によって、自動停止時間Ｔ＿ＩＳに応じて、第四制御期間にヒータに印加する印加実効電圧を補正した場合の効果について説明する。
図１７（Ｅ）における補正後の第４の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ４×Ｋ＿Ｔ４（１７０２）は、第４の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ４を基準とし、内燃機関の自動停止時間が短いほど、低くなるよう設定される。即ち、自動停止時間が短いとき、図１７（Ｇ）に示すように、自動始動１のタイミングで自動始動したときのセンサ周辺温度Ａに対し、自動始動２のタイミングで自動始動したときのセンサ周辺温度Ｂは高いため、自動始動１のタイミングで自動始動したときに比べ、第４の目標印加実効電圧が低くても、図１７（Ｆ）の１７０６に示すように、空燃比フィードバック制御実施開始までに内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達することができ、かつ、図１７（Ｈ）に示すようにヒータ消費電力１７０８は、補正しない場合である図１６（Ｈ）に示すヒータ消費電力１６０６より小さくできる。即ち、ヒータの消費電力を低減することができる。
【０１５０】
なお、上記実施の形態５における図１７では、内燃機関の自動停止時間が短いほど、第四制御期間終了時間Ｔ２を短く補正する場合と、第４の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ４を低く補正する場合とを、それぞれ分けて説明したが、第四制御期間終了時間Ｔ２を短く補正する場合と、第４の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ４を低く補正する場合とを、同時に実施してもよい。
【０１５１】
以上のように、この発明の実施の形態５の排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態１の発明に対し、内燃機関の自動停止開始から自動停止終了までの自動停止時間を計測する自動停止時間計測手段と、内燃機関の自動始動後、目標ヒータ印加実効電圧を、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度になるまで、第１の目標印加実効電圧以上である第４の目標印加実効電圧に設定する第四制御期間を備え、第四制御期間において、第４の目標印加実効電圧と第４の目標印加実効電圧を印加する印加期間のいずれか１つ、または、両方は、自動停止時間計測手段によって計測された自動停止時間に応じて補正されるように構成している。
【０１５２】
従って、実施の形態５のように構成することで、実施の形態１の発明に対し、内燃機関の自動停止時間が短いほど、第四制御期間終了時間Ｔ２を短く補正、又は、第４の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ４を低く補正することで、実施の形態１に比べ、さらに消費電力量を低減することができる。
【０１５３】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態６では、実施の形態１に対し、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合について示し、実施の形態３とは異なる方法を用いる。
【０１５４】
実施の形態６は、実施の形態１に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図１８は、実施の形態６の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１の図４に対して、図１８にはステップＳ１８０１〜Ｓ１８１０が追加され、ステップＳ１８１１、Ｓ１８１２が変更されている。
以下、図１８における図４からの変更点に関し説明する。
【０１５５】
図１８において、まず、ステップＳ４０１〜Ｓ４１５は、図４と同じ処理になる。
次に、ステップＳ１８０１〜Ｓ１８０５は、図１０におけるステップＳ１００１〜Ｓ１００５と同様の処理になる。即ち、図１８において、まず、ステップＳ１８０１で、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴが、排出ガスセンサの周辺温度の基準値ＥＴ＿ＮＲＭにばらつき許容量ＥＴ＿Ｚを加算した値より大きいかを判定する。ステップＳ１８０１で、大きいと判定された場合は、ステップＳ１８０２で、センサ周辺温度が高いほど補正係数Ｋ＿Ａが小さくなるよう、例えば、下式（１４）により、補正係数Ｋ＿Ａを演算し、ステップＳ１８０６へ進む。
【０１５６】
Ｋ＿Ａ＝ＥＴ＿Ｇ１×（１−（ＥＴ−（ＥＴ＿ＮＲＭ＋ＥＴ＿Ｚ））÷ＥＴ＿ＮＲＭ）
・・・式（１４）
ここで、ＥＴ＿Ｇ１は、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴが、基準値ＥＴ＿ＮＲＭより大きい場合のゲインである。
【０１５７】
次に、ステップＳ１８０１で、大きくないと判定された場合は、ステップＳ１８０３で
、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴが、排出ガスセンサの周辺温度の基準値ＥＴ＿ＮＲＭにばらつき許容量ＥＴ＿Ｚを減算した値より小さいかを判定する。ステップＳ１８０３で、小さいと判定された場合は、ステップＳ１８０４で、センサ周辺温度が低いほど補正係数Ｋ＿Ａが大きくなるよう、例えば、下式（１５）により、補正係数Ｋ＿Ａを演算し、ステップＳ１８０６へ進む。
【０１５８】
Ｋ＿Ａ＝ＥＴ＿Ｇ２×（１−（ＥＴ−（ＥＴ＿ＮＲＭ＋ＥＴ＿Ｚ））÷ＥＴ＿ＮＲＭ）
・・・式（１５）
ここで、ＥＴ＿Ｇ２は、排出ガスセンサの周辺温度ＥＴが、基準値ＥＴ＿ＮＲＭより小さい場合のゲインである。
【０１５９】
次に、ステップＳ１８０３で、小さくないと判定された場合は、ステップＳ１８０５で、補正係数Ｋ＿Ａに１を格納することで、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合の補正を無効化し、ステップＳ１８０６へ進む。
【０１６０】
なお、基準値ＥＴ＿ＮＲＭ、及び、ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚは、上記段落［０１０８］［０１０９］と同じである。
【０１６１】
次に、ステップＳ１８０６〜Ｓ１８１２は、図１５におけるステップＳ１５０２〜Ｓ１５０８と同様の処理になる。
即ち、図１８において、まず、ステップＳ１８０６で、自動停止時間Ｔ＿ＩＳが、第二制御期間終了時間Ｔ１以下のとき、即ち、第二制御期間中に自動始動したとき、ステップＳ１８０７で、補正係数Ｋ＿ＡにゲインＥＴ２Ａ＿Ｇを乗算したものを、第四制御期間終了時間Ｔ２に乗算した値を補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃに格納し、ステップＳ１８０８で、補正係数Ｋ＿Ａに第二制御期間で自動始動した場合のゲインＥＴ４Ａ＿Ｇを乗算したものを、第４の目標印加実行電圧Ｖ＿Ｔ４を補正する補正値Ｋ＿Ｔ４に、格納する。
【０１６２】
一方、ステップＳ１８０６で、自動停止時間Ｔ＿ＩＳが、第二制御期間終了時間Ｔ１より大きいとき、即ち、第三制御期間中に自動始動したとき、ステップＳ１８０９で、補正係数Ｋ＿ＡにゲインＥＴ２Ｂ＿Ｇを乗算したものを、第四制御期間終了時間Ｔ２に乗算した値を補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃに格納し、ステップＳ１８１０で、補正係数Ｋ＿Ａに第三制御期間で自動始動した場合のゲインＥＴ４Ｂ＿Ｇを乗算したものを、第４の目標印加実行電圧Ｖ＿Ｔ４を補正する補正値Ｋ＿Ｔ４に、格納する。
【０１６３】
即ち、センサ周辺温度が低いほど補正係数Ｋ＿Ａが大きく、センサ周辺温度が高いほど補正係数Ｋ＿Ａが小さくなるものであるので、センサ周辺温度が低いほど、第四制御期間にヒータに印加する印加実効電圧は高く、印加期間は長く補正され、センサ周辺温度が高いほど、第四制御期間にヒータに印加する印加実効電圧は低く、印加期間は短く補正される。
【０１６４】
次に、ステップＳ１８１１に進み、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦが、ステップＳ１８０７、又は、ステップＳ１８０９で補正された補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃ未満のとき、ステップＳ１８１２で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第４の目標印加実行電圧Ｖ＿Ｔ４に補正値Ｋ＿Ｔ４を乗算したものを格納する。一方、ステップＳ１８１１で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦが補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃ以上のとき、ステップＳ４２０で、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第１の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ１を格納する。
【０１６５】
ここで、図１９、図２０を用いて、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合
、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合に対し、実施の形態６により解決する課題とその効果を説明する。
なお、実施の形態６の補正を実施しなかった場合の課題は、実施の形態３における図１１の説明である段落［０１１３］〜［０１１４］と同じである。
【０１６６】
次に、実施の形態６の補正を実施した場合の効果について説明する。
まず、図１９を用いて、センサ周辺温度に応じて、第四制御期間にヒータに印加する印加期間を補正した場合の効果について説明する。
【０１６７】
まず、センサ周辺温度が基準のセンサ周辺温度１１０１より低い１１０２で示されるセンサ周辺温度の場合、センサ周辺温度ＥＴと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ−ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、図１９（Ｄ）の１９０１に示されるように補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃは、第四制御期間終了時間Ｔ２に対し、長くなる。従って、図１９（Ｅ）の１９０４に示されるように、第四制御期間における第４の目標印加実効電圧（許容最大印加実効電圧１４Ｖ）の印加期間は、１９０３で示される基準の印加期間に比べ、長く設定される。これにより、図１９（Ｆ）のように、センサ素子温度１９０７は、空燃比フィードバック制御開始までにセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達でき、排気ガスは悪化しない。
【０１６８】
次に、センサ周辺温度が基準のセンサ周辺温度１１０１より高い１１０３で示されるセンサ周辺温度の場合、センサ周辺温度ＥＴと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ＋ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、図１９（Ｄ）の１９０２に示されるように補正後の第四制御期間終了時間Ｔ２Ｃは、第四制御期間終了時間Ｔ２に対し、短くなる。従って、図１９（Ｅ）の１９０５に示されるように、第四制御期間における第４の目標印加実効電圧（許容最大印加実効電圧１４Ｖ）の印加期間は、１９０３で示される基準の印加期間に比べ、短く設定される。これにより、図１９（Ｆ）のように、センサ素子温度１９０８の過昇温により排出ガスセンサが故障することを防げ、第４の目標印加実効電圧の印加期間を短くする分、ヒータ消費電力量を低減できる。また、空燃比フィードバック開始までにセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できる。
【０１６９】
次に、図２０を用いて、センサ周辺温度に応じて、第四制御期間にヒータに印加する印加実効電圧を補正した場合の効果について説明する。
【０１７０】
まず、センサ周辺温度が基準のセンサ周辺温度１１０１より低い１１０２で示されるセンサ周辺温度の場合、センサ周辺温度ＥＴと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ−ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、第四制御期間における目標ヒータ印加実効電圧を第４の目標印加実効電圧より高く補正することになるが、第４の目標印加実効電圧として、許容最大印加実効電圧１４Ｖを設定している場合、これ以上、印加実効電圧を上げることができない。
したがって、この場合、センサ周辺温度に応じて、第四制御期間にヒータに印加する印加実効電圧を補正する方法では効果を望めないため、図１９による方法を用いるとよい。
【０１７１】
一方、センサ周辺温度が基準のセンサ周辺温度１１０１より高い１１０３で示されるセンサ周辺温度の場合、センサ周辺温度ＥＴと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ＋ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、図２０（Ｅ）の２００１に示されるように、第四制御期間における目標ヒータ印加実効電圧を第４の目標印加実効電圧より低く設定する。これにより、図２０（Ｆ）のように、第四制御期間におけるセンサ素子温度２００２は、基準のセンサ素子温度２００３の第四制御期間における挙動に近くなる。これにより、センサ素子温度２００２の過昇温より排出ガスセンサが故障することを防げ、第四制御期間における目標ヒータ印加実効電圧を第４の目標印加実効電圧より低くする分、ヒータ消費電力量を低減できる。また、空燃比フィードバック開始までにセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できる。
【０１７２】
以上のように、この発明の実施の形態６における排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態１の発明に対し、排出ガスセンサの周辺温度を推定するセンサ周辺温度推定手段と、内燃機関の自動始動後、目標ヒータ印加実効電圧を、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度になるまで、第１の目標印加実効電圧以上である第４の目標印加実効電圧に設定する第四制御期間を備え、第四制御期間において、第４の目標印加実効電圧と第４の目標印加実効電圧を印加する印加期間のいずれか１つ、または、両方は、センサ周辺温度推定手段によって推定されるセンサ周辺温度に基づき補正されるように構成している。
【０１７３】
従って、実施の形態６のように構成することで、実施の形態１の発明に対し、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合において、センサ周辺温度が基準値より低いほど、第四制御期間終了時間Ｔ２を長く補正することで、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサを活性状態にでき、排出ガスの悪化を防止でき、センサ周辺温度が基準値より高いほど、第四制御期間終了時間Ｔ２を短く補正、または、第４の目標印加実効電圧を低く補正することで、センサ素子の過昇温による排出ガスセンサの故障を防止し、ヒータ消費電力量を低減できる。
【０１７４】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態７では、実施の形態１に対し、第１の目標印加実効電圧、第２の目標印加実効電圧、第３の目標印加実効電圧を、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを基に設定するものである。
即ち、排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２が、センサ素子温度と相関のあるセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段を備えた制御装置であれば、インピーダンス計測手段によりセンサ素子インピーダンスを計測し、センサ素子インピーダンスが目標センサ素子インピーダンスとなるような目標ヒータ印加実効電圧を設定する。
【０１７５】
なお、センサ素子温度とセンサ素子インピーダンスは、例えば、図３０（ａ）の３００２に示すような相関関係があり、センサ素子温度が高くなるほど、センサ素子インピーダンスが小さくなる関係にある。
【０１７６】
なお、センサ素子インピーダンスが目標センサ素子インピーダンスとなるよう、ヒータへの印加実効電圧を調整する方法としては、例えば、計測したセンサ素子インピーダンスと目標センサ素子インピーダンスとの偏差、その積分、及び、微分の３つの要素に対し、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインを調整してフィードバック制御を行う、いわゆるＰＩＤ制御がある。
【０１７７】
ここで図２１のタイムチャートを参照しながら、この発明の実施の形態７における排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２について説明する。
図２１（Ａ）は、制御装置１０７の自動停止／自動始動装置１１１による内燃機関１０１の自動停止の期間、及び、自動停止／自動始動のタイミングを示し、図２１（Ｂ）は、制御装置１０７の空燃比制御装置１１０による空燃比フィードバック制御の開始／終了タイミングを示す。
【０１７８】
内燃機関１０１の運転中である第一制御期間３０１では、図２１（Ｄ）に示すように、
排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段によって計測された実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８（例えば、排出ガスセンサが活性状態となる排出ガスセンサのセンサ素子温度）に相関する第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）となるような目標ヒータ印加実効電圧を設定する。
【０１７９】
次に、内燃機関１０１の自動停止開始後である第二制御期間３０２では、この期間の消費電力を低減するため、図２１（Ｄ）に示すように、第１の目標インピーダンス以上の第２の目標センサ素子インピーダンス２１０２（Ｚ＿Ｔ２）となるような目標ヒータ印加実効電圧を設定する。
この第二制御期間中に、センサ素子温度の低下に連動し、センサ素子温度と相関するセンサ素子インピーダンスが、図２１（Ｄ）に示すように上昇していく。
【０１８０】
次に、図２１（Ｄ）に示すように、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達後、内燃機関１０１の自動始動まで、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）となるような目標ヒータ印加実効電圧を設定する。
【０１８１】
ここで、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３は、上記段落［００４０］で示される方法で、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に相関する目標インピーダンスに設定される。
【０１８２】
次に、内燃機関１０１の自動始動開始後である第四制御期間３０４では、図２１（Ｄ）に示すように、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）に到達するまで、図２１（Ｃ）に示すように、第４の目標印加実効電圧（例えば、許容最大印加実効電圧１４Ｖ）を設定し、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）を速やかに第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）に到達させる。
なお、電源としてのバッテリを内燃機関の始動装置と共有するようなシステムにおいては、始動中のバッテリ電圧の低下などの制約を受けるため、その瞬間のバッテリ電圧値が最大印加実効電圧となる。
【０１８３】
次に、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）に到達後、第一制御期間３０１へと移行し、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）となるような目標ヒータ印加実効電圧を設定する。
【０１８４】
次に、図２２のフローチャートを用いて、この発明の実施の形態７における特徴的な制御
、即ち、内燃機関１０１の自動停止中、及び、自動始動後における目標ヒータ印加実効電圧の設定方法に関して、制御装置１０７での処理を説明する。
【０１８５】
まず、ステップＳ４０１において、キーオン等により制御装置１０７の初期化条件が成立したとき、ステップＳ４０２で、キーオンからキーオフまでの間の内燃機関１０１の自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳ、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ、及び、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦ、に０を格納し、初期化を行う。
【０１８６】
次にステップＳ４０３で、被水による素子割れ条件が成立した場合、ステップＳ２２０１で、排出ガスセンサの目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔに、被水時の目標センサ素子インピーダンスＺ＿ＴＷを格納し、ステップＳ２２１４に進む。
ここで、被水時の目標センサ素子インピーダンスＺ＿ＴＷとして、被水しても素子割れを起こさないセンサ素子の余熱温度に相関するセンサ素子インピーダンスが設定される。
【０１８７】
ステップＳ４０３で、被水による素子割れ条件が不成立の場合、ステップＳ４０５で、内燃機関１０１の自動停止開始時であるかを判定する。ステップＳ４０５で自動停止開始時と判定された場合、ステップＳ４０６で、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳの前回値に１を加算し、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳに格納し、また、ステップＳ４０７で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦに０を格納することでＴ＿ＩＳ＿ＯＦをリセットし、また、ステップＳ２２０２で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆに０を格納することでＦ＿Ｔ２Ｆをリセットし、ステップＳ４０８へ進む。
一方、ステップＳ４０５で自動停止開始時と判定されなかった場合、ステップＳ４０８へ進む。
ここで、自動停止開始時とは、図２１において、第一制御期間３０１から第二制御期間３０２に移行したタイミングである。
【０１８８】
次に、ステップＳ４０８で、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳが１未満の場合、即ち、キーオン後、一度も内燃機関１０１の自動停止が行われていない場合、ステップＳ２２０３で、排出ガスセンサの目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔに、第１の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ１を格納し、ステップＳ２２１４に進む。
ここで、第１の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ１には、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８（例えば、排出ガスセンサが活性状態となる排出ガスセンサのセンサ素子温度）に相関するセンサ素子インピーダンスが設定される。
一方、ステップＳ４０８で、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳが１以上の場合、即ち、キーオン後、１回以上、内燃機関１０１の自動停止が行われた場合、ステップＳ４１０へ進む。
【０１８９】
次に、ステップＳ４１０で、内燃機関１０１の自動停止中と判定されたとき、ステップＳ４１１で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮの前回値に演算処理周期を加算し、経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮに格納の上、ステップＳ２２０４に進む。
【０１９０】
次に、ステップＳ２２０４で、インピーダンス計測手段で計測した実インピーダンスＺ＿ＲＥＡＬが、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３以上であるとき、ステップＳ２２０５で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆに１を格納し、ステップＳ２２０６へ進む。一方、ステップＳ２２０４で、インピーダンス計測手段で計測した実インピーダンスＺ＿ＲＥＡＬが、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３未満であるとき、ステップＳ２２０６へ進む。
【０１９１】
次に、ステップＳ２２０６で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆが０の場合、ステップＳ２２０７で、排出ガスセンサの目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔに、第２の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ２を格納し、ステップＳ２２１４に進む。一方、ステップＳ２２０６で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆが０でない場合、ステップＳ２２０８で、排出ガスセンサの目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔに、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３を格納し、ステップＳ２２１４に進む。
ここで、第２の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ２には、この間の消費電力を低減するため、第１の目標インピーダンス以上の目標インピーダンスが設定される。
また、ここで、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３は、上記段落［００４０］で示される方法で、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に相関する目標インピーダンスに設定される。
【０１９２】
ステップＳ４１０で、内燃機関１０１の自動停止中と判定されなかったとき、ステップ
Ｓ４１５に進み、ステップＳ４１５で内燃機関の自動始動開始時と判定された場合、ステップＳ４１６で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮに０を格納することでＴ＿ＩＳ＿ＯＮをリセットし、また、ステップＳ２２０９で、第四制御期間が終了したことを示す第四制御期間終了フラグＦ＿Ｔ４Ｆに０を格納することでＦ＿Ｔ４Ｆをリセットし、ステップＳ４１７へ進む。一方、ステップＳ４１５で自動始動開始時と判定されなかった場合、ステップＳ４１７へ進む。
ステップＳ４１７で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦの前回値に演算処理周期を加算し、経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦに格納の上、ステップＳ４１８に進む。
ここで、自動始動開始時とは、図２１において、第三制御期間３０３から第四制御期間３０４に移行したタイミングである。
【０１９３】
次に、ステップＳ２２１０で、インピーダンス計測手段で計測した実インピーダンスＺ＿ＲＥＡＬが、第１の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ１以下であるとき、ステップＳ２２１１で、第四制御期間が終了したことを示す第四制御期間終了フラグＦ＿Ｔ４Ｆに１を格納し、ステップＳ２２１２へ進む。一方、ステップＳ２２１０で、インピーダンス計測手段で計測した実インピーダンスＺ＿ＲＥＡＬが、第１の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ１より大きいとき、ステップＳ２２１２へ進む。
【０１９４】
次に、ステップＳ２２１２で、第四制御期間が終了したことを示す第四制御期間終了フラグＦ＿Ｔ４Ｆが０の場合、ステップＳ４１９で、ヒータ２０２への目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第４の目標印加実効電圧Ｖ＿Ｔ４（例えば、許容最大印加実効電圧１４Ｖ）を格納し、ステップＳ４２１に進む。一方、ステップＳ２２１２で、第四制御期間が終了したことを示す第四制御期間終了フラグＦ＿Ｔ４Ｆが０でない場合、ステップＳ２２１３で、排出ガスセンサの目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔに、第１の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ１格納し、ステップＳ２２１４に進む。
【０１９５】
次に、ステップＳ２２１４で、排出ガスセンサの目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔとなるよう排出ガスセンサの目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔを設定する。
【０１９６】
次に、ステップＳ４２１で、ヒータ２０２への印加実行電圧を、目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔとなるように制御して、図２２における処理を終了する。
【０１９７】
以上のように、この発明の実施の形態７における排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態１の発明に対し、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、インピーダンス計測手段によって計測されたセンサ素子インピーダンスが、目標インピーダンスとなるようヒータへの印加実効電圧を設定する印加実効電圧設定手段を備え、印加実効電圧設定手段は、第一制御期間において、センサ素子インピーダンスが、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度に相関する第１の目標インピーダンスになるよう、第１の目標印加実効電圧を設定し、内燃機関の自動停止開始後、第二制御期間において、センサ素子インピーダンスが、第１の目標インピーダンスより高い第２の目標インピーダンスになるよう、第２の目標印加実効電圧を設定し、第二制御期間終了判定手段により、第二制御期間の終了判定後、第三制御期間において、センサ素子インピーダンスが、第２の目標インピーダンスより低く、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度に相関する第３の目標インピーダンスになるよう、第３の目標印加実効電圧を設定するよう構成している。
【０１９８】
また、この発明の実施の形態７における第二制御期間終了判定手段は、内燃機関の自動停止開始後、第二制御期間において、センサ素子インピーダンスが、第３の目標インピーダンスに到達した際に、第二制御期間の終了を判定する。
【０１９９】
また、この発明の実施の形態７における排出ガスセンサのヒータ制御装置は、排出ガスセンサの検出値に応じ、内燃機関への燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、内燃機関の自動始動後、目標ヒータ印加実効電圧を、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度になるまで、第１の目標印加実効電圧以上である第４の目標印加実効電圧に設定する第四制御期間を備え、第四制御期間は、内燃機関の自動始動後、燃料噴射量補正手段が開始するまでに終了するよう設定され、第二制御期間、第三制御期間、第四制御期間におけるヒータ消費電力量の合計が最小となるよう設定される。
【０２００】
以上述べた実施の形態７のように構成することで、実施の形態１と同様に、内燃機関の自動停止中から自動始動後にかけてのヒータ消費電力量を従来技術に比べ低減することができる。また、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサを活性状態にできるため、排出ガスを悪化させることがない。
【０２０１】
また、実施の形態７によれば、インピーダンス計測手段により計測されるセンサ素子インピーダンスがセンサ素子温度と相関のある目標インピーダンスになるよう、第１、第２、第３の目標印加実効電圧を決めることができ、適合試験などにより予め、第１、第２、第３の目標印加実効電圧を決める場合に比べ、排出ガスセンサ周辺環境に影響されず、排出ガスセンサの活性温度や自動停止中の保温温度をより正確に維持することができ、さらに消費電力量の低減が可能となる。
【０２０２】
実施の形態８．
次に、この発明の実施の形態８における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態８では、実施の形態７に対し、第２の目標印加実効電圧を、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを基に設定せず、０Ｖ、即ち、ヒータ停止とするものである。
【０２０３】
実施の形態８は、実施の形態７に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図２３は、実施の形態８の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態７の図２２に対して、図２３にはステップＳ２３０１が変更されている。
以下、図２３における図２２からの変更点に関し説明する。
【０２０４】
図２３において、ステップＳ２２０６で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆが０の場合、ステップＳ２３０１で、ヒータ２０２への目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第２の目標印加実効電圧として、０Ｖを格納し、ステップＳ４２１に進む。一方、ステップＳ２２０６で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆが０でない場合、ステップＳ２２０８で、排出ガスセンサの目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔに、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３を格納し、ステップＳ２２１４に進む。
ステップＳ２２０６、Ｓ２３０１、Ｓ２２０８の上流、及び、下流のフローは実施の形態７における図２２と同じである。
【０２０５】
以上のように、この発明の実施の形態８における排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態１の発明に対し、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、インピーダンス計測手段によって計測されたセンサ素子インピーダンスが、目標インピーダンスとなるようヒータへの印加実効電圧を設定する印加実効電圧設定手段を備え、第一制御期間において、センサ素子インピーダンスが、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度に相関する第１の目標インピーダンスになるよう、印加実効電圧設定手段により、第１の目標印加実効電圧が設定され、内燃機関の自動停止開始後、第二制御期間において、第１の目標印加実効電圧より低い第２の目標印加実効電圧、もしくは、０Ｖ（即ち、ヒータを停止）が設定され、第二制御期間中に、センサ素子インピーダンスが、第１の目標インピーダンスより高く、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度に相関する第３の目標インピーダンスに到達後、第三制御期間において、第３の目標インピーダンスを保持するよう、印加実効電圧設定手段により、第３の目標印加実効電圧が設定されるよう構成している。
【０２０６】
従って、実施の形態８のように構成することで、第二制御期間における消費電力量を０にすることができ、実施の形態７の発明に対し、さらに消費電力量を低減することができる。
【０２０７】
実施の形態９．
次に、この発明の実施の形態９における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態９では、実施の形態８に対し、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合について示し、実施の形態３とは、インピーダンス計測手段を備える点で構成が異なる。
【０２０８】
実施の形態９は、実施の形態８に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図２４は、実施の形態９の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態８の図２３に対して、図２４にはステップＳ２４０１〜Ｓ２４０６が追加され、ステップＳ２４０７が変更されている。
以下、図２４における図２３からの変更点に関し説明する。
【０２０９】
図２４において、ステップＳ４０５で自動停止開始時と判定された場合、ステップＳ４０６で、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳの前回値に１を加算し、自動停止／自動始動回数Ｃ＿ＩＳに格納し、ステップＳ４０７で、自動始動開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＦに０を格納することでＴ＿ＩＳ＿ＯＦをリセットし、また、ステップＳ２２０２で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆに０を格納することでＦ＿Ｔ２Ｆをリセットし、ステップ、Ｓ２４０１で、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓに、内燃機関の自動停止開始時の排出ガスセンサの周辺温度ＥＴを格納し、ステップＳ４０８へ進む。
一方、ステップＳ４０５で自動停止開始時と判定されなかった場合、ステップＳ４０８へ進む。
【０２１０】
次に、ステップＳ４０８からステップＳ２２０５までは、図２３と同じ処理を行い、ステップＳ２２０６で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆが０の場合、ステップＳ２３０１で、ヒータ２０２への目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第２の目標印加実効電圧として、０Ｖを格納し、ステップＳ４２１に進む。
一方、ステップＳ２２０６で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆが０でない場合、ステップＳ２４０２へ進み、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓが、排出ガスセンサの周辺温度の基準値ＥＴ＿ＮＲＭにばらつき許容量ＥＴ＿Ｚを加算した値より大きいかを判定する。ステップＳ２４０２で、大きいと判定された場合は、ステップＳ２４０３で、センサ周辺温度が高いほど補正係数Ｋ＿Ａが大きくなるよう、例えば、下式（１６）により、補正係数Ｋ＿Ａを演算し、ステップＳ２４０７へ進む。
【０２１１】
Ｋ＿Ａ＝ＥＴ＿Ｇ１×（１＋（ＥＴ＿Ｓ−（ＥＴ＿ＮＲＭ＋ＥＴ＿Ｚ））÷ＥＴ＿ＮＲＭ） ・・・式（１６）
ここで、ＥＴ＿Ｇ１は、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓが、基準値ＥＴ＿ＮＲＭより大きい場合のゲインである。
【０２１２】
次に、ステップＳ２４０２で大きくないと判定された場合は、ステップＳ２４０４で、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓが、排出ガスセンサの周辺温度の基準値ＥＴ＿Ｎ
ＲＭにばらつき許容量ＥＴ＿Ｚを減算した値より小さいかを判定する。
ステップＳ２４０４で、小さいと判定された場合は、ステップＳ２４０５で、センサ周辺温度が低いほど補正係数Ｋ＿Ａが小さくなるよう、例えば、下式（１７）により、補正係数Ｋ＿Ａを演算し、ステップＳ２４０７へ進む。
【０２１３】
Ｋ＿Ａ＝ＥＴ＿Ｇ２×（１＋（ＥＴ＿Ｓ−（ＥＴ＿ＮＲＭ＋ＥＴ＿Ｚ））÷ＥＴ＿ＮＲＭ） ・・・式（１７）
ここで、ＥＴ＿Ｇ２は、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓが、基準値ＥＴ＿ＮＲＭより小さい場合のゲインである。
【０２１４】
次に、ステップＳ２４０４で小さくないと判定された場合は、ステップＳ２４０６で、
補正係数Ｋ＿Ａに１を格納することで、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合の補正を無効化し、ステップＳ２４０７へ進む。
補正係数Ｋ＿Ａの演算が完了すると、ステップＳ２４０７で、第３の目標インピーダンスに補正係数Ｋ＿Ａを乗算する。
【０２１５】
ここで、基準値ＥＴ＿ＮＲＭとは、所定の環境下で予め定義した排出ガスセンサの周辺温度の基準値であり、センサ周辺温度が変動する前の基準値である。
なお、所定の環境下とは、例えば、内燃機関１０１から排出される排出ガスの温度、排出ガスセンサの取り付け位置周辺の排気管壁面温度、触媒１０４の温度、外気温、などが、それぞれ所定の温度の状態であることを指す。
【０２１６】
ここで、ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとは、センサ周辺温度ＥＴが基準値ＥＴ＿ＮＲＭと異なったとしても、センサ素子温度への影響が小さく許容できる量を基準値からの差分で定義し、予め適合などにより設定する量である。
【０２１７】
なお、本実施の形態９では、ステップＳ２４０７で、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ±ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、第３の目標インピーダンスに補正係数Ｋ＿Ａを乗算するような構成にしているが、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ±ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、第３の目標インピーダンスに補正係数を加減算するような構成にしても同様の効果が得れる。
【０２１８】
ここで、図２５、図２６を用いて、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合
、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合に対し、実施の形態９により解決する課題とその効果を説明する。
【０２１９】
まず、図２５を用いて、実施の形態９の補正、即ち、第３の目標インピーダンスを、センサ周辺温度が低いほど低く、高いほど高くする補正を実施しなかった場合の課題について説明する。
図２５（Ｆ）において、第二制御期間３０２の直前、即ち、内燃機関１０１の自動停止開始直前のセンサ周辺温度は、自動停止開始直前の運転状態、内燃機関１０１から排出される排出ガスの温度、排出ガスセンサの取り付け位置周辺の排気管壁面温度、触媒１０４の温度、外気温、等に依存し、例えば、自動停止直前に、車両のアイドル状態、かつ、外気温が低いような場合、排気温度が低いため、センサ周辺温度も低い状態で自動停止が開始され、また、低い外気温により外部から排気管等を通じ冷やされ、センサ周辺温度は、基準となる基準値の挙動１１０１に対し、１１０２のように低くなる。一方、例えば、自動停止直前に、排気温度が高くなるような内燃機関の高負荷運転をしていた場合、排気温度が高いため、センサ周辺温度も高い状態で自動停止が開始され、センサ周辺温度は、基準となる基準値の挙動１１０１に対し、１１０３のように高くなる。
【０２２０】
ここで、実施の形態９の補正を実施しなかった場合、センサ素子温度は、センサ周辺温度の影響を受け、図２５（Ｅ）のように、センサ周辺温度が低い１１０２の場合、センサ素子温度は２５０２のように低くなり、センサ周辺温度が高い１１０３の場合、センサ素子温度は２５０３のように高くなる。ここで、この影響が問題となるのは、内燃機関の自動停止後である第二制御期間３０２と、内燃機関の自動始動後である第四制御期間３０４である。即ち、第二制御期間３０２においては、第２の目標印加実効電圧を０Ｖに固定して温度を降温させているため、センサ周辺温度の違いによりセンサ素子温度の降温速度が変わり、また、第四制御期間３０４においては、目標印加実効電圧を許容最大印加実効電圧１４Ｖに固定して温度を昇温させているため、センサ周辺温度の違いによりセンサ素子温度の昇温速度が変わる。
【０２２１】
特に、センサ周辺温度が低い１１０２の場合、第二制御期間においては、図２５（Ｅ）の２５０２に示すとおり、センサ素子温度の降温速度が早くなり、第三制御期間へ早く移行することにより第三制御期間が長くなり、第三制御期間における消費電力量が大きくなる。また、センサ周辺温度が低いため、第３の目標インピーダンスを維持するための、即ち、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に保持するための目標印加実効電圧高くなり、第三制御期間における消費電力量が大きくなる。一方、第四制御期間においては、センサ素子温度の昇温速度が遅くなることで、第四制御期間長くなり、第四制御期間における消費電力量が大きくなる。また、第四制御期間が長くなることで、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサのセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できない恐れもある。
【０２２２】
次に、図２６を用いて、実施の形態９の補正を実施した場合の効果について説明する。
まず、センサ周辺温度が基準のセンサ周辺温度１１０１より低い１１０２で示されるセンサ周辺温度の場合、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ−ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、図２６（Ｄ）の２６０５のように、第３の目標インピーダンスＺ＿Ｔ３は、基準の目標インピーダンス２６０４に比べ、低く補正される。これにより、図２６（Ｅ）の２６０２のように第三制御期間中のセンサ素子温度は、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に保持する基準のセンサ素子温度２６０１に比べ高くなることで、第四制御期間におけるセンサ素子温度２６０２は、基準のセンサ素子温度２６０１の第四制御期間における挙動に近くなる。このため、空燃比フィードバック制御開始までにセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できるようになる。
【０２２３】
次に、センサ周辺温度が基準のセンサ周辺温度１１０１より高い１１０３で示されるセンサ周辺温度の場合、自動停止開始時センサ周辺温度ＥＴ＿Ｓと基準値ＥＴ＿ＮＲＭ＋ばらつき許容量ＥＴ＿Ｚとの差分に応じ、図２６（Ｄ）の２６０６のように、第３の目標インピーダンスＺ＿Ｔ３は、基準の目標インピーダンス２６０４に比べ、高く補正される。これにより、図２６（Ｅ）の２６０３のように第三制御期間中のセンサ素子温度は、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に保持される基準のセンサ素子温度２６０１に比べ低くなることで、第四制御期間におけるセンサ素子温度２６０３は、基準のセンサ素子温度２６０１の第四制御期間における挙動に近くなる。このため、第三制御期間を短くできるとともに、第三制御期間中に第３の目標印加実効電圧を下げれることによる消費電力量の低減効果を得れる。
【０２２４】
以上のように、この発明の実施の形態９における排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態８の発明に対し、排出ガスセンサの周辺温度を推定するセンサ周辺温度推定手段を備え、第３の目標インピーダンスは、センサ周辺温度推定手段によって推定されるセンサ周辺温度に応じて補正されるように構成している。
【０２２５】
実施の形態９のように構成することで、実施の形態８の発明に対し、排出ガスセンサの周辺温度が基準温度と異なる場合、即ち、排出ガスセンサの周辺温度にばらつきがある場合において、第３の目標インピーダンスを、センサ周辺温度が低いほど低く、高いほど高くする補正することで、空燃比フィードバック制御開始までに排出ガスセンサを活性状態にでき、排出ガスの悪化を防止する上、ヒータの消費電力量を低減できる。
【０２２６】
実施の形態１０．
次に、この発明の実施の形態１０における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。本実施の形態１０では、実施の形態８に対し、さらに消費電力を低減する方法を示す。
【０２２７】
実施の形態１０は、実施の形態８に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図２７は、実施の形態１０の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態８の図２３に対して、図２７にはステップＳ２７０２、Ｓ２７０３が追加され、ステップＳ２７０１、Ｓ２７０４が変更されている。
以下、図２７における図２３からの変更点に関し説明する。
【０２２８】
図２７において、ステップＳ４１０で、内燃機関１０１の自動停止中と判定されたとき
、ステップＳ４１１で、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮの前回値に演算処理周期を加算し、経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮに格納の上、ステップＳ２７０１に進む。
【０２２９】
次に、ステップＳ２７０１で、インピーダンス計測手段で計測した実インピーダンスＺ＿ＲＥＡＬが、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３Ａ以上であるとき、ステップＳ２７０２で、第二制御期間中の経過時間Ｔ１Ａに、自動停止開始からの経過時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮを格納し、ステップＳ２２０５で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆに１を格納し、ステップＳ２２０６へ進む。一方、ステップＳ２７０１で、インピーダンス計測手段で計測した実インピーダンスＺ＿ＲＥＡＬが、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３Ａ未満であるとき、ステップＳ２２０６へ進む。
【０２３０】
次に、ステップＳ２２０６で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆが０の場合、ステップＳ２３０１で、ヒータ２０２への目標ヒータ印加実効電圧Ｖ＿Ｔに、第２の目標印加実効電圧として、０Ｖを格納し、ステップＳ４２１に進む。一方、ステップＳ２２０６で、第二制御期間が終了したことを示す第二制御期間終了フラグＦ＿Ｔ２Ｆが０でないとき、即ち、第三制御期間であるとき、ステップＳ２７０３へ進み、下式（１８）で示される内燃機関の自動停止開始からの経過時間が長くなるほど小さくなるような補正係数Ｋ＿Ｚ３を演算し、ステップＳ２７０４に進む。
【０２３１】
Ｋ＿Ｚ３＝ＩＳＺ＿Ｇ×（Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ−Ｔ１Ａ）÷（Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸ−Ｔ１Ａ）＋ＩＳＺ＿ＯＦＳＴ ・・・式（１８）
【０２３２】
ステップＳ２７０４では、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３Ａに補正係数Ｋ＿Ｚ３乗算したものと、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３の下限値Ｚ＿Ｔ３ＭＩＮと比較し、大きい方を排出ガスセンサの目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔに格納し、ステップＳ２２１４に進む。
【０２３３】
ここで、ゲインＩＳＺ＿Ｇは、負の値とし、式（１８）による補正値Ｋ＿Ｚ３が、内燃機関の自動停止開始からの経過時間が長くなるほど、小さくなるようにする。また、オフセット量ＩＳＺ＿ＯＦＳＴは、−１以上０以下の値とし、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３Ａに対し、どの程度オフセットさせるかを調整する。
【０２３４】
ここで、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３の下限値Ｚ＿Ｔ３ＭＩＮは、例えば、排出ガスセンサのセンサ素子の活性温度に相当するセンサ素子インピーダンスである第１の目標インピーダンス（Ｚ＿Ｔ１）、もしくは、それ以上の値に設定される。
【０２３５】
なお、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３Ａに補正係数Ｋ＿Ｚ３乗算したものと、第３の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ３の下限値Ｚ＿Ｔ３ＭＩＮと比較し、大きい方を目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔに格納することで下限クリップを設けたが、下限値Ｚ＿Ｔ３ＭＩＮと比較し大きい方を選択することをせず、第三制御期間開始から所定時間経過した時点で、その時点の目標センサ素子インピーダンスＺ＿Ｔ（＝Ｚ＿Ｔ３Ａ×Ｋ＿Ｚ３）でクリップする方法でもよい。
【０２３６】
さて、ステップＳ４１０で、内燃機関１０１の自動停止中と判定されなかったとき、ステップＳ４１５へと進み、以下、実施の形態８の図２３と同じ処理となる。
【０２３７】
ここで、図２８のタイムチャートを参照しながら、実施の形態１０により解決する課題とその効果を説明する。
【０２３８】
まず、実施の形態１０の補正を実施しなかった場合の課題について説明する。
内燃機関の自動停止開始後、運転者の車両発進意図があったとき（例えば、アクセルペダルやクラッチペダルの踏み込み、ブレーキペダルの解除、など）に自動始動するような自動停止／自動始動装置においては、いつ、自動停止が解除され自動始動されるかを、制御装置１０７は予め分からない。このため、実施の形態８では、第３の目標インピーダンスを、上記段落［００４０］で示したような方法で、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に相関する目標インピーダンスに、固定値として設定し、どのタイミングで自動始動されても、空燃比フィードバック制御実施より前にセンサ素子温度が内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達できるように設定されている。
しかしながら、図２８（Ｆ）のセンサ周辺温度２８０７に示すように、第三制御期間の前部では、第三制御期間の後部に比べ、センサ周辺温度が高い。このため、この第三制御期間の前部で自動始動があった場合、第三制御期間の後部で自動始動があった場合に比べ、自動始動後に、排出ガスセンサのセンサ素子温度が、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達する時間は短くなる。従って、第三制御期間の前部の第３の目標インピーダンスを、第三制御期間の後部の第３の目標インピーダンスに比べ、高く補正すれば、さらに消費電力を低減できる。
【０２３９】
また、電源としてのバッテリを内燃機関の始動装置と共有するようなシステムにおいては、始動中に始動装置が電力を必要とするため、始動中にバッテリ電圧の低下があり、図２８（Ｃ）の２８１０に示すように、自動始動直後の第四制御期間に許容最大印加実効電圧（１４Ｖ）をヒータへ印加することができない。このため、図２８（Ｅ）の２８０５に示すように、自動始動直後の第四制御期間におけるセンサ素子温度の昇温速度が遅くなり
、空燃比フィードバック制御開始に遅れる可能性がある。又は、空燃比フィードバック制御開始タイミングに遅れないよう第３の目標インピーダンスを設定した場合、第四制御期間に常時、許容最大印加実効電圧（１４Ｖ）を印加した場合に比べ、第３の目標インピーダンスを低く、即ち、内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度を高く設定することとなり、消費電力量の増加を招く。
【０２４０】
次に、実施の形態１０の補正を実施した場合の効果について説明する。
即ち、図２８（Ｄ）の２８０２のように、第三制御期間の目標インピーダンスを第三制御期間の後部に比べ、第三制御期間の前部を高く補正することで、図２８（Ｇ）の２８０７のように前部の消費電力量を低減することができ、この間に内燃機関の自動始動があった場合に、実施の形態８に比べ、消費電力量を低減することができる。
【０２４１】
また、図２８（Ｄ）の２８０２のように、第三制御期間の後部の目標インピーダンスを第３の目標インピーダンス２１０３より低く補正することで、図２８（Ｃ）の２８０４のように、第四制御期間の昇温のための印加実効電圧を低くすることができ、図２８（Ｇ）の２８０９のように消費電力量を低減することができ、また、始動中におけるバッテリ電圧低下の影響を受けない。
【０２４２】
ここで、図２８（Ｇ）の２８０８のように、第三制御期間の後部において消費電力量増加分があるが、２８０８と２８０９の差し引きの消費電力量が小さくなるように予め適合などにより、式（１８）のゲインＩＳＺ＿Ｇと、オフセット量ＩＳＺ＿ＯＦＳＴを設定する。
【０２４３】
つまり、最大自動停止時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸに対し、自動停止開始からの経過時間が長くなるにつれ、即ち、最大自動停止時間Ｔ＿ＩＳ＿ＯＮ＿ＭＡＸに近づくにつれ、自動始動する可能性が高くなり、自動停止中の保温温度を上げておくことで、自動始動後の昇温のための消費電力を抑えることができ、また、自動始動直後の第四制御期間において、許容最大印加実効電圧（１４Ｖ）以下の印加実効電圧でも空燃比フィードバック制御開始までにセンサ素子温度を昇温させることができ、始動中におけるバッテリ電圧の低下の影響を受けない。
【０２４４】
以上のように、この発明の実施の形態１０における排出ガスセンサのヒータ制御装置は
、実施の形態８の発明に対し、第３の目標インピーダンスは、自動停止経過時間計測手段によって計測される自動停止開始からの経過時間が長いほど低く補正されるように構成されている。
【０２４５】
従って、実施の形態１０によれば、実施の形態８に比べ、さらに消費電力を低減することができ、また、始動中におけるバッテリ電圧の低下の影響を受けることなく、空燃比フィードバック制御開始までにセンサ素子温度を昇温させることができる。
【０２４６】
実施の形態１１．
次に、この発明の実施の形態１１における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。
実施の形態１１は、実施の形態７〜１０に対し、センサ素子特性のばらつきや劣化による特性変化などにより、センサ素子温度とセンサ素子インピーダンスの関係が変化した場合においても、内燃機関の自動停止中におけるヒータ消費電力を低減し、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対しセンサ素子温度の活性温度への到達遅延を防止し、空燃比フィードバック制御の開始タイミングが遅れず燃費や排出ガスの悪化を防止できるようにするものである。
【０２４７】
まず、図２９のタイムチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１１に係る排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２について説明する。
図２９（Ａ）は、制御装置１０７の自動停止／自動始動装置１１１による内燃機関１０１の自動停止の期間、及び、自動停止／自動始動のタイミングを示し、図２９（Ｂ）は、制御装置１０７の空燃比制御装置１１０による空燃比フィードバック制御の開始／終了タイミングを示す。
【０２４８】
次に、内燃機関１０１の運転中である第一制御期間３０１では、図２９（Ｄ）に示すように、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段によって計測された実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度３０８（例えば、排出ガスセンサが活性状態となる排出ガスセンサのセンサ素子温度）に相関する第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）となるような目標ヒータ印加実効電圧を設定する。
【０２４９】
次に、内燃機関１０１の自動停止開始後である第二制御期間３０２では、図２９（Ｃ）に示すように、ヒータへの印加実効電圧を０Ｖ（ヒータ停止）とすることで、センサ素子温度を下げ、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）を内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に相関する第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達させる。
なお、制二制御期間３０２におけるヒータ停止期間は、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）の第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）へのフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）による操作量が、ヒータへの印加実効電圧の下限値０Ｖに制限されている期間でもよい。
【０２５０】
次に、図２９（Ｄ）に示すように、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達後、内燃機関１０１の自動始動まで、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）となるような目標ヒータ印加実効電圧を設定する。
【０２５１】
次に、内燃機関１０１の自動始動開始後である第四制御期間３０４では、図２９（Ｄ）に示すように、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）に到達するまで、図２９（Ｃ）に示すように、第４の目標印加実効電圧（例えば、許容最大印加実効電圧１４Ｖ）を設定し、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）を速やかに第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）に到達させる。
なお、電源としてのバッテリを内燃機関の始動装置と共有するようなシステムにおいては、始動中のバッテリ電圧の低下などの制約を受けるため、その瞬間のバッテリ電圧値が最大印加実効電圧となる。
【０２５２】
次に、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）に到達後、第一制御期間３０１へと移行し、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）となるような目標ヒータ印加実効電圧を設定する。
【０２５３】
ここで、第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）は、内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に相当するインピーダンスに設定される。
【０２５４】
また、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）は、例えば、内燃機関１０１の自動始動後、空燃比フィードバック制御のための空燃比検出要求開始時までに、第四制御期間における第４の目標印加実効電圧の印加により、第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）に到達させ、かつ、第二制御期間３０２、第三制御期間３０３、第四制御期間３０４におけるヒータの消費電力量の合計３１１（図２９（Ｆ）参照）が最小となるような、内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０に相当するインピーダンスに予め適合試験などによって設定される。
なお、第三制御期間３０３における内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度３１０を低く設定するほど、第四制御期間３０４に昇温しなければならない温度幅が大きくなり、内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達するまでの時間が長くなると共に、第四制御期間３０４における消費電力量が大きくなるが、第三制御期間における消費電力量が小さくなる。
一方、第三制御期間３０３における内燃機関１０１の自動停止中のセンサ素子目標温度
３１０を高く設定するほど、第四制御期間３０４に昇温しなければならない温度幅が小さくなり、内燃機関１０１の運転中のセンサ素子目標温度３０８に到達するまでの時間が短くなると共に、第四制御期間３０４における消費電力量が小さくなるが、第三制御期間における消費電力量が大きくなる。
【０２５５】
次に、図３０（ａ）は、センサ素子温度に対するセンサ素子インピーダンスの特性図を示す。
図３０（ａ）に示すように、センサ素子インピーダンスのばらつき、又は、劣化により、同一インピーダンスにおいてもセンサ素子の実温度は異なる。
即ち、センサ素子インピーダンスが第１の目標インピーダンス２１０１と一致していたとしても、センサ素子の実温度は、ばらつき範囲３００５のばらつきを有し、また、センサ素子インピーダンスが第３の目標インピーダンス２１０３と一致していたとしてもセンサ素子の実温度は、ばらつき範囲３００６のばらつきを有す。例えば、インピーダンス初期下限品３００１はインピーダンス劣化品３００４に比べ実温度が低いことが分かる。
【０２５６】
図３０（ｂ）は、図２９の第二制御期間３０２において、第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）に制御している状態からヒータへの印加実効電圧を０Ｖ（ヒータ停止）とした後のセンサ素子インピーダンスの上昇を、経過時間に対して示した図である。
また、図３０（ｃ）は、図３０（ｂ）における経過時間に対し、センサ素子の実温度の変化を示した図である。
【０２５７】
センサ素子の実温度の変化は、図３０（ｃ）のセンサ素子の実温度変化３００７のように、インピーダンス初期下限品３００１、インピーダンス初期中央品３００２、インピーダンス初期上限品３００３、インピーダンス劣化品３００４のいずれにおいても同じ（もしくは、実温度に対する、インピーダンスのセンサ素子特性のばらつきや劣化による特性変化に比べると、センサ素子の実温度の差は十分に小さい）であるが、図３０（ａ）のようなセンサ素子特性のばらつきや劣化による特性変化により、センサ素子インピーダンスは、図３０（ｂ）に示すように、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達するまでの時間が異なる。即ち、図３０（ｂ）によると、第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）から第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達するまでの時間が、インピーダンス初期下限品３００１で長く、インピーダンス劣化品３００４で短いことが分かる。
【０２５８】
図３１は、図３０（ａ）、（ｂ）と同じ特性図を用い、この発明の実施の形態１１の特徴である、第３の目標インピーダンスをヒータ停止期間が短いほど高く、ヒータ停止期間が長いほど低く補正する理由を説明したものである。
図３１（ａ）において、内燃機関の自動停止中にセンサ素子温度を実温度３１０１に制御するためには、インピーダンス初期中央品３００２の場合、排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２が計測したセンサ素子インピーダンスが、第３の目標インピーダンス２１０３になるようヒータへの印加実効電圧が調整される。
【０２５９】
しかし、例えば、インピーダンス初期下限品３００１の場合、センサ素子インピーダンスが第３の目標インピーダンス２１０３になるようヒータへの印加実効電圧が調整されると、センサ素子の実温度は実温度３１０２Ａとなる。そこで、インピーダンス初期下限品３００１においても実温度３１０１に制御するためには、センサ素子インピーダンスが補正後の第３の目標インピーダンス３１０３Ａになるようヒータへの印加実効電圧を調整すればよい。
また、例えば、インピーダンス初期上限品３００３の場合、センサ素子インピーダンスが第３の目標インピーダンス２１０３になるようヒータへの印加実効電圧が調整されると、センサ素子の実温度は実温度３１０２Ｂとなる。そこで、インピーダンス初期上限品３００３においても実温度３１０１に制御するためには、センサ素子インピーダンスが補正後の第３の目標インピーダンス３１０３Ｂになるようヒータへの印加実効電圧を調整すればよい。
【０２６０】
ここで、補正後の第３の目標インピーダンス３１０３Ａ、３１０３Ｂは、図２９の第二制御期間３０２における経過時間とセンサ素子インピーダンスの関係から決定できる。
即ち、図３１（ｂ）に示されるように、インピーダンス初期下限品３００１においては、経過時間３１０５Ａが経過時間３１０４と等しくなるよう第３の目標インピーダンスを下げる。
即ち、インピーダンス初期中央品３００２の経過時間３１０４に対し、ヒータ停止期間が長いほど第３の目標インピーダンス２１０３を低く補正すればよい。また、インピーダンス初期上限品３００３においては、経過時間３１０５Ｂが経過時間３１０４と等しくなるよう第３の目標インピーダンスを上げる。即ち、インピーダンス初期中央品の経過時間３１０４に対し、ヒータ停止期間が短いほど第３の目標インピーダンス２１０３を高く補正すればよい。
【０２６１】
次に、図３２のフローチャートを用いて、本発明における特徴的な制御を説明する。
図３２で示されるフローチャートのスタートからエンドは制御装置１０７の演算処理周期毎に毎回演算され、まず、ステップＳ３２０１において、キーオン等により制御装置１０７の初期化条件が成立したとき、ステップＳ３２０２で、図２９（Ｄ）における第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の初期値（Ｚ＿Ｔ３ＩＮＩ）を格納し、ステップＳ３２０３で、図２９における第二制御期間３０２の内、ヒータへの印加実効電圧を０Ｖ（ヒータ停止）としているヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）に、ヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）の初期値（Ｔ＿Ｔ２ＩＮＩ）を格納する。
【０２６２】
ここで、第３の目標インピーダンス２１０３の初期値（Ｚ＿Ｔ３ＩＮＩ）は前記段落
［０２５４］に記載の方法で、予め適合試験などによって設定し、ヒータ停止期間の初期値（Ｔ＿Ｔ２ＩＮＩ）は、図３１におけるインピーダンス中央品３００２が、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達する時間を設定する。設定した各値は、制御装置１０７のＲＯＭに記憶され、前記ステップＳ３２０２、Ｓ３２０３で使用される。
【０２６３】
次に、ステップＳ３２０４において、自動停止／自動始動装置１１１による内燃機関１０１の自動停止開始時と判定された場合、ステップＳ３２０５で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰに初期値０を、ステップＳ３２０６で、内燃機関１０１の今回の自動停止中に第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正が実施済であることを示す、フラグＦ＿ＤＯＮＥに初期値０を、それぞれ格納する。
【０２６４】
次に、ステップＳ３２０７において、自動停止／自動始動装置１１１による内燃機関１０１の自動停止中と判定された場合、以下の処理を実施する。
即ち、ステップＳ３２０８において、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）より小さいとき、ステップＳ３２０９で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰの前回値に演算周期を加算し、ステップＳ３２１０で、排出ガスセンサのヒータを停止する。
【０２６５】
一方、ステップＳ３２０８において、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）以上、かつ、ステップＳ３２１１でＦ＿ＤＯＮＥが０、即ち、今回の自動停止中に第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正が未実施のとき、ステップＳ３２１２で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正実施条件が成立しているかを判定する。
【０２６６】
本実施の形態１１における補正を実施するためには、排出ガスセンサの周辺雰囲気がある一定の条件下である必要がある。具体的には、吸気温、外気温、自動停止前の内燃機関の負荷状態、などが予め定められた条件の範囲内のときに第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正を許可する。
【０２６７】
次に、ステップＳ３２１３で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰが、ヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）にヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）の上側の不感帯量に相当する不感帯Ｔ＿Ｔ２ＤＺ１を加算した値以上のとき、ステップＳ３２１４で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の前回値から減算補正量Ｚ＿Ｃ１を減算した値を補正後の第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）として、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に格納し、ステップＳ３２１７でＦ＿ＤＯＮＥに１を格納した上で、ステップＳ３２１８で、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）を維持するよう、排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２によってヒータへの印加実効電圧が設定される。
【０２６８】
ステップＳ３２１５で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰが、ヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）にヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）の下側の不感帯量に相当する不感帯Ｔ＿Ｔ２ＤＺ２を減算した値以下のとき、ステップＳ３２１６で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の前回値から加算補正量Ｚ＿Ｃ２を加算した値を補正後の第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）として、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に格納し、ステップＳ３２１７でＦ＿ＤＯＮＥに１を格納した上で、ステップＳ３２１８で、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）を維持するよう、排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２によってヒータへの印加実効電圧が設定される。
【０２６９】
自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰが不感帯内にあるとき、即ち、Ｔ＿Ｔ２−Ｔ＿Ｔ２ＤＺ２＜Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰ＜Ｔ＿Ｔ２＋Ｔ＿Ｔ２ＤＺ１の関係にあるとき、ステップＳ３２１７でＦ＿ＤＯＮＥに１を格納した上で、ステップＳ３２１８で、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）を維持するよう、排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２によってヒータへの印加実効電圧が設定される。
【０２７０】
一方、ステップＳ３２１１でＦ＿ＤＯＮＥが０でない、即ち、今回の自動停止中に第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正が実施済のとき、ステップＳ３２１８で、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）を維持するよう、排出ガスセンサのヒータ制御装置１１２によってヒータへの印加実効電圧が設定される。
【０２７１】
なお、上記実施の形態１１において、加算補正量Ｚ＿Ｃ１、及び、減算補正量Ｚ＿Ｃ２は、あらかじめ適合試験などによって設定された値とする。
【０２７２】
ここで、図３３を用いて、実施の形態１１による内燃機関の自動停止中のヒータ消費電力低減効果について、実際のセンサ素子温度がセンサ素子インピーダンスから推定する推定センサ素子温度より高くなる場合、即ち、インピーダンス初期中央品３００２に対し、劣化によりインピーダンス劣化品３００４に特性変化した場合を例に説明する。
【０２７３】
まず、実施の形態１１による第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正を実施しない場合、図３３（Ｄ）のように、機関自動停止後、第３の目標インピーダンスに到達してから機関自動始動までの間、即ち、第三制御期間３０３におけるインピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正なし）３３０２の実インピーダンス３３０５と、第三制御期間３０３ａにおけるインピーダンス初期中央品３３０３の実インピーダンス３３０６は、ヒータ制御装置１１２によって同じ値になるよう調整されるが、図３３（Ｅ）のように、第三制御期間３０３におけるインピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正なし）３３０２の実センサ素子温度３３０８は、第三制御期間３０３ａにおけるインピーダンス初期中央品３３０３の実センサ素子温度３３０９に対し、高くなっている。このため、この高い実センサ素子温度３３０８を維持するようヒータ制御装置１１２によってヒータへの印加実効電圧が調整され、図３３（Ｆ）のように、インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正なし）３３０２のヒータ消費電力は、インピーダンス初期中央品３３０３に対し、高くなっている。このため、インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正なし）３３０２のセンサ素子温度をインピーダンス初期中央品３３０３相当に下げると消費電力を低減することができる。
【０２７４】
そこで、実施の形態１１による第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正を実施する。即ち、内燃機関の自動停止毎に、第二制御期間３０２が短いほど第３の目標インピーダンスを高く補正すると、最終的に、インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正なし）３３０２における第二制御期間３０２は第二制御期間３０２ａに、第三制御期間３０３は第三制御期間３０３ａになり、図３３（Ｄ）のように、インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正なし）３３０２の実インピーダンス３３０５は、インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正後）３３０１の実インピーダンス３３０４のようになり、図３３（Ｅ）のように、第三制御期間３０３ａにおけるインピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正後）３３０１の実センサ素子温度３３０７は、第三制御期間３０３ａにおけるインピーダンス初期中央品３３０３の実センサ素子温度３３０９と、等しくなる。結果、図３３（Ｆ）に示すように、インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正後）３３０１は、消費電力低減量３３１０だけ内燃機関の自動停止中のヒータ消費電力量を低減でき、インピーダンス初期中央品３３０３相当のヒータ消費電力にすることができる。
【０２７５】
次に、図３４を用いて、実施の形態１１による、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対しセンサ素子温度の活性温度への到達遅延を防止し、空燃比フィードバック制御の開始タイミングが遅れず燃費や排出ガスの悪化を防止する効果について、実際のセンサ素子温度がセンサ素子インピーダンスから推定する推定センサ素子温度より低くなる場合、即ち、センサ素子特性のばらつきにより、センサ素子特性が、インピーダンス初期中央品３００２に対し、インピーダンス初期下限品３００１であった場合を例に説明する。
【０２７６】
まず、実施の形態１１による第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正を実施しない場合、図３４（Ｄ）のように、機関自動停止後、第３の目標インピーダンスに到達してから機関自動始動までの間、即ち、第三制御期間３０３におけるインピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正なし）３４０２の実インピーダンス３４０５と、第三制御期間３０３ａにおけるインピーダンス初期中央品３４０３の実インピーダンス３４０６は、ヒータ制御装置１１２によって同じ値になるよう調整されるが、図３４（Ｅ）のように、第三制御期間３０３におけるインピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正なし）３４０２の実センサ素子温度３４０８は、第三制御期間３０３ａにおけるインピーダンス初期中央品３４０３の実センサ素子温度３４０９に対し、低くなっている。このため、機関自動始動後に許容最大印加実効電圧を与え実温度を昇温させたとしても、インピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正なし）３４０２の実センサ素子温度３４０８は、インピーダンス初期中央品３４０３の実センサ素子温度３４０９に対し、昇温が遅く、実インピーダンス値は実センサ素子温度に応じた値となるため、インピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正なし）３４０２の実インピーダンス３４０５は、インピーダンス初期中央品３４０３の実インピーダンス３４０６に対し、第１の目標インピーダンス２１０１（Ｚ＿Ｔ１）への到達が遅れる。
【０２７７】
空燃比フィードバック制御実施条件の一つとして、実インピーダンスからセンサ素子温度を推定し、推定したセンサ素子温度よりセンサが活性状態であると判定されている必要があるが、図３４（Ｂ）のように、インピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正なし）３４０２は、インピーダンス初期中央品３４０３に対し、機関自動始動後、空燃比フィードバック制御実施条件成立が遅れ、結果、空燃比フィードバック制御実施条件成立が遅れた間の燃費や排出ガスが悪化する。このため、インピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正なし）３４０２のセンサ素子温度をインピーダンス初期中央品３４０３相当に上げると、空燃比フィードバック制御実施条件成立の遅れによる燃費や排出ガスの悪化を防止できる。
【０２７８】
そこで、実施の形態１１による第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正を実施する。即ち、第二制御期間３０２が長いほど第３の目標インピーダンスを低く補正すると、内燃機関の自動停止毎に補正が実施され、最終的に、インピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正なし）３４０２における第二制御期間３０２は第二制御期間３０２ａに、第三制御期間３０３は第三制御期間３０３ａになり、図３４（Ｄ）のように、インピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正なし）３４０２の実インピーダンス３４０５は、インピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正後）３４０１の実インピーダンス３４０４のようになり、図３４（Ｅ）のように、第三制御期間３０３ａにおけるインピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正後）３４０１の実センサ素子温度３４０７は、第三制御期間３０３ａにおけるインピーダンス初期中央品３４０３の実センサ素子温度３４０９に対し、等しくなる。結果、図３４（Ｂ）に示すように、インピーダンス初期下限品（目標インピーダンス補正後）３４０１は、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対し、センサ素子温度の活性温度への到達遅延を防止し、空燃比フィードバック制御の開始タイミングが遅れず燃費や排出ガスの悪化を防止できる。
【０２７９】
なお、内燃機関の自動停止中の実センサ素子温度が高いことによるヒータ消費電力の増加と、内燃機関の自動停止中の実センサ素子温度が低いことによる機関自動始動後の空燃比フィードバック制御の開始タイミング遅れの間の燃費や排ガスの悪化は、いわゆるトレードオフの関係にあるが、上記段落［０２５４］のように、予め、内燃機関の自動停止中のヒータ消費電力、及び、内燃機関の自動始動後の燃費や排ガスの悪化、を抑制できる内燃機関の自動停止中のセンサ素子温度を確認し、自動停止中の実際のセンサ素子温度をこの確認したセンサ素子温度になるよう、実施の形態１１により第３の目標インピーダンスを補正することで、センサ素子特性のばらつきや劣化による特性変化などで、センサ素子温度とセンサ素子インピーダンスの関係が変化した場合においても、予め確認した機関自動停止中のヒータ消費電力、及び、機関自動始動後の燃費や排ガスの悪化、を抑制できる性能を維持することができる。
【０２８０】
以上のように、この発明の実施の形態１１の排出ガスセンサのヒータ制御装置は、実施の形態７〜１０の発明に対し、第二制御期間の基準期間である基準第二制御期間を備え、第３の目標インピーダンスは、第二制御期間が、基準第二制御期間より、短いほど高く、長いほど低く、補正されるよう構成している。
【０２８１】
このため、センサ素子特性のばらつきや劣化による特性変化などにより、センサ素子温度とセンサ素子インピーダンスの関係が変化した場合においても、内燃機関の自動停止中の実際のセンサ素子温度を目標温度に保つことで、実際のセンサ素子温度が推定センサ素子温度より高かった場合には、内燃機関の自動停止中におけるヒータ消費電力をさらに低減でき、実際のセンサ素子温度が推定センサ素子温度より低かった場合には、内燃機関の自動始動後における空燃比の検出要求に対しセンサ素子温度の活性温度への到達遅延を防止でき、空燃比フィードバック制御の開始タイミングが遅れず燃費や排出ガスの悪化を防止できる。
【０２８２】
また、内燃機関の自動停止中のヒータ停止期間で第３の目標インピーダンスを補正することで、例えば、排出ガスセンサの周辺温度といった排出ガスセンサの周辺雰囲気が補正毎に大きく異なることなく、より正確な補正を実行することが可能となる。
【０２８３】
さらに、内燃機関の自動停止毎に第３の目標インピーダンスを補正することができるため、キーオフなどにより内燃機関を停止したときを利用して同様の補正を実施する場合に比べ、補正する機会が多く、より正確な補正を実行することが可能となる。
【０２８４】
実施の形態１２．
次に、この発明の実施の形態１２に係る排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。実施の形態１２は、実施の形態１１に対し、より正確に第３の目標インピーダンスを補正できるようにしたものである。
【０２８５】
実施の形態１２は、実施の形態１１に対し、以下の点が異なる。
即ち、図３５は、実施の形態１２の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１１の図３２に対して、図３５には、ステップＳ３５０１が追加されたものである。
以下、図３５における図３２からの変更点に関し説明する。
【０２８６】
図３５において、ステップＳ３２０８で、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）より小さいと判定され、ステップＳ３５０１で実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達するまでの第一の通過点であるインピーダンスＡ２９０１（Ｚ＿ＴＡ）より大きく、かつ、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達するまでの第二の通過点であるインピーダンスＢ２９０２（Ｚ＿ＴＢ）以下の場合、ステップＳ３２０９で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰの前回値に演算周期を加算し、ステップＳ３２１０で、排出ガスセンサのヒータを停止する。
【０２８７】
一方、ステップＳ３５０１において、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達するまでの第一の通過点であるインピーダンスＡ２９０１（Ｚ＿ＴＡ）以下、又は、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達するまでの第二の通過点であるインピーダンスＢ２９０２（Ｚ＿ＴＢ）より大きい場合、ステップＳ３２０９を実施せずに、ステップＳ３２１０で排出ガスセンサのヒータを停止する。
【０２８８】
ここで、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達するまでの第一の通過点であるインピーダンスＡ２９０１（Ｚ＿ＴＡ）は、制御装置１０７の自動停止／自動始動装置１１１による内燃機関１０１の自動停止開始後の排出ガスセンサのヒータ停止期間、即ち、図２９における第二制御期間３０２の中で設定され、ヒータ停止開始直後の実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）の上昇が遅い部分（区間Ａ）を除くように、予め適合試験などにより設定する。
また、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達するまでの第二の通過点であるインピーダンスＢ２９０２（Ｚ＿ＴＢ）は、第一の通過点であるインピーダンスＡ２９０１（Ｚ＿ＴＡ）を通過後、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に到達直前にあたるインピーダンスを予め適合試験などにより設定する。
このように設定することにより、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）の変化の大きい部分を使用しての補正ができ、より正確に補正を行うことができる。
【０２８９】
なお、実施の形態１２におけるヒータ停止期間の初期値Ｔ＿Ｔ２ＩＮＩは、図３１のインピーダンス中央品３００２において、第一の通過点であるインピーダンスＡ２９０１（Ｚ＿ＴＡ）から第二の通過点であるインピーダンスＢ２９０２（Ｚ＿ＴＢ）に到達するまでの時間が設定される。設定値は、制御装置１０７のＲＯＭに記憶され、ステップＳ３２０３で使用される。
【０２９０】
なお、実施の形態１２におけるインピーダンスＢ２９０２（Ｚ＿ＴＢ）は、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）と同値にしても、実施の形態１２における効果を得ることができる。
【０２９１】
以上のように、この発明の実施の形態１２によれば、実施の形態１１の発明に対し、第二制御期間にセンサ素子インピーダンスが上昇し、第３の目標インピーダンスに到達するまでの第一の通過点であるインピーダンスＡと、センサ素子インピーダンスがインピーダンスＡを通過後、第３の目標インピーダンスに到達前の第二の通過点であるインピーダンスＢと、インピーダンスＡからインピーダンスＢに到達するまでの経過時間を計測する経過時間計測手段と、経過時間計測手段によって計測される経過時間の基準値である基準経過時間を備え、第３の目標インピーダンスは、経過時間計測手段によって計測される経過時間が、基準経過時間より短いほど高く、長いほど低く、補正されるよう構成しているので、実施の形態１１の効果に加え、ヒータ停止期間の内、センサ素子インピーダンスの変化が大きい部分の経過時間を使用して第３の目標インピーダンスを補正することができ、より正確な補正を実行することが可能となる。
【０２９２】
実施の形態１３．
次に、この発明の実施の形態１３における排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。実施の形態１３は、実施の形態１２に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図３６は、実施の形態１３の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１２の図３５に対して、図３６にはステップＳ３６０２が追加され、ステップＳ３６０１、Ｓ３６０３、Ｓ３６０４が変更されている。
以下、図３６における図３５からの変更点に関し説明する。
【０２９３】
図３６において、ステップＳ３２１２で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の補正実施条件が成立している場合、ステップＳ３６０２で、所定時間あたりのインピーダンスの変化量を下式（１９）にて算出し、Ｚ＿ＤＬＴに格納する。
（Ｚ＿ＴＢ − Ｚ＿ＴＡ）÷ Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰ＝Ｚ＿ＤＬＴ・・・式（１９）
【０２９４】
次に、ステップＳ３６０３で、所定時間あたりのインピーダンスの変化量Ｚ＿ＤＬＴが、基準変化量Ｚ＿ＢＤＬＴに、基準変化量Ｚ＿ＢＤＬＴの下側の不感帯量に相当する不感帯Ｚ＿ＢＤＬＴＤＺ２を減算した値以下のとき、ステップＳ３２１４で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の前回値から減算補正量Ｚ＿Ｃ１を減算した値を補正後の第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）として、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に格納し、ステップＳ３２１７でＦ＿ＤＯＮＥに１を格納した上で、ステップＳ３２１８で、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）を維持するようヒータへの印加実効電圧が設定される。
【０２９５】
ステップＳ３６０４で、所定時間あたりのインピーダンスの変化量Ｚ＿ＤＬＴが、基準変化量Ｚ＿ＢＤＬＴに、基準変化量Ｚ＿ＢＤＬＴの上側の不感帯量に相当する不感帯Ｚ＿ＢＤＬＴＤＺ１を加算した値以上のとき、ステップＳ３２１６で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の前回値から加算補正量Ｚ＿Ｃ２を加算した値を補正後の第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）として、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）に格納し、ステップＳ３２１７でＦ＿ＤＯＮＥに１を格納した上で、ステップＳ３２１８で、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）を維持するようヒータへの印加実効電圧が設定される。
【０２９６】
所定時間あたりのインピーダンスの変化量Ｚ＿ＤＬＴが不感帯内にあるとき、即ち、Ｚ＿ＢＤＬＴ−Ｚ＿ＢＤＬＴＤＺ２＜Ｚ＿ＤＬＴ＜Ｚ＿ＢＤＬＴ＋Ｚ＿ＢＤＬＴＤＺ１の関係にあるとき、ステップＳ３２１７でＦ＿ＤＯＮＥに１を格納した上で、ステップＳ３２１８で、実インピーダンス２１０４（Ｚ＿ＲＥＡＬ）が第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）を維持するようヒータへの印加実効電圧が設定される。
【０２９７】
なお、基準変化量Ｚ＿ＢＤＬＴには、ステップＳ３６０１で、基準変化量初期値Ｚ＿ＢＤＬＴＩＮＩが格納される。
また、基準変化量初期値Ｚ＿ＢＤＬＴＩＮＩには、図３１のインピーダンス中央品３００２において、第一の通過点であるインピーダンスＡ２９０１（Ｚ＿ＴＡ）と第二の通過点であるインピーダンスＢ２９０２（Ｚ＿ＴＢ）の差分を、第一の通過点であるインピーダンスＡ２９０１（Ｚ＿ＴＡ）から第二の通過点であるインピーダンスＢ２９０２（Ｚ＿ＴＢ）に到達するまでの時間で除算したものである。基準変化量初期値Ｚ＿ＢＤＬＴＩＮＩは、制御装置１０７のＲＯＭに記憶され、前記ステップＳ３６０１で使用される。
【０２９８】
以上のように、この発明の実施の形態１３は、実施の形態１２の発明に対し、第３の目標インピーダンスは、インピーダンスＡからインピーダンスＢまでの所定時間あたりのインピーダンス変化量が、インピーダンスＡからインピーダンスＢまでの所定時間あたりのインピーダンス変化量の基準値に対し、大きいほど高く、小さいほど低く、補正されるよう構成したものである。
【０２９９】
これにより、第二制御期間であるヒータ停止期間の内、センサ素子インピーダンスの変化が大きい部分の所定時間あたりのインピーダンス変化量を使用して第３の目標インピーダンスを補正することができ、より正確な補正を実行することが可能となる。
【０３００】
実施の形態１４．
次に、この発明の実施の形態１４に係る排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。実施の形態４は、実施の形態１１に対し、以下の点が異なるものである。
即ち、図３７は、実施の形態４の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１１の図３２に対して、図３７には、ステップＳ３７０１〜Ｓ３７１３が追加されている。
以下、図３７における図３２からの変更点に関し説明する。
【０３０１】
図３７において、ステップＳ３２０１で初期化条件が成立したとき、ステップＳ３７０１、Ｓ３７０２の初期化を追加する。即ち、ステップＳ３７０１で、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段によって計測可能な最大のインピーダンスの初期値（Ｚ＿ＭＡＸＩＮＩ）をＺ＿ＭＡＸに格納し、ステップＳ３７０２で、ヒータ制御装置１１２により、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）となるようヒータへの印加実効電圧を設定するのではなく、ヒータ停止期間（第二制御期間３０２）に応じて、ヒータへの印加実効電圧を直接設定する手段を実施中であることを示すフラグ（Ｆ＿ＶＥＸＥ）に０を格納する。
【０３０２】
インピーダンス計測手段によって計測可能な最大のインピーダンスの初期値（Ｚ＿ＭＡＸＩＮＩ）は、例えば、設計したセンサ素子などのハードウェアの構成の制約により決めることが可能である。もしくは、インピーダンス計測手段によって計測されるインピーダンスの計測精度が高い範囲の上限を設定してもよい。
【０３０３】
その後、ステップＳ３２０４〜Ｓ３２１３までの間、実施の形態１１と同じ処理を行い、ステップＳ３２１３で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰが、ヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）にヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）の上側の不感帯量に相当する不感帯Ｔ＿Ｔ２ＤＺ１を加算した値以上でないと判定され、ステップＳ３２１５で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰが、ヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）にヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）の下側の不感帯量に相当する不感帯Ｔ＿Ｔ２ＤＺ２を減算した値以下と判定されたとき、ステップＳ３７０３で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の前回値から加算補正量Ｚ＿Ｃ２を加算した値が、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段によって計測可能な最大のインピーダンスＺ＿ＭＡＸより大きいかを判定し、大きいと判定された場合、ステップＳ３７０４で、ヒータ停止期間（第二制御期間３０２）に応じてヒータへの印加実効電圧を直接設定する手段を実施中であることを示すフラグ（Ｆ＿ＶＥＸＥ）に１を格納する。
【０３０４】
次に、ステップＳ３７０５で、Ｆ＿ＶＥＸＥの前回値が０と判定された場合、ステップＳ３７０６で、インピーダンス計測手段によって計測可能な最大のインピーダンスＺ＿ＭＡＸを維持するために必要なヒータへの印加実行電圧として、Ｖ＿ＭＡＸにヒータへの印加実効電圧の前回値を格納し、ステップＳ３７０７で、ヒータへの印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３にＶ＿ＭＡＸを格納する。
一方、ステップＳ３７０５で、Ｆ＿ＶＥＸＥの前回値が０でないと判定された場合、ステップＳ３７０８で、ヒータへの印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３の前回値から減算補正量Ｖ＿Ｃ２を減算した値をヒータへの印加実効電圧として、ヒータへの印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３に格納する。また、ステップＳ３７０３で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の前回値から加算補正量Ｚ＿Ｃ２を加算した値が、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段によって計測可能な最大のインピーダンスＺ＿ＭＡＸより大きくないと判定された場合、ステップＳ３２１６へ進み、実施の形態１１と同じ処理を行う。
【０３０５】
一方、ステップＳ３２１３で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰが、ヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）にヒータ停止期間（Ｔ＿Ｔ２）の上側の不感帯量に相当する不感帯Ｔ＿Ｔ２ＤＺ１を加算した値以上と判定された場合、ステップＳ３７０９で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）の前回値から減算補正量Ｚ＿Ｃ１を減算した値が、排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段によって計測可能な最大のインピーダンスＺ＿ＭＡＸ以下であるかを判定し、Ｚ＿ＭＡＸ以下でないと判定された場合、ステップＳ３７１０で、ヒータへの印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３の前回値に加算補正量Ｖ＿Ｃ１を加算した値をヒータへの印加実効電圧として、ヒータへの印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３に格納する。
一方、ステップＳ３７０９で、Ｚ＿ＭＡＸ以下と判定された場合、ステップＳ３７１１で、ヒータ停止期間（第二制御期間３０２）に応じてヒータへの印加実効電圧を直接設定する手段を実施中であることを示すフラグ（Ｆ＿ＶＥＸＥ）に０を格納した上で、ステップＳ３２１４へ進み、実施の形態１１と同じ処理を行う。
【０３０６】
ステップＳ３７０７、Ｓ３７０８、Ｓ３７０９の何れかで、ヒータへの印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３にヒータへの印加実効電圧の今回値が格納された後、ステップＳ３７１２で、Ｆ＿ＤＯＮＥに１を格納し、ステップＳ３７１３で、ヒータへ印加実効電圧Ｖ＿Ｔ３が印加される。
【０３０７】
なお、上記実施の形態１４において、加算補正量Ｖ＿Ｃ１、及び、減算補正量Ｖ＿Ｃ２は、あらかじめ適合試験などによって設定された値とする。
【０３０８】
以上のように、この発明の実施の形態１４は、実施の形態１１の発明に対し、インピー
ダンス計測手段によって計測可能な最大のインピーダンス以上に、第３の目標インピーダンスを設定する場合、第二制御期間に応じて目標ヒータ印加実効電圧を設定するよう構成したものである。
【０３０９】
センサ素子インピーダンスは、低温であるほど、センサ素子温度の変化に対するセンサ素子インピーダンスの変化が大きくなる特性を有し、この低温域までインピーダンスを計測する場合、高温域と低温域とで、計測感度（言い換えると、分解能）を変えたり、目標インピーダンスにフィードバック制御する際のフィードバックゲインを変えたりする必要があるが、実施の形態１４の発明によれば、コストアップにつながるハードウェアの追加変更の必要なく低温域に制御することが可能となる。
【０３１０】
実施の形態１５．
次に、この発明の実施の形態１５に係る排出ガスセンサのヒータ制御装置について説明する。実施の形態１５は、実施の形態１２において、以下の点が異なるものである。
即ち、図３８は、実施の形態１５の特徴的な制御を説明するフローチャートで、実施の形態１２の図３５に対して、図３８には、ステップＳ３８０１〜Ｓ３８０３が追加されている。
以下、図３８における図３５からの変更点に関し説明する。
【０３１１】
図３８において、ステップＳ３２０１で初期化条件が成立したとき、ステップＳ３８０１で、排出ガスセンサが故障していることを示す排出ガスセンサ故障フラグＦ＿ＦＡＩＬに０を格納し、初期化を実施する。
【０３１２】
その後、ステップＳ３２０４〜Ｓ３２１６までの間、実施の形態１２と同じ処理を行い、ステップＳ３２１４、又は、ステップＳ３２１６で、第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）が更新されたとき、ステップＳ３８０２で、自動停止後の経過時間Ｔ＿ＨＴＲＳＴＰが、インピーダンス正常品の場合の自動停止後の経過時間の下限値Ｔ＿ＦＡＩＬより短いかを判定する。
ステップＳ３８０２で短いと判定された場合、排出ガスセンサが故障していると判定し、ステップＳ３８０３で、排出ガスセンサ故障フラグＦ＿ＦＡＩＬに１を格納した上でステップＳ３２１７へ進み、以降、実施の形態１２と同じ処理を行う。
一方、ステップＳ３８０２で短くないと判定された場合は、ステップＳ３２１７へ進み、実施の形態１２と同じ処理を行う。
【０３１３】
以上のように、この発明の実施の形態１５は、実施の形態１２におけるインピーダンスＡからインピーダンスＢまでの経過時間の短さ、又は、実施の形態１３におけるインピーダンスＡからインピーダンスＢまでの所定時間あたりのインピーダンス変化量の大きさ、に基づいて、排出ガスセンサの故障判定を行うよう構成したものである。
【０３１４】
これにより、内燃機関の自動停止中のヒータ停止期間に排出ガスセンサの故障判定を行うことで、例えば、排出ガスセンサの周辺温度といった排出ガスセンサの周辺雰囲気に影響されることなく、より正確に判定することが可能となり、また、故障判定頻度も増やすことができる。
【０３１５】
なお、上記実施の形態１１〜１５においては、キーオフ時に第３の目標インピーダンス２１０３（Ｚ＿Ｔ３）を初期値Ｚ＿Ｔ３ＩＮＩに格納した上で、第３の目標インピーダンス２１０３の初期値（Ｚ＿Ｔ３ＩＮＩ）を書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させ、次回キーオン初期化時にこのＺ＿Ｔ３ＩＮＩを使用してもよい。
【０３１６】
なお、上記実施の形態１〜１５における排出ガスセンサ１０５、及び、排出ガスセンサ
１０６は、排出ガス中の空燃比を検出するもの（いわゆるリニアＡ／Ｆセンサ）、又は、理論空燃比に対しリッチ／リーンの傾向を検出するのもの（いわゆるλＯ２センサ）のいずれであってもよい。
【符号の説明】
【０３１７】
１０１…内燃機関、１０２…吸気通路、１０３…排気通路、１０４…触媒、
１０５…第１の排出ガスセンサ、１０６…第２の排出ガスセンサ、１０７…制御装置、
１０８…各種センサ、１０９…インジェクタ、１１０…空燃比制御装置、
１１１…自動停止／自動始動装置、１１２…排出ガスセンサのヒータ制御装置、
ＡＦ１…第一の空燃比に対応した検出信号、ＡＦ２…第二の空燃比に対応した検出信号、
２０１…センサ素子、２０２…ヒータ、３０１…第一制御期間、３０２…第二制御期間、
３０３…第三制御期間、３０４…第四制御期間、３０５…第１の目標印加実効電圧、
３０６…第２の目標印加実効電圧、３０７…第３の目標印加実効電圧、
３０８…センサ素子目標温度（内燃機関運転中）、
３０９…排出ガスセンサの活性下限温度、
３１０…センサ素子目標温度（内燃機関自動停止中）、
３１１…第二/第三/第四制御期間におけるヒータの消費電力量の合計、
Ｔ１…第二制御期間終了時間、Ｔ２…第四制御期間終了時間、
２１０１…第１の目標インピーダンス（Ｚ＿Ｔ１）、
２１０２…第２の目標インピーダンス（Ｚ＿Ｔ２）、
２１０３…第３の目標インピーダンス（Ｚ＿Ｔ３）、
２１０４…実インピーダンス（Ｚ＿ＲＥＡＬ）、
２９０１…インピーダンスＡ（Ｚ＿ＴＡ）、２９０２…インピーダンスＢ（Ｚ＿ＴＢ）、
３００１…インピーダンス初期下限品、３００２…インピーダンス初期中央品、
３００３…インピーダンス初期上限品、３００４…インピーダンス劣化品、
３００５…ばらつき範囲、３００６…ばらつき範囲、
３００７…センサ素子の実温度変化、
３１０１、３１０２Ａ、３１０２Ｂ…センサ素子の実温度、
３１０３Ａ、３１０３Ｂ…補正後の第３の目標インピーダンス、
３１０４、３１０５Ａ、３１０５Ｂ…ヒータへの印加実効電圧を０Ｖとしてからの経過時間、
３３０１…インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正後）、
３３０２…インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正なし）、
３３０３…インピーダンス初期中央品、
３３０４…インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正後）の実インピーダンス、
３３０５…インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正無）の実インピーダンス、
３３０６…インピーダンス初期中央品の実インピーダンス、
３３０７…インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正後）の実センサ素子温度、
３３０８…インピーダンス劣化品（目標インピーダンス補正無）の実センサ素子温度、
３３０９…インピーダンス初期中央品の実センサ素子温度、
３３１０…消費電力低減量、
３４０１…インピーダンス初期下限品（インピーダンス補正後）、
３４０２…インピーダンス初期下限品（インピーダンス補正なし）、
３４０３…インピーダンス初期中央品、
３４０４…インピーダンス初期下限品（インピーダンス補正後）の実インピーダンス、
３４０５…インピーダンス初期下限品（インピーダンス補正無）の実インピーダンス、
３４０６…インピーダンス初期中央品の実インピーダンス、
３４０７…インピーダンス初期下限品（インピーダンス補正後）の実センサ素子温度、
３４０８…インピーダンス初期下限品（インピーダンス補正無）の実センサ素子温度、
３４０９…インピーダンス初期中央品の実センサ素子温度。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の停止条件が成立したときに前記内燃機関を自動停止し、前記内燃機関の始動条件が成立したときに前記内燃機関を自動始動する前記内燃機関の自動停止／自動始動装置と、前記内燃機関の排気通路に設けられ、排出ガス中の空燃比、又は、排出ガスの理論空燃比からのリッチ／リーンの傾向、の少なくとも一方を検出する排出ガスセンサと、前記排出ガスセンサを加熱するヒータと、前記ヒータへの印加実効電圧を目標ヒータ印加実効電圧となるように制御するヒータ制御装置を備え、前記ヒータ制御装置は、
前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記排出ガスセンサのセンサ素子温度が前記内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度となるような第１の目標印加実効電圧に設定する第一制御期間と、前記内燃機関の自動停止開始後、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記第１の目標印加実効電圧より低い第２の目標印加実効電圧に設定する第二制御期間と、前記第二制御期間中に、前記第二制御期間の終了を判定する第二制御期間終了判定手段と、前記第二制御期間終了判定手段により、前記第二制御期間の終了判定後、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記第２の目標印加実効電圧より高く、前記排出ガスセンサのセンサ素子温度が前記内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度となるような第３の目標印加実効電圧に制御する第三制御期間とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排出ガスセンサの検出値に応じ、前記内燃機関への燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を備え、前記ヒータ制御装置は、前記内燃機関の自動始動後、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度になるまで、前記第１の目標印加実効電圧以上である第４の目標印加実効電圧に設定する第四制御期間を備え、前記第四制御期間は、前記内燃機関の自動始動後、前記燃料噴射量補正手段が動作を開始するまでに終了するよう設定され、前記内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度は、前記第二制御期間、前記第三制御期間及び前記第四制御期間におけるヒータ消費電力量の合計が最小となるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ヒータ制御装置は、前記内燃機関の自動停止開始からの経過時間を計測する自動停止経過時間計測手段を備え、前記第二制御期間終了判定手段は、前記自動停止経過時間計測手段によって計測された自動停止開始からの経過時間が、第二制御期間終了時間を経過した際に、前記第二制御期間の終了を判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第二制御期間終了時間は、前記内燃機関の自動停止開始から、前記排出ガスセンサのセンサ素子温度が前記内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度に到達するまでの時間に設定されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ヒータ制御装置は、内燃機関の自動停止／自動始動が連続することを判定する自動停止／自動始動連続判定手段を備え、前記自動停止／自動始動連続判定手段が、自動停止／自動始動が連続していると判定したとき、前記第二制御期間終了時間が短くなるよう補正されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ヒータ制御装置は、前記内燃機関の自動停止／自動始動が連続することを判定する自動停止／自動始動連続判定手段を備え、前記自動停止／自動始動連続判定手段が、自動停止／自動始動が連続していると判定したとき、前記第３の目標印加実効電圧が高くなるよう補正されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記自動停止／自動始動の連続とは、前記内燃機関の自動始動後、前記排出ガスセンサが活性状態になる前に、再び前記内燃機関の自動停止を開始する状態であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記ヒータ制御装置は、前記排出ガスセンサの周辺温度を推定するセンサ周辺温度推定手段を備え、前記第３の目標印加実効電圧は、前記センサ周辺温度推定手段によって推定されるセンサ周辺温度に応じて補正されること特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記ヒータ制御装置は、前記内燃機関の自動停止開始からの経過時間を計測する自動停止経過時間計測手段を備え、前記第３の目標印加実効電圧は、前記自動停止経過時間計測手段によって計測される自動停止開始からの経過時間が長いほど高く補正されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記ヒータ制御装置は、前記排出ガスセンサのセンサ素子インピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、前記インピーダンス計測手段によって計測されたセンサ素子インピーダンスが、目標インピーダンスとなるよう前記ヒータへの印加実効電圧を設定する印加実効電圧設定手段を備え、前記印加実効電圧設定手段は、前記第一制御期間において
、前記センサ素子インピーダンスが、前記内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度に相関する第１の目標インピーダンスになるよう、前記第１の目標印加実効電圧を設定し、前記内燃機関の自動停止開始後、前記第二制御期間において、前記センサ素子インピーダンスが、前記第１の目標インピーダンスより高い第２の目標インピーダンスになるよう、前記第２の目標印加実効電圧を設定し、前記第二制御期間終了判定手段により、前記第二制御期間の終了判定後、前記第三制御期間において、前記センサ素子インピーダンスが、前記内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度に相関する第３の目標インピーダンスになるよう、前記第３の目標印加実効電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記第二制御期間終了判定手段は、前記内燃機関の自動停止開始後、前記第二制御期間において、前記センサ素子インピーダンスが、前記第３の目標インピーダンスに到達した際に、前記第二制御期間の終了を判定することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記印加実効電圧設定手段は、前記内燃機関の自動停止開始後、前記第二制御期間において、前記第１の目標印加実効電圧より低い目標印加実効電圧、もしくは、０Ｖ（即ち、前記ヒータを停止）になるよう前記第２の目標印加実効電圧を設定することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記排出ガスセンサの検出値に応じ、前記内燃機関への燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を備え、前記ヒータ制御装置は、前記内燃機関の自動始動後、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度になるまで、前記第１の目標印加実効電圧以上である第４の目標印加実効電圧に設定する第四制御期間を備え、前記第四制御期間は、前記内燃機関の自動始動後、前記燃料噴射量補正手段が動作を開始するまでに終了するよう設定され、前記内燃機関の自動停止中のセンサ素子目標温度は、前記第二制御期間、前記第三制御期間、前記第四制御期間におけるヒータ消費電力量が最小となるように設定されることを特徴とする請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の排出ガスセンサのヒータ内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記ヒータ制御装置は、前記排出ガスセンサの周辺温度を推定するセンサ周辺温度推定手段を備え、前記第３の目標インピーダンスは、前記センサ周辺温度推定手段によって推定されるセンサ周辺温度に応じて補正されること特徴とする請求項１０〜請求項１３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置制御装置。
【請求項１５】
前記第３の目標インピーダンスは、前記自動停止経過時間計測手段によって計測される自動停止開始からの経過時間が長いほど低く補正されることを特徴とする請求項１０〜請求項１４のいずれか１項に記載の排出ガスセンサのヒータ内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記ヒータ制御装置は、前記内燃機関の自動停止開始から自動停止終了までの自動停止時間を計測する自動停止時間計測手段と、前記内燃機関の自動始動後、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度になるまで、前記第１の目標印加実効電圧以上である第４の目標印加実効電圧に設定する第四制御期間を備え、前記第四制御期間において、前記第４の目標印加実効電圧と前記第４の目標印加実効電圧を印加する印加期間のいずれか１つ、または、両方は、前記自動停止時間計測手段によって計測された自動停止時間に応じて補正されることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
前記ヒータ制御装置は、前記排出ガスセンサの周辺温度を推定するセンサ周辺温度推定手段と、前記内燃機関の自動始動後、前記目標ヒータ印加実効電圧を、前記内燃機関の運転中のセンサ素子目標温度になるまで、前記第１の目標印加実効電圧以上である第４の目標印加実効電圧に設定する第四制御期間を備え、前記第四制御期間において、前記第４の目標印加実効電圧と前記第４の目標印加実効電圧を印加する印加期間のいずれか１つ、または、両方は、前記センサ周辺温度推定手段によって推定されるセンサ周辺温度に基づき補正されることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１８】
前記ヒータ制御装置は、前記第二制御期間の基準期間である基準第二制御期間を備え、
前記第３の目標インピーダンスは、前記第二制御期間が、前記基準第二制御期間より、短いほど高く、長いほど低く、補正されることを特徴とする請求項１０〜請求項１５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１９】
前記ヒータ制御装置は、前記第二制御期間に前記センサ素子インピーダンスが上昇し、前記第３の目標インピーダンスに到達するまでの第一の通過点であるインピーダンスＡと
、前記センサ素子インピーダンスが前記インピーダンスＡを通過後、前記第３の目標インピーダンスに到達するまでの第二の通過点であるインピーダンスＢと、前記インピーダンスＡから前記インピーダンスＢに到達するまでの経過時間を計測する経過時間計測手段と
、前記経過時間計測手段によって計測される経過時間の基準値である基準経過時間とを備え、前記第３の目標インピーダンスは、前記経過時間計測手段によって計測される経過時間が、前記基準経過時間より短いほど高く、長いほど低く、補正されることを特徴とする請求項１８に記載の排出ガスセンサのヒータ内燃機関の制御装置。
【請求項２０】
前記第３の目標インピーダンスは、前記インピーダンスＡから前記インピーダンスＢまでの所定時間あたりのインピーダンス変化量が、前記インピーダンスＡから前記インピーダンスＢまでの所定時間あたりのインピーダンス変化量の基準値に対し、大きいほど高く
、小さいほど低く補正されることを特徴とする請求項１９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２１】
前記インピーダンス計測手段によって計測可能な最大のインピーダンス以上に、前記第３の目標インピーダンスを設定する場合は、前記第二制御期間に応じて目標ヒータ印加実効電圧を設定することを特徴とする請求項１８〜請求項２０のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２２】
前記第二制御期間の前記基準第二制御期間に対する短さ、又は、前記インピーダンスＡから前記インピーダンスＢまでの経過時間の短さ、又は、前記インピーダンスＡから前記インピーダンスＢまでの所定時間あたりのインピーダンス変化量の大きさに基づいて、前記排出ガスセンサの故障判定を行う故障判定手段を備えたことを特徴とする請求項１８〜請求項２１のいずれか１項に記載の排出ガスセンサのヒータ制御装置。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【公開番号】特開２０１３−１１５８３（Ｐ２０１３−１１５８３Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７２４７（Ｐ２０１１−２４７２４７）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】