排出ガスセンサのヒータ制御装置
【課題】酸素センサを低コスト化しながら、酸素センサの素子温度（センサ素子の温度）を監視することができ、素子温度の制御精度を向上させることができるようにする。
【解決手段】酸素センサ２６のヒータ２８とグランドとの間にスイッチング素子３６を直列に接続し、このスイッチング素子３６と並列（つまりヒータ２８と直列）に電圧検出用抵抗３７を接続する。ヒータ２８の温度変化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化することに着目して、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいて酸素センサ２６の素子温度を推定し、推定した素子温度が目標素子温度になるようにヒータ２８の通電を制御する。
【解決手段】酸素センサ２６のヒータ２８とグランドとの間にスイッチング素子３６を直列に接続し、このスイッチング素子３６と並列（つまりヒータ２８と直列）に電圧検出用抵抗３７を接続する。ヒータ２８の温度変化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化することに着目して、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいて酸素センサ２６の素子温度を推定し、推定した素子温度が目標素子温度になるようにヒータ２８の通電を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排出ガス通路に設けられた排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度を制御する排出ガスセンサのヒータ制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子制御化された内燃機関では、排気管に排出ガスの空燃比やリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ（空燃比センサ、酸素センサ等）を設置し、この排出ガスセンサの出力に基づいて排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量等をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行するようにしている。一般に、排出ガスセンサは、センサ素子の温度（以下「素子温度」という）が活性温度まで昇温しないと検出精度が悪い（又は検出不能である）ため、内燃機関の始動後に排出ガスセンサに内蔵したヒータでセンサ素子を加熱して排出ガスセンサの活性化を促進するようにしている。
【０００３】
排出ガスセンサのヒータ制御装置においては、例えば、特許文献１（特開平２００３−１４８２０６号公報）に記載されているように、排出ガスセンサに素子温度を検出する温度センサを設け、この温度センサで検出した素子温度が目標素子温度になるようにヒータの通電を制御する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００３−１４８２０６号公報（第５頁等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の技術では、排出ガスセンサに素子温度を検出する温度センサを設ける必要があるため、排出ガスセンサのコストが高くなり、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができないという欠点がある。また、素子温度を検出する温度センサを省略して低コスト化した排出ガスセンサは、素子温度を監視することができず、素子温度を精度良く制御することができないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、排出ガスセンサを低コスト化しながら、排出ガスセンサの素子温度を監視することができ、素子温度の制御精度を向上させることができる排出ガスセンサの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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排出ガス通路に設けられた排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度（以下「素子温度」という）を制御するヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、ヒータと直列に接続された電圧検出用抵抗と、この電圧検出用抵抗と並列に接続されたスイッチ手段と、このスイッチ手段が通電オフ状態のときにヒータと電圧検出用抵抗との中間点の電位又はそれに相関する情報（以下これらを「ヒータ端子電圧情報」と総称する）を検出し、該ヒータ端子電圧情報に基づいて素子温度を推定する素子温度推定手段とを備えた構成としたものである。
【０００８】
この構成では、ヒータの温度変化によってヒータの抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチ手段が通電オフ状態（通電停止状態）のときのヒータ端子電圧（ヒータと電圧検出用抵抗との中間点の電位）が変化する。従って、スイッチ手段が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報（例えば、ヒータ端子電圧、ヒータ端子電圧を分圧用抵抗で分圧した電圧等）は、ヒータの温度を精度良く反映したパラメータとなり、ヒータの温度に応じて素子温度が変化するため、スイッチ手段が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報を用いれば、素子温度を精度良く推定することができる。これにより、排出ガスセンサの素子温度を監視することができるため、素子温度をフィードバック制御等により精度良く制御することが可能となり、素子温度の制御精度を向上させることができる。しかも、排出ガスセンサに素子温度を検出する温度センサを設ける必要がないため、排出ガスセンサを低コスト化することができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、ヒータ通電制御手段は、素子温度推定手段で推定した素子温度が目標素子温度になるようにヒータの通電を制御するようにすると良い。このようにすれば、排出ガスセンサの素子温度を速やかに目標素子温度（例えば活性温度）に制御することができるため、排出ガスセンサを速やかに活性化させて、排出ガスセンサの出力に基づいた空燃比フィードバック制御を早期に開始することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００１０】
更に、請求項３のように、スイッチ手段が通電オフ状態のときにヒータ端子電圧情報を検出し、該ヒータ端子電圧情報に基づいてヒータの劣化診断を行うヒータ劣化診断手段を備えた構成としても良い。ヒータの劣化によってヒータの抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチ手段が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧が変化する。従って、スイッチ手段が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報に基づいてヒータの劣化診断を行えば、ヒータの劣化を精度良く診断することができる。
【００１１】
ヒータ劣化診断手段によりヒータの劣化有りと判定されたときには、ヒータ端子電圧情報に基づいた素子温度の推定精度が低下する可能性があるため、請求項４のように、ヒータ劣化診断手段によりヒータの劣化無し（ヒータが正常）と判定されたときにヒータ端子電圧情報に基づいて素子温度を推定するようにすると良い。このようにすれば、ヒータの劣化有りと判定されたときにはヒータ端子電圧情報に基づいた素子温度の推定を禁止して、ヒータの劣化無し（ヒータが正常）と判定されたときにだけ、ヒータ端子電圧情報に基づいて素子温度を推定することができ、素子温度の推定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２はヒータ劣化診断及びヒータ通電制御システムの概略構成図である。
【図３】図３はヒータ劣化診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】図４はヒータ通電制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１４】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１５】
一方、エンジン１１の排気管２３（排出ガス通路）には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられている。この触媒２４の上流側に、排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ２５（排出ガスセンサ）が設けられ、触媒２４の下流側に、排出ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサ２６（排出ガスセンサ）が設けられている。これらの空燃比センサ２５と酸素センサ２６には、それぞれセンサ素子を加熱するヒータ２７，２８が内蔵されえいる（又は外付けされている）。
【００１６】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２９や、ノッキングを検出するノックセンサ３０が取り付けられている。また、クランク軸３１の外周側には、クランク軸３１が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３２が取り付けられ、このクランク角センサ３２の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１７】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３３に入力される。このＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。更に、ＥＣＵ３３は、エンジン運転中に空燃比センサ２５と酸素センサ２６のセンサ素子温度を活性温度範囲に維持するように、空燃比センサ２５のヒータ２７と酸素センサ２６のヒータ２８の通電デューティをフィードバック制御する。
【００１８】
次に、図２に基づいて酸素センサ２６のヒータ２８の劣化診断や通電制御を行うヒータ劣化診断及びヒータ通電制御システムの構成を説明する。
車両に搭載されたバッテリ３４に、イグニッションスイッチ（図示せず）によりオン／オフされるリレー３５を介して酸素センサ２６のヒータ２８が接続されている。このヒータ２８とグランドとの間にスイッチング素子３６（スイッチ手段）が直列に接続され、このスイッチング素子３６をオン／オフすることでヒータ２８の通電を制御するようになっている。また、スイッチング素子３６と並列（つまりヒータ２８と直列）に電圧検出用抵抗３７が接続され、この電圧検出用抵抗３７と並列に２つの分圧用抵抗３８，３９の直列回路が接続されている。
【００１９】
スイッチング素子３６が通電オン状態のときには、ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位がグランドと等電位（０Ｖ）になるため、ヒータ２８の温度変化やヒータ２８の劣化によってヒータ２８の抵抗値が変化しても、その影響がヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）に現れない。
【００２０】
一方、スイッチング素子３６が通電オフ状態（通電停止状態）のときには、ヒータ２８の温度変化やヒータ２８の劣化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化し、それに伴って２つの分圧用抵抗３８，３９の中間点４３の電位（ヒータ端子電圧を２つの分圧用抵抗３８，３９で分圧した電圧）が変化する。この分圧用抵抗３８，３９の中間点４３の電位が抵抗４０を介してＡ／Ｄ変換部４１に入力され、このＡ／Ｄ変換部４１の出力がヒータ端子電圧情報Ｖadとして検出される。
【００２１】
尚、スイッチング素子３６の通電オフ状態とは、ヒータ２８の通電制御中に所定のデューティ比でスイッチング素子３６のオン／オフを切り換えているときの一時的な通電オフ状態を含むものとする。
【００２２】
ＥＣＵ３３は、後述する図３のヒータ劣化診断ルーチンを実行することで、ヒータ劣化診断部４４（図２参照）としての機能を実現し、酸素センサ２６のヒータ２８の劣化の有無を判定するヒータ劣化診断を次のようにして行う。スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb （バッテリ３４の電圧）を検出し、バッテリ電圧Ｖb に応じた劣化判定値Ｋをマップ等により算出する。この後、ヒータ端子電圧情報Ｖadを劣化判定値Ｋと比較してヒータ２８の劣化の有無を判定する。
【００２３】
ヒータ２８の劣化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化する。従って、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいてヒータ２８の劣化診断を行えば、ヒータ２８の劣化を精度良く診断することができる。
【００２４】
更に、ＥＣＵ３３は、後述する図４のヒータ通電制御ルーチンを実行することで、ヒータ通電制御部４５（図２参照）としての機能を実現し、酸素センサ２６のヒータ２８の通電を制御するヒータ通電制御を次のようにして行う。ヒータ劣化診断部４４でヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）と判定され且つスイッチング素子３６が通電オフ状態のときに、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb を検出し、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb に基づいて酸素センサ２６のセンサ素子の温度（以下「素子温度」という）Ｔest を推定する。この後、推定した素子温度Ｔest が目標素子温度Ｔtrg になるようにヒータ２８の通電を制御する。
【００２５】
ヒータ２８の温度変化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化する。従って、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadは、ヒータ２８の温度を精度良く反映したパラメータとなり、ヒータ２８の温度に応じて素子温度が変化するため、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadを用いれば、素子温度Ｔest を精度良く推定することができる。
【００２６】
以下、ＥＣＵ３３が実行する図３のヒータ劣化診断ルーチン及び図４のヒータ通電制御ルーチンの処理内容を説明する。
【００２７】
［ヒータ劣化診断ルーチン］
図３に示すヒータ劣化診断ルーチンは、ＥＣＵ３３の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうヒータ劣化診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、ヒータ２８の通電を制御するスイッチング素子３６が通電オフ状態であるか否かを判定する。このステップ１０１で、スイッチング素子３６が通電オフ状態ではない（スイッチング素子３６が通電オン状態である）と判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００２８】
一方、上記ステップ１０１で、スイッチング素子３６が通電オフ状態であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、ヒータ端子電圧情報Ｖad（Ａ／Ｄ変換部４１の出力）とバッテリ電圧Ｖb を読み込む。
【００２９】
この後、ステップ１０３に進み、バッテリ電圧Ｖb に応じた劣化判定値Ｋをマップ等により算出する。ここで、バッテリ電圧Ｖb が高くなるほどヒータ端子電圧が高くなるため、劣化判定値Ｋのマップは、バッテリ電圧Ｖb が高くなるほど劣化判定値Ｋが大きくなるように設定されている。
【００３０】
尚、バッテリ電圧Ｖb とヒータ温度Ｔh （ヒータ２８の温度）に応じた劣化判定値Ｋをマップ等により算出するようにしても良い。ここで、バッテリ電圧Ｖb が高くなるほどヒータ端子電圧が高くなり、また、ヒータ温度Ｔh が高くなるほどヒータ２８の抵抗値が大きくなってヒータ端子電圧が低くなるため、劣化判定値Ｋのマップは、バッテリ電圧Ｖb が高くなるほど劣化判定値Ｋが大きくなり、且つ、ヒータ温度Ｔh が高くなるほど劣化判定値Ｋが小さくなるように設定されている。
【００３１】
この後、ステップ１０４に進み、ヒータ端子電圧情報Ｖadが劣化判定値Ｋよりも小さいか否かを判定する。その結果、ヒータ端子電圧情報Ｖadが劣化判定値Ｋよりも小さいと判定された場合には、ヒータ２８が劣化してヒータ２８の抵抗値が異常に大きくなったと判断して、ステップ１０５に進み、ヒータ２８の劣化有りと判定する。この場合、異常フラグをＯＮにセットし、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード等）をＥＣＵ３３のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ３３の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能な記憶手段）に記憶して、本ルーチンを終了する。
【００３２】
これに対して、上記ステップ１０４で、ヒータ端子電圧情報Ｖadが劣化判定値Ｋ以上であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、ヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）と判定して異常フラグをＯＦＦに維持して、本ルーチンを終了する。
【００３３】
［ヒータ通電制御ルーチン］
図４に示すヒータ通電制御ルーチンは、ＥＣＵ３３の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうヒータ通電制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、図３のヒータ劣化診断ルーチンの診断結果に基づいてヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）か否かを判定する。
【００３４】
このステップ２０１で、ヒータ２８の劣化有りと判定された場合には、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定精度が低下する可能性があると判断して、ステップ２０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了することで、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定を禁止する。
【００３５】
一方、上記ステップ２０１で、ヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）と判定された場合には、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定精度を確保できると判断して、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定を許可して、ステップ２０２以降の処理を次のようにして実行する。
【００３６】
まず、ステップ２０２で、ヒータ２８の通電を制御するスイッチング素子３６が通電オフ状態であるか否かを判定する。このステップ２０２で、スイッチング素子３６が通電オフ状態ではない（スイッチング素子３６が通電オン状態である）と判定された場合には、ステップ２０３以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００３７】
一方、上記ステップ２０２で、スイッチング素子３６が通電オフ状態であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、ヒータ端子電圧情報Ｖad（Ａ／Ｄ変換部４１の出力）とバッテリ電圧Ｖb を読み込む。
【００３８】
この後、ステップ２０４に進み、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb とに基づいてヒータ２８の抵抗値Ｒを算出した後、ステップ２０５に進み、ヒータ２８の抵抗値Ｒに基づいて素子温度Ｔest をマップ又は数式等により算出（推定）する。素子温度Ｔest のマップ又は数式等は、例えば、ヒータ２８の抵抗値Ｒ（ヒータ２８の温度の情報）と素子温度Ｔest との関係を規定したものであり、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。これらのステップ２０１〜２０５の処理が特許請求の範囲でいう素子温度推定手段としての役割を果たす。
【００３９】
尚、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb に基づいて直接、素子温度Ｔest をマップ又は数式等により算出（推定）するようにしても良い。また、バッテリ電圧Ｖb がほぼ一定の場合には、ヒータ端子電圧情報Ｖadのみに基づいて素子温度Ｔest をマップ又は数式等により算出（推定）するようにしても良い。
【００４０】
この後、ステップ２０６に進み、エンジン運転状態（例えば、始動時水温、始動後経過時間等）に基づいて目標素子温度Ｔtrg を算出する。この後、ステップ２０７に進み、目標素子温度Ｔtrg と素子温度Ｔest との偏差が小さくなるようにＰＩＤ制御等によりヒータ２８の通電デューティＤｕｔｙを算出した後、ステップ２０８に進み、その通電デューティＤｕｔｙでヒータ２８に通電するようにスイッチング素子３６のオン／オフを制御する。これにより、推定した素子温度Ｔest が目標素子温度Ｔtrg になるようにヒータ２８の通電デューティＤｕｔｙをフィードバック制御する。
【００４１】
以上説明した本実施例では、ヒータ２８の温度変化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化することに着目して、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいて素子温度Ｔest を推定するようにしたので、素子温度Ｔest を精度良く推定することができる。これにより、酸素センサ２６の素子温度を監視することができるため、素子温度をフィードバック制御等により精度良く制御することが可能となり、素子温度の制御精度を向上させることができる。しかも、酸素センサ２６に素子温度を検出する温度センサを設ける必要がないため、酸素センサ２６を低コスト化することができる。
【００４２】
更に、本実施例では、推定した素子温度Ｔest が目標素子温度Ｔtrg になるようにヒータ２８の通電デューティをフィードバック制御するようにしたので、酸素センサ２６の素子温度を速やかに目標素子温度（例えば活性温度）に制御することができ、酸素センサ２６を速やかに活性化させて、酸素センサ２６の出力に基づいた空燃比フィードバック制御を早期に開始することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００４３】
また、本実施例では、ヒータ２８の劣化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化することに着目して、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadを劣化判定値Ｋと比較してヒータ２８の劣化診断を行うようにしたので、ヒータ２８の劣化を精度良く診断することができる。
【００４４】
更に、本実施例では、ヒータ２８の劣化有りと判定されたときには、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定精度が低下する可能性があると判断して、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定を禁止し、ヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）と判定されたときにだけ、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいて素子温度Ｔest を推定するようにしたので、素子温度Ｔest の推定精度を確保できる。
【００４５】
尚、上記実施例では、ヒータ端子電圧に応じて変化するヒータ端子電圧情報Ｖadを検出して該ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいて素子温度の推定やヒータ２８の劣化診断を行うようにしたが、ヒータ端子電圧を直接検出して該ヒータ端子電圧に基づいて素子温度の推定やヒータ２８の劣化診断を行うようにしても良い。
【００４６】
また、上記実施例では、酸素センサ２６の素子温度の推定や酸素センサ２６のヒータ２８の劣化診断に本発明を適用したが、空燃比センサ２５の素子温度の推定や空燃比センサ２５のヒータ２７の劣化診断に本発明を適用しても良い。
【００４７】
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００４８】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管（排出ガス通路）、２６…酸素センサ（排出ガスセンサ）、２８…ヒータ、３３…ＥＣＵ（ヒータ通電制御手段、素子温度推定手段、ヒータ劣化診断手段）、３４…バッテリ、３６…スイッチング素子（スイッチ手段）、３７…電圧検出用抵抗、４４…ヒータ劣化診断部、４５…ヒータ通電制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排出ガス通路に設けられた排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度を制御する排出ガスセンサのヒータ制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子制御化された内燃機関では、排気管に排出ガスの空燃比やリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ（空燃比センサ、酸素センサ等）を設置し、この排出ガスセンサの出力に基づいて排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量等をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行するようにしている。一般に、排出ガスセンサは、センサ素子の温度（以下「素子温度」という）が活性温度まで昇温しないと検出精度が悪い（又は検出不能である）ため、内燃機関の始動後に排出ガスセンサに内蔵したヒータでセンサ素子を加熱して排出ガスセンサの活性化を促進するようにしている。
【０００３】
排出ガスセンサのヒータ制御装置においては、例えば、特許文献１（特開平２００３−１４８２０６号公報）に記載されているように、排出ガスセンサに素子温度を検出する温度センサを設け、この温度センサで検出した素子温度が目標素子温度になるようにヒータの通電を制御する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００３−１４８２０６号公報（第５頁等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の技術では、排出ガスセンサに素子温度を検出する温度センサを設ける必要があるため、排出ガスセンサのコストが高くなり、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができないという欠点がある。また、素子温度を検出する温度センサを省略して低コスト化した排出ガスセンサは、素子温度を監視することができず、素子温度を精度良く制御することができないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、排出ガスセンサを低コスト化しながら、排出ガスセンサの素子温度を監視することができ、素子温度の制御精度を向上させることができる排出ガスセンサの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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排出ガス通路に設けられた排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度（以下「素子温度」という）を制御するヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、ヒータと直列に接続された電圧検出用抵抗と、この電圧検出用抵抗と並列に接続されたスイッチ手段と、このスイッチ手段が通電オフ状態のときにヒータと電圧検出用抵抗との中間点の電位又はそれに相関する情報（以下これらを「ヒータ端子電圧情報」と総称する）を検出し、該ヒータ端子電圧情報に基づいて素子温度を推定する素子温度推定手段とを備えた構成としたものである。
【０００８】
この構成では、ヒータの温度変化によってヒータの抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチ手段が通電オフ状態（通電停止状態）のときのヒータ端子電圧（ヒータと電圧検出用抵抗との中間点の電位）が変化する。従って、スイッチ手段が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報（例えば、ヒータ端子電圧、ヒータ端子電圧を分圧用抵抗で分圧した電圧等）は、ヒータの温度を精度良く反映したパラメータとなり、ヒータの温度に応じて素子温度が変化するため、スイッチ手段が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報を用いれば、素子温度を精度良く推定することができる。これにより、排出ガスセンサの素子温度を監視することができるため、素子温度をフィードバック制御等により精度良く制御することが可能となり、素子温度の制御精度を向上させることができる。しかも、排出ガスセンサに素子温度を検出する温度センサを設ける必要がないため、排出ガスセンサを低コスト化することができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、ヒータ通電制御手段は、素子温度推定手段で推定した素子温度が目標素子温度になるようにヒータの通電を制御するようにすると良い。このようにすれば、排出ガスセンサの素子温度を速やかに目標素子温度（例えば活性温度）に制御することができるため、排出ガスセンサを速やかに活性化させて、排出ガスセンサの出力に基づいた空燃比フィードバック制御を早期に開始することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００１０】
更に、請求項３のように、スイッチ手段が通電オフ状態のときにヒータ端子電圧情報を検出し、該ヒータ端子電圧情報に基づいてヒータの劣化診断を行うヒータ劣化診断手段を備えた構成としても良い。ヒータの劣化によってヒータの抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチ手段が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧が変化する。従って、スイッチ手段が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報に基づいてヒータの劣化診断を行えば、ヒータの劣化を精度良く診断することができる。
【００１１】
ヒータ劣化診断手段によりヒータの劣化有りと判定されたときには、ヒータ端子電圧情報に基づいた素子温度の推定精度が低下する可能性があるため、請求項４のように、ヒータ劣化診断手段によりヒータの劣化無し（ヒータが正常）と判定されたときにヒータ端子電圧情報に基づいて素子温度を推定するようにすると良い。このようにすれば、ヒータの劣化有りと判定されたときにはヒータ端子電圧情報に基づいた素子温度の推定を禁止して、ヒータの劣化無し（ヒータが正常）と判定されたときにだけ、ヒータ端子電圧情報に基づいて素子温度を推定することができ、素子温度の推定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２はヒータ劣化診断及びヒータ通電制御システムの概略構成図である。
【図３】図３はヒータ劣化診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】図４はヒータ通電制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１４】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１５】
一方、エンジン１１の排気管２３（排出ガス通路）には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられている。この触媒２４の上流側に、排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ２５（排出ガスセンサ）が設けられ、触媒２４の下流側に、排出ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサ２６（排出ガスセンサ）が設けられている。これらの空燃比センサ２５と酸素センサ２６には、それぞれセンサ素子を加熱するヒータ２７，２８が内蔵されえいる（又は外付けされている）。
【００１６】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２９や、ノッキングを検出するノックセンサ３０が取り付けられている。また、クランク軸３１の外周側には、クランク軸３１が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３２が取り付けられ、このクランク角センサ３２の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１７】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３３に入力される。このＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。更に、ＥＣＵ３３は、エンジン運転中に空燃比センサ２５と酸素センサ２６のセンサ素子温度を活性温度範囲に維持するように、空燃比センサ２５のヒータ２７と酸素センサ２６のヒータ２８の通電デューティをフィードバック制御する。
【００１８】
次に、図２に基づいて酸素センサ２６のヒータ２８の劣化診断や通電制御を行うヒータ劣化診断及びヒータ通電制御システムの構成を説明する。
車両に搭載されたバッテリ３４に、イグニッションスイッチ（図示せず）によりオン／オフされるリレー３５を介して酸素センサ２６のヒータ２８が接続されている。このヒータ２８とグランドとの間にスイッチング素子３６（スイッチ手段）が直列に接続され、このスイッチング素子３６をオン／オフすることでヒータ２８の通電を制御するようになっている。また、スイッチング素子３６と並列（つまりヒータ２８と直列）に電圧検出用抵抗３７が接続され、この電圧検出用抵抗３７と並列に２つの分圧用抵抗３８，３９の直列回路が接続されている。
【００１９】
スイッチング素子３６が通電オン状態のときには、ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位がグランドと等電位（０Ｖ）になるため、ヒータ２８の温度変化やヒータ２８の劣化によってヒータ２８の抵抗値が変化しても、その影響がヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）に現れない。
【００２０】
一方、スイッチング素子３６が通電オフ状態（通電停止状態）のときには、ヒータ２８の温度変化やヒータ２８の劣化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化し、それに伴って２つの分圧用抵抗３８，３９の中間点４３の電位（ヒータ端子電圧を２つの分圧用抵抗３８，３９で分圧した電圧）が変化する。この分圧用抵抗３８，３９の中間点４３の電位が抵抗４０を介してＡ／Ｄ変換部４１に入力され、このＡ／Ｄ変換部４１の出力がヒータ端子電圧情報Ｖadとして検出される。
【００２１】
尚、スイッチング素子３６の通電オフ状態とは、ヒータ２８の通電制御中に所定のデューティ比でスイッチング素子３６のオン／オフを切り換えているときの一時的な通電オフ状態を含むものとする。
【００２２】
ＥＣＵ３３は、後述する図３のヒータ劣化診断ルーチンを実行することで、ヒータ劣化診断部４４（図２参照）としての機能を実現し、酸素センサ２６のヒータ２８の劣化の有無を判定するヒータ劣化診断を次のようにして行う。スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb （バッテリ３４の電圧）を検出し、バッテリ電圧Ｖb に応じた劣化判定値Ｋをマップ等により算出する。この後、ヒータ端子電圧情報Ｖadを劣化判定値Ｋと比較してヒータ２８の劣化の有無を判定する。
【００２３】
ヒータ２８の劣化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化する。従って、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいてヒータ２８の劣化診断を行えば、ヒータ２８の劣化を精度良く診断することができる。
【００２４】
更に、ＥＣＵ３３は、後述する図４のヒータ通電制御ルーチンを実行することで、ヒータ通電制御部４５（図２参照）としての機能を実現し、酸素センサ２６のヒータ２８の通電を制御するヒータ通電制御を次のようにして行う。ヒータ劣化診断部４４でヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）と判定され且つスイッチング素子３６が通電オフ状態のときに、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb を検出し、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb に基づいて酸素センサ２６のセンサ素子の温度（以下「素子温度」という）Ｔest を推定する。この後、推定した素子温度Ｔest が目標素子温度Ｔtrg になるようにヒータ２８の通電を制御する。
【００２５】
ヒータ２８の温度変化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化する。従って、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadは、ヒータ２８の温度を精度良く反映したパラメータとなり、ヒータ２８の温度に応じて素子温度が変化するため、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadを用いれば、素子温度Ｔest を精度良く推定することができる。
【００２６】
以下、ＥＣＵ３３が実行する図３のヒータ劣化診断ルーチン及び図４のヒータ通電制御ルーチンの処理内容を説明する。
【００２７】
［ヒータ劣化診断ルーチン］
図３に示すヒータ劣化診断ルーチンは、ＥＣＵ３３の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうヒータ劣化診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、ヒータ２８の通電を制御するスイッチング素子３６が通電オフ状態であるか否かを判定する。このステップ１０１で、スイッチング素子３６が通電オフ状態ではない（スイッチング素子３６が通電オン状態である）と判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００２８】
一方、上記ステップ１０１で、スイッチング素子３６が通電オフ状態であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、ヒータ端子電圧情報Ｖad（Ａ／Ｄ変換部４１の出力）とバッテリ電圧Ｖb を読み込む。
【００２９】
この後、ステップ１０３に進み、バッテリ電圧Ｖb に応じた劣化判定値Ｋをマップ等により算出する。ここで、バッテリ電圧Ｖb が高くなるほどヒータ端子電圧が高くなるため、劣化判定値Ｋのマップは、バッテリ電圧Ｖb が高くなるほど劣化判定値Ｋが大きくなるように設定されている。
【００３０】
尚、バッテリ電圧Ｖb とヒータ温度Ｔh （ヒータ２８の温度）に応じた劣化判定値Ｋをマップ等により算出するようにしても良い。ここで、バッテリ電圧Ｖb が高くなるほどヒータ端子電圧が高くなり、また、ヒータ温度Ｔh が高くなるほどヒータ２８の抵抗値が大きくなってヒータ端子電圧が低くなるため、劣化判定値Ｋのマップは、バッテリ電圧Ｖb が高くなるほど劣化判定値Ｋが大きくなり、且つ、ヒータ温度Ｔh が高くなるほど劣化判定値Ｋが小さくなるように設定されている。
【００３１】
この後、ステップ１０４に進み、ヒータ端子電圧情報Ｖadが劣化判定値Ｋよりも小さいか否かを判定する。その結果、ヒータ端子電圧情報Ｖadが劣化判定値Ｋよりも小さいと判定された場合には、ヒータ２８が劣化してヒータ２８の抵抗値が異常に大きくなったと判断して、ステップ１０５に進み、ヒータ２８の劣化有りと判定する。この場合、異常フラグをＯＮにセットし、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード等）をＥＣＵ３３のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ３３の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能な記憶手段）に記憶して、本ルーチンを終了する。
【００３２】
これに対して、上記ステップ１０４で、ヒータ端子電圧情報Ｖadが劣化判定値Ｋ以上であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、ヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）と判定して異常フラグをＯＦＦに維持して、本ルーチンを終了する。
【００３３】
［ヒータ通電制御ルーチン］
図４に示すヒータ通電制御ルーチンは、ＥＣＵ３３の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうヒータ通電制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、図３のヒータ劣化診断ルーチンの診断結果に基づいてヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）か否かを判定する。
【００３４】
このステップ２０１で、ヒータ２８の劣化有りと判定された場合には、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定精度が低下する可能性があると判断して、ステップ２０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了することで、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定を禁止する。
【００３５】
一方、上記ステップ２０１で、ヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）と判定された場合には、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定精度を確保できると判断して、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定を許可して、ステップ２０２以降の処理を次のようにして実行する。
【００３６】
まず、ステップ２０２で、ヒータ２８の通電を制御するスイッチング素子３６が通電オフ状態であるか否かを判定する。このステップ２０２で、スイッチング素子３６が通電オフ状態ではない（スイッチング素子３６が通電オン状態である）と判定された場合には、ステップ２０３以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００３７】
一方、上記ステップ２０２で、スイッチング素子３６が通電オフ状態であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、ヒータ端子電圧情報Ｖad（Ａ／Ｄ変換部４１の出力）とバッテリ電圧Ｖb を読み込む。
【００３８】
この後、ステップ２０４に進み、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb とに基づいてヒータ２８の抵抗値Ｒを算出した後、ステップ２０５に進み、ヒータ２８の抵抗値Ｒに基づいて素子温度Ｔest をマップ又は数式等により算出（推定）する。素子温度Ｔest のマップ又は数式等は、例えば、ヒータ２８の抵抗値Ｒ（ヒータ２８の温度の情報）と素子温度Ｔest との関係を規定したものであり、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。これらのステップ２０１〜２０５の処理が特許請求の範囲でいう素子温度推定手段としての役割を果たす。
【００３９】
尚、ヒータ端子電圧情報Ｖadとバッテリ電圧Ｖb に基づいて直接、素子温度Ｔest をマップ又は数式等により算出（推定）するようにしても良い。また、バッテリ電圧Ｖb がほぼ一定の場合には、ヒータ端子電圧情報Ｖadのみに基づいて素子温度Ｔest をマップ又は数式等により算出（推定）するようにしても良い。
【００４０】
この後、ステップ２０６に進み、エンジン運転状態（例えば、始動時水温、始動後経過時間等）に基づいて目標素子温度Ｔtrg を算出する。この後、ステップ２０７に進み、目標素子温度Ｔtrg と素子温度Ｔest との偏差が小さくなるようにＰＩＤ制御等によりヒータ２８の通電デューティＤｕｔｙを算出した後、ステップ２０８に進み、その通電デューティＤｕｔｙでヒータ２８に通電するようにスイッチング素子３６のオン／オフを制御する。これにより、推定した素子温度Ｔest が目標素子温度Ｔtrg になるようにヒータ２８の通電デューティＤｕｔｙをフィードバック制御する。
【００４１】
以上説明した本実施例では、ヒータ２８の温度変化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化することに着目して、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいて素子温度Ｔest を推定するようにしたので、素子温度Ｔest を精度良く推定することができる。これにより、酸素センサ２６の素子温度を監視することができるため、素子温度をフィードバック制御等により精度良く制御することが可能となり、素子温度の制御精度を向上させることができる。しかも、酸素センサ２６に素子温度を検出する温度センサを設ける必要がないため、酸素センサ２６を低コスト化することができる。
【００４２】
更に、本実施例では、推定した素子温度Ｔest が目標素子温度Ｔtrg になるようにヒータ２８の通電デューティをフィードバック制御するようにしたので、酸素センサ２６の素子温度を速やかに目標素子温度（例えば活性温度）に制御することができ、酸素センサ２６を速やかに活性化させて、酸素センサ２６の出力に基づいた空燃比フィードバック制御を早期に開始することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００４３】
また、本実施例では、ヒータ２８の劣化によってヒータ２８の抵抗値が変化すると、それに応じてスイッチング素子３６が通電オフ状態のときのヒータ端子電圧（ヒータ２８と電圧検出用抵抗３７との中間点４２の電位）が変化してヒータ端子電圧情報Ｖadが変化することに着目して、スイッチング素子３６が通電オフ状態のときに検出したヒータ端子電圧情報Ｖadを劣化判定値Ｋと比較してヒータ２８の劣化診断を行うようにしたので、ヒータ２８の劣化を精度良く診断することができる。
【００４４】
更に、本実施例では、ヒータ２８の劣化有りと判定されたときには、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定精度が低下する可能性があると判断して、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいた素子温度Ｔest の推定を禁止し、ヒータ２８の劣化無し（ヒータ２８が正常）と判定されたときにだけ、ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいて素子温度Ｔest を推定するようにしたので、素子温度Ｔest の推定精度を確保できる。
【００４５】
尚、上記実施例では、ヒータ端子電圧に応じて変化するヒータ端子電圧情報Ｖadを検出して該ヒータ端子電圧情報Ｖadに基づいて素子温度の推定やヒータ２８の劣化診断を行うようにしたが、ヒータ端子電圧を直接検出して該ヒータ端子電圧に基づいて素子温度の推定やヒータ２８の劣化診断を行うようにしても良い。
【００４６】
また、上記実施例では、酸素センサ２６の素子温度の推定や酸素センサ２６のヒータ２８の劣化診断に本発明を適用したが、空燃比センサ２５の素子温度の推定や空燃比センサ２５のヒータ２７の劣化診断に本発明を適用しても良い。
【００４７】
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００４８】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管（排出ガス通路）、２６…酸素センサ（排出ガスセンサ）、２８…ヒータ、３３…ＥＣＵ（ヒータ通電制御手段、素子温度推定手段、ヒータ劣化診断手段）、３４…バッテリ、３６…スイッチング素子（スイッチ手段）、３７…電圧検出用抵抗、４４…ヒータ劣化診断部、４５…ヒータ通電制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排出ガス通路に設けられた排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度（以下「素子温度」という）を制御するヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、
前記ヒータと直列に接続された電圧検出用抵抗と、
前記電圧検出用抵抗と並列に接続されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段が通電オフ状態のときに前記ヒータと前記電圧検出用抵抗との中間点の電位又はそれに相関する情報（以下これらを「ヒータ端子電圧情報」と総称する）を検出し、該ヒータ端子電圧情報に基づいて前記素子温度を推定する素子温度推定手段と
を備えていることを特徴とする排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項２】
前記ヒータ通電制御手段は、前記素子温度推定手段で推定した素子温度が目標素子温度になるように前記ヒータの通電を制御することを特徴とする請求項１に記載の排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項３】
前記スイッチ手段が通電オフ状態のときに前記ヒータ端子電圧情報を検出し、該ヒータ端子電圧情報に基づいて前記ヒータの劣化診断を行うヒータ劣化診断手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項４】
前記素子温度推定手段は、前記ヒータ劣化診断手段により前記ヒータの劣化無しと判定されたときに前記ヒータ端子電圧情報に基づいて前記素子温度を推定する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排出ガス通路に設けられた排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度（以下「素子温度」という）を制御するヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、
前記ヒータと直列に接続された電圧検出用抵抗と、
前記電圧検出用抵抗と並列に接続されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段が通電オフ状態のときに前記ヒータと前記電圧検出用抵抗との中間点の電位又はそれに相関する情報（以下これらを「ヒータ端子電圧情報」と総称する）を検出し、該ヒータ端子電圧情報に基づいて前記素子温度を推定する素子温度推定手段と
を備えていることを特徴とする排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項２】
前記ヒータ通電制御手段は、前記素子温度推定手段で推定した素子温度が目標素子温度になるように前記ヒータの通電を制御することを特徴とする請求項１に記載の排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項３】
前記スイッチ手段が通電オフ状態のときに前記ヒータ端子電圧情報を検出し、該ヒータ端子電圧情報に基づいて前記ヒータの劣化診断を行うヒータ劣化診断手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項４】
前記素子温度推定手段は、前記ヒータ劣化診断手段により前記ヒータの劣化無しと判定されたときに前記ヒータ端子電圧情報に基づいて前記素子温度を推定する手段を有することを特徴とする請求項３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２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１６９８６３（Ｐ２０１１−１６９８６３Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６２６１（Ｐ２０１０−３６２６１）
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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