ヒータ制御装置
【課題】内燃機関の運転が間欠的に停止される車両用内燃機関システムの空燃比センサのヒータを、より消費電力が少ない形で制御できるヒータ制御装置を提供する。
【解決手段】空燃比センサのヒータを制御するヒータ制御装置を、内燃機関の運転停止時間の予測結果に基づき（ステップＳ１０４）、消費電力が少なくなるように、内燃機関の運転停止中、ヒータに電力を供給し続けるか、内燃機関の運転停止中、ヒータへの電力供給を停止する（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）かを決定する装置として構成しておく。
【解決手段】空燃比センサのヒータを制御するヒータ制御装置を、内燃機関の運転停止時間の予測結果に基づき（ステップＳ１０４）、消費電力が少なくなるように、内燃機関の運転停止中、ヒータに電力を供給し続けるか、内燃機関の運転停止中、ヒータへの電力供給を停止する（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）かを決定する装置として構成しておく。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関システムの空燃比センサのヒータを制御するヒータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空燃比センサを備えた一般的な車両用内燃機関システム（車両に搭載される内燃機関システム）は、内燃機関の始動時に空燃比センサのヒータへの通電が開始され、内燃機関の停止時に当該ヒータへの通電が停止されるものとなっている。
【０００３】
ただし、内燃機関の始動前に、空燃比センサの加熱が完了していれば（空燃比センサが比較的に高温となっていれば）、空燃比に基づくフィードバック制御をより早く開始できることになる。このため、内燃機関の実際の始動前（ドアのオープン時等）に、空燃比センサのヒータへの通電を開始すること（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【０００４】
また、内燃機関の停止中にも空燃比センサのヒータへの通電を行うアイドリングストップ車用の内燃機関システム（例えば、特許文献１参照。）も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８８６８８号公報
【特許文献２】特開２００５−８３３３８号公報
【特許文献３】特開平９−１７０９９７号公報
【特許文献４】特開２００７−１７３６１号公報
【特許文献５】特開昭６１−２７４２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の運転が間欠的に停止される車両（アイドリングストップ車やハイブリッド車等）用の内燃機関システムを、内燃機関の間欠的な停止中にも空燃比センサの加熱（空燃比センサのヒータへの電力供給）が行われるシステムとして構成しておけば、内燃機関の運転再開時に空燃比に基づくフィードバック制御をより早く開始することが可能となる。ただし、そのような構成を採用しておいた場合、内燃機関の運転停止中に、空燃比センサの温度維持のために、かなりの量の電力が必要とされることになってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、内燃機関の運転が間欠的に停止される車両用内燃機関システムの空燃比センサのヒータを、より消費電力が少ない形で制御できるヒータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の、間欠的に運転が停止される内燃機関、前記内燃機関の空燃比を検出するための空燃比センサ、及び、前記空燃比センサを加熱するためのヒータを備えた車両用内燃機関システムの前記ヒータを制御するヒータ制御装置は、前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する運転停止時間予測手段と、前記内燃機関の運転中は、前記空燃比センサの温度が所定温度となるように前記ヒータに電力を供給する電力供給手段であって、前記内燃機関の運転が停止されたときに前記ヒータへの電力の供給を停止して前記内燃機関の運転が開始されたときに前記ヒータへの電力の供給を開始する第１制御と、前記内燃機関の運転停止中に前記ヒータへの電力を供給しつづける第２制御
とを、実行可能であり、前記内燃機関の運転が停止されたときに、前記第１制御及び第２制御の中の、前記運転停止時間予測手段により予測されている運転停止時間の経過時に前記内燃機関の運転が再開された場合におけるヒータへの総供給電力量が少なくなる方の制御を開始する電力供給手段とを備える。
【０００９】
すなわち、車両用内燃機関システムの内燃機関の間欠停止時における空燃比センサのヒータ制御としては、上記内容の第１制御と第２制御とが考えられるが、第２制御は、その実行に、内燃機関の運転停止時間にほぼ比例する電力量を必要とする制御である。一方、第１制御は、その実行に、内燃機関の運転開始時の空燃比センサの温度、外気温等により定まる電力量（冷えている空燃比センサを所定温度まで上昇させるのに必要な電力量）を必要とする制御であるため、第１制御の実行に必要とされる電力量が、第２制御の実行に必要とされる電力量よりも大きくなる内燃機関の運転停止時間範囲が存在することになる。
【００１０】
従って、運転停止時間が当該運転停止時間範囲内にある場合には、第２制御を行い、運転停止時間が当該運転停止時間範囲内にない場合には、第１制御を行うようにすれば、常に第１制御或いは第２制御を行った場合よりも、消費電力が少ない形で、空燃比センサのヒータを制御できることになる。ただし、内燃機関の実際の運転停止時間は、内燃機関の運転停止時には確定しない値（時間）であるので、本発明のヒータ制御装置を、前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する運転停止時間予測手段を備え、当該運転停止時間予測手段により予測された運転停止時間に基づき、第１制御、第２制御のいずれを実行するかを決定する装置としてあるのである。
【００１１】
なお、本発明のヒータ制御装置の運転停止時間予測手段は、何らかの形で運転停止時間を予測できるものでありさえすれば良い。例えば、運転停止時間予測手段として、過去の何回かの実際の運転停止時間の平均値を、運転停止時間として予測する（運転停止時間の予測結果として出力する）手段や、他システム（例えば、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System；財団法人道路交通情報通信システムの商標））から得た、前記車両が走行している道路の混雑状況に関する情報等に基づき、前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する手段を採用しておくことが出来る。また、運転停止時間予測手段として、内燃機関の運転が停止された時刻に応じた値（時間帯毎に予め定められている値等）を、運転停止時間の予測結果として出力する手段を採用しておくことも出来る。
【００１２】
また、本発明のヒータ制御装置の電力供給手段は、どのような形で、開始する制御（消費電力が少なくなる可能性が高い方の制御）を決定する手段であっても良い。例えば、電力供給手段として、各制御によるヒータへの総供給電力量が一致する内燃機関の運転停止時間よりも前記運転停止時間予測手段によって予測されている運転停止時間が長い場合に、前記第１制御を開始し、そうでなかった場合に、前記第２制御を開始する手段を採用しておくことが出来る。さらに、そのような電力供給手段として、各制御によるヒータへの総供給電力量が一致する内燃機関の運転停止時間を、毎回、外気温等から求める手段を採用しておくことも、当該運転停止時間が予め設定されている手段を採用しておくことも出来る。
【００１３】
また、本発明のヒータ制御装置を、『前記内燃機関の排気通路に、燃料中の硫黄分により被毒する触媒が設けられたシステムであると共に、当該触媒の硫黄被毒を回復させるための、前記空燃比センサの出力を必要とする硫黄被毒回復制御が、適宜、行われる車両用内燃機関システム』用の装置として実現する場合には、前記電力供給手段として、前記硫黄被毒回復制御が行われている間に前記内燃機関の運転が停止された場合には、常に（停止時間予測手段により予測されている運転停止時間が何であっても）、第２制御を開始する手段を採用しておくことが望ましい。何故ならば、硫黄被毒回復制御中に内燃機関の運
転が停止された場合、排気の悪化（排気中のＮＯｘ量の増大等）を防ぐために、内燃機関の運転再開後、即座に硫黄被毒回復制御を開始（続行）できることが望まれるためである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のヒータ制御装置を用いれば、内燃機関の運転が間欠的に停止される車両用内燃機関システムの空燃比センサのヒータを、より消費電力が少ない形で制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るヒータ制御装置が用いられた車両用内燃機関システムの構成図である。
【図２】第１実施形態に係るヒータ制御装置が内燃機関の運転停止時に実行する処理の流れ図である。
【図３】消費電力一致時間が存在する理由の説明図である。
【図４】消費電力一致時間の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るヒータ制御装置が用いられた車両用内燃機関システムの構成図である。
【図６】第２実施形態に係るヒータ制御装置が内燃機関の運転停止時に実行する処理の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
《第１実施形態》
図１に、本発明の第１実施形態に係るヒータ制御装置を備えた車両用内燃機関システムの構成を示す。
【００１８】
この車両用内燃機関システムが備える内燃機関１０は、４つの気筒１１を有するディーゼルエンジンである。内燃機関１０には、図示せぬサプライポンプから送られてきた高圧燃料を溜めておくためのコモンレール１３や、コモンレール１３内の高圧燃料を各気筒１１内へ噴射するための４つのインジェクタ１２が取り付けられている。また、内燃機関１０には、内燃機関１０内を循環する冷却水の温度を測定するための水温センサ（図示略）や、クランクシャフトの回転数（姿勢）を検出するためのクランクポジションセンサ（図示略）等も取り付けられている。
【００１９】
内燃機関１０の各気筒１１（各気筒１１の燃焼室）は、吸気マニホールド１４を介して吸気通路１５と接続されている。また、各気筒１１は、排気マニホールド２１を介して排気通路２２と接続されている。
【００２０】
吸気通路１５の途中には、ターボチャージャ１７の構成要素であるコンプレッサハウジング１７ａと、コンプレッサハウジング１７ａからの圧縮空気を冷却するためのインタークーラ１６とが、設けられている。
【００２１】
吸気通路１５のコンプレッサハウジング１７ａよりも上流の部分には、吸気（新気）の流量を測定するためのエアフローメータ１８が設けられている。また、吸気通路１５のインタークーラ１６よりも下流の部分には、吸気の流量を調整するための吸気絞り弁１９が設けられている。
【００２２】
排気マニホールド２１と吸気マニホールド１４との間には、排気マニホールド２１内を流れる排気の一部（以下、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)ガスと表記する。）を吸
気マニホールド１４に戻すためのＥＧＲ装置２０が設けられている。このＥＧＲ装置２０は、排気マニホールド２１と吸気マニホールド１４とを接続（連通）するＥＧＲ通路２０ａと、ＥＧＲ通路２０ａ内を流れるＥＧＲガス量を調節するためのＥＧＲ弁２０ｂとにより、構成されている。
【００２３】
排気通路２２の途中には、コンプレッサハウジング１７ａの駆動源であるタービンハウジング１７ｂ（ターボチャージャ１７の構成要素）が設けられている。また、排気通路２２のより下流の部分には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２３が排気浄化装置として設けられている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒２３には、触媒温度を測定するための温度センサ２４が取り付けられている。
【００２４】
排気通路２２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３よりも下流の部分には、空燃比を測定するための空燃比センサ２６が設けられている。この空燃比センサ２６は、空燃比を測定するためのセンサ素子２６ａと、センサ素子２６ａを加熱するためのヒータ２６ｂとを一体化したものとなっている。
【００２５】
また、排気通路２２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３よりも上流の部分には、図示せぬ燃料ポンプと接続された、排気通路２２内に燃料を還元剤として添加するための還元剤添加弁２５が設けられている。
【００２６】
ＥＣＵ(Electronic Control Unit）３０は、本車両用内燃機関システムの各部（吸気絞り弁１９、インジェクタ１２、ＥＧＲ弁２０ｂ等）を統合的に制御するユニットである。このＥＣＵ３０には、上記した各種センサの出力に加え、外気温センサ２７やアクセル開度センサ２８の出力が入力されている。なお、外気温センサ２７とは、外気温（本実施形態では、ラジエター前の温度）を測定するための温度センサのことである。
【００２７】
本実施形態に係るヒータ制御装置は、このＥＣＵ３０の一機能として実装された、ヒータ制御処理（ヒータ２６ｂへ電力を供給する処理）を行う装置である。そして、このＥＣＵ３０（ヒータ制御装置以外の部分）が行う他の各処理は、既存のＥＣＵと本質的には同内容の処理となっている。そのため、ＥＣＵ３０が行う他の処理の詳細説明は省略するが、ＥＣＵ３０は、車両の停止時に、内燃機関１０の運転を停止するもの（内燃機関１０をアイドリング運転しないもの）となっている。
【００２８】
また、ＥＣＵ３０は、硫黄被毒回復制御処理（ＮＯｘ吸蔵還元触媒２３が吸蔵したＳＯｘを脱離させるために、空燃比の制御等によりＮＯｘ吸蔵還元触媒２３の床温を上昇させる処理）等の空燃比センサ２６の出力を利用する各種制御処理を行うものとなっている。さらに、ＥＣＵ３０は、硫黄被毒回復制御処理の実行中に車両が停止した場合には、硫黄被毒回復制御処理を中止（中断）した上で、内燃機関１０の運転を停止させるものともなっている。
【００２９】
以上のことを前提に、以下、本実施形態に係るヒータ制御装置の動作（ヒータ制御装置／ＥＣＵ３０が実行するヒータ制御処理の内容）を具体的に説明する。なお、以下の説明において、所定温度とは、空燃比センサ２６をセンサとして利用する際の空燃比センサ２６（センサ素子２６ａ）の温度として予め定められている温度のことである。
【００３０】
ヒータ制御装置（ＥＣＵ３０）が実行するヒータ制御処理は、既存のヒータ制御処理と同様に、内燃機関１０の運転中は、空燃比センサ２６の温度が所定温度となるように（正確には、センサ素子２６ａのインピーダンスが所定インピーダンスとなるように）、ヒータ２６ｂへ電力を供給する処理である。ただし、ヒータ制御装置が実行するヒータ制御処理は、内燃機関１０の運転が停止された場合には、図２に示した手順でヒータ２６ｂへの
電力供給を続けるか否かを決定する処理となっている。
【００３１】
すなわち、ヒータ制御装置は、通常（内燃機関１０が運転されている間）は、空燃比センサ２６の温度が所定温度となるように、ヒータ２６ｂへ電力を供給している。そして、ヒータ制御処理は、内燃機関１０の運転が停止された場合には、まず、今回の内燃機関１０の運転停止時（前）に硫黄被毒回復制御処理が実行中であったか否かを判断する（ステップＳ１００）。
【００３２】
内燃機関１０の運転停止時に硫黄被毒回復制御処理が実行中であった場合（ステップＳ１００；ＹＥＳ）、ヒータ制御装置は、ヒータ２６ｂへの電力供給を停止することなく、内燃機関１０の運転が開始されるのを待機する（ステップＳ１０８）。
【００３３】
そして、ヒータ制御装置は、内燃機関１０の運転が開始された場合（ステップＳ１０８）には、今回の運転停止時間を運転停止時間記憶領域に記憶する（ステップＳ１０９）。ここで、運転停止時間記憶領域とは、ＥＣＵ３０のＥＥＰＲＯＭ上の所定の記憶領域のことである。なお、このステップＳ１０９の処理は、運転停止時間記憶領域上の運転停止時間の数が所定数未満である場合には、運転停止時間記憶領域に今回の運転停止時間を追加し、運転停止時間記憶領域上の運転停止時間の数が所定数となっている場合には、運転停止時間記憶領域上の最古の運転停止時間（最も過去に書き込まれた運転停止時間）を、今回の運転停止時間で書き換える処理となっている。
【００３４】
ステップＳ１０９の処理を終えたヒータ制御装置は、この図２の処理を終了する。そして、ヒータ制御装置は、ヒータ２６ｂへ電力を供給しながら、図２の処理の開始条件が満たされる（内燃機関１０の運転が停止される）のを監視している状態となる。
【００３５】
ヒータ制御装置は、内燃機関１０の運転停止時に硫黄被毒回復制御処理が実行されていなかった場合（ステップＳ１００；ＮＯ）には、今回の運転停止時間を予測する処理（ステップＳ１０１）を行う。より具体的には、ヒータ制御装置は、このステップＳ１０１にて、上記した運転停止時間記憶領域に記憶されている全ての運転停止時間の平均値を運転停止時間の予測結果として算出する処理を行う。
【００３６】
ステップＳ１０１の処理を終えたヒータ制御装置は、外気温（外気温センサ２７の出力）を測定する（ステップＳ１０２）。その後、ヒータ制御装置は、測定した外気温に対応づけられている消費電力一致時間を消費電力一致時間テーブルから読み出す処理（ステップＳ１０３）を行う。
【００３７】
ここで、消費電力一致時間とは、『内燃機関１０の運転停止時にヒータ２６ｂへの電力供給を停止した後、Ｘ時間が経過してから、ヒータ２６ｂへの電力の供給を開始して空燃比センサ２６の温度を所定温度とする制御』の実行に必要とされる電力量と、『内燃機関１０の運転が停止されているＸ時間の間、空燃比センサ２６の温度を所定温度に維持する制御』の実行に必要とされる電力量とが一致する時間Ｘのことである。また、消費電力一致時間テーブルとは、そのような消費電力一致時間を外気温毎に記憶した、ＥＣＵ３０内のＥＥＰＲＯＭ（ヒータ制御装置が利用している部分）上のテーブルのことである。この消費電力一致時間テーブルは、各種外気温での実験結果に基づき用意されたものとなっている。
【００３８】
ステップＳ１０３の処理を終えたヒータ制御装置は、運転停止時間の予測結果（図では、予測時間）が、消費電力一致時間テーブルから読み出した消費電力一致時間（図では、一致時間）を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００３９】
運転停止時間の予測結果が消費電力一致時間以下であった場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、ヒータ制御装置は、ヒータ２６ｂへの電力供給を停止することなく、既に説明したステップＳ１０８以降の処理を実行する。
【００４０】
一方、運転停止時間の予測結果が消費電力一致時間を超えていた場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、ヒータ制御装置は、ヒータ２６ｂへの電力供給を停止（ステップＳ１０５）してから、内燃機関１０の運転が開始されるのを待機する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
ヒータ制御装置は、内燃機関１０の運転が開始された場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）には、ヒータ２６ｂへの電力供給を開始する（ステップＳ１０７）。そして、ヒータ制御装置は、運転停止時間記憶領域に今回の運転停止時間を記憶（ステップＳ１０９）してから、この図の処理を終了し、ヒータ２６ｂへ電力を供給しながら、内燃機関１０の運転が停止されるのを監視している状態となる。
【００４２】
以下、図３及び図４を用いて、上記内容のヒータ制御処理をヒータ制御装置に行わせている理由を説明する。
【００４３】
図３（ｂ）に模式的に示してあるように、内燃機関１０の運転停止中に、空燃比センサ２６の温度を所定温度に維持する（センサ素子２６ａの素子インピーダンスを、センサ素子２６ａが或る活性度を有することなるインピーダンスに維持する）場合、基本的には、ヒータ２６ｂに一定の電力（図では、“消費電力”）を供給しつづければ良い。
【００４４】
一方、内燃機関１０の運転停止時にヒータ２６ｂへの電力供給を停止する場合、図３（ａ）に模式的に示してあるように、内燃機関１０の運転開始時におけるヒータ２６ｂ及びセンサ素子２６ａの加熱にかなりの電力が必要とされることになる。そのため、図４に模式的に示してあるように、『内燃機関１０の運転停止時にヒータ２６ｂへの電力供給を停止し、内燃機関１０の運転開始時にヒータ２６ｂへの電力供給を開始する制御』（図では、運転停止中：ヒータＯＦＦ、運転開始時：ヒータＯＮ）の実行に必要とされる電力量と、『内燃機関１０の運転停止中にもヒータ２６ｂへの電力供給をし続ける制御』（図では、運転停止中：ヒータＯＮ）の実行に必要とされる電力量との大小関係が、その前後で逆転する運転停止時間が、存在することになる。
【００４５】
従って、運転停止時間が、そのような運転停止時間（つまり、上記した消費電力一致時間）を超える場合には、前者の制御（以下、第１制御と表記する）を行い、そうではない場合には、後者の制御（以下、第２制御と表記する）を行うようにすれば、常に第１制御或いは第２制御を行った場合よりも、消費電力が少ない形で、ヒータ２６ｂを制御できることになる。
【００４６】
そして、消費電力一致時間の正確な値を求めるためには、内燃機関１０の運転停止時における排気通路２２、空燃比センサ２６の温度、外気温等が必要であるが、空燃比センサ２６の温度が一定温度に制御される場合、消費電力一致時間が最も大きく依存するのは、外気温である。従って、ＥＣＵ３０内のＥＥＰＲＯＭ上に上記内容の消費電力一致時間テーブルを用意しておけば、比較的に正確な消費電力一致時間を求められる（図２；ステップＳ１０３参照。）ことになる。
【００４７】
また、内燃機関１０の実際の運転停止時間は、内燃機関１０の運転停止時には確定しない値（時間）ではある。ただし、内燃機関１０の運転停止時間を、内燃機関１０の過去の何回かの運転停止時間から、或る程度の確度で予測すること（図２：ステップＳ１０１、Ｓ１０９参照。）が出来る。このため、上記内容のヒータ制御処理をヒータ制御装置に行わせているのである。
【００４８】
また、硫黄被毒回復制御処理（空燃比センサ２６の出力を必要とする処理）中に内燃機関１０の運転が停止された場合には、排気の悪化（排気中のＮＯｘ量の増大等）を防ぐために、内燃機関１０の運転再開後、即座に硫黄被毒回復制御処理を開始（続行）できることが望まれる。そのため、内燃機関１０の運転停止時に硫黄被毒回復制御処理が実行中であった場合（図２：ステップＳ１００；ＹＥＳ）には、常に（車両用内燃機関システムの状況／状態に依らず）、ヒータ２６ｂへの電力供給が停止されないように（第２制御が行われるように）しているのである。
【００４９】
《第２実施形態》
図５に、本発明の第２実施形態に係るヒータ制御装置を備えた車両用内燃機関システムの構成を示す。
【００５０】
この図５と図１とを比較すれば明らかなように、図５に示してある車両用内燃機関システムは、図１に示してある車両用内燃機関システムに、いわゆるＶＩＣＳ受信機能を有するカーナビゲーションシステム（以下、カーナビと表記する）４０を追加したものである。なお、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System；財団法人道路交通情報通信システムの商標）とは、渋滞や交通規制などの道路交通情報をリアルタイムに送信する機能を有する情報通信システムのことである。
【００５１】
そして、本実施形態に係るヒータ制御装置は、図２の処理の代わりに図６の処理を行うように、第１実施形態に係るヒータ制御装置を変形した（プログラミングし直した）ものとなっている。
【００５２】
すなわち、第２実施形態に係るヒータ制御装置は、第１実施形態に係るヒータ制御装置と同様に、運転停止時間の予測結果が消費電力一致時間を超える場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）には、第１制御（ステップ２０５〜Ｓ２０７の処理）を行い、そうではない場合には、第２制御（ヒータ２６ｂへ電力を供給し続ける制御）を行う装置となっている。従って、このヒータ制御装置は、第１実施形態に係るヒータ制御装置と同様に、消費電力が少ない形で、ヒータ２６ｂを制御できる装置であることになる。
【００５３】
ただし、第２実施形態に係るヒータ制御装置は、運転停止時間を、カーナビ４０を介して得たＶＩＣＳからの、自車両が走行中の道路の混雑状況に関する情報に基づき予測する（ステップＳ２０１）装置として構成（プログラミング）されている。従って、本実施形態に係るヒータ制御装置を用いておけば、渋滞している道路へ車両が入ったときなどにおけるヒータ２６ｂの制御が、過去の運転停止時間から今回の運転停止時間を予測する第１実施形態に係るヒータ制御装置を用いた場合よりも適切に行えることになる。
【００５４】
なお、本実施形態に係るヒータ制御装置が、上記したステップＳ２０１で実際に実行する処理は、ＶＩＣＳから得た混雑の程度を示す情報に応じて、予め定められている運転停止時間のいずれかを予測結果として出力する処理である。
【００５５】
《変形形態》
上記した各実施形態に係るヒータ制御装置は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、各実施形態に係るヒータ制御装置を、現状における消費電力一致時間を、内燃機関１０の運転停止時における排気通路２２の温度も考慮して求める装置に変形することが出来る。また、各実施形態に係るヒータ制御装置を、他の方法／手順により、運転停止時間を予測する装置（例えば、内燃機関１０の運転が停止された時刻に応じた値（時間帯毎に予め定められている値等）を、運転停止時間の予測結果とする装置）に変形することが出来る。
【００５６】
また、上記した車両用内燃機関システムは、動力源として内燃機関１０のみを備え、当該内燃機関１０の運転が車両停止時に停止されるシステムであったが、内燃機関の停止は、ハイブリッドシステムでも行われることである。また、空燃比センサのヒータを制御することは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２３以外の排気浄化装置が備えたシステムでも必要なことである。従って、各実施形態に係るヒータ制御装置を、ハイブリッドシステムや、他構成の通常の内燃機関システムに設けられている空燃比センサのヒータを制御する装置に変形しても良いことなどは、当然のことである。
【符号の説明】
【００５７】
１０・・・内燃機関
１１・・・気筒
１２・・・インジェクタ
１３・・・コモンレール
１４・・・吸気マニホールド
１５・・・吸気通路
１６・・・インタークーラ
１７・・・ターボチャージャ
１７ａ・・・コンプレッサハウジング
１７ｂ・・・タービンハウジング
１８・・・エアフローメータ
２０・・・ＥＧＲ装置
２０ａ・・・ＥＧＲ通路
２０ｂ・・・ＥＧＲ弁
２１・・・排気マニホールド
２２・・・排気通路
２３・・・ＮＯｘ吸蔵還元触媒
２４・・・温度センサ
２６・・・空燃比センサ
２６ａ・・・センサ素子
２６ｂ・・・ヒータ
２７・・・外気温センサ
２８・・・アクセル開度センサ
３０・・・ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関システムの空燃比センサのヒータを制御するヒータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空燃比センサを備えた一般的な車両用内燃機関システム（車両に搭載される内燃機関システム）は、内燃機関の始動時に空燃比センサのヒータへの通電が開始され、内燃機関の停止時に当該ヒータへの通電が停止されるものとなっている。
【０００３】
ただし、内燃機関の始動前に、空燃比センサの加熱が完了していれば（空燃比センサが比較的に高温となっていれば）、空燃比に基づくフィードバック制御をより早く開始できることになる。このため、内燃機関の実際の始動前（ドアのオープン時等）に、空燃比センサのヒータへの通電を開始すること（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【０００４】
また、内燃機関の停止中にも空燃比センサのヒータへの通電を行うアイドリングストップ車用の内燃機関システム（例えば、特許文献１参照。）も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８８６８８号公報
【特許文献２】特開２００５−８３３３８号公報
【特許文献３】特開平９−１７０９９７号公報
【特許文献４】特開２００７−１７３６１号公報
【特許文献５】特開昭６１−２７４２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の運転が間欠的に停止される車両（アイドリングストップ車やハイブリッド車等）用の内燃機関システムを、内燃機関の間欠的な停止中にも空燃比センサの加熱（空燃比センサのヒータへの電力供給）が行われるシステムとして構成しておけば、内燃機関の運転再開時に空燃比に基づくフィードバック制御をより早く開始することが可能となる。ただし、そのような構成を採用しておいた場合、内燃機関の運転停止中に、空燃比センサの温度維持のために、かなりの量の電力が必要とされることになってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、内燃機関の運転が間欠的に停止される車両用内燃機関システムの空燃比センサのヒータを、より消費電力が少ない形で制御できるヒータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の、間欠的に運転が停止される内燃機関、前記内燃機関の空燃比を検出するための空燃比センサ、及び、前記空燃比センサを加熱するためのヒータを備えた車両用内燃機関システムの前記ヒータを制御するヒータ制御装置は、前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する運転停止時間予測手段と、前記内燃機関の運転中は、前記空燃比センサの温度が所定温度となるように前記ヒータに電力を供給する電力供給手段であって、前記内燃機関の運転が停止されたときに前記ヒータへの電力の供給を停止して前記内燃機関の運転が開始されたときに前記ヒータへの電力の供給を開始する第１制御と、前記内燃機関の運転停止中に前記ヒータへの電力を供給しつづける第２制御
とを、実行可能であり、前記内燃機関の運転が停止されたときに、前記第１制御及び第２制御の中の、前記運転停止時間予測手段により予測されている運転停止時間の経過時に前記内燃機関の運転が再開された場合におけるヒータへの総供給電力量が少なくなる方の制御を開始する電力供給手段とを備える。
【０００９】
すなわち、車両用内燃機関システムの内燃機関の間欠停止時における空燃比センサのヒータ制御としては、上記内容の第１制御と第２制御とが考えられるが、第２制御は、その実行に、内燃機関の運転停止時間にほぼ比例する電力量を必要とする制御である。一方、第１制御は、その実行に、内燃機関の運転開始時の空燃比センサの温度、外気温等により定まる電力量（冷えている空燃比センサを所定温度まで上昇させるのに必要な電力量）を必要とする制御であるため、第１制御の実行に必要とされる電力量が、第２制御の実行に必要とされる電力量よりも大きくなる内燃機関の運転停止時間範囲が存在することになる。
【００１０】
従って、運転停止時間が当該運転停止時間範囲内にある場合には、第２制御を行い、運転停止時間が当該運転停止時間範囲内にない場合には、第１制御を行うようにすれば、常に第１制御或いは第２制御を行った場合よりも、消費電力が少ない形で、空燃比センサのヒータを制御できることになる。ただし、内燃機関の実際の運転停止時間は、内燃機関の運転停止時には確定しない値（時間）であるので、本発明のヒータ制御装置を、前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する運転停止時間予測手段を備え、当該運転停止時間予測手段により予測された運転停止時間に基づき、第１制御、第２制御のいずれを実行するかを決定する装置としてあるのである。
【００１１】
なお、本発明のヒータ制御装置の運転停止時間予測手段は、何らかの形で運転停止時間を予測できるものでありさえすれば良い。例えば、運転停止時間予測手段として、過去の何回かの実際の運転停止時間の平均値を、運転停止時間として予測する（運転停止時間の予測結果として出力する）手段や、他システム（例えば、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System；財団法人道路交通情報通信システムの商標））から得た、前記車両が走行している道路の混雑状況に関する情報等に基づき、前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する手段を採用しておくことが出来る。また、運転停止時間予測手段として、内燃機関の運転が停止された時刻に応じた値（時間帯毎に予め定められている値等）を、運転停止時間の予測結果として出力する手段を採用しておくことも出来る。
【００１２】
また、本発明のヒータ制御装置の電力供給手段は、どのような形で、開始する制御（消費電力が少なくなる可能性が高い方の制御）を決定する手段であっても良い。例えば、電力供給手段として、各制御によるヒータへの総供給電力量が一致する内燃機関の運転停止時間よりも前記運転停止時間予測手段によって予測されている運転停止時間が長い場合に、前記第１制御を開始し、そうでなかった場合に、前記第２制御を開始する手段を採用しておくことが出来る。さらに、そのような電力供給手段として、各制御によるヒータへの総供給電力量が一致する内燃機関の運転停止時間を、毎回、外気温等から求める手段を採用しておくことも、当該運転停止時間が予め設定されている手段を採用しておくことも出来る。
【００１３】
また、本発明のヒータ制御装置を、『前記内燃機関の排気通路に、燃料中の硫黄分により被毒する触媒が設けられたシステムであると共に、当該触媒の硫黄被毒を回復させるための、前記空燃比センサの出力を必要とする硫黄被毒回復制御が、適宜、行われる車両用内燃機関システム』用の装置として実現する場合には、前記電力供給手段として、前記硫黄被毒回復制御が行われている間に前記内燃機関の運転が停止された場合には、常に（停止時間予測手段により予測されている運転停止時間が何であっても）、第２制御を開始する手段を採用しておくことが望ましい。何故ならば、硫黄被毒回復制御中に内燃機関の運
転が停止された場合、排気の悪化（排気中のＮＯｘ量の増大等）を防ぐために、内燃機関の運転再開後、即座に硫黄被毒回復制御を開始（続行）できることが望まれるためである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のヒータ制御装置を用いれば、内燃機関の運転が間欠的に停止される車両用内燃機関システムの空燃比センサのヒータを、より消費電力が少ない形で制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るヒータ制御装置が用いられた車両用内燃機関システムの構成図である。
【図２】第１実施形態に係るヒータ制御装置が内燃機関の運転停止時に実行する処理の流れ図である。
【図３】消費電力一致時間が存在する理由の説明図である。
【図４】消費電力一致時間の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るヒータ制御装置が用いられた車両用内燃機関システムの構成図である。
【図６】第２実施形態に係るヒータ制御装置が内燃機関の運転停止時に実行する処理の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
《第１実施形態》
図１に、本発明の第１実施形態に係るヒータ制御装置を備えた車両用内燃機関システムの構成を示す。
【００１８】
この車両用内燃機関システムが備える内燃機関１０は、４つの気筒１１を有するディーゼルエンジンである。内燃機関１０には、図示せぬサプライポンプから送られてきた高圧燃料を溜めておくためのコモンレール１３や、コモンレール１３内の高圧燃料を各気筒１１内へ噴射するための４つのインジェクタ１２が取り付けられている。また、内燃機関１０には、内燃機関１０内を循環する冷却水の温度を測定するための水温センサ（図示略）や、クランクシャフトの回転数（姿勢）を検出するためのクランクポジションセンサ（図示略）等も取り付けられている。
【００１９】
内燃機関１０の各気筒１１（各気筒１１の燃焼室）は、吸気マニホールド１４を介して吸気通路１５と接続されている。また、各気筒１１は、排気マニホールド２１を介して排気通路２２と接続されている。
【００２０】
吸気通路１５の途中には、ターボチャージャ１７の構成要素であるコンプレッサハウジング１７ａと、コンプレッサハウジング１７ａからの圧縮空気を冷却するためのインタークーラ１６とが、設けられている。
【００２１】
吸気通路１５のコンプレッサハウジング１７ａよりも上流の部分には、吸気（新気）の流量を測定するためのエアフローメータ１８が設けられている。また、吸気通路１５のインタークーラ１６よりも下流の部分には、吸気の流量を調整するための吸気絞り弁１９が設けられている。
【００２２】
排気マニホールド２１と吸気マニホールド１４との間には、排気マニホールド２１内を流れる排気の一部（以下、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)ガスと表記する。）を吸
気マニホールド１４に戻すためのＥＧＲ装置２０が設けられている。このＥＧＲ装置２０は、排気マニホールド２１と吸気マニホールド１４とを接続（連通）するＥＧＲ通路２０ａと、ＥＧＲ通路２０ａ内を流れるＥＧＲガス量を調節するためのＥＧＲ弁２０ｂとにより、構成されている。
【００２３】
排気通路２２の途中には、コンプレッサハウジング１７ａの駆動源であるタービンハウジング１７ｂ（ターボチャージャ１７の構成要素）が設けられている。また、排気通路２２のより下流の部分には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２３が排気浄化装置として設けられている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒２３には、触媒温度を測定するための温度センサ２４が取り付けられている。
【００２４】
排気通路２２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３よりも下流の部分には、空燃比を測定するための空燃比センサ２６が設けられている。この空燃比センサ２６は、空燃比を測定するためのセンサ素子２６ａと、センサ素子２６ａを加熱するためのヒータ２６ｂとを一体化したものとなっている。
【００２５】
また、排気通路２２のＮＯｘ吸蔵還元触媒２３よりも上流の部分には、図示せぬ燃料ポンプと接続された、排気通路２２内に燃料を還元剤として添加するための還元剤添加弁２５が設けられている。
【００２６】
ＥＣＵ(Electronic Control Unit）３０は、本車両用内燃機関システムの各部（吸気絞り弁１９、インジェクタ１２、ＥＧＲ弁２０ｂ等）を統合的に制御するユニットである。このＥＣＵ３０には、上記した各種センサの出力に加え、外気温センサ２７やアクセル開度センサ２８の出力が入力されている。なお、外気温センサ２７とは、外気温（本実施形態では、ラジエター前の温度）を測定するための温度センサのことである。
【００２７】
本実施形態に係るヒータ制御装置は、このＥＣＵ３０の一機能として実装された、ヒータ制御処理（ヒータ２６ｂへ電力を供給する処理）を行う装置である。そして、このＥＣＵ３０（ヒータ制御装置以外の部分）が行う他の各処理は、既存のＥＣＵと本質的には同内容の処理となっている。そのため、ＥＣＵ３０が行う他の処理の詳細説明は省略するが、ＥＣＵ３０は、車両の停止時に、内燃機関１０の運転を停止するもの（内燃機関１０をアイドリング運転しないもの）となっている。
【００２８】
また、ＥＣＵ３０は、硫黄被毒回復制御処理（ＮＯｘ吸蔵還元触媒２３が吸蔵したＳＯｘを脱離させるために、空燃比の制御等によりＮＯｘ吸蔵還元触媒２３の床温を上昇させる処理）等の空燃比センサ２６の出力を利用する各種制御処理を行うものとなっている。さらに、ＥＣＵ３０は、硫黄被毒回復制御処理の実行中に車両が停止した場合には、硫黄被毒回復制御処理を中止（中断）した上で、内燃機関１０の運転を停止させるものともなっている。
【００２９】
以上のことを前提に、以下、本実施形態に係るヒータ制御装置の動作（ヒータ制御装置／ＥＣＵ３０が実行するヒータ制御処理の内容）を具体的に説明する。なお、以下の説明において、所定温度とは、空燃比センサ２６をセンサとして利用する際の空燃比センサ２６（センサ素子２６ａ）の温度として予め定められている温度のことである。
【００３０】
ヒータ制御装置（ＥＣＵ３０）が実行するヒータ制御処理は、既存のヒータ制御処理と同様に、内燃機関１０の運転中は、空燃比センサ２６の温度が所定温度となるように（正確には、センサ素子２６ａのインピーダンスが所定インピーダンスとなるように）、ヒータ２６ｂへ電力を供給する処理である。ただし、ヒータ制御装置が実行するヒータ制御処理は、内燃機関１０の運転が停止された場合には、図２に示した手順でヒータ２６ｂへの
電力供給を続けるか否かを決定する処理となっている。
【００３１】
すなわち、ヒータ制御装置は、通常（内燃機関１０が運転されている間）は、空燃比センサ２６の温度が所定温度となるように、ヒータ２６ｂへ電力を供給している。そして、ヒータ制御処理は、内燃機関１０の運転が停止された場合には、まず、今回の内燃機関１０の運転停止時（前）に硫黄被毒回復制御処理が実行中であったか否かを判断する（ステップＳ１００）。
【００３２】
内燃機関１０の運転停止時に硫黄被毒回復制御処理が実行中であった場合（ステップＳ１００；ＹＥＳ）、ヒータ制御装置は、ヒータ２６ｂへの電力供給を停止することなく、内燃機関１０の運転が開始されるのを待機する（ステップＳ１０８）。
【００３３】
そして、ヒータ制御装置は、内燃機関１０の運転が開始された場合（ステップＳ１０８）には、今回の運転停止時間を運転停止時間記憶領域に記憶する（ステップＳ１０９）。ここで、運転停止時間記憶領域とは、ＥＣＵ３０のＥＥＰＲＯＭ上の所定の記憶領域のことである。なお、このステップＳ１０９の処理は、運転停止時間記憶領域上の運転停止時間の数が所定数未満である場合には、運転停止時間記憶領域に今回の運転停止時間を追加し、運転停止時間記憶領域上の運転停止時間の数が所定数となっている場合には、運転停止時間記憶領域上の最古の運転停止時間（最も過去に書き込まれた運転停止時間）を、今回の運転停止時間で書き換える処理となっている。
【００３４】
ステップＳ１０９の処理を終えたヒータ制御装置は、この図２の処理を終了する。そして、ヒータ制御装置は、ヒータ２６ｂへ電力を供給しながら、図２の処理の開始条件が満たされる（内燃機関１０の運転が停止される）のを監視している状態となる。
【００３５】
ヒータ制御装置は、内燃機関１０の運転停止時に硫黄被毒回復制御処理が実行されていなかった場合（ステップＳ１００；ＮＯ）には、今回の運転停止時間を予測する処理（ステップＳ１０１）を行う。より具体的には、ヒータ制御装置は、このステップＳ１０１にて、上記した運転停止時間記憶領域に記憶されている全ての運転停止時間の平均値を運転停止時間の予測結果として算出する処理を行う。
【００３６】
ステップＳ１０１の処理を終えたヒータ制御装置は、外気温（外気温センサ２７の出力）を測定する（ステップＳ１０２）。その後、ヒータ制御装置は、測定した外気温に対応づけられている消費電力一致時間を消費電力一致時間テーブルから読み出す処理（ステップＳ１０３）を行う。
【００３７】
ここで、消費電力一致時間とは、『内燃機関１０の運転停止時にヒータ２６ｂへの電力供給を停止した後、Ｘ時間が経過してから、ヒータ２６ｂへの電力の供給を開始して空燃比センサ２６の温度を所定温度とする制御』の実行に必要とされる電力量と、『内燃機関１０の運転が停止されているＸ時間の間、空燃比センサ２６の温度を所定温度に維持する制御』の実行に必要とされる電力量とが一致する時間Ｘのことである。また、消費電力一致時間テーブルとは、そのような消費電力一致時間を外気温毎に記憶した、ＥＣＵ３０内のＥＥＰＲＯＭ（ヒータ制御装置が利用している部分）上のテーブルのことである。この消費電力一致時間テーブルは、各種外気温での実験結果に基づき用意されたものとなっている。
【００３８】
ステップＳ１０３の処理を終えたヒータ制御装置は、運転停止時間の予測結果（図では、予測時間）が、消費電力一致時間テーブルから読み出した消費電力一致時間（図では、一致時間）を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００３９】
運転停止時間の予測結果が消費電力一致時間以下であった場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、ヒータ制御装置は、ヒータ２６ｂへの電力供給を停止することなく、既に説明したステップＳ１０８以降の処理を実行する。
【００４０】
一方、運転停止時間の予測結果が消費電力一致時間を超えていた場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、ヒータ制御装置は、ヒータ２６ｂへの電力供給を停止（ステップＳ１０５）してから、内燃機関１０の運転が開始されるのを待機する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
ヒータ制御装置は、内燃機関１０の運転が開始された場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）には、ヒータ２６ｂへの電力供給を開始する（ステップＳ１０７）。そして、ヒータ制御装置は、運転停止時間記憶領域に今回の運転停止時間を記憶（ステップＳ１０９）してから、この図の処理を終了し、ヒータ２６ｂへ電力を供給しながら、内燃機関１０の運転が停止されるのを監視している状態となる。
【００４２】
以下、図３及び図４を用いて、上記内容のヒータ制御処理をヒータ制御装置に行わせている理由を説明する。
【００４３】
図３（ｂ）に模式的に示してあるように、内燃機関１０の運転停止中に、空燃比センサ２６の温度を所定温度に維持する（センサ素子２６ａの素子インピーダンスを、センサ素子２６ａが或る活性度を有することなるインピーダンスに維持する）場合、基本的には、ヒータ２６ｂに一定の電力（図では、“消費電力”）を供給しつづければ良い。
【００４４】
一方、内燃機関１０の運転停止時にヒータ２６ｂへの電力供給を停止する場合、図３（ａ）に模式的に示してあるように、内燃機関１０の運転開始時におけるヒータ２６ｂ及びセンサ素子２６ａの加熱にかなりの電力が必要とされることになる。そのため、図４に模式的に示してあるように、『内燃機関１０の運転停止時にヒータ２６ｂへの電力供給を停止し、内燃機関１０の運転開始時にヒータ２６ｂへの電力供給を開始する制御』（図では、運転停止中：ヒータＯＦＦ、運転開始時：ヒータＯＮ）の実行に必要とされる電力量と、『内燃機関１０の運転停止中にもヒータ２６ｂへの電力供給をし続ける制御』（図では、運転停止中：ヒータＯＮ）の実行に必要とされる電力量との大小関係が、その前後で逆転する運転停止時間が、存在することになる。
【００４５】
従って、運転停止時間が、そのような運転停止時間（つまり、上記した消費電力一致時間）を超える場合には、前者の制御（以下、第１制御と表記する）を行い、そうではない場合には、後者の制御（以下、第２制御と表記する）を行うようにすれば、常に第１制御或いは第２制御を行った場合よりも、消費電力が少ない形で、ヒータ２６ｂを制御できることになる。
【００４６】
そして、消費電力一致時間の正確な値を求めるためには、内燃機関１０の運転停止時における排気通路２２、空燃比センサ２６の温度、外気温等が必要であるが、空燃比センサ２６の温度が一定温度に制御される場合、消費電力一致時間が最も大きく依存するのは、外気温である。従って、ＥＣＵ３０内のＥＥＰＲＯＭ上に上記内容の消費電力一致時間テーブルを用意しておけば、比較的に正確な消費電力一致時間を求められる（図２；ステップＳ１０３参照。）ことになる。
【００４７】
また、内燃機関１０の実際の運転停止時間は、内燃機関１０の運転停止時には確定しない値（時間）ではある。ただし、内燃機関１０の運転停止時間を、内燃機関１０の過去の何回かの運転停止時間から、或る程度の確度で予測すること（図２：ステップＳ１０１、Ｓ１０９参照。）が出来る。このため、上記内容のヒータ制御処理をヒータ制御装置に行わせているのである。
【００４８】
また、硫黄被毒回復制御処理（空燃比センサ２６の出力を必要とする処理）中に内燃機関１０の運転が停止された場合には、排気の悪化（排気中のＮＯｘ量の増大等）を防ぐために、内燃機関１０の運転再開後、即座に硫黄被毒回復制御処理を開始（続行）できることが望まれる。そのため、内燃機関１０の運転停止時に硫黄被毒回復制御処理が実行中であった場合（図２：ステップＳ１００；ＹＥＳ）には、常に（車両用内燃機関システムの状況／状態に依らず）、ヒータ２６ｂへの電力供給が停止されないように（第２制御が行われるように）しているのである。
【００４９】
《第２実施形態》
図５に、本発明の第２実施形態に係るヒータ制御装置を備えた車両用内燃機関システムの構成を示す。
【００５０】
この図５と図１とを比較すれば明らかなように、図５に示してある車両用内燃機関システムは、図１に示してある車両用内燃機関システムに、いわゆるＶＩＣＳ受信機能を有するカーナビゲーションシステム（以下、カーナビと表記する）４０を追加したものである。なお、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System；財団法人道路交通情報通信システムの商標）とは、渋滞や交通規制などの道路交通情報をリアルタイムに送信する機能を有する情報通信システムのことである。
【００５１】
そして、本実施形態に係るヒータ制御装置は、図２の処理の代わりに図６の処理を行うように、第１実施形態に係るヒータ制御装置を変形した（プログラミングし直した）ものとなっている。
【００５２】
すなわち、第２実施形態に係るヒータ制御装置は、第１実施形態に係るヒータ制御装置と同様に、運転停止時間の予測結果が消費電力一致時間を超える場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）には、第１制御（ステップ２０５〜Ｓ２０７の処理）を行い、そうではない場合には、第２制御（ヒータ２６ｂへ電力を供給し続ける制御）を行う装置となっている。従って、このヒータ制御装置は、第１実施形態に係るヒータ制御装置と同様に、消費電力が少ない形で、ヒータ２６ｂを制御できる装置であることになる。
【００５３】
ただし、第２実施形態に係るヒータ制御装置は、運転停止時間を、カーナビ４０を介して得たＶＩＣＳからの、自車両が走行中の道路の混雑状況に関する情報に基づき予測する（ステップＳ２０１）装置として構成（プログラミング）されている。従って、本実施形態に係るヒータ制御装置を用いておけば、渋滞している道路へ車両が入ったときなどにおけるヒータ２６ｂの制御が、過去の運転停止時間から今回の運転停止時間を予測する第１実施形態に係るヒータ制御装置を用いた場合よりも適切に行えることになる。
【００５４】
なお、本実施形態に係るヒータ制御装置が、上記したステップＳ２０１で実際に実行する処理は、ＶＩＣＳから得た混雑の程度を示す情報に応じて、予め定められている運転停止時間のいずれかを予測結果として出力する処理である。
【００５５】
《変形形態》
上記した各実施形態に係るヒータ制御装置は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、各実施形態に係るヒータ制御装置を、現状における消費電力一致時間を、内燃機関１０の運転停止時における排気通路２２の温度も考慮して求める装置に変形することが出来る。また、各実施形態に係るヒータ制御装置を、他の方法／手順により、運転停止時間を予測する装置（例えば、内燃機関１０の運転が停止された時刻に応じた値（時間帯毎に予め定められている値等）を、運転停止時間の予測結果とする装置）に変形することが出来る。
【００５６】
また、上記した車両用内燃機関システムは、動力源として内燃機関１０のみを備え、当該内燃機関１０の運転が車両停止時に停止されるシステムであったが、内燃機関の停止は、ハイブリッドシステムでも行われることである。また、空燃比センサのヒータを制御することは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２３以外の排気浄化装置が備えたシステムでも必要なことである。従って、各実施形態に係るヒータ制御装置を、ハイブリッドシステムや、他構成の通常の内燃機関システムに設けられている空燃比センサのヒータを制御する装置に変形しても良いことなどは、当然のことである。
【符号の説明】
【００５７】
１０・・・内燃機関
１１・・・気筒
１２・・・インジェクタ
１３・・・コモンレール
１４・・・吸気マニホールド
１５・・・吸気通路
１６・・・インタークーラ
１７・・・ターボチャージャ
１７ａ・・・コンプレッサハウジング
１７ｂ・・・タービンハウジング
１８・・・エアフローメータ
２０・・・ＥＧＲ装置
２０ａ・・・ＥＧＲ通路
２０ｂ・・・ＥＧＲ弁
２１・・・排気マニホールド
２２・・・排気通路
２３・・・ＮＯｘ吸蔵還元触媒
２４・・・温度センサ
２６・・・空燃比センサ
２６ａ・・・センサ素子
２６ｂ・・・ヒータ
２７・・・外気温センサ
２８・・・アクセル開度センサ
３０・・・ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠的に運転が停止される内燃機関、前記内燃機関の空燃比を検出するための空燃比センサ、及び、前記空燃比センサを加熱するためのヒータを備えた車両用内燃機関システムの前記ヒータを制御するヒータ制御装置において、
前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する運転停止時間予測手段と、
前記内燃機関の運転中は、前記空燃比センサの温度が所定温度となるように前記ヒータに電力を供給する電力供給手段であって、前記内燃機関の運転が停止されたときに前記ヒータへの電力の供給を停止して前記内燃機関の運転が開始されたときに前記ヒータへの電力の供給を開始する第１制御と、前記内燃機関の運転停止中に前記ヒータへの電力を供給しつづける第２制御とを、実行可能であり、前記内燃機関の運転が停止されたときに、前記第１制御及び第２制御の中の、前記運転停止時間予測手段により予測されている運転停止時間の経過時に前記内燃機関の運転が再開された場合におけるヒータへの総供給電力量が少なくなる方の制御を開始する電力供給手段と
を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
前記電力供給手段が、
各制御によるヒータへの総供給電力量が一致する内燃機関の運転停止時間よりも前記運転停止時間予測手段によって予測されている運転停止時間が長い場合に、前記第１制御を開始し、そうでなかった場合に、前記第２制御を開始する手段である
ことを特徴とする請求項１記載のヒータ制御装置。
【請求項３】
前記運転停止時間予測手段が、
他システムから得た、前記車両が走行している道路の混雑状況に関する情報に基づき、前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する手段である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒータ制御装置。
【請求項４】
前記車両用内燃機関システムが、
前記内燃機関の排気通路に、燃料中の硫黄分により被毒する触媒が設けられたシステムであると共に、当該触媒の硫黄被毒を回復させるための、前記空燃比センサの出力を必要とする硫黄被毒回復制御が、適宜、行われるシステムであり、
前記電力供給手段が、
前記硫黄被毒回復制御が行われている間に前記内燃機関の運転が停止された場合には、常に、第２制御を開始する手段である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のヒータ制御装置。
【請求項１】
間欠的に運転が停止される内燃機関、前記内燃機関の空燃比を検出するための空燃比センサ、及び、前記空燃比センサを加熱するためのヒータを備えた車両用内燃機関システムの前記ヒータを制御するヒータ制御装置において、
前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する運転停止時間予測手段と、
前記内燃機関の運転中は、前記空燃比センサの温度が所定温度となるように前記ヒータに電力を供給する電力供給手段であって、前記内燃機関の運転が停止されたときに前記ヒータへの電力の供給を停止して前記内燃機関の運転が開始されたときに前記ヒータへの電力の供給を開始する第１制御と、前記内燃機関の運転停止中に前記ヒータへの電力を供給しつづける第２制御とを、実行可能であり、前記内燃機関の運転が停止されたときに、前記第１制御及び第２制御の中の、前記運転停止時間予測手段により予測されている運転停止時間の経過時に前記内燃機関の運転が再開された場合におけるヒータへの総供給電力量が少なくなる方の制御を開始する電力供給手段と
を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
前記電力供給手段が、
各制御によるヒータへの総供給電力量が一致する内燃機関の運転停止時間よりも前記運転停止時間予測手段によって予測されている運転停止時間が長い場合に、前記第１制御を開始し、そうでなかった場合に、前記第２制御を開始する手段である
ことを特徴とする請求項１記載のヒータ制御装置。
【請求項３】
前記運転停止時間予測手段が、
他システムから得た、前記車両が走行している道路の混雑状況に関する情報に基づき、前記内燃機関の間欠的な運転停止時間を予測する手段である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒータ制御装置。
【請求項４】
前記車両用内燃機関システムが、
前記内燃機関の排気通路に、燃料中の硫黄分により被毒する触媒が設けられたシステムであると共に、当該触媒の硫黄被毒を回復させるための、前記空燃比センサの出力を必要とする硫黄被毒回復制御が、適宜、行われるシステムであり、
前記電力供給手段が、
前記硫黄被毒回復制御が行われている間に前記内燃機関の運転が停止された場合には、常に、第２制御を開始する手段である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のヒータ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１８５３４５（Ｐ２０１０−１８５３４５Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９４７９（Ｐ２００９−２９４７９）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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