排気センサのヒータ制御装置
【課題】本発明は、排気センサのヒータ制御装置に係り、内燃機関の停止後における排気センサのセンサ素子の加熱を効率的に実施することで、無駄に消費するエネルギを低減することにある。
【解決手段】内燃機関の排気管に取り付けられ、排気ガスの状態に応じた出力を行うセンサ素子と、センサ素子を加熱するヒータと、を有する排気センサのヒータ制御装置において、センサ素子が十分に活性化しかつ内燃機関が燃料カットされているときに、該センサ素子の出力が基準値を超えているか否かを判別する出力判別手段と、出力判別手段によりセンサ素子の出力が基準値を超えていると判別される場合に、内燃機関の停止後に所定時間だけヒータを用いてセンサ素子を加熱し、一方、出力判別手段によりセンサ素子の出力が基準値以下であると判別される場合に、内燃機関の停止後におけるヒータを用いたセンサ素子の加熱を行わない加熱制御手段と、を設ける。
【解決手段】内燃機関の排気管に取り付けられ、排気ガスの状態に応じた出力を行うセンサ素子と、センサ素子を加熱するヒータと、を有する排気センサのヒータ制御装置において、センサ素子が十分に活性化しかつ内燃機関が燃料カットされているときに、該センサ素子の出力が基準値を超えているか否かを判別する出力判別手段と、出力判別手段によりセンサ素子の出力が基準値を超えていると判別される場合に、内燃機関の停止後に所定時間だけヒータを用いてセンサ素子を加熱し、一方、出力判別手段によりセンサ素子の出力が基準値以下であると判別される場合に、内燃機関の停止後におけるヒータを用いたセンサ素子の加熱を行わない加熱制御手段と、を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気センサのヒータ制御装置に係り、特に、内燃機関から排出される排気ガスの特に酸素濃度（空燃比）を検出するための排気センサのヒータを制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気ガスの酸素濃度（空燃比）を検出する排気センサが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。排気センサは、排気ガスの空燃比に応じた電圧信号を電子制御ユニット（ＥＣＵ）に向けて出力する。ＥＣＵは、排気センサの出力に基づいて排気ガスの空燃比を検出し、排気ガスの空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量や吸気量などをフィードバック制御する。
【０００３】
上記した特許文献１記載の装置においては、内燃機関の燃料カット時に、排気センサが活性状態(所定温度以上)にあることを含み所定条件が成立したとき、排気センサの出力と空燃比との関係が校正される。また、上記した特許文献２記載の装置において、排気センサは、排気ガスの状態に応じた出力を行うセンサ素子と、センサ素子を加熱するヒータと、を有する。この装置においては、内燃機関が停止した後、所定期間だけヒータが通電されてセンサ素子が加熱されることにより、センサ素子に吸着した水などの吸着物が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５５５５５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０７９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献２記載の装置では、内燃機関停止後におけるセンサ素子の加熱が、排気センサの周辺温度が所定温度（８０℃）を下回るまで常に行われる。このため、内燃機関の停止後、排気センサのセンサ素子に吸着物が吸着していない場合や、そのセンサ素子の出力が素子の特性ズレや劣化などに起因してゼロ点ズレを起こしていない場合であっても、ヒータによるセンサ素子の加熱処理が行われるので、センサ素子の効率的な加熱処理が行われていなかった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の停止後における排気センサのセンサ素子の加熱を効率的に実施することで、無駄に消費するエネルギを低減することが可能な排気センサのヒータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、内燃機関の排気管に取り付けられた、排気ガスの状態に応じた出力を行うセンサ素子と、前記センサ素子を加熱するヒータと、を有する排気センサのヒータ制御装置であって、前記センサ素子が十分に活性化しかつ前記内燃機関が燃料カットされているときに、該センサ素子の出力が基準値を超えているか否かを判別する出力判別手段と、前記出力判別手段により前記センサ素子の出力が前記基準値を超えていると判別される場合に、前記内燃機関の停止後に所定時間だけ前記ヒータを用いて前記センサ素子を加熱し、一方、前記出力判別手段により前記センサ素子の出力が前記基準値以下であると判別される場合に、前記内燃機関の停止後における前記ヒータを用いた前記センサ素子の加熱を行わない加熱制御手段と、を備える排気センサのヒータ制御装置により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、内燃機関の停止後における排気センサのセンサ素子の加熱を効率的に実施することで、無駄に消費するエネルギを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例である排気センサのヒータ制御装置を含むシステムの構成図である。
【図２】本実施例の排気センサの断面図である。
【図３】本実施例の排気センサのヒータ制御装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャート（その１）である。
【図４】本実施例の排気センサのヒータ制御装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャート（その２）である。
【図５】本発明の変形例の排気センサのヒータ制御装置において用いられる、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃと所定電圧値Ｖｋとの差と所定時間Ｔ２との関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明に係る排気センサのヒータ制御装置の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例である排気センサ１０のヒータ制御装置１２を含むシステムの構成図を示す。また、図２は、本実施例の排気センサ１０の断面図を示す。
【００１２】
本実施例の排気センサ１０は、自動車などに搭載される内燃機関の下流側に設けられた排気管１４に取り付けられており、その排気管１４を流通する排気ガスの酸素濃度（空燃比）を検出するためのセンサである。排気センサ１０は、排気管１４を流通した排気ガスの状態（具体的には、その排気ガス中に酸素が存在するか否か、すなわち、空燃比がリーンであるかリッチであるか）に応じた信号を出力するセンサ素子２０と、そのセンサ素子２０を加熱するヒータ２２と、を有している。尚、排気センサ１０は、上記の如く排気ガス中に酸素が存在するか否かに応じた信号を出力するＯ２センサに限らず、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力特性を有するものであってもよい。
【００１３】
センサ素子２０は、一端（図２における下端）が閉じられた管状構造を有している。センサ素子２０は、その外周面が排気管１４中の排気ガスに晒されるようにかつその内周面が大気に晒されるように排気管１４に組み付けられている。センサ素子２０は、断面Ｕ字形の固体電解質層２４と、その固体電解質層２４の外周面に設置された排気電極２６と、その固体電解質層２４の内周面に設置された大気電極２８と、を有している。固体電解質層２４は、ジルコニア素子（ＺｒＯ２）などの固体電解質により構成されている。また、排気電極２６及び大気電極２８はそれぞれ、触媒作用の高い白金などの金属により構成されている。
【００１４】
センサ素子２０は、上記の如く排気ガスに晒されるので、センサ素子２０には、排気ガス中の水や二酸化炭素，酸素などの成分が吸着し得る。センサ素子２０は、例えば５５０℃〜６５０℃の活性温度に加熱されることにより活性化して、安定した出力を生じ得る活性状態になる。センサ素子２０が活性状態になると、そのセンサ素子２０に排気ガス中の水や二酸化炭素，酸素などの成分が吸着することは防止される。センサ素子２０の内周側には、大気に開放された大気室３０が形成されている。上記したヒータ２２は、大気室３０内に配置されている。ヒータ２２は、アルミナなどにより構成されている。ヒータ２２は、通電されることにより発熱し、センサ素子２０を上記の活性温度に加熱する。
【００１５】
上記した排気センサ１０のセンサ素子２０（具体的には、排気電極２６及び大気電極２８）並びにそのヒータ２２には、マイクロコンピュータを主体に構成されたセンサ用電子制御ユニット（以下、センサＥＣＵと称す）３２が接続されている。センサＥＣＵ３２は、ヒータ制御装置１２を構成する。センサＥＣＵ３２は、車載バッテリから電力供給されている。センサＥＣＵ３２は、車両のイグニションがオンからオフへ切り替わった後すなわち内燃機関が停止した後、少なくとも所定の時間は作動することが可能である。
【００１６】
排気電極２６と大気電極２８とは、排気ガス中に酸素が存在するか否かに応じて、互いに異なる起電力を発生する。センサＥＣＵ３２は、排気電極２６側の起電力及び大気電極２８側の起電力をセンサ素子２０のセンサ出力として取り込み、それらの起電力に基づいて排気ガス中に酸素が存在するか否かすなわち空燃比がリーンであるかリッチであるかを判別する。
【００１７】
センサＥＣＵ３２には、内燃機関の制御（具体的には、燃料噴射量や吸気量の制御）を行うエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称す）３４が接続されている。センサＥＣＵ３２とエンジンＥＣＵ３４との間においては、センサ情報（例えば、排気センサ１０の出力など）、及び、エンジン状態情報（例えば、エンジン始動や停止など）が授受される。エンジンＥＣＵ３４は、受信したセンサ情報に基づいて、燃料噴射量や吸気量の空燃比フィードバック制御などを実行する。また、センサＥＣＵ３２は、受信したエンジン状態情報に基づいて、ヒータ２２の通電制御などを実行する。
【００１８】
次に、図３及び図４を参照して、本実施例の排気センサ１０のヒータ制御装置１２における制御動作について説明する。図３は、本実施例の排気センサ１０のヒータ制御装置１２においてセンサＥＣＵ３２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャート（その１）を示す。また、図４は、本実施例の排気センサ１０のヒータ制御装置１２においてセンサＥＣＵ３２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャート（その２）を示す。
【００１９】
本実施例のヒータ制御装置１２において、センサＥＣＵ３２は、内燃機関が始動されたことを検知すると（ステップ１００）、ヒータ２２への通電を開始する（ステップ１０２）。尚、ヒータ２２への通電は、内燃機関が駆動されている際は継続して行われるものとすればよいが、条件などによって停止するものとしてもよい。ヒータ２２が通電されると、センサ素子２０が加熱される。そして、センサ素子２０の温度が活性温度まで上昇すると、センサ素子２０の表面から吸着物が脱離するので、センサ素子２０が十分に活性化する。従って、本実施例においては、内燃機関の始動直後にも、センサ素子２０を安定した出力を生じ得る活性状態にすることが可能である。
【００２０】
センサＥＣＵ３２は、また、内燃機関が始動されたことを検知しかつセンサ素子２０が十分に活性化したと判断すると、以後、所定時間毎に、排気センサ１０のセンサ素子２０のセンサ出力を取り込み、その取り込んだセンサ出力に基づいて排気ガス中に酸素が存在するか否かすなわち空燃比がリーンであるかリッチであるかを判別する。センサＥＣＵ３２は、排気ガス中の酸素の存在有無すなわち空燃比のリーン／リッチを判別するのに必要な、センサ素子２０のセンサ出力を補正するための学習値ＯＸＳｋを記憶するメモリ４０を有している。尚、このメモリ４０に記憶する学習値ＯＸＳｋの初期値は、ゼロであるとする。
【００２１】
センサＥＣＵ３２は、排気ガス中の酸素の存在有無すなわち空燃比のリーン／リッチを判別するうえで、まず、センサ素子２０の排気電極２６側と大気電極２８側との間に実際に生じている起電力差を実電圧値ＯＸＳａ（尚、この実電圧値ＯＸＳａは、排気電極２６側の酸素濃度が大気電極２８側の酸素濃度に比べて低くなるほどゼロ電圧を基準にして大きくなる値とする。）として算出したうえで、その実電圧値ＯＸＳａから学習値ＯＸＳｋを減算することで、その実電圧値ＯＸＳａを排気ガス中の酸素有無に応じた想定電圧値ＯＸＳに変換（補正）する（ステップ１０４）。そして、その想定電圧値ＯＸＳを実際に用いるべきセンサ出力として扱って、排気ガス中に酸素が存在するか否かすなわち空燃比がリーンであるかリッチであるかを判別し、その判別結果を示すセンサ情報をエンジンＥＣＵ３４へ供給する。エンジンＥＣＵ３４は、センサＥＣＵ３２からのセンサ情報に基づいて空燃比フィードバック制御などを行う。
【００２２】
また、センサＥＣＵ３２は、内燃機関の始動後、センサ素子２０が十分に活性化したと判断すると、運転者のアクセルペダル操作やブレーキペダル操作などに基づいて内燃機関が燃料カットされているか否かを判別すると共に、また、内燃機関が燃料カットされていると判別したときは更にその燃料カットがその開始から所定時間Ｔ１継続しているか否かを判別する（ステップ１０６）。尚、この所定時間Ｔ１は、燃料カットが開始されてからその燃料カットの影響が排気センサ１０のセンサ素子２０の出力に及ぶまでに要する遅れ時間であって、予め定められた時間（例えば３秒など）である。
【００２３】
センサＥＣＵ３２は、内燃機関が燃料カットされていないと判別した場合或いは内燃機関の燃料カットが未だ所定時間Ｔ１継続して行われていないと判別した場合は、排気センサ１０のセンサ素子２０の外周面側が大気に相当する酸素濃度に至っていないと判断できるので、今回のルーチンを終了する。一方、内燃機関の燃料カットが所定時間Ｔ１継続していると判別した場合は、排気センサ１０のセンサ素子２０の外周面側が大気に相当する酸素濃度に至っていると判断できるので、その時点で取り込まれるセンサ素子２０のセンサ出力に基づいて、排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａを算出し、その実電圧値ＯＸＳａを燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃとして設定する処理を実行する（ステップ１０８）。
【００２４】
内燃機関の燃料カットが所定時間Ｔ１継続すると、センサ素子２０の外周面側が大気に相当する酸素濃度に至るので、そのセンサ素子２０の排気電極２６側の酸素濃度と大気電極２８側の酸素濃度との差はほとんど無くなる。このため、センサ素子２０に不要な成分が吸着していなければ、上記した燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃは、ほぼゼロである筈であり、その燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃがゼロ近傍の値でないときは、その後、排気ガス中の酸素有無を判別するうえでセンサ出力として用いるべき想定電圧値ＯＸＳを、排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａから適切に補正して得ることが必要であり、メモリ４０に記憶する学習値ＯＸＳｋを適切に更新することが必要である。また、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃがゼロ近傍の値でないときは、センサ素子２０に不要な成分が吸着している可能性があるので、ヒータ２２を用いたセンサ素子２０の加熱によりその吸着成分を除去することが適切である。
【００２５】
センサＥＣＵ３２は、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃを設定すると、その電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えているか否かを判別する（ステップ１１０）。尚、この所定電圧値Ｖｋは、センサ素子２０に不要な成分が吸着していないときに燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃとして実現されるべき電圧値の基準上限値であって、例えばほぼゼロに設定されている。
【００２６】
センサＥＣＵ３２は、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていないと判別した場合は、センサ素子２０に不要な成分が吸着していないと判断できるので、焼成フラグをオフにセットする（ステップ１１２）と共に、上記のメモリ４０に記憶する学習値ＯＸＳｋをゼロにリセットしかつ後述の焼成回数ｎをゼロにリセットする処理を実行する（ステップ１１４）。尚、上記の焼成フラグは、センサ素子２０の吸着成分を除去すべくヒータ２２を用いたセンサ素子２０の加熱処理を実行すべきか否かを示すフラグであって、その加熱処理を実行すべき場合にオンされ、一方、その加熱処理を実行すべきでない場合にオフされる。
【００２７】
一方、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていると判別した場合は、センサ素子２０に不要な成分が吸着している可能性があると判断できるので、焼成フラグをオンにセットする（ステップ１１６）と共に、その燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃを、メモリ４０に記憶する学習値ＯＸＳｋとして設定する処理を実行する（ステップ１１８）。
【００２８】
このように、本実施例において、センサＥＣＵ３２は、センサ素子２０が十分に活性化した後、内燃機関の燃料カットが行われているとき、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えない場合には焼成フラグをオフし、一方、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超える場合には焼成フラグをオンする。
【００２９】
また、センサＥＣＵ３２は、上記したステップ１１４の処理を実行すると、以後、内燃機関の駆動中、排気センサ１０のセンサ素子２０のセンサ出力に基づいて排気ガス中に酸素が存在するか否かを判別するうえで、学習値ＯＸＳｋとしてゼロを用いることとなる。一方、上記したステップ１１８処理を実行すると、以後、内燃機関の駆動中、排気センサ１０のセンサ素子２０のセンサ出力に基づいて排気ガス中に酸素が存在するか否かを判別するうえで、学習値ＯＸＳｋとして、燃料カット中に排気電極２６側と大気電極２８側との間の実際に生じた電圧値ＯＸＳｆｃを用いることとなる。
【００３０】
このため、本実施例によれば、内燃機関の駆動中に排気ガス中の酸素有無を判別するうえでセンサ出力として用いるべき想定電圧値ＯＸＳを排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａに基づいて算出するうえで、補正値として適切な学習値ＯＸＳｆｃを設定してメモリ４０に記憶することができ、その結果として、その記憶後、燃料カットが解除されて内燃機関が通常駆動されるときにも、排気センサ１０を用いた排気ガスの酸素濃度検出を適切に実行することが可能となる。従って、本実施例によれば、排気センサ１０からのセンサ出力が適切に補正されないことに伴う燃費悪化を抑制することができ、空燃比フィードバック制御などを適切に実行することができる。
【００３１】
また、本実施例において、センサＥＣＵ３２は、内燃機関が駆動された後、前回処理時から今回処理時にかけて内燃機関が駆動された状態から停止された状態へ移行したか否かを判別する（ステップ１５０）。その結果、否定判定した場合は、以後何ら処理を進めることなく今回のルーチンを終了する。一方、肯定判定した場合は、次に、メモリ４０に記憶している焼成フラグがオン状態にあるか否かを判別する（ステップ１５２）。
【００３２】
センサＥＣＵ３２は、ステップ１５２において否定判定した場合は、ヒータ２２への通電を停止する処理を行う（ステップ１５４）。このため、内燃機関が停止した際に焼成フラグがオフ状態にあるときは、その停止後直ちに、ヒータ２２への通電が停止され、センサ素子２０の加熱処理が中止される。
【００３３】
一方、ステップ１５２において肯定判定した場合は、ヒータ２２への通電を停止せず、その通電を実行する処理を行う（ステップ１５６）。具体的には、内燃機関の停止後、センサ素子２０の温度が活性温度以上で所定時間Ｔ２保持されるようにヒータ２２の通電をその所定時間Ｔ２だけ継続して行う。尚、この所定時間Ｔ２は、センサ素子２０の温度が活性温度以上に保持された場合にそのセンサ素子２０に吸着した吸着物を燃焼により除去できるだけの時間であって、例えば１分程度に設定されている。このため、内燃機関が停止した際に焼成フラグがオン状態にあるときは、その停止後、所定時間Ｔ２が経過するまで、ヒータ２２への通電が実行され、センサ素子２０の加熱処理が行われる。
【００３４】
センサＥＣＵ３２は、ステップ１５６においてセンサ素子２０の加熱処理を行った場合、焼成回数ｎを“１”だけインクリメントする処理を実行する（ステップ１５８）。尚、焼成回数ｎは、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃ（すなわち、その燃料カット中の排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａ）が所定電圧値Ｖｋを超えてから次に所定電圧値Ｖｋ以下となるまでに、ヒータ２２への通電によりセンサ素子２０の加熱処理が行われた回数である。
【００３５】
センサＥＣＵ３２は、ステップ１５８の処理後、焼成回数ｎが所定回数に達しているか否かを判別する（ステップ１６０）。尚、この所定回数は、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えてから次に所定電圧値Ｖｋ以下となるまでに、ヒータ２２への通電によりセンサ素子２０の加熱処理が行われた回数として、排気センサ１０の異常が生じていると判断できる最小回数であり、例えば１０回である。
【００３６】
その結果、焼成回数ｎが所定回数に達していないと判別した場合は、排気センサ１０が正常状態にあると判定する（ステップ１６２）。一方、焼成回数ｎが所定回数に達していると判別した場合は、排気センサ１０に異常が生じていると判定し、異常コードを記憶して、運転者が視認可能な故障警告灯（ＭＩＬ）を点灯する処理を行う（ステップ１６４）。
【００３７】
このように、本実施例において、センサＥＣＵ３２は、焼成フラグがオフされている場合すなわちセンサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていなかった場合は、内燃機関が停止した後、直ちにヒータ２２への通電を停止してセンサ素子２０の加熱処理を終了する一方、焼成フラグがオンされている場合すなわちセンサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていた場合は、内燃機関が停止した後、所定時間Ｔ２だけヒータ２２への通電を保持してセンサ素子２０の加熱処理を継続する。
【００３８】
センサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えているときは、そのセンサ素子２０に不要な成分が吸着している可能性があるが、上記の如く内燃機関の停止後の所定時間Ｔ２だけそのセンサ素子２０の加熱処理が継続されれば、センサ素子２０に付着する成分が燃焼除去されるので、その結果として、その燃焼除去後においてセンサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃを所定電圧値Ｖｋ以下まで低下させることが可能となる。一方、センサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていないときは、そのセンサ素子２０に不要な成分が吸着している可能性は低く、上記した内燃機関の停止後におけるセンサ素子２０の加熱処理は不要である。
【００３９】
従って、本実施例のヒータ制御装置１２によれば、内燃機関の停止後に一律に一定時間センサ素子２０の加熱処理が行われる構成などに比べて、内燃機関の停止後における排気センサ１０のセンサ素子２０の加熱を効率的に実施することができ、無駄に消費する電力エネルギを低減することができる。
【００４０】
また、本実施例において、センサＥＣＵ３２は、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃ（すなわち、その燃料カット中の排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａ）が所定電圧値Ｖｋを超えてから次に所定電圧値Ｖｋ以下となるまでに、ヒータ２２への通電によりセンサ素子２０の加熱処理が行われた焼成回数ｎが所定回数に達しているときは、排気センサ１０の異常として運転者が視認可能な故障警告灯を点灯する。
【００４１】
このため、本実施例によれば、運転者に排気センサ１０の異常を通知することができ、排気ガスの酸素濃度検出や空燃比フィードバック制御などが適切に行われていないことを知らせ、その排気センサ１０の点検や交換を促すことができる。
【００４２】
尚、上記の実施例においては、所定電圧値Ｖｋが特許請求の範囲に記載した「基準値」に、センサＥＣＵ３２が図３に示すルーチン中ステップ１１０の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「出力判別手段」に、センサＥＣＵ３２がステップ１５２〜１５６の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「加熱制御手段」に、それぞれ相当している。
【００４３】
ところで、上記の実施例においては、内燃機関の停止後、センサ素子２０の温度を活性温度以上に保持すべきとき、ヒータ２２への通電を所定時間Ｔ２だけ継続して行うこととしているが、この所定時間Ｔ２は、予め定められた一定の時間に限定されるものではなく、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃに応じて変更されるものであってもよい。具体的には、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃと所定電圧値Ｖｋとの差が大きいほどすなわち燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋから乖離している度合いが大きいほど、所定時間Ｔ２を長くし、その差が小さいほどすなわちその度合いが小さいほど、所定時間Ｔ２を短くすることとしてもよい（図５参照）。尚、この際、所定時間Ｔ２は、図５に示す如く、（ＯＸＳｆｃ−Ｖｋ）に応じて比例的に変化することに限らず、（ＯＸＳｆｃ−Ｖｋ）に応じて曲線的に変化することとしてもよい。
【００４４】
燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋから乖離している度合いが大きいほど、センサ素子２０に吸着している不要な成分が多いと判断できる。上記の変形例の構成によれば、センサ素子２０に吸着している不要な成分の量に応じて、内燃機関の停止後におけるセンサ素子２０の加熱時間を変えることができるので、内燃機関の停止後、センサ素子２０の吸着成分を燃焼除去するうえで必要なヒータ加熱時間を必要最小限に抑えつつ、確実にセンサ素子２０に吸着している不要な成分をすべて燃焼除去することが可能である。尚、この場合、センサＥＣＵ３２が燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃ（詳細には、そのＯＸＳｆｃと所定電圧値Ｖｋとの差）に応じて所定時間Ｔ２を変更することが特許請求の範囲に記載した「時間変更手段」に相当する。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 排気センサ
１２ ヒータ制御装置
２０ センサ素子
２２ ヒータ
３２ センサ用電子制御ユニット（センサＥＣＵ）
３４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）
４０ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気センサのヒータ制御装置に係り、特に、内燃機関から排出される排気ガスの特に酸素濃度（空燃比）を検出するための排気センサのヒータを制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気ガスの酸素濃度（空燃比）を検出する排気センサが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。排気センサは、排気ガスの空燃比に応じた電圧信号を電子制御ユニット（ＥＣＵ）に向けて出力する。ＥＣＵは、排気センサの出力に基づいて排気ガスの空燃比を検出し、排気ガスの空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量や吸気量などをフィードバック制御する。
【０００３】
上記した特許文献１記載の装置においては、内燃機関の燃料カット時に、排気センサが活性状態(所定温度以上)にあることを含み所定条件が成立したとき、排気センサの出力と空燃比との関係が校正される。また、上記した特許文献２記載の装置において、排気センサは、排気ガスの状態に応じた出力を行うセンサ素子と、センサ素子を加熱するヒータと、を有する。この装置においては、内燃機関が停止した後、所定期間だけヒータが通電されてセンサ素子が加熱されることにより、センサ素子に吸着した水などの吸着物が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５５５５５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０７９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献２記載の装置では、内燃機関停止後におけるセンサ素子の加熱が、排気センサの周辺温度が所定温度（８０℃）を下回るまで常に行われる。このため、内燃機関の停止後、排気センサのセンサ素子に吸着物が吸着していない場合や、そのセンサ素子の出力が素子の特性ズレや劣化などに起因してゼロ点ズレを起こしていない場合であっても、ヒータによるセンサ素子の加熱処理が行われるので、センサ素子の効率的な加熱処理が行われていなかった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の停止後における排気センサのセンサ素子の加熱を効率的に実施することで、無駄に消費するエネルギを低減することが可能な排気センサのヒータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、内燃機関の排気管に取り付けられた、排気ガスの状態に応じた出力を行うセンサ素子と、前記センサ素子を加熱するヒータと、を有する排気センサのヒータ制御装置であって、前記センサ素子が十分に活性化しかつ前記内燃機関が燃料カットされているときに、該センサ素子の出力が基準値を超えているか否かを判別する出力判別手段と、前記出力判別手段により前記センサ素子の出力が前記基準値を超えていると判別される場合に、前記内燃機関の停止後に所定時間だけ前記ヒータを用いて前記センサ素子を加熱し、一方、前記出力判別手段により前記センサ素子の出力が前記基準値以下であると判別される場合に、前記内燃機関の停止後における前記ヒータを用いた前記センサ素子の加熱を行わない加熱制御手段と、を備える排気センサのヒータ制御装置により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、内燃機関の停止後における排気センサのセンサ素子の加熱を効率的に実施することで、無駄に消費するエネルギを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例である排気センサのヒータ制御装置を含むシステムの構成図である。
【図２】本実施例の排気センサの断面図である。
【図３】本実施例の排気センサのヒータ制御装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャート（その１）である。
【図４】本実施例の排気センサのヒータ制御装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャート（その２）である。
【図５】本発明の変形例の排気センサのヒータ制御装置において用いられる、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃと所定電圧値Ｖｋとの差と所定時間Ｔ２との関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明に係る排気センサのヒータ制御装置の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例である排気センサ１０のヒータ制御装置１２を含むシステムの構成図を示す。また、図２は、本実施例の排気センサ１０の断面図を示す。
【００１２】
本実施例の排気センサ１０は、自動車などに搭載される内燃機関の下流側に設けられた排気管１４に取り付けられており、その排気管１４を流通する排気ガスの酸素濃度（空燃比）を検出するためのセンサである。排気センサ１０は、排気管１４を流通した排気ガスの状態（具体的には、その排気ガス中に酸素が存在するか否か、すなわち、空燃比がリーンであるかリッチであるか）に応じた信号を出力するセンサ素子２０と、そのセンサ素子２０を加熱するヒータ２２と、を有している。尚、排気センサ１０は、上記の如く排気ガス中に酸素が存在するか否かに応じた信号を出力するＯ２センサに限らず、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力特性を有するものであってもよい。
【００１３】
センサ素子２０は、一端（図２における下端）が閉じられた管状構造を有している。センサ素子２０は、その外周面が排気管１４中の排気ガスに晒されるようにかつその内周面が大気に晒されるように排気管１４に組み付けられている。センサ素子２０は、断面Ｕ字形の固体電解質層２４と、その固体電解質層２４の外周面に設置された排気電極２６と、その固体電解質層２４の内周面に設置された大気電極２８と、を有している。固体電解質層２４は、ジルコニア素子（ＺｒＯ２）などの固体電解質により構成されている。また、排気電極２６及び大気電極２８はそれぞれ、触媒作用の高い白金などの金属により構成されている。
【００１４】
センサ素子２０は、上記の如く排気ガスに晒されるので、センサ素子２０には、排気ガス中の水や二酸化炭素，酸素などの成分が吸着し得る。センサ素子２０は、例えば５５０℃〜６５０℃の活性温度に加熱されることにより活性化して、安定した出力を生じ得る活性状態になる。センサ素子２０が活性状態になると、そのセンサ素子２０に排気ガス中の水や二酸化炭素，酸素などの成分が吸着することは防止される。センサ素子２０の内周側には、大気に開放された大気室３０が形成されている。上記したヒータ２２は、大気室３０内に配置されている。ヒータ２２は、アルミナなどにより構成されている。ヒータ２２は、通電されることにより発熱し、センサ素子２０を上記の活性温度に加熱する。
【００１５】
上記した排気センサ１０のセンサ素子２０（具体的には、排気電極２６及び大気電極２８）並びにそのヒータ２２には、マイクロコンピュータを主体に構成されたセンサ用電子制御ユニット（以下、センサＥＣＵと称す）３２が接続されている。センサＥＣＵ３２は、ヒータ制御装置１２を構成する。センサＥＣＵ３２は、車載バッテリから電力供給されている。センサＥＣＵ３２は、車両のイグニションがオンからオフへ切り替わった後すなわち内燃機関が停止した後、少なくとも所定の時間は作動することが可能である。
【００１６】
排気電極２６と大気電極２８とは、排気ガス中に酸素が存在するか否かに応じて、互いに異なる起電力を発生する。センサＥＣＵ３２は、排気電極２６側の起電力及び大気電極２８側の起電力をセンサ素子２０のセンサ出力として取り込み、それらの起電力に基づいて排気ガス中に酸素が存在するか否かすなわち空燃比がリーンであるかリッチであるかを判別する。
【００１７】
センサＥＣＵ３２には、内燃機関の制御（具体的には、燃料噴射量や吸気量の制御）を行うエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称す）３４が接続されている。センサＥＣＵ３２とエンジンＥＣＵ３４との間においては、センサ情報（例えば、排気センサ１０の出力など）、及び、エンジン状態情報（例えば、エンジン始動や停止など）が授受される。エンジンＥＣＵ３４は、受信したセンサ情報に基づいて、燃料噴射量や吸気量の空燃比フィードバック制御などを実行する。また、センサＥＣＵ３２は、受信したエンジン状態情報に基づいて、ヒータ２２の通電制御などを実行する。
【００１８】
次に、図３及び図４を参照して、本実施例の排気センサ１０のヒータ制御装置１２における制御動作について説明する。図３は、本実施例の排気センサ１０のヒータ制御装置１２においてセンサＥＣＵ３２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャート（その１）を示す。また、図４は、本実施例の排気センサ１０のヒータ制御装置１２においてセンサＥＣＵ３２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャート（その２）を示す。
【００１９】
本実施例のヒータ制御装置１２において、センサＥＣＵ３２は、内燃機関が始動されたことを検知すると（ステップ１００）、ヒータ２２への通電を開始する（ステップ１０２）。尚、ヒータ２２への通電は、内燃機関が駆動されている際は継続して行われるものとすればよいが、条件などによって停止するものとしてもよい。ヒータ２２が通電されると、センサ素子２０が加熱される。そして、センサ素子２０の温度が活性温度まで上昇すると、センサ素子２０の表面から吸着物が脱離するので、センサ素子２０が十分に活性化する。従って、本実施例においては、内燃機関の始動直後にも、センサ素子２０を安定した出力を生じ得る活性状態にすることが可能である。
【００２０】
センサＥＣＵ３２は、また、内燃機関が始動されたことを検知しかつセンサ素子２０が十分に活性化したと判断すると、以後、所定時間毎に、排気センサ１０のセンサ素子２０のセンサ出力を取り込み、その取り込んだセンサ出力に基づいて排気ガス中に酸素が存在するか否かすなわち空燃比がリーンであるかリッチであるかを判別する。センサＥＣＵ３２は、排気ガス中の酸素の存在有無すなわち空燃比のリーン／リッチを判別するのに必要な、センサ素子２０のセンサ出力を補正するための学習値ＯＸＳｋを記憶するメモリ４０を有している。尚、このメモリ４０に記憶する学習値ＯＸＳｋの初期値は、ゼロであるとする。
【００２１】
センサＥＣＵ３２は、排気ガス中の酸素の存在有無すなわち空燃比のリーン／リッチを判別するうえで、まず、センサ素子２０の排気電極２６側と大気電極２８側との間に実際に生じている起電力差を実電圧値ＯＸＳａ（尚、この実電圧値ＯＸＳａは、排気電極２６側の酸素濃度が大気電極２８側の酸素濃度に比べて低くなるほどゼロ電圧を基準にして大きくなる値とする。）として算出したうえで、その実電圧値ＯＸＳａから学習値ＯＸＳｋを減算することで、その実電圧値ＯＸＳａを排気ガス中の酸素有無に応じた想定電圧値ＯＸＳに変換（補正）する（ステップ１０４）。そして、その想定電圧値ＯＸＳを実際に用いるべきセンサ出力として扱って、排気ガス中に酸素が存在するか否かすなわち空燃比がリーンであるかリッチであるかを判別し、その判別結果を示すセンサ情報をエンジンＥＣＵ３４へ供給する。エンジンＥＣＵ３４は、センサＥＣＵ３２からのセンサ情報に基づいて空燃比フィードバック制御などを行う。
【００２２】
また、センサＥＣＵ３２は、内燃機関の始動後、センサ素子２０が十分に活性化したと判断すると、運転者のアクセルペダル操作やブレーキペダル操作などに基づいて内燃機関が燃料カットされているか否かを判別すると共に、また、内燃機関が燃料カットされていると判別したときは更にその燃料カットがその開始から所定時間Ｔ１継続しているか否かを判別する（ステップ１０６）。尚、この所定時間Ｔ１は、燃料カットが開始されてからその燃料カットの影響が排気センサ１０のセンサ素子２０の出力に及ぶまでに要する遅れ時間であって、予め定められた時間（例えば３秒など）である。
【００２３】
センサＥＣＵ３２は、内燃機関が燃料カットされていないと判別した場合或いは内燃機関の燃料カットが未だ所定時間Ｔ１継続して行われていないと判別した場合は、排気センサ１０のセンサ素子２０の外周面側が大気に相当する酸素濃度に至っていないと判断できるので、今回のルーチンを終了する。一方、内燃機関の燃料カットが所定時間Ｔ１継続していると判別した場合は、排気センサ１０のセンサ素子２０の外周面側が大気に相当する酸素濃度に至っていると判断できるので、その時点で取り込まれるセンサ素子２０のセンサ出力に基づいて、排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａを算出し、その実電圧値ＯＸＳａを燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃとして設定する処理を実行する（ステップ１０８）。
【００２４】
内燃機関の燃料カットが所定時間Ｔ１継続すると、センサ素子２０の外周面側が大気に相当する酸素濃度に至るので、そのセンサ素子２０の排気電極２６側の酸素濃度と大気電極２８側の酸素濃度との差はほとんど無くなる。このため、センサ素子２０に不要な成分が吸着していなければ、上記した燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃは、ほぼゼロである筈であり、その燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃがゼロ近傍の値でないときは、その後、排気ガス中の酸素有無を判別するうえでセンサ出力として用いるべき想定電圧値ＯＸＳを、排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａから適切に補正して得ることが必要であり、メモリ４０に記憶する学習値ＯＸＳｋを適切に更新することが必要である。また、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃがゼロ近傍の値でないときは、センサ素子２０に不要な成分が吸着している可能性があるので、ヒータ２２を用いたセンサ素子２０の加熱によりその吸着成分を除去することが適切である。
【００２５】
センサＥＣＵ３２は、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃを設定すると、その電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えているか否かを判別する（ステップ１１０）。尚、この所定電圧値Ｖｋは、センサ素子２０に不要な成分が吸着していないときに燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃとして実現されるべき電圧値の基準上限値であって、例えばほぼゼロに設定されている。
【００２６】
センサＥＣＵ３２は、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていないと判別した場合は、センサ素子２０に不要な成分が吸着していないと判断できるので、焼成フラグをオフにセットする（ステップ１１２）と共に、上記のメモリ４０に記憶する学習値ＯＸＳｋをゼロにリセットしかつ後述の焼成回数ｎをゼロにリセットする処理を実行する（ステップ１１４）。尚、上記の焼成フラグは、センサ素子２０の吸着成分を除去すべくヒータ２２を用いたセンサ素子２０の加熱処理を実行すべきか否かを示すフラグであって、その加熱処理を実行すべき場合にオンされ、一方、その加熱処理を実行すべきでない場合にオフされる。
【００２７】
一方、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていると判別した場合は、センサ素子２０に不要な成分が吸着している可能性があると判断できるので、焼成フラグをオンにセットする（ステップ１１６）と共に、その燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃを、メモリ４０に記憶する学習値ＯＸＳｋとして設定する処理を実行する（ステップ１１８）。
【００２８】
このように、本実施例において、センサＥＣＵ３２は、センサ素子２０が十分に活性化した後、内燃機関の燃料カットが行われているとき、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えない場合には焼成フラグをオフし、一方、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超える場合には焼成フラグをオンする。
【００２９】
また、センサＥＣＵ３２は、上記したステップ１１４の処理を実行すると、以後、内燃機関の駆動中、排気センサ１０のセンサ素子２０のセンサ出力に基づいて排気ガス中に酸素が存在するか否かを判別するうえで、学習値ＯＸＳｋとしてゼロを用いることとなる。一方、上記したステップ１１８処理を実行すると、以後、内燃機関の駆動中、排気センサ１０のセンサ素子２０のセンサ出力に基づいて排気ガス中に酸素が存在するか否かを判別するうえで、学習値ＯＸＳｋとして、燃料カット中に排気電極２６側と大気電極２８側との間の実際に生じた電圧値ＯＸＳｆｃを用いることとなる。
【００３０】
このため、本実施例によれば、内燃機関の駆動中に排気ガス中の酸素有無を判別するうえでセンサ出力として用いるべき想定電圧値ＯＸＳを排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａに基づいて算出するうえで、補正値として適切な学習値ＯＸＳｆｃを設定してメモリ４０に記憶することができ、その結果として、その記憶後、燃料カットが解除されて内燃機関が通常駆動されるときにも、排気センサ１０を用いた排気ガスの酸素濃度検出を適切に実行することが可能となる。従って、本実施例によれば、排気センサ１０からのセンサ出力が適切に補正されないことに伴う燃費悪化を抑制することができ、空燃比フィードバック制御などを適切に実行することができる。
【００３１】
また、本実施例において、センサＥＣＵ３２は、内燃機関が駆動された後、前回処理時から今回処理時にかけて内燃機関が駆動された状態から停止された状態へ移行したか否かを判別する（ステップ１５０）。その結果、否定判定した場合は、以後何ら処理を進めることなく今回のルーチンを終了する。一方、肯定判定した場合は、次に、メモリ４０に記憶している焼成フラグがオン状態にあるか否かを判別する（ステップ１５２）。
【００３２】
センサＥＣＵ３２は、ステップ１５２において否定判定した場合は、ヒータ２２への通電を停止する処理を行う（ステップ１５４）。このため、内燃機関が停止した際に焼成フラグがオフ状態にあるときは、その停止後直ちに、ヒータ２２への通電が停止され、センサ素子２０の加熱処理が中止される。
【００３３】
一方、ステップ１５２において肯定判定した場合は、ヒータ２２への通電を停止せず、その通電を実行する処理を行う（ステップ１５６）。具体的には、内燃機関の停止後、センサ素子２０の温度が活性温度以上で所定時間Ｔ２保持されるようにヒータ２２の通電をその所定時間Ｔ２だけ継続して行う。尚、この所定時間Ｔ２は、センサ素子２０の温度が活性温度以上に保持された場合にそのセンサ素子２０に吸着した吸着物を燃焼により除去できるだけの時間であって、例えば１分程度に設定されている。このため、内燃機関が停止した際に焼成フラグがオン状態にあるときは、その停止後、所定時間Ｔ２が経過するまで、ヒータ２２への通電が実行され、センサ素子２０の加熱処理が行われる。
【００３４】
センサＥＣＵ３２は、ステップ１５６においてセンサ素子２０の加熱処理を行った場合、焼成回数ｎを“１”だけインクリメントする処理を実行する（ステップ１５８）。尚、焼成回数ｎは、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃ（すなわち、その燃料カット中の排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａ）が所定電圧値Ｖｋを超えてから次に所定電圧値Ｖｋ以下となるまでに、ヒータ２２への通電によりセンサ素子２０の加熱処理が行われた回数である。
【００３５】
センサＥＣＵ３２は、ステップ１５８の処理後、焼成回数ｎが所定回数に達しているか否かを判別する（ステップ１６０）。尚、この所定回数は、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えてから次に所定電圧値Ｖｋ以下となるまでに、ヒータ２２への通電によりセンサ素子２０の加熱処理が行われた回数として、排気センサ１０の異常が生じていると判断できる最小回数であり、例えば１０回である。
【００３６】
その結果、焼成回数ｎが所定回数に達していないと判別した場合は、排気センサ１０が正常状態にあると判定する（ステップ１６２）。一方、焼成回数ｎが所定回数に達していると判別した場合は、排気センサ１０に異常が生じていると判定し、異常コードを記憶して、運転者が視認可能な故障警告灯（ＭＩＬ）を点灯する処理を行う（ステップ１６４）。
【００３７】
このように、本実施例において、センサＥＣＵ３２は、焼成フラグがオフされている場合すなわちセンサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていなかった場合は、内燃機関が停止した後、直ちにヒータ２２への通電を停止してセンサ素子２０の加熱処理を終了する一方、焼成フラグがオンされている場合すなわちセンサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていた場合は、内燃機関が停止した後、所定時間Ｔ２だけヒータ２２への通電を保持してセンサ素子２０の加熱処理を継続する。
【００３８】
センサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えているときは、そのセンサ素子２０に不要な成分が吸着している可能性があるが、上記の如く内燃機関の停止後の所定時間Ｔ２だけそのセンサ素子２０の加熱処理が継続されれば、センサ素子２０に付着する成分が燃焼除去されるので、その結果として、その燃焼除去後においてセンサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃを所定電圧値Ｖｋ以下まで低下させることが可能となる。一方、センサ素子２０のセンサ出力に基づく燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋを超えていないときは、そのセンサ素子２０に不要な成分が吸着している可能性は低く、上記した内燃機関の停止後におけるセンサ素子２０の加熱処理は不要である。
【００３９】
従って、本実施例のヒータ制御装置１２によれば、内燃機関の停止後に一律に一定時間センサ素子２０の加熱処理が行われる構成などに比べて、内燃機関の停止後における排気センサ１０のセンサ素子２０の加熱を効率的に実施することができ、無駄に消費する電力エネルギを低減することができる。
【００４０】
また、本実施例において、センサＥＣＵ３２は、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃ（すなわち、その燃料カット中の排気電極２６側と大気電極２８側との間の実電圧値ＯＸＳａ）が所定電圧値Ｖｋを超えてから次に所定電圧値Ｖｋ以下となるまでに、ヒータ２２への通電によりセンサ素子２０の加熱処理が行われた焼成回数ｎが所定回数に達しているときは、排気センサ１０の異常として運転者が視認可能な故障警告灯を点灯する。
【００４１】
このため、本実施例によれば、運転者に排気センサ１０の異常を通知することができ、排気ガスの酸素濃度検出や空燃比フィードバック制御などが適切に行われていないことを知らせ、その排気センサ１０の点検や交換を促すことができる。
【００４２】
尚、上記の実施例においては、所定電圧値Ｖｋが特許請求の範囲に記載した「基準値」に、センサＥＣＵ３２が図３に示すルーチン中ステップ１１０の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「出力判別手段」に、センサＥＣＵ３２がステップ１５２〜１５６の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「加熱制御手段」に、それぞれ相当している。
【００４３】
ところで、上記の実施例においては、内燃機関の停止後、センサ素子２０の温度を活性温度以上に保持すべきとき、ヒータ２２への通電を所定時間Ｔ２だけ継続して行うこととしているが、この所定時間Ｔ２は、予め定められた一定の時間に限定されるものではなく、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃに応じて変更されるものであってもよい。具体的には、燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃと所定電圧値Ｖｋとの差が大きいほどすなわち燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋから乖離している度合いが大きいほど、所定時間Ｔ２を長くし、その差が小さいほどすなわちその度合いが小さいほど、所定時間Ｔ２を短くすることとしてもよい（図５参照）。尚、この際、所定時間Ｔ２は、図５に示す如く、（ＯＸＳｆｃ−Ｖｋ）に応じて比例的に変化することに限らず、（ＯＸＳｆｃ−Ｖｋ）に応じて曲線的に変化することとしてもよい。
【００４４】
燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃが所定電圧値Ｖｋから乖離している度合いが大きいほど、センサ素子２０に吸着している不要な成分が多いと判断できる。上記の変形例の構成によれば、センサ素子２０に吸着している不要な成分の量に応じて、内燃機関の停止後におけるセンサ素子２０の加熱時間を変えることができるので、内燃機関の停止後、センサ素子２０の吸着成分を燃焼除去するうえで必要なヒータ加熱時間を必要最小限に抑えつつ、確実にセンサ素子２０に吸着している不要な成分をすべて燃焼除去することが可能である。尚、この場合、センサＥＣＵ３２が燃料カット中の電圧値ＯＸＳｆｃ（詳細には、そのＯＸＳｆｃと所定電圧値Ｖｋとの差）に応じて所定時間Ｔ２を変更することが特許請求の範囲に記載した「時間変更手段」に相当する。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 排気センサ
１２ ヒータ制御装置
２０ センサ素子
２２ ヒータ
３２ センサ用電子制御ユニット（センサＥＣＵ）
３４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）
４０ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管に取り付けられた、排気ガスの状態に応じた出力を行うセンサ素子と、前記センサ素子を加熱するヒータと、を有する排気センサのヒータ制御装置であって、
前記センサ素子が十分に活性化しかつ前記内燃機関が燃料カットされているときに、該センサ素子の出力が基準値を超えているか否かを判別する出力判別手段と、
前記出力判別手段により前記センサ素子の出力が前記基準値を超えていると判別される場合に、前記内燃機関の停止後に所定時間だけ前記ヒータを用いて前記センサ素子を加熱し、一方、前記出力判別手段により前記センサ素子の出力が前記基準値以下であると判別される場合に、前記内燃機関の停止後における前記ヒータを用いた前記センサ素子の加熱を行わない加熱制御手段と、
を備えることを特徴とする排気センサのヒータ制御装置。
【請求項２】
前記センサ素子が十分に活性化しかつ前記内燃機関が燃料カットされているときにおける前記センサ素子の出力に応じて、前記所定時間を変更する時間変更手段を備えることを特徴とする請求項１記載の排気センサのヒータ制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排気管に取り付けられた、排気ガスの状態に応じた出力を行うセンサ素子と、前記センサ素子を加熱するヒータと、を有する排気センサのヒータ制御装置であって、
前記センサ素子が十分に活性化しかつ前記内燃機関が燃料カットされているときに、該センサ素子の出力が基準値を超えているか否かを判別する出力判別手段と、
前記出力判別手段により前記センサ素子の出力が前記基準値を超えていると判別される場合に、前記内燃機関の停止後に所定時間だけ前記ヒータを用いて前記センサ素子を加熱し、一方、前記出力判別手段により前記センサ素子の出力が前記基準値以下であると判別される場合に、前記内燃機関の停止後における前記ヒータを用いた前記センサ素子の加熱を行わない加熱制御手段と、
を備えることを特徴とする排気センサのヒータ制御装置。
【請求項２】
前記センサ素子が十分に活性化しかつ前記内燃機関が燃料カットされているときにおける前記センサ素子の出力に応じて、前記所定時間を変更する時間変更手段を備えることを特徴とする請求項１記載の排気センサのヒータ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２３４３（Ｐ２０１３−２３４３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３５５２（Ｐ２０１１−１３３５５２）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【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２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【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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