車載エンジン制御装置
【課題】触媒の上流・下流位置に設けられた一対の排気ガスセンサを早期活性化するためのヒータを順次起動して、空燃比制御が過剰な燃料リッチになるのを防止した車載エンジン制御装置を得る。
【解決手段】上流排気ガスセンサ１０５ｆのヒータ５３ｆにまず給電され、ヒータ電流が所定値以下に減衰したら上流排気ガスセンサ１０５ｆの活性化を待たないで下流排気ガスセンサ１０５ｒのヒータ５３ｒの給電を開始する。上流排気ガスセンサ１０５ｆが不活性状態であるときは、燃料噴射制御手段７０６に入力される上流空燃比制御手段７０５ａの出力信号は所定の燃料リッチ指令に規制され、下流排気ガスセンサ１０５ｒが不活性状態であるときは、上流空燃比制御手段７０５ａに入力される下流空燃比制御手段７０３ａの出力信号は所定の燃料リッチ指令に規制される。
【解決手段】上流排気ガスセンサ１０５ｆのヒータ５３ｆにまず給電され、ヒータ電流が所定値以下に減衰したら上流排気ガスセンサ１０５ｆの活性化を待たないで下流排気ガスセンサ１０５ｒのヒータ５３ｒの給電を開始する。上流排気ガスセンサ１０５ｆが不活性状態であるときは、燃料噴射制御手段７０６に入力される上流空燃比制御手段７０５ａの出力信号は所定の燃料リッチ指令に規制され、下流排気ガスセンサ１０５ｒが不活性状態であるときは、上流空燃比制御手段７０５ａに入力される下流空燃比制御手段７０３ａの出力信号は所定の燃料リッチ指令に規制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載エンジン制御装置に関し、特に、車載エンジンの空燃比制御に使用される排気ガスセンサを早期に活性化するためのヒータの制御技術の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載エンジン制御装置は、エアフローセンサによって検出された吸気量に比例して、インジェクタによる給燃量（燃料噴射量）を制御することにより、目標空燃比が得られるように燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段を備えている。また、内燃機関の排気流路に設けられて排気ガス中の有害物質を除去する触媒の上流および下流位置に設けられた一対の排気ガスセンサを用いて、燃料噴射制御手段における空燃比の制御特性を補正するように構成されており、一対の排気ガスセンサを早期活性化するためのヒータの制御方法に関しては様々な工夫が施されている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の空燃比センサのヒータ制御装置によれば、上流（フロント）ヒータおよび下流（リア）ヒータの消費電力を低減するためのヒータ駆動要件として、たとえば内燃機関の回転速度が５００ｒｐｍ以下であるか、または冷却水温が１５℃以下であれば、ヒータによる加熱は時期尚早であると判定して、上流・下流ヒータはいずれも給電されないようになっている。
【０００４】
また、内燃機関の冷却水温が３０℃以上であって、かつ回転速度が２５００ｒｐｍ以上であるか、または、冷却水温が１５〜３０℃（３０℃以下）あっても回転速度が４５００ｒｐｍ以上であれば、最早ヒータによる加熱は不要であると判定して、上流・下流ヒータはいずれも給電されないようになっている。
【０００５】
しかし、内燃機関の回転速度と環境温度とが所定範囲にある場合、たとえば内燃機関の冷却水温が３０℃以上であって、かつ回転速度が２０００ｒｐｍ以下であるか、または、内燃機関の冷却水温が１５〜３０℃であって、かつ回転速度が４５００ｒｐｍ以下であれば、上流・下流ヒータは両方とも給電されるようになっている。
【０００６】
また、排気温度が低下している下流ヒータに着目して、内燃機関の冷却水温が３０℃以上であって、かつ回転速度が２０００〜２５００ｒｐｍであれば、上流ヒータへの給電は停止されるが、下流ヒータには給電が行われるようになっている。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の内燃機関の制御装置によれば、下流ヒータに対しては上流ヒータよりも遅れて給電することにより、水分が付着しやすい下流ヒータの素子割れを防止するとともに、同時給電によるバッテリあがりを防止するようになっている。
【０００８】
さらに、特許文献３に記載の内燃機関の空燃比制御装置によれば、上流側酸素濃度センサに応動する第１の空燃比制御手段と、下流側酸素濃度センサに応動する第２の空燃比制御手段とを従属配置して、インジェクタ駆動手段により空燃比を制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２６３８４号公報、図９、［００３０］〜［００３４］
【特許文献２】特開平８−２３２７４６号公報、図１、要約
【特許文献３】特開２００６−９６５２号公報、図１、要約
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の車載エンジン制御装置は、特許文献１によるヒータ制御装置の場合には、排気ガスセンサに付設されたヒータに対する給電要件として、内燃機関の回転速度と環境温度に関する最適範囲を提示しているものの、通常の給電要件において上流・下流ヒータに同時給電しており、冷時に同時給電を行うとヒータに対する突入電流によってバッテリ電圧が低下し、特にバッテリが過放電状態にあるときには、異常電圧低下によってヒータ性能が悪化するという課題があった。
また、たとえばヒータ駆動用開閉素子を回路基板上で隣接配置した場合には、開閉素子が異常過熱する可能性があるという課題があった。
【００１１】
一方、特許文献２による内燃機関の制御装置の場合には、下流ヒータの破損を防止するために、下流ヒータを上流ヒータよりも遅れて給電することを提示しており、同時給電による突入電流の重畳問題は回避されているものの、遅延給電開始の判別パラメータは、排気温度、触媒温度、冷却水温度、潤滑オイル温度などの温度情報、または燃料噴射量の積算量、吸入空気量の積算量などであることから、遅延給電時期が不確定であり、遅延給電開始時期が大幅に変動するという課題があった。
また、特許文献３による空燃比制御装置の場合は、空燃比制御手段の多段階構成を提示しているものの、排気ガスセンサを早期活性化するためのヒータの制御には論及されていないので、排気ガスセンサを早期活性化を十分に実現することができないという課題があった。
【００１２】
さらに、特許文献１〜３のいずれにも、一対の排気ガスセンサの両方が未活性状態の時点から一方の排気ガスセンサが活性化され、やがて両方の排気ガスセンサが活性化されるまでの段階を追って、どのようにして適切な空燃比制御を実現するかについての技術が開示されていないので、内燃機関の始動過程における過度な燃料リッチ運転を確実に回避することができないという課題があった。
【００１３】
この発明の第１の目的は、車載バッテリの過放電および異常電圧低下を防止するとともに、開閉素子の異常過熱を防止しつつ、可能な限り早い時点で上流・下流の両排気ガスセンサの両方を活性化することのできる車載エンジン制御装置を提供することにある。
【００１４】
この発明の第２の目的は、両方の排気ガスセンサが未活性状態の時点から、一方の排気ガスセンサが活性化され、やがて両方の排気ガスセンサが活性化されるまでの段階を追った移行制御を行うことにより、可能な限り早い時点で正常な空燃比制御を実現することのできる車載エンジン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】
【００１５】
この発明による車載エンジン制御装置は、
内燃機関の回転速度に応じたパルス信号を生成する回転センサと、
内燃機関の吸気流路に設けられたエアフローセンサまたは負圧センサと、
内燃機関の排気流路に設けられた触媒の上流および下流位置に設けられ、空燃比に対応した非線形または線形の検出信号電圧を生成する上流・下流排気ガスセンサと、
上流・下流排気ガスセンサを早期に活性化するために、所定要件が成立しているときに給電される上流・下流ヒータと
が接続された車載エンジン制御装置であって、
プログラムメモリと協働して、燃料噴射制御手段と上流・下流空燃比制御手段とを実行するマイクロプロセッサを備えるとともに、
マイクロプロセッサから駆動制御されて上流・下流ヒータに給電するための上流・下流開閉素子と、マイクロプロセッサに対してヒータ電流検出信号を供給するための電流検出抵抗とを含むヒータ制御回路を備えている。
【００１６】
燃料噴射制御手段は、エアフローセンサにより検出されるか、または内燃機関の回転速度と負圧センサの検出値とから演算算出される吸気量に比例して、燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルであるインジェクタの開弁時間を調整して燃料噴射量を制御し、所定の自主目標空燃比が得られるように給燃量を制御する。
【００１７】
上流空燃比制御手段は、上流排気ガスセンサから得られる検出信号電圧に対応した上流位置の空燃比が、上流位置の目標空燃比である第１の目標電圧と一致するように、燃料噴射制御手段に対して給燃量の増減補正指令を発生し、
下流空燃比制御手段は、下流排気ガスセンサから得られる検出信号電圧に対応した下流位置の空燃比が、下流位置の目標空燃比である第２の目標電圧と一致するように第１の目標電圧を補正する。
【００１８】
下流ヒータは、最初に給電された上流ヒータの温度上昇にともない上流ヒータへの給電電流が所定値以下に減衰した時点で、上流排気ガスセンサがまだ未活性状態であっても給電開始され、
燃料噴射制御手段の自主目標空燃比の値は、上流排気ガスセンサの内部抵抗の抵抗値が減少して、上流側の検出信号電圧が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定され、
上流空燃比制御手段に対する第１の目標電圧は、下流排気ガスセンサの内部抵抗の抵抗値が減少して、下流側の検出信号電圧が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている。
【発明の効果】
【００１９】
この発明による車載エンジン制御装置によれば、検出吸気量に比例してインジェクタによる給燃量を制御して目標空燃比が得られるように燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段に対し、排気ガスを浄化する触媒の上流・下流位置に設けられた一対の排気ガスセンサから得られる空燃比情報に基づいて目標空燃比を補正する。また、排気ガスセンサを早期活性化するための下流ヒータは、上流ヒータへの給電電流が所定値以下に減衰した時点で給電開始される。また、排気ガスセンサが活性化されるまでは燃料リッチとなる、所定の初期値に基づく空燃比となるように燃料噴射制御が行われる。
これにより、車載バッテリの電圧が異常低下した寒冷始動時において、まずは上流排気ガスセンサの活性化を優先するとともに、上流排気ガスセンサがまだ未活性状態であっても、下流排気ガスセンサのヒータに対する給電も開始するので、全体として速やかに正常運転を開始することができる。
【００２０】
また、車載バッテリが過放電状態ではないときであっても、上流・下流ヒータを同時給電して過大な突入電流が流れ、バッテリ電圧の低下によるヒータ加熱能力の低下や、上流・下流開閉素子の異常過熱を防止することができる。
さらに、排気ガスセンサが活性化するまでは燃料リッチとなる運転が行われているので、検出信号電圧の変化を検出することにより確実に活性化の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置の全体構成を示す回路ブロック図である。
【図２】この発明で使用される非線形型の排気ガスセンサの特性曲線を示す説明図である。
【図３】この発明で使用される排気ガスセンサを加熱するためのヒータの特性曲線を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置の要部をエンジン構成とともに示す機能ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるヒータ制御の前半動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１によるヒータ制御の後半動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１による空燃比制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２に係る車載エンジン制御装置の全体構成を示す回路ブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る車載エンジン制御装置の要部をエンジン構成とともに示す機能ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２で使用される線形型の排気ガスセンサの特性曲線を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態２によるヒータ制御動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態２による空燃比制御動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
以下、図１〜図７を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置１００Ａの全体構成を示す回路ブロック図である。また、図２はこの発明で使用される非線形型の排気ガスセンサの特性曲線を示す説明図であり、図３はこの発明で使用される排気ガスセンサを加熱するためのヒータの特性曲線を示す説明図である。
【００２３】
図１において、車載エンジン制御装置１００Ａは、車載エンジン制御装置１００Ａの主要部を構成するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１１０と、マイクロプロセッサ１１０への給電を行う定電圧電源回路１２０と、定電圧電源回路１２０への入力電圧を監視するための分圧抵抗１２１、１２２と、出力インタフェース回路（ＯＩＦ）１２４と、入力インタフェース回路（ＩＩＦ）１２６と、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒを制御するヒータ制御回路１５０と、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒからの空燃比検出信号電圧（以下、単に「検出信号電圧」という）ＡＦ１、ＡＦ２をマイクロプロセッサ１１０に入力するための引下抵抗５４ｆ、５４ｒおよび増幅器５５ｆ、５５ｒと、を備えている。
【００２４】
車載エンジン制御装置１００Ａは、外部電源（車載バッテリ）１０１から、キースイッチなどによる電源スイッチ（図示せず）に応動する電源開閉素子１０２を介して、給電されるようになっている。
【００２５】
車載エンジン制御装置１００Ａには、警報表示器１０３と、少なくともインジェクタ（後述する燃料噴射用電磁弁の電磁コイル）を含む多数の電気負荷群１０４と、上流排気ガスセンサ１０５ｆに付属する上流ヒータ５３ｆと、下流排気ガスセンサ１０５ｒに付属する下流ヒータ５３ｒとが接続されており、これらは、車載エンジン制御装置１００Ａの制御下で駆動される。
【００２６】
また、車載エンジン制御装置１００Ａには、等価電圧源５１ｆおよび内部抵抗５２ｆにより構成された上流排気ガスセンサ１０５ｆと、等価電圧源５１ｒおよび内部抵抗５２ｒにより構成された下流排気ガスセンサ１０５ｒと、少なくともエアフローセンサおよびクランク角センサ（後述する）を含む各種の入力センサ群１０６とが接続されており、車載エンジン制御装置１００Ａは、これらの入力センサの動作状態に応動して、電気負荷群１０４および上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する給電または給電停止を行う。
【００２７】
車載エンジン制御装置１００Ａの主要部を構成するマイクロプロセッサ１１０は、演算処理用のＲＡＭメモリ（ＲＭＥＭ）１１１と、プログラムメモリ（ＰＭＥＭ：たとえば、不揮発フラッシュメモリ）１１２Ａと、データメモリ（ＤＭＥＭ：たとえば、不揮発ＥＥＰＲＯＭメモリ）１１３と、多チャンネルＡＤ変換器（ＡＤＣ）１１４とを備えており、これらと協働して機能するようになっている。
入力センサ群１０６に含まれるアナログセンサの検出信号は、多チャンネルＡＤ変換器１１４を介してマイクロプロセッサ１１０に入力される。
【００２８】
プログラムメモリ１１２Ａには、入力センサ群１０６および電気負荷群１０４に関する入出力制御プログラムに加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒと、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒとに関する制御プログラムが格納されている。なお、各制御プログラムの詳細については、図５〜図７とともに後述する。
【００２９】
不揮発性のデータメモリ１１３には、入力センサ群１０６および電気負荷群１０４に関する学習記憶情報や異常発生履歴情報に加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒと、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒとに関する学習記憶情報や異常発生履歴情報が格納されるようになっている。
【００３０】
定電圧電源回路１２０は、外部電源１０１から電源開閉素子１０２を介して印加される駆動電源電圧Ｖｂから、安定化された制御電源電圧（たとえば、ＤＣ５［Ｖ］）Ｖｃｃを生成し、マイクロプロセッサ１１０に対する制御電源として供給する。
【００３１】
互いに直列接続された分圧抵抗１２１、１２２は、駆動電源電圧Ｖｂの分圧電圧を監視電源電圧Ｖｂｂとしてマイクロプロセッサ１１０に入力する。
電気負荷群１０４は、燃料噴射用電磁弁に加えて、たとえば、点火コイルまたは変速機の変速段選択用電磁弁のパワートランジスタを主体としており、出力インタフェース回路１２４を介して、マイクロプロセッサ１１０の出力ポートに接続されている。
【００３２】
入力センサ群１０６は、エンジンのクランク角センサおよびエアフローセンサに加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒ、アクセルポジションセンサ、スロットルポジションセンサなどのフィルタ回路を主体としており、入力インタフェース回路１２６を介して、マイクロプロセッサ１１０の入力ポートに接続されている。
【００３３】
ヒータ制御回路１５０は、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒを含むパワーモジュールとして構成されており、さらに、反転論理素子５６ｆ、５６ｒと、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒと、駆動抵抗５８ｆ、５８ｒと、増幅器５９ｆ、５９ｒとを備えている。
【００３４】
ヒータ制御回路１５０内の上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒは、Ｎチャンネル型電界効果トランジスタにより構成されており、マイクロプロセッサ１１０の制御下で上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒ内の上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒを駆動する。
具体的には、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒは、マイクロプロセッサ１１０から生成されるヒータ駆動指令Ｄｆ、Ｄｒの論理レベルが「Ｈ（ハイ）」であるときに、駆動抵抗５８ｆ、５８ｒを介して導通駆動されるようになっている。
【００３５】
上流・下流ヒータ５３ｆ、５０ｒと上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒとの接続点の電位は、反転論理素子５６ｆ、５６ｒを介して論理監視信号Ｔｆ、Ｔｒとなり、マイクロプロセッサ１１０に入力される。
【００３６】
上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの電流ミラー回路に設けられた電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒの両端電圧は、増幅器５９ｆ、５９ｒを介してヒータ電流検出信号Ｃｆ、Ｃｒとなり、マイクロプロセッサ１１０に入力される。
なお、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒには、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒのドレーン端子からソース端子に流れる電流のたとえば１／１００の電流が流れるようになっている。
【００３７】
上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒ内の等価電圧源５１ｆ、５１ｒからの発生電圧Ｖｓは、内部抵抗５２ｆ、５２ｒを介して、車載エンジン制御装置１００Ａ内の引下抵抗５４ｆ、５４ｒに供給される。
引下抵抗５４ｆ、５４ｒの両端電圧は、増幅器５５ｆ、５５ｒを介して検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２となり、マイクロプロセッサ１１０に入力される。
【００３８】
図２（上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの特性）において、図２（Ａ）は空燃比検出信号の特性を示しており、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを横軸とし、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒ内の等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓを縦軸としている。
【００３９】
等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓは、１［ｇｒ］のガソリンを完全燃焼するために必要な空気の量１４．５７［ｇｒ］（理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．５７）を境にして、燃料リッチであれば約１［Ｖ］、燃料リーンであれば約０［Ｖ］の値に飽和するようになっている。
図２（Ａ）のように非線形の出力特性を有する排気ガスセンサは、一般にラムダ形排気ガスセンサと呼称されている。
【００４０】
図２（Ｂ）は内部抵抗５２ｆ、５２ｒの温度特性を示しており、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの内部温度を横軸とし、内部抵抗５２ｆ、５２ｒの抵抗値Ｒｓを縦軸としている。
【００４１】
内部抵抗５２ｆ、５２ｒの抵抗値Ｒｓは、寒冷時においては数ＭΩ以上となっているが、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの活性開始温度６００℃においては、約２２０Ωまで減少し、さらに適正温度８００℃においては、約７５Ωの値まで減少する負の温度特性を有する。
【００４２】
検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２の電圧値Ｖａｆは、増幅器５５ｆ、５５ｒの各増幅率Ｇを「１」とした場合、等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓと、内部抵抗５２ｆ、５２ｒの抵抗値Ｒｓと、引下抵抗５４ｆ、５４ｒの抵抗値Ｒｄとを用いて、以下の式（１）のように表される。
【００４３】
Ｖａｆ＝Ｖｓ×Ｒｄ／（Ｒｄ＋Ｒｓ） ・・・（１）
【００４４】
式（１）において、寒冷時には、Ｒｓ＞＞Ｒｄとなるので、そのままではＶａｆ≒０となるが、排気熱と、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒからの加熱とにより、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの内部温度が上昇して、内部抵抗値Ｒｓが減少する。
その後、Ｒｓ＜＜Ｒｄとなれば、Ｖａｆ≒Ｖｓとなり、もし燃料リッチの状態であれば、検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２の電圧値Ｖａｆは所定の閾値を超過するので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの活性化が完了したと判定することができるようになっている。
【００４５】
図３（上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの特性）において、図３（Ａ）は各ヒータ抵抗Ｒｈの温度特性を示しており、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒ自体の温度を横軸とし、ヒータ抵抗Ｒｈの値を縦軸としている。
図３（Ａ）から明らかなように、ヒータ抵抗Ｒｈは、温度上昇にともなって増加する正の温度係数を有する。
【００４６】
図３（Ｂ）はヒータ電流Ｉｈの給電電流特性を示しており、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒ自体の温度を横軸とし、ヒータ電流Ｉｈの値を縦軸としている。
図３（Ｂ）から明らかなように、ヒータ電流Ｉｈの給電電流特性は、駆動電源電圧Ｖｂの値（１０［Ｖ］、１２［Ｖ］、１４［Ｖ］）によって変化する。
【００４７】
また、図３（Ｂ）の給電電流特性においては、過電流異常検出手段５０５、６０５（図５、図６とともに後述する）における過電流検出用の過電流判定閾値Ｉｍａｘと、劣化検出手段５０７、６０７（図５、図６とともに後述する）における劣化異常検出用の劣化判定閾値Ｉｍｉｎとが示されている。
ただし、劣化判定閾値Ｉｍｉｎの値は、駆動電源電圧Ｖｂの値に比例して増大設定するようになっている。
【００４８】
図４はこの発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置１００Ａの要部をエンジン構成とともに示す機能ブロック図であり、図１内の車載エンジン制御装置１００Ａの主要機能を図７内の各処理手段と対応付けて簡略的に示している。
【００４９】
図４において、車載エンジン制御装置１００Ａは、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１１０、プログラムメモリ（ＰＭＥＭ）１１２Ａおよびヒータ制御回路１５０に加えて、目標空燃比設定手段７０２と、下流空燃比制御手段７０３ａと、下流学習値を用いた不活性補正手段７０３ｃと、上流空燃比制御手段７０５ａと、上流学習値を用いた不活性補正手段７０５ｃと、燃料噴射制御手段７０６と、学習記憶手段７０７とを備えている。
【００５０】
さらに、車載エンジン制御装置１００Ａは、上流空燃比制御手段７０５ａの入力情報に関連した不活性異常検出手段７０１ｂまたは制御異常検出手段７０３ｄと、燃料噴射制御手段７０６の入力情報に関連した不活性異常検出手段７０４ｂまたは制御異常検出手段７０５ｄと、を備えている。
【００５１】
一方、内燃機関１０には、吸気弁１０ａを介して吸気管１１が連通されるとともに、排気弁１０ｂを介して上流・下流排気管１６ｆ、１６ｒが連通されている。
内燃機関１０の吸気弁１０ａの直前または直後には、燃料噴射用のインジェクタ１３が設けられるとともに、内燃機関１０のクランクシャフト（図示せず）には、回動位置検出用のクランク角センサ１４（回転センサ）が設けられている。
【００５２】
内燃機関１０の上流・下流排気管１６ｆ、１６ｒの間の排気流路には、排気ガス中の有害物質を除去するための触媒１５が設けられている。
また、上流・下流排気管１６ｆ、１６ｒには、個別の上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが設けられ、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの近傍には、個別の上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒが設置されている。
【００５３】
つまり、触媒１５の上流位置には、ヒータ５３ｆを有する上流排気ガスセンサ１０５ｆが設けられ、触媒１５の下流位置には、ヒータ５３ｒを有する下流排気ガスセンサ１０５ｒが設けられている。
【００５４】
吸気管１１の先頭部にはエアフローセンサ１２が設けられ、吸気管１１の下流部には、スロットルバタフライ１１ａが設けられている。
内燃機関１０に対する吸気量Ｑａは、アクセルペダル（図示せず）の踏込度合に応動するスロットルバタフライ１１ａの弁開度によって調整される。
【００５５】
ここで、４気筒４サイクルの内燃機関１０の１気筒当たりの１回の吸気量Ｑａ［ｇｒ］は、クランク角センサ１４からのパルス信号の発生間隔の逆数（または、発生頻度）により算出される内燃機関１０の回転速度Ｎ［ｒｐｓ］と、エアフローセンサ１２により検出される毎秒吸気量ｑ［ｇｒ／ｓｅｃ］とを用いて、以下の式（２）のように表される。
【００５６】
Ｑａ＝ｑ／（２×Ｎ） ・・・（２）
【００５７】
なお、毎秒吸気量ｑ［ｇｒ／ｓｅｃ］は、エアフローセンサ１２からの吸気量検出値から算出される。
具体的には、エアフローセンサ１２で検出された気流速度［ｍ／ｓｅｃ］に吸気管１１の断面積を乗算して毎秒の吸気体積を算出し、さらに、空気の重さ１．３［ｇｒ／リットル］を乗算することにより、毎秒吸気量ｑ［ｇｒ／ｓｅｃ］に換算することができる。
【００５８】
また、インジェクタ１３の１回の開弁動作による給燃量（燃料噴射量）Ｆは、燃料ポンプによる燃料圧とインジェクタ１３の口径とから定まる毎秒燃料噴射量ｆ［ｇｒ／ｓｅｃ］と、インジェクタ１３の開弁時間ΔＴとを用いて、以下の式（３）のように表される。
【００５９】
Ｆ＝ｆ×ΔＴ ・・・（３）
【００６０】
一方、自主目標空燃比をＡＦ００＝Ｑａ／Ｆとすると、式（２）、式（３）から、以下の式（４）が得られる。
【００６１】
ΔＴ＝Ｆ／ｆ
＝Ｑａ／（ｆ×ＡＦ００）
＝ｑ／（２×ｆ×Ｎ×ＡＦ００）
＝Ｋ×ｑ／Ｎ ・・・（４）
【００６２】
ただし、式（４）において、制御定数Ｋは、以下の式（５）のように表される。
【００６３】
Ｋ＝０．５／（ｆ×ＡＦ００） ・・・（５）
【００６４】
式（４）から明らかなように、インジェクタ１３の開弁時間ΔＴは、エアフローセンサ１２で検出された毎秒吸気量ｑに比例し、かつ内燃機関１０の回転速度Ｎに反比例した値となる。
ただし、制御定数Ｋには、様々な変動要因が内在しているので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒを用いた負帰還制御が行われるようになっている。
【００６５】
マイクロプロセッサ１１０およびプログラムメモリ１１２Ａを備えた車載エンジン制御装置１００Ａは、前述のように、ヒータ制御回路１５０とプログラムメモリ１１２Ａに格納された制御プログラムとにより、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電制御を行うが、その詳細動作については、図５および図６とともに後述する。
車載エンジン制御装置１００Ａ内のプログラムメモリ１１２Ａは、さらに空燃比制御プログラムを格納しており、空燃比の制御動作（図７とともに後述する）を行う。
【００６６】
燃料噴射制御手段７０６は、式（４）のように、エアフローセンサ１２で検出された毎秒吸気量ｑに比例し、かつ回転速度Ｎに反比例するように、インジェクタ１３による給燃量（燃料噴射量）Ｆを制御し、１次的には自主目標空燃比ＡＦ００が得られるよう動作する。
【００６７】
上流空燃比制御手段７０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆの空燃比検出信号（検出信号電圧）ＡＦ１の平均値に対応した上流位置の空燃比が、上流位置の目標空燃比である第１の目標電圧ＡＦ０１と一致するように、燃料噴射制御手段７０６の自主目標空燃比ＡＦ００を補正するための空燃比補正係数Ｋｃを生成する。空燃比補正係数Ｋｃの値は、給燃量Ｆの増減補正指令となる。
【００６８】
下流空燃比制御手段７０３ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２の平均値に対応した下流位置の空燃比が、下流位置の目標空燃比である第２の目標電圧ＡＦ０２と一致するように、第１の目標電圧ＡＦ０１を補正する。
【００６９】
なお、燃料噴射制御手段７０６に入力される空燃比補正係数Ｋｃは、上流排気ガスセンサ１０５ｆの内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓが減少して、上流側の検出信号電圧ＡＦ１が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定される。
また、上流空燃比制御手段７０５ａに入力される第１の目標電圧ＡＦ０１は、下流排気ガスセンサ１０５ｒの内部抵抗５２ｒの抵抗値Ｒｓが減少して、下流側の検出信号電圧ＡＦ２が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定される。
【００７０】
上流空燃比制御手段７０５ａは、第１の目標電圧ＡＦ０１と検出信号電圧ＡＦ１との偏差電圧に対する第１のデジタルフィルタ回路および第１のＰＩＤ調節回路により構成されている。
上流空燃比制御手段７０５ａにおいて、第１のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第１の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように上限が制限されており、第１の上限制限値は、上流排気ガスセンサ１０５ｆが未活性状態であるときの燃料噴射制御手段７０６に対する第１の初期値となっている。
【００７１】
また、下流空燃比制御手段７０３ａは、第２の目標電圧ＡＦ０２と検出信号電圧ＡＦ２との偏差電圧に対する第２のデジタルフィルタ回路および第２のＰＩＤ調節回路により構成されている。
下流空燃比制御手段７０３ａにおいて、第２のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第２の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように上限が制限されており、第２の上限制限値は、下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態であるときの上流空燃比制御手段７０５ａに対する第２の初期値となっている。
【００７２】
なお、第２の目標電圧ＡＦ０２と検出信号電圧ＡＦ２との偏差電圧は、検出信号電圧ＡＦ２を第２のデジタルフィルタ回路によって平滑し、平均値を算出してから第２の目標電圧ＡＦ０２を減算して求めてもよいが、あらかじめ第２の目標電圧ＡＦ０２と検出信号電圧ＡＦ２との偏差電圧を求めておき、デジタル回路により平滑処理して平均値を求めることが望ましい。
【００７３】
不活性異常検出手段７０１ｂは、下流ヒータ５３ｒに給電されてから所定の判定時間を経過しても、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２がＬ（ロウ）レベルからＨ（ハイ）レベルに変化しないことを検出した場合に、不活性異常であると判定する。
不活性補正手段７０３ｃは、不活性異常検出手段７０１ｂが下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段７０３ａが生成する第１の目標電圧ＡＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段７０５ａに入力する。
【００７４】
不活性異常検出手段７０４ｂは、上流ヒータ５３ｆに給電されてから所定の判定時間を経過しても、上流排気ガスセンサ１０５ｆの検出信号電圧ＡＦ１がＬレベルからＨレベルに変化しないことを検出して場合に、不活性異常であると判定する。
不活性補正手段７０５ｃは、不活性異常検出手段７０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆの不活性異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段７０５ａが生成する空燃比補正係数Ｋｃに代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段７０６に入力する。
【００７５】
制御異常検出手段７０３ｄは、下流空燃比制御手段７０３ａの発生出力（第１の目標電圧ＡＦ０１）が所定の上下限値の範囲外にある状態が、所定時間以上にわたって継続している場合に、下流空燃比制御手段７０３ａの異常であると判定する。
不活性補正手段７０３ｃは、さらに、制御異常検出手段７０３ｄが下流空燃比制御手段７０３ａの異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段７０３ａが生成する第１の目標電圧ＡＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段７０５ａに入力する。
【００７６】
制御異常検出手段７０５ｄは、上流空燃比制御手段７０５ａの発生出力（空燃比補正係数Ｋｃ）が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続している場合に、上流空燃比制御手段７０５ａの異常であると判定する。
不活性補正手段７０５ｃは、制御異常検出手段７０５ｄが上流空燃比制御手段７０５ａの異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段７０５ａが生成する空燃比補正係数Ｋｃに代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段７０６に入力する。
【００７７】
なお、惰行運転または降坂運転において燃料カットが行われているときには、制御異常検出手段７０３ｄ、７０５ｄに代えて、燃料カット検出手段（図示せず）が作動して、空燃比の制御動作が停止されるようになっている。
【００７８】
プログラムメモリ１１２Ａは、学習記憶手段７０７となる制御プログラムを備えており、学習記憶手段７０７は、内燃機関１０の吸気量Ｑａまたは回転速度Ｎの少なくとも一方に対応して順次記憶された、最新複数回の下流空燃比制御手段７０３ａまたは上流空燃比制御手段７０５ａの出力値（第１の目標電圧ＡＦ０１または空燃比補正係数Ｋｃ）の平均値を記憶する。
【００７９】
不活性補正手段７０３ｃ、７０５ｃから生成される代替信号電圧としては、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが正常動作していたときに学習記憶手段７０７により学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【００８０】
次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による動作について説明する。
図１において、まず、電源スイッチ（図示せず）を閉路すると、電源開閉素子１０２が閉路して、外部電源１０１からの駆動電源電圧Ｖｂが車載エンジン制御装置１００Ａに印加され、定電圧電源回路１２０を介して安定化された制御電源電圧Ｖｃｃがマイクロプロセッサ１１０に供給される。
【００８１】
マイクロプロセッサ１１０は、入力センサ群１０６からの検出信号と、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの動作状態と、プログラムメモリ１１２Ａに格納された入出力制御プログラムとに基づいて、電気負荷群１０４と、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒとを制御する。
【００８２】
また、マイクロプロセッサ１１０は、各種入力センサや出力負荷に関する異常判定を行い、異常発生時には警報表示器１０３を駆動して、車両の運転者に異常発生を通報するようになっている。
【００８３】
以下、図５および図６のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの制御動作について説明する。
図５は上流ヒータ５３ｆの給電制御（前半動作）を示すフローチャートであり、図６は下流ヒータ制御５３ｒの給電制御（後半動作）を示すフローチャートである。
【００８４】
まず、図５において、工程５００は、マイクロプロセッサ１１０によるヒータ制御の動作開始ステップであり、続く工程５０１は、上流ヒータ５３ｆについて回転速度Ｎや機関温度に関連する駆動要件が成立しているか否かを監視するステップである。
【００８５】
続く工程５０３は、工程５０１による監視結果として、上流ヒータ５３ｆを駆動するか否かを判定するステップであり、上流ヒータ５３ｆを給電駆動する場合には「ＹＥＳ」と判定して工程５１０ａに移行し、給電駆動要件が成立していない場合には「ＮＯ」と判定して工程５１０ｂに移行するようになっている。
【００８６】
工程５１０ａにおいては、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルを、一時的に「Ｈ」に設定して上流開閉素子５０ｆを閉路駆動する。
続く工程５１０ｃは、閉路異常の有無を判定するステップであり、異常であれば「ＹＥＳ」と判定して工程５０６に移行し、異常でなければ「ＮＯ」と判定して工程５０４ａに移行するようになっている。
【００８７】
一方、工程５０３において「ＮＯ」と判定された場合に実行される工程５１０ｂは、開路異常の有無を判定するステップであり、異常であれば「ＹＥＳ」と判定して工程５０６に移行し、異常でなければ「ＮＯ」と判定して工程５０４ｂに移行するようになっている。
上記工程５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃからなる工程ブロック５１０は、論理異常判定手段を構成している。
【００８８】
図１内の上流ヒータ５３ｆや上流開閉素子５０ｆおよびその配線回路が正常であれば、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｌ（ロウ）」のときには、上流開閉素子５０ｆは開路されて上流ヒータ５３ｆに対する給電は行われず、反転論理素子５６ｆの入力端電圧は、駆動電源電圧Ｖｂと等しい高電圧レベル「Ｈ」なので、反転論理素子５６ｆから出力される論理監視信号Ｔｆの論理レベルは「Ｌ」となっている。
【００８９】
同様に、上流ヒータ５３ｆや上流開閉素子５０ｆおよびその配線回路が正常であって、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｈ」になったときには、上流開閉素子５０ｆは閉路されて上流ヒータ５３ｆに対する給電が行われ、反転論理素子５６ｆの入力端電圧は、上流開閉素子５０ｆの閉路電圧に相当する低電圧レベル「Ｌ」になるので、反転論理素子５６ｆから出力される論理監視信号Ｔｆの論理レベルは「Ｈ」となる。
【００９０】
一方、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｌ」であって、上流ヒータ５３ｆに対する給電を停止している状態において、上流ヒータ５３ｆまたはその配線が断線していたり、上流開閉素子５０ｆ自体が短絡異常であったり、上流ヒータ５３ｆの負端子配線がグランド回路に混触する地絡状態にあれば、反転論理素子５６ｆの入力電圧レベルは「Ｌ」となる。この場合、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｌ」であるにもかかわらず、論理監視信号Ｔｆの論理レベルが「Ｈ」となるので、開路異常が検出される。
【００９１】
また、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｈ」であって、上流ヒータ５３ｆに給電されている状態において、上流ヒータ５３ｆが内部短絡していたり、上流ヒータ５３ｆの負端子配線が電源線に混触する天絡状態にあれば、電流検出抵抗５７ｆに過大電流が流れるので、過電流異常検出手段（後述の工程５０５）が作用して、上流開閉素子５０ｆは開路されるようになっている。
【００９２】
さらに、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｈ」であって、上流ヒータ５３ｆに対する給電指令が生成されているにもかかわらず、上流開閉素子５０ｆ自体が断線開路異常であるときには、反転論理素子５６ｆの出力論理レベルが「Ｌ」となるので、閉路異常が検出される。
【００９３】
図５に戻り、工程５１０ｃの「ＮＯ」判定に続く工程５０４ａにおいては、工程５１０ａによるヒータ駆動指令Ｄｆを、論理レベル「Ｈ」（上流ヒータ５３ｆの駆動セット）のままに持続して、工程５０５に移行する。
【００９４】
一方、工程５１０ｂの「ＮＯ」判定に続く工程５０４ｂにおいては、工程５０４ａによってセットされたヒータ駆動指令Ｄｆをリセット（上流ヒータ５３ｆの駆動をリセット）し、図６への中継端子Ａを介して図６内の工程６０１に移行する。
【００９５】
工程５０５においては、ヒータ電流検出信号Ｃｆの値が、前述（図３（Ｂ））の過電流判定閾値Ｉｍａｘを超過した（電流過大）か否かを判定し、超過していれば「ＹＥＳ」と判定して工程５０６に移行し、超過していなければ「ＮＯ」と判定して工程５０７に移行する。
【００９６】
工程５０６においては、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルを「Ｌ」に設定することにより、上流開閉素子５０ｆを強制遮断（駆動停止）して工程５０８に移行する。
一方、工程５０７においては、ヒータ電流検出信号Ｃｆの値が、前述（図３（Ｂ））の劣化判定閾値Ｉｍｉｎよりも小さい（電流過小）か否かを判定し、劣化判定閾値Ｉｍｉｎ未満であれば「ＹＥＳ」と判定して工程５０８に移行し、劣化判定閾値Ｉｍｉｎ以上であれば「ＮＯ」と判定し、中継端子Ａを介して図６内の工程６０１に移行する。
【００９７】
工程５０８においては、異常報知指令を生成して警報表示器１０３を駆動（異常報知）するとともに、異常発生情報を、要因別にＲＡＭメモリ１１１内の所定のアドレスに格納する。
続く工程５０９においては、不活性異常検出手段７０４ｂ（図７とともに後述する）における不活性判定時間を延長してから、中継端子Ａを介して図６内の工程６０１に移行する。
【００９８】
次に、図６の下流ヒータ５３ｒの制御（後半動作）について説明する。
図６（下流ヒータ制御）において、工程６０１、６０３〜６１０、６１０ａ〜６１０ｃは、図５（上流ヒータ制御）内の工程５０１、５０３〜５１０、５１０ａ〜５１０ｃと同様なので詳述を省略する。
ただし、図６においては、工程６０１に続く工程６０２と、工程６０７に続く工程６１１、６１２とが追加されているので、この相違点を中心にして説明する。
【００９９】
まず、工程６０１により下流ヒータ５３ｒの駆動要件を監視し、続く工程６０２においては、上流ヒータ５３ｆの駆動電流が所定値以下に減衰したか否かを判定し、電流減少していれば「ＹＥＳ」と判定して工程６０３に移行し、電流減少していなければ「ＮＯ」と判定して工程６１０ｂに移行する。
【０１００】
以下、前述と同様の工程６０３〜６１０ｃに進み、工程６０７の判定処理が行われる。
工程６０７の判定結果が「ＮＯ」（電流が上下限値の範囲内）であって、引続き下流ヒータ５３ｒへの給電が継続する場合には、工程６１１の判定処理が行われる。
【０１０１】
工程６１１においては、ヒータ電流検出信号Ｃｆ、Ｃｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの合計電流が、合算所定値以上である（合計電流過大）か否かを判定し、合計電流が過大であれば「ＹＥＳ」と判定して工程６１２に移行し、合計電流が過大でなければ「ＮＯ」と判定して工程６２０（図５、図６のヒータ制御の動作終了処理）に移行する。
【０１０２】
工程６１２においては、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒのオン時間／オン・オフ周期（上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの駆動デューティ）を減少させて、減電圧給電を行うことにより、過電流を抑制制御するためのＰＷＭ制御モードに設定してから、動作終了工程６２０に移行する。
【０１０３】
工程６１１の「ＮＯ」判定に続き、または工程６０９、６０４ｂに続き実行される動作終了工程６２０において、マイクロプロセッサ１１０は、他の制御プログラムを実行し、所定時間内には再び図５内の工程５００（動作開始処理）に移行する。
これにより、工程５００から工程６２０までの間の制御フローが繰返し実行されるようになっている。
【０１０４】
以下、図５、図６で示された制御フローの全体について、総括的に説明する。
工程５０５、６０５に相当する過電流異常検出手段は、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電電流が所定の上限値を超過したことに応動して異常検出信号を生成し、工程５０６、６０６において上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒを開路（ヒータ駆動停止）する。
【０１０５】
工程５０７、６０７に相当する劣化検出手段は、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電電流が所定の下限値未満となったことに応動して異常検出信号を生成し、工程５０８、６０８において異常報知する。
なお、劣化検出手段５０７、６０７における判定下限電流は、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する駆動電源電圧Ｖｂ（給電電圧）に比例して大きな値となるように補正されている。
【０１０６】
工程ブロック５１０、６１０に相当する論理異常判定手段は、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒに対するヒータ駆動指令Ｄｆ、Ｄｒと、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの導通状態に応動する論理監視信号Ｔｆ、Ｔｒと、の論理の整合性を監視して、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの断線または短絡異常の有無、または、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの断線または短絡異常の有無を判定する。
【０１０７】
工程５０９、６０９に相当する不活性判定補正手段は、過電流異常検出手段５０５、６０６、または劣化検出手段５０７、６０７、または論理異常判定手段５１０、６１０が異常を検出したことに応動して、不活性異常検出手段７０４ｂ、７０１ｂ（図７とともに後述する）における不活性異常判定時間を延長させる。
【０１０８】
工程６０２に相当する遅延給電時期判定手段は、電流検出抵抗５７ｆによって検出された上流ヒータ５３ｆへの給電電流が所定の設定閾値以下となったことに応動して、下流ヒータ５３ｒへの給電を開始する。
なお、遅延給電時期判定手段６０２における設定閾値は、上流ヒータ５３ｆに対する駆動電源電圧Ｖｂ（給電電圧）に比例して大きな値となるように補正されている。
【０１０９】
工程６１２に相当するヒータ電圧制御手段６１２は、上流ヒータ５３ｆの給電電流の減衰にともなって下流ヒータ５３ｒに対する給電が開始された時点で、上流ヒータ５３ｆと下流ヒータ５３ｒとの合計電流が所定値を超過しないように、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの通電デューティを制御して、上流ヒータ５３ｆおよび下流ヒータ５３ｒに対する平均給電電圧を抑制する。
【０１１０】
以上の説明では、過電流異常検出手段５０５、６０５は、マイクロプロセッサ１１０による判定処理機能としているが、マイクロプロセッサ１１０の外部に比較判定回路および過電流異常発生記憶回路を設け、過電流発生時には、過電流異常発生記憶回路の出力によって上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの駆動停止を行うようにしてもよい。
【０１１１】
次に、図４の簡略制御ブロック図とともに図７のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による空燃比制御動作について説明する。
図７において、工程７００は、マイクロプロセッサ１１０が空燃比制御を開始する動作開始ステップである。
【０１１２】
続く工程７０１ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性状態にあるか否かを判定する活性化検出ステップであり、活性状態であれば「ＹＥＳ」と判定して工程７０２に移行し、未活性状態であれば「ＮＯ」と判定して工程７０１ｂに移行するようになっている。
【０１１３】
なお、活性化検出手段となる工程７０１ａにおいては、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２が、たとえば０．２５［Ｖ］以下のＬ（ロウ）レベルから０．７５［Ｖ］以上のＨ（ハイ）レベルに変化したことを検出して、活性化したと判定する。
【０１１４】
不活性異常検出手段となる工程７０１ｂにおいては、計時タイマ（図示せず）が起動されて、計時タイマが所定時間を超過していれば「ＹＥＳ」と判定して工程７０１ｃ（異常処理手段）に移行し、時間超過でなければ「ＮＯ」と判定して工程７０２に移行する。
【０１１５】
なお、工程７０１ｂによる「ＮＯ」判定は、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化温度に達していない「未活性状態」であることを意味し、工程７０１ｂによる「ＹＥＳ」判定は、十分な加熱時間が経過してもなお下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化しない「不活性異常状態」であることを意味する。
【０１１６】
また、一旦、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化が行われて正常運転が行われているときには、検出信号電圧ＡＦ２がＬレベルからＨレベルに変化しないとき、および、ＨレベルからＬレベルに変化しないときにも、工程７０１ｂにより「不活性異常状態」として判定されるようになっている。
【０１１７】
異常処理手段を構成する工程７０１ｃにおいては、異常報知指令を生成して警報表示器１０３を駆動するとともに、異常発生情報を、要因別にＲＡＭメモリ１１１内の所定のアドレスに格納する。
一方、目標空燃比設定手段となる工程７０２においては、第２の目標電圧ＡＦ０２を設定し、続く工程７０３ａにおいては、下流空燃比制御手段として第２のＰＩＤ制御を開始する。
【０１１８】
ただし、工程７０３ａにおいて、下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態の場合には、第２の目標電圧ＡＦ０２に比べて検出信号電圧ＡＦ２の平均値が小さいので、偏差積分値の増大によってＰＩＤ制御出力は増大するが、第２のＰＩＤ制御出力が第２の上限制限値以上に上昇しないように制限されている。
【０１１９】
続く工程７０３ｄは、不活性補正手段となる工程７０３ａの制御異常検出手段を構成しており、工程７０３ａにおける制限時間が過大か否かを判定する。
すなわち、工程７０３ｄにおいては、第２のＰＩＤ制御出力の制限状態が所定時間以上にわたって持続している場合には、「ＹＥＳ」と判定して前述の工程７０１ｃに移行し、所定時間内に正常なＰＩＤ制御動作が開始して、出力制限状態から脱出すれば「ＮＯ」と判定して工程７０４ａに移行する。
【０１２０】
工程７０１ｃに続く工程７０３ｃにおいては、工程７０３ａによる第２のＰＩＤ制御出力に代えて、代替設定値を適用して工程７０４ａに移行する。
すなわち、図４のように、不活性異常検出手段７０１ｂまたは制御異常検出手段７０３ｄの判定結果に応じて、上流空燃比制御手段７０５ａに対する第１の目標電圧ＡＦ０１としては、下流空燃比制御手段７０３ａによる第２のＰＩＤ制御出力、または不活性補正手段７０３ｃによる代替設定値が適用される。
【０１２１】
なお、第１のＰＩＤ制御出力に代わる代替設定値は、後述の工程７０７で記憶された学習記憶値に基づいて、現在の回転速度Ｎおよび吸気量Ｑａに対応した値から補間演算によって算出される。
【０１２２】
続く工程７０４ａ〜７０４ｃ、７０５ａ、７０５ｃ、７０５ｄは、上流空燃比制御に関するものであり、工程７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃは、前半（下流空燃比制御）の工程７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃに相当し、工程７０５ａ、７０５ｃ、７０５ｄは、前述の工程７０３ａ、７０３ｃ、７０３ｄに相当する。
【０１２３】
したがって、工程７０４ａは活性化検出手段に相当し、工程７０４ｂは不活性異常検出手段に相当し、工程７０４ｃは異常処理手段に相当し、工程７０５ａは空燃比制御手段に相当し、工程７０５ｃは不活性補正手段に相当し、工程７０５ｄは制御異常検出手段に相当しており、燃料噴射制御手段７０６に対する空燃比補正係数Ｋｃとしては、上流空燃比制御手段７０５ａによる第１のＰＩＤ制御出力、または不活性補正手段７０５ｃによる代替設定値が適用される。
【０１２４】
続く工程７０６ａ〜７０６ｅからなる工程ブロック７０６（燃料噴射制御手段に相当）において、まず、工程７０６ａにおいては、前述の式（４）内の自主目標空燃比ＡＦ００に代えて、空燃比補正係数Ｋｃを乗算した補正値Ｋｃ×ＡＦ００を適用する。
【０１２５】
続く工程７０６ｂにおいては、吸気量Ｑａを算出し、続く工程７０６ｃにおいては、適正な給燃量Ｆを算出する。
続く工程７０６ｄにおいては、インジェクタ１３の開弁時間ΔＴを算出し、続く工程７０６ｅにおいては、クランク角センサ１４に応動するタイミングで、インジェクタ１３の燃料噴射用電磁弁を駆動するようになっている。
【０１２６】
続く工程７０７は、学習記憶手段を構成しており、上流・下流空燃比制御手段７０５ａ、７０３ａによるＰＩＤ制御出力である空燃比補正係数Ｋｃと、第１の目標電圧ＡＦ０１の値とをサンプリング読出して、内燃機関１０の回転速度Ｎと、エアフローセンサ１２による毎秒吸気量ｑの値に対応した空燃比補正係数Ｋｃと、第１の目標電圧ＡＦ０１の平均値と、をＲＡＭメモリ１１１に格納するようになっている。
【０１２７】
続く工程７０８においては、電源スイッチ（図示せず）が閉路状態から開路状態に変化（ＯＮ→ＯＦＦ）したか否かを判定し、閉路状態を維持していれば「ＮＯ」と判定して動作終了工程７１０に移行し、開路状態に変化したときには「ＹＥＳ」と判定して工程７０９に移行する。
【０１２８】
工程７０９においては、図５、図６内の工程５０８、工程６０８（異常発生記憶手段）による異常発生記憶情報と、図７内の工程７０１ｃ、７０４ｃ（異常処理手段）による異常発生記憶情報と、工程７０７による学習記憶情報と、を不揮発性のデータメモリ１１３に転送格納してから、動作終了工程７１０に移行する。
【０１２９】
なお、工程７０９（記憶情報保存手段）の実行過程において、電源スイッチは開路されているが、電源開閉素子１０２は依然として閉路しており、ＲＡＭメモリ１１１に記憶されているデータのうちで、保存を必要とするデータを不揮発性のデータメモリ１１３へ転送する退避処理が完了した後に、電源開閉素子１０２が開路されて、マイクロプロセッサ１１０が動作停止するようになっている。
【０１３０】
また、電源スイッチが閉路状態であれば、マイクロプロセッサ１１０は、動作終了工程７１０において、他の制御プログラムを実行し、所定時間内に再び動作開始工程７００に復帰して、動作開始工程７００と動作終了工程７１０との間の制御フローを繰返し実行するようになっている。
【０１３１】
以上の説明では、内燃機関１０の吸気量Ｑａを測定するためにエアフローセンサ１２を設けたが、エアフローセンサ１２に代えて、回転速度Ｎとスロットルポジションセンサの検出信号とを用いて吸気量Ｑａを演算算出することも可能である。
【０１３２】
また、上流排気ガスセンサ１０５ｆとして非線形出力特性（図２（Ａ））のセンサを用いたが、線形出力特性のセンサ（後述する）を使用することも可能である。
この場合、上流空燃比制御手段７０５ａにおける第１のデジタルフィルタ回路に代えて、センサインタフェース回路（図示せず）を用いることにより、空燃比Ａ／Ｆ（＝吸気量Ｑａと給燃量Ｆとの比率Ｑａ／Ｆ）に対応した線形検出値が得られる。
【０１３３】
なお、下流排気ガスセンサ１０５ｒにも、線形出力特性のセンサを用いてもよいが、一般的には、安価な非線形出力特性のセンサが使用される。
【０１３４】
また、上流空燃比制御手段７０５ａにおいて空燃比補正係数Ｋｃを生成したが、空燃比補正係数Ｋｃに代えて、空燃比補正値ΔＡＦ００を生成してもよい。
この場合、燃料噴射制御手段７０６において適用される自主目標空燃比ＡＦ００に対して、空燃比補正値ΔＡＦ００を代数加算すればよい。
【０１３５】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図７）に係る車載エンジン制御装置１００Ａには、内燃機関１０の回転速度Ｎに応じたパルス信号を生成するクランク角センサ１４（回転センサ）と、内燃機関１０の吸気流路に設けられたエアフローセンサ１２または負圧センサと、内燃機関１０の排気流路に設けられた触媒１５の上流および下流位置に設けられ、吸気量Ｑａと給燃量Ｆとの比率（Ｑａ／Ｆ）からなる空燃比Ａ／Ｆに対応した非線形または線形の検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２を生成する上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒと、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒを早期に活性化するために、所定要件が成立しているときに給電される上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒと、が接続されている。
【０１３６】
車載エンジン制御装置１００Ａは、プログラムメモリ１１２Ａと協働して、燃料噴射制御手段７０６と上流・下流空燃比制御手段７０５ａ、７０３ａとを実行するマイクロプロセッサ１１０を備えるとともに、マイクロプロセッサ１１０から駆動制御されて上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに給電するための上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒと、マイクロプロセッサ１１０に対してヒータ電流検出信号Ｃｆ、Ｃｒを供給するための電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒとを含むヒータ制御回路１５０を備えている。
【０１３７】
燃料噴射制御手段７０６は、エアフローセンサ１２によって検出されるか、または内燃機関１０の回転速度Ｎと吸気管１１に設けられた負圧センサの検出値とから演算算出される吸気量Ｑａに比例して、燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルであるインジェクタ１３の開弁時間ΔＴを調整して燃料噴射量を制御し、所定の自主目標空燃比ＡＦ００が得られるように給燃量Ｆを制御する。
【０１３８】
上流空燃比制御手段７０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆから得られる検出信号電圧ＡＦ１に対応した上流位置の空燃比が、上流位置の目標空燃比である第１の目標電圧ＡＦ０１と一致するように、燃料噴射制御手段７０６に対して給燃量Ｆの増減補正指令を発生する。
下流空燃比制御手段７０３ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒから得られる検出信号電圧ＡＦ２に対応した下流位置の空燃比が、下流位置の目標空燃比である第２の目標電圧ＡＦ０２と一致するように第１の目標電圧ＡＦ０１を補正する。
【０１３９】
下流ヒータ５３ｒは、最初に給電された上流ヒータ５３ｆの温度上昇にともない上流ヒータ５３ｆへの給電電流が所定値以下に減衰した時点で、上流排気ガスセンサ１０５ｆがまだ未活性状態であっても給電開始される。
燃料噴射制御手段７０６の自主目標空燃比ＡＦ００の値は、上流排気ガスセンサ１０５ｆの内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓが減少して、上流側の検出信号電圧ＡＦ１が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定される。
上流空燃比制御手段７０５ａに対する第１の目標電圧ＡＦ０１は、下流排気ガスセンサ１０５ｒの内部抵抗５２ｒの抵抗値Ｒｓが減少して、下流側の検出信号電圧ＡＦ２が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている。
【０１４０】
上流空燃比制御手段７０５ａは、第１の目標電圧ＡＦ０１と非線形の検出信号電圧ＡＦ１との偏差電圧に関する第１のデジタルフィルタ回路と、負帰還制御を行う第１のＰＩＤ調節回路とにより構成されるか、または、空燃比に比例した線形信号電圧を得るセンサインタフェース回路と、線形信号電圧と第１の目標電圧ＡＦ０１との偏差電圧が入力される第３のＰＩＤ調節回路とにより構成されている。
【０１４１】
第１または第３のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第１の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように制限され、上流排気ガスセンサ１０５ｆが未活性状態であるときの燃料噴射制御手段７０６に対する第１の初期値は、第１の上限制限値により決定される。
下流空燃比制御手段７０３ａは、第２の目標電圧ＡＦ０２と非線形の検出信号電圧ＡＦ２との偏差電圧に関する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成され、第２のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第２の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように制限されている。
第２の上限制限値は、下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態であるときの上流空燃比制御手段７０５ａに対する第２の初期値となる。
【０１４２】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項２）によれば、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが未活性状態であるときの上流・下流空燃比制御手段７０５ａ、７０３ａからの制御指令は、第１、第２の上限制限値以上にリッチ指令を生成せず、第１、第２の上限制限値は、燃料噴射制御手段７０６または上流空燃比制御手段７０５ａに対する第１、第２の初期値として使用されるので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが未活性状態であるときに、過度な燃料リッチ運転状態となることを回避することができる。
また、ＰＩＤ調節回路の偏差積分信号電圧が制限されることになるので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが活性化したときに、円滑に空燃比制御動作に移行することができる。
【０１４３】
また、この発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置１００Ａ内のプログラムメモリ１１２Ａは、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆに関し、下流および上流の活性化検出手段７０１ａ、７０４ａとなる制御プログラムと、下流および上流の不活性異常検出手段７０１ｂ、７０４ｂとなる制御プログラムと、下流および上流の不活性補正手段７０３ｃ、７０５ｃとなる制御プログラムとを備えている。
【０１４４】
下流の活性化検出手段７０１ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化したことを検出して活性化したと判定する。
【０１４５】
下流の不活性異常検出手段７０１ｂは、下流ヒータ５３ｒに給電されてから所定の判定時間を経過しても、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化しないことを検出して不活性異常であると判定する。
下流の不活性補正手段７０３ｃは、不活性異常検出手段７０１ｂが下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段７０３ａが生成する第１の目標電圧ＡＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段７０５ａに入力する。
【０１４６】
上流の活性化検出手段７０４ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆの検出信号電圧ＡＦ１が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化したことを検出して活性化したと判定する。
【０１４７】
上流の不活性異常検出手段７０４ｂは、上流ヒータ５３ｆに給電されてから所定の判定時間を経過しても、上流排気ガスセンサ１０５ｆの検出信号電圧ＡＦ１が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化しないことを検出して不活性異常であると判定する。
上流の不活性補正手段７０５ｃは、不活性異常検出手段７０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆの不活性異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段７０５ａが生成する給燃量Ｆの増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段７０６に入力する。
【０１４８】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項４）によれば、プログラムメモリ１１２Ａは、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆに対して、活性化検出手段７０１ａ、７０４ａ、不活性異常検出手段７０１ｂ、７０４ｂ、および、不活性補正手段７０３ｃ、７０５ｃとなる制御プログラムを備えている。
【０１４９】
したがって、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが不活性状態である場合には、活性化検出手段７０１ａ、７０４ａが下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆの未活性状態を検出しているときの初期設定値に代えて、初期設定値とは異なる代替設定値を使用して、燃料リッチ側に偏らない空燃比の制御を行うことができる。
【０１５０】
また、この発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置１００Ａ内のプログラムメモリ１１２Ａは、燃料カット運転状態ではないときに作用する下流・上流空燃比制御手段７０３ａ、７０５ａに対し、下流および上流の制御異常検出手段７０３ｄ、７０５ｄとなる制御プログラムを備えている。
【０１５１】
下流の制御異常検出手段７０３ｄは、下流空燃比制御手段７０３ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常検出手段７０１ｂが異常を検出していない場合に、下流空燃比制御手段７０３ａの異常であると判定する。
上流の制御異常検出手段７０５ｄは、上流空燃比制御手段７０５ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、上流排気ガスセンサ１０５ｆの不活性異常検出手段７０４ｂが異常を検出していない場合に、上流空燃比制御手段７０５ａの異常であると判定する。
【０１５２】
下流の不活性補正手段７０３ｃは、下流の制御異常検出手段７０３ｄが下流空燃比制御手段７０３ａの異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段７０３ａが生成する第１の目標電圧ＡＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段７０５ａに入力する。
上流の不活性補正手段７０５ｃは、上流の制御異常検出手段７０５ｄが上流空燃比制御手段７０５ａの異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段７０５ａが生成する給燃量Ｆの増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段７０６に入力する。
【０１５３】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項５）によれば、プログラムメモリ１１２Ａは、下流・上流空燃比制御手段７０３ａ、７０５ａに対する制御異常検出手段７０３ｄ、７０５ｄとなる制御プログラムを備えている。
したがって、下流・上流空燃比制御手段７０３ａ、７０５ａが異常状態である場合には、下流および上流の活性化検出手段７０１ａ、７０４ａが下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆの未活性状態を検出しているときの初期設定値に代えて、初期設定値とは異なる代替設定値を使用して、燃料リッチ側に偏らない空燃比の制御を行うことができる。
【０１５４】
また、この発明の実施の形態１によるプログラムメモリ１１２Ａは、学習記憶手段７０７となる制御プログラムを備えており、学習記憶手段７０７は、内燃機関１０の吸気量Ｑａまたは回転速度Ｎの少なくとも一方に対応して順次記憶された、最新複数回の下流空燃比制御手段７０３ａまたは上流空燃比制御手段７０５ａの出力値の平均値を記憶する。
下流または上流の不活性補正手段７０３ｃ、７０５ｃにおいて適用される代替信号電圧は、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆと、下流・上流空燃比制御手段７０３ａ、７０５ａと、が正常動作していたときに学習記憶手段７０７によって学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【０１５５】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項６）によれば、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが不活性異常であるときには、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが正常であったときに記憶された学習記憶値、に基づく代替設定値を目標空燃比として使用するように構成されている。
【０１５６】
したがって、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが不活性状態である場合には、下流および上流の活性化検出手段７０１ａ、７０４ａが下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆの未活性状態を検出しているときの初期設定値に代えて、学習記憶値に基づく代替設定値を使用して、適切な空燃比の制御を行うことができる。
【０１５７】
また、この発明の実施の形態１によるプログラムメモリ１１２Ａは、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する過電流異常検出手段５０５、６０５または劣化検出手段５０７、６０７または論理異常判定手段５１０、６１０との少なくとも１つの手段、および不活性判定補正手段５０９、６０９となる制御プログラムを備えている。
【０１５８】
過電流異常検出手段５０５、６０５は、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電電流が所定の上限値を超過したことに応動して、異常検出信号を生成して上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒを開路する。
劣化検出手段５０７、６０７は電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電電流が所定の下限値未満となったことに応動して異常検出信号を生成する。
【０１５９】
論理異常判定手段５１０、６１０は、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒに対するヒータ駆動指令Ｄｆ、Ｄｒと、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの導通状態に応動する論理監視信号Ｔｆ、Ｔｒとの論理の整合性を監視して、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの断線または短絡異常の有無、または、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの断線または短絡異常の有無を判定する。
不活性判定補正手段５０９、６０９は、過電流異常検出手段５０５、６０６または劣化検出手段５０７、６０７または論理異常判定手段５１０、６１０が異常を検出したことに応動して、不活性異常検出手段７０４ｂ、７０１ｂおける不活性異常判定時間を延長させる。
【０１６０】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項７）によれば、過電流異常検出手段５０５、６０６または劣化検出手段５０７、６０７または論理異常判定手段５１０、６１０によって、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒまたは上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの異常が検出されると、不活性判定補正手段５０９、６０９により、不活性異常検出手段７０４ｂ、７０１ｂにおける不活性異常判定時間が延長されるので、異常発生によって上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒが停止しても、排気熱によって上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが加熱活性化されているときには、正常な空燃比制御を行うことができる。
【０１６１】
また、この発明の実施の形態１（請求項８）によれば、劣化検出手段５０７、６０７における判定下限電流は、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する給電電圧（駆動電源電圧Ｖｂ）に比例して、大きな値となるように補正されているので、電源電圧の変動とは無関係に、高温状態におけるヒータ抵抗Ｒｈが異常に増加しているか否かを正確に判定して、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの劣化状態を正確に検出することができる。
【０１６２】
また、この発明の実施の形態１によるプログラムメモリ１１２Ａは、遅延給電時期判定手段６０２となる制御プログラムを備えており、遅延給電時期判定手段６０２は、電流検出抵抗５７ｆにより検出された上流ヒータ５３ｆへの給電電流が所定の設定閾値以下となったことに応動して、下流ヒータ５３ｒへの給電を開始する。
遅延給電時期判定手段６０２における設定閾値は、上流ヒータ５３ｆに対する給電電圧（駆動電源電圧Ｖｂ）に比例して、大きな値となるように補正されている。
【０１６３】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項９）によれば、上流ヒータ５３ｆよりも遅れて下流ヒータ５３ｒに給電開始する遅延給電時期判定手段６０２の設定閾値を、上流ヒータ５３ｆに対する給電電圧に比例して、大きな値となるように補正するので、電源電圧が大きいときに、下流ヒータ５３ｒへの給電開始が遅くなり過ぎるのを防止することができる。
【０１６４】
さらに、この発明の実施の形態１によるプログラムメモリ１１２Ａは、ヒータ電圧制御手段６１２となる制御プログラムを備えており、ヒータ制御回路１５０は、少なくとも上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒとを含むパワーモジュールとして構成されている。
ヒータ電圧制御手段６１２は、上流ヒータ５３ｆの給電電流の減衰にともなって、下流ヒータ５３ｒに対する給電が開始された時点で、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの合計電流が所定値を超過しないように、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの通電デューティを制御して、少なくとも下流ヒータ５３ｒに対する平均給電電圧を抑制する。
【０１６５】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項１０）によれば、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの合計電流が所定値を超過しないように給電電圧を抑制するので、下流ヒータ５３ｒに対する遅延給電開始時間を短縮して、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化を早めるとともに、駆動電源電圧Ｖｂが高い場合の上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの異常過熱を防止することができる。
【０１６６】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、上流排気ガスセンサ１０５ｆとして、非線形出力特性（図２（Ａ））を有する排気ガスセンサを用いたが、図８のように、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢとして、センサインタフェース回路１１５と協働する線形型の排気ガスセンサを用いてもよい。
【０１６７】
以下、図８および図９に示したこの発明の実施の形態２について、前述（図１、図４）との相違点を中心に説明する。
図８はこの発明の実施の形態２に係る車載エンジン制御装置１００Ｂの全体構成を示す回路ブロック図であり、図９は図１内の要部をエンジン構成とともに示す機能ブロック図である。
【０１６８】
図８、図９において、前述（図１、図４参照）と同様のものには、前述と同一符号が付されており、前述と対応するものには、符号の後に「Ｂ」が付されている。
この場合も、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの特性図については、図３に示した通りである。
【０１６９】
図８において、外部電源１０１から電源開閉素子１０２を介して給電される車載エンジン制御装置１００Ｂには、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒと、少なくとも吸気管内に設けられた負圧センサ１７とクランク角センサ１４とを含む各種の入力センサ群１０６が接続されている。
【０１７０】
車載エンジン制御装置１００Ｂは、各種の入力センサ群１０６の動作状態に応動して、インジェクタ１３を含む電気負荷群１０４および上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する給電制御を行うとともに、異常発生時には警報表示器１０３を作動する。
【０１７１】
車載エンジン制御装置１００Ｂの主要部を構成するマイクロプロセッサ１１０は、演算処理用のＲＡＭメモリ１１１、プログラムメモリ１１２Ｂ（たとえば、不揮発フラッシュメモリ）、データメモリ１１３（たとえば、不揮発ＥＥＰＲＯＭメモリ）および多チャンネルＡＤ変換器１１４と協働するようになっている。
入力センサ群１０６に含まれるアナログセンサからの検出信号は、多チャンネルＡＤ変換器１１４を介して、マイクロプロセッサ１１０に入力される。
【０１７２】
プログラムメモリ１１２Ｂには、入力センサ群１０６および電気負荷群１０４に関する入出力制御プログラムに加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒおよび上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに関する制御プログラムが格納されている。
プログラムメモリ１１２Ｂ内の各種制御プログラムの詳細は、前述の図５、図６および図１２（後述する）に示されている。
【０１７３】
不揮発性のデータメモリ１１３には、入力センサ群１０６および電気負荷群１０４に関する学習記憶情報や異常発生履歴情報に加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒおよび上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに関する学習記憶情報や異常発生履歴情報が格納されるようになっている。
【０１７４】
この場合、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢからの検出信号電圧ＢＦ１は、増幅器５５ｆのみならず、センサインタフェース回路１１５を介して、マイクロプロセッサ１１０に入力されている。
【０１７５】
センサインタフェース回路１１５は、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢ内の酸素ポンプ素子７０ｆにポンプ電流Ｉｐを供給するとともに、非線形の検出信号電圧ＶＳ１から空燃比に比例した線形の検出信号電圧ＢＦ１を生成してマイクロプロセッサ１１０に入力する。
【０１７６】
車載エンジン制御装置１００Ｂ内の定電圧電源回路１２０、分圧抵抗１２１、１２２、出力インタフェース回路１２４、入力インタフェース回路１２６およびヒータ制御回路１５０は、前述（図１）と同様である。
【０１７７】
増幅器５５ｆ、５５ｒの各入力端子側には、引上抵抗６０ｆ、６０ｒが接続されており、増幅器５５ｆの出力端子は、センサインタフェース回路１１５を介して、マイクロプロセッサ１１０に接続され、増幅器５５ｒの出力端子はマイクロプロセッサ１１０に直接入力されている。
酸素ポンプ素子７０ｆを含む上流排気ガスセンサ１０５ｆＢは、センサインタフェース回路１１５を介して、マイクロプロセッサ１１０と接続されている。
【０１７８】
図９の機能ブロック図は、後述の図１２内の各工程（処理機能）と対応付けて示している。
図９において、不活性異常検出手段９０１ｂ、９０４ｂ、目標空燃比設定手段９０２、上流・下流空燃比制御手段９０５ａ、９０３ａ、制御異常検出手段９０３ｄ、９０５ｄ、不活性補正手段９０５ｃ、９０３ｃ、燃料噴射制御手段９０６、学習記憶手段９０７は、それぞれ、前述（図４）と同様のものであり、各符号「７０Ｘ」を「９０Ｘ」に置き換えたのみである。
【０１７９】
また、図９内の検出信号電圧ＢＦ１、ＢＦ２、第１および第２の目標電圧ＢＦ０１、ＢＦ０２は、それぞれ、前述（図４）の検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２、第１および第２の目標電圧ＡＦ０１、ＡＦ０２と同様のものである。
【０１８０】
車載エンジン制御装置１００Ｂは、前述（図１）と同様の上記構成、マイクロプロセッサ１１０、ＰＭＥＭ１１２Ｂおよびヒータ制御回路１５０に加えて、センサインタフェース回路１１５と、活性化検出手段９０１ａ、９０４ａと、未活性補正手段９０５ｂ、９０３ｂとを備えている。
燃料噴射制御手段９０６には、吸気管１１に設けられた負圧センサ１７からの検出信号と、活性化検出手段９０４ａを介した空燃比補正値ΔＢＦ００とが入力される。
【０１８１】
図１０は図８内の線形型の上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの特性曲線を示す説明図であり、図１０（Ａ）は等価電圧源５１ｆの出力特性を示し、図１０（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆに対するポンプ電流Ｉｐの特性を示し、図１０（Ｃ）は内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓの温度特性を示している。
【０１８２】
図１０（Ａ）の空燃比検出信号出力特性は、上流排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを横軸とし、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢ内の等価電圧源５１ｆの発生電圧Ｖｓを縦軸としており、前述（図１、図４）の上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの場合（図２（Ａ））と同様である。
【０１８３】
図１０（Ａ）において、等価電圧源５１ｆの発生電圧Ｖｓは、１［ｇｒ］のガソリンを完全燃焼するために必要な空気の量１４．５７［ｇｒ］（理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．５７）を境にして、燃料リッチであれば約１．７［Ｖ］、燃料リーンであれば約０［Ｖ］の値に飽和し、理論空燃比においては基準電圧４５０［ｍＶ］となる。
【０１８４】
なお、図８、図９内の上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの等価電圧源５１ｆは、サンプル抽出された上流排気ガスのガス検出室に設けられており、ガス検出室内の酸素濃度は、酸素ポンプ素子７０ｆに給電されたポンプ電流Ｉｐの大小・正負によって、増減するようになっている。
【０１８５】
空燃比Ａ／Ｆとポンプ電流Ｉｐとの関係は、図１０（Ｂ）に示す通りである。
センサインタフェース回路１１５は、等価電圧源５１ｆの発生電圧Ｖｓが基準電圧４５０［ｍＶ］となるように、酸素ポンプ素子７０ｆにポンプ電流Ｉｐを供給する。
これにより、マイクロプロセッサ１１０には、ポンプ電流Ｉｐのバイアス加算により、常に正の値となるように補正された検出信号電圧ＢＦ１が入力される。
【０１８６】
図１０（Ｃ）に示す内部抵抗値Ｒｓの温度特性においては、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの内部温度を縦軸とし、内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓを横軸として示している。
図１０（Ｃ）において、内部抵抗値Ｒｓは、負の温度特性を有しており、寒冷時には数ＭΩ以上（図示せず）となっているが、温度上昇にともない、排気ガスセンサの活性開始温度６００℃においては約２２０Ωまで減少し、適正温度８００℃においては、約７５Ω（目標抵抗値）まで減少する。
【０１８７】
等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓは、内部抵抗５２ｆ、５２ｒを介して引上抵抗６０ｆ、６０ｒに印加される。
引上抵抗６０ｆ、６０ｒの各一端には、制御電源電圧Ｖｃｃが印加されている。
また、上流側の引上抵抗６０ｆの他端は、増幅器５５ｆおよびセンサインタフェース回路１１５を介してマイクロプロセッサ１１０に接続されている。
【０１８８】
上流側の引上抵抗６０ｆの他端に接続された増幅器５５ｆからは、検出信号電圧ＶＳ１が生成され、センサインタフェース回路１１５を介して、検出信号電圧ＢＦ１としてマイクロプロセッサ１１０に入力される。
一方、下流側の引上抵抗６０ｒの他端に接続された増幅器５５ｒからは、検出信号電圧ＢＦ２がマイクロプロセッサ１１０に入力される。
【０１８９】
したがって、下流側の検出信号電圧ＢＦ２は、図２（Ａ）で示した非線形出力信号となるのに対し、上流側の検出信号電圧ＢＦ１は、図１０（Ｂ）で示したポンプ電流Ｉｐがバイアス加算された線形出力信号となる。
これにより、上流空燃比制御手段９０５ａにおいては、空燃比を判定するためのデジタルフィルタ回路が不要となっている。
【０１９０】
ここで、増幅器５５ｆ、５５ｒの増幅率Ｇを「１」とした場合には、上流・下流空燃比の検出信号電圧ＶＳ１、ＢＦ２の電圧値Ｖｂｆは、等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓと、内部抵抗５２ｆ、５２ｒの抵抗値Ｒｓと、引上抵抗６０ｆ、６０ｒの抵抗値Ｒｕとを用いて、以下の式（６）のように表される。
【０１９１】
Ｖｂｆ＝Ｖｓ＋（Ｖｃｃ−Ｖｓ）×Ｒｓ／（Ｒｓ＋Ｒｕ）
＝（Ｖｓ×Ｒｕ＋Ｖｃｃ×Ｒｓ）／（Ｒｓ＋Ｒｕ）・・・（６）
【０１９２】
前述と同様に、寒冷時においては、Ｒｓ＞＞Ｒｕとなるので、Ｖｂｆ≒Ｖｃｃとなるが、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの内部温度は、排気熱および上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの加熱作用によって上昇する。
したがって、内部抵抗の抵抗値Ｒｓが減少して、Ｒｓ＜＜Ｒｕになると、Ｖｂｆ≒Ｖｓとなり、燃料リッチの状態であれば、電圧値Ｖｂｆは０．５〜１．０［Ｖ］の範囲内となるので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの活性化が完了したと判定することができる。
【０１９３】
このように、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの活性化の検出は、前述と同様に、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの内部抵抗５２ｆ、５２ｒの温度依存性に基づいて検出される。
一方、下流ヒータ５３ｒは、上流ヒータ５３ｆの給電電流が所定値以下に減衰した時点で給電開始され、遅延給電時間の判定は、ヒータ抵抗Ｒｈの温度依存性により決定されるようになっている。
【０１９４】
ヒータ抵抗Ｒｈの値（図３（Ａ）参照）は、排気ガスによる排気熱と、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電にともなう自己加熱によって漸増するので、結露した下流ヒータ５３ｒの水分の蒸発を待ってから給電開始することが可能である。
また、上流側の活性化完了を待たないで、下流ヒータ５３ｒへの給電を開始することにより、全体としての活性化時間の短縮を行うことができる。
【０１９５】
次に、図９に示した機能構成について、図４との相違点を中心にして説明する。
図９において、内燃機関１０の周辺のインジェクタ１３、クランク角センサ１４、触媒１５、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒ、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒは、前述（図４）と同様に配置されている。
【０１９６】
ただし、この場合、図４内のエアフローセンサ１２に代えて、吸気管１１内に配置された負圧センサ１７が付加されており、回転速度Ｎと負圧センサ１７の検出信号との関数として、毎秒吸気量ｑが演算算出されるようになっている。
【０１９７】
したがって、必要とされるインジェクタ１３の開弁時間ΔＴは、吸気量Ｑａと、毎秒燃料噴射量ｆと、燃料噴射制御手段９０６の自主目標空燃比ＢＦ００＝Ｑａ／Ｆと、毎秒吸気量ｑと、内燃機関１０の回転速度Ｎと、制御定数Ｋとを用いて、以下の式（７）のように表される。
【０１９８】
ΔＴ＝Ｆ／ｆ
＝Ｑａ／（ｆ×ＢＦ００）
＝ｑ／（２×ｆ×Ｎ×ＢＦ００）
＝Ｋ×ｑ／Ｎ ・・・（７）
【０１９９】
ただし、式（７）において、制御定数Ｋは、以下の式（８）のように表される。
【０２００】
Ｋ＝０．５／（ｆ×ＢＦ００）・・・（８）
【０２０１】
マイクロプロセッサ１１０およびプログラムメモリ１１２Ｂを備えた車載エンジン制御装置１００Ｂは、ヒータ制御回路１５０およびプログラムメモリ１１２Ｂに格納された制御プログラムによって上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの給電制御を行うが、その詳細については、前述（図５、図６）の通りである。
【０２０２】
また、プログラムメモリ１１２Ｂは、空燃比制御プログラムを備えており、空燃比制御動作（図１１、図１２とともに後述する）を行うが、図９の車載エンジン制御装置１００Ｂ内に簡略制御ブロックが示されている。
【０２０３】
図９において、燃料噴射制御手段９０６は、回転速度Ｎと負圧センサ１７の検出信号とから演算算出された毎秒吸気量ｑに比例し、かつ回転速度Ｎに反比例して、インジェクタ１３による給燃量（燃料噴射量）Ｆを制御して、１次的には自主目標となる空燃比ＢＦ００が得られるよう動作する。
【０２０４】
上流空燃比制御手段９０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１に対応した上流位置の空燃比が、第１の目標電圧ＢＦ０１（上流位置の目標空燃比）と一致するように、燃料噴射制御手段９０６の自主目標空燃比ＢＦ００を補正するための空燃比補正値ΔＢＦ００（給燃量Ｆの増減補正指令）を生成する。
【０２０５】
下流空燃比制御手段９０３ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２の平均値に対応した下流位置の空燃比が、第２の目標電圧ＢＦ０２（下流位置の目標空燃比）と一致するように、第１の目標電圧ＢＦ０１を補正する。
【０２０６】
燃料噴射制御手段９０６に供給される空燃比補正値ΔＢＦ００は、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓが減少して、上流側の検出信号電圧ＢＦ１が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定される。
上流空燃比制御手段９０５ａに対する第１の目標電圧ＢＦ０１は、下流排気ガスセンサ１０５ｒの内部抵抗５２ｒの抵抗値Ｒｓが減少して、下流側の検出信号電圧ＢＦ２が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている。
【０２０７】
上流空燃比制御手段９０５ａは、第１の目標電圧ＢＦ０１と検出信号電圧ＢＦ１との偏差電圧に対する第３のＰＩＤ調節回路により構成されている。
また、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢが未活性状態の場合には、上流空燃比制御手段９０５ａに代えて、燃料噴射制御手段９０６に対して第１の初期値を供給する未活性補正手段９０５ｂが選択使用される。
【０２０８】
下流空燃比制御手段９０３ａは、第２の目標電圧ＢＦ０２と検出信号電圧ＢＦ２との偏差電圧に対する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成されている。
また、下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態であるときには、下流空燃比制御手段９０３ａに代えて、上流空燃比制御手段９０５ａに対して第２の初期値を供給する未活性補正手段９０３ｂが選択使用される。
【０２０９】
活性化検出手段９０１ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２がＬ（ロウ）レベルからＨ（ハイ）レベルに変化したことを検出して、活性化したと判定する。
不活性異常検出手段９０１ｂは、下流ヒータ５３ｒに給電されてから所定の判定時間を経過しても、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２がＬレベルからＨレベルに変化しないことを検出して、不活性異常であると判定する。
【０２１０】
不活性補正手段９０３ｃは、不活性異常検出手段９０１ｂが下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段９０３ａが生成する第１の目標電圧ＢＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段９０５ａに入力する。
【０２１１】
活性化検出手段９０４ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１が、リーンからリッチレベルに変化したことを検出して、活性化したと判定する。
また、不活性異常検出手段９０４ｂは、上流ヒータ５３ｆへの給電が行われてから所定の判定時間を経過しても、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１がリーンからリッチレベルに変化しないことを検出して、不活性異常であると判定する。
【０２１２】
不活性補正手段９０５ｃは、不活性異常検出手段９０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの不活性異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段９０５ａが生成する空燃比補正値ΔＢＦ００に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段９０６に入力する。
【０２１３】
異常検出手段９０３ｄは、下流空燃比制御手段９０３ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が、所定時間以上にわたって継続している場合に、下流空燃比制御手段９０３ａの異常であると判定する。
異常検出手段９０５ｄは、上流空燃比制御手段９０５ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が、所定時間以上にわたって継続している場合に、上流空燃比制御手段９０５ａの異常であると判定する。
【０２１４】
また、不活性補正手段９０３ｃは、異常検出手段９０３ｄが下流空燃比制御手段９０３ａの異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段９０３ａが生成する第１の目標電圧ＢＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段９０５ａに入力する。
【０２１５】
また、不活性補正手段９０５ｃは、異常検出手段９０５ｄが上流空燃比制御手段９０５ａの異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段９０５ａが生成する空燃比補正値ΔＢＦ００に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段９０６に入力する。
【０２１６】
なお、惰行運転または降坂運転において燃料カットが行われているときには、異常検出手段９０３ｄ、９０５ｄに代えて、燃料カット検出手段（図示せず）が作動して、空燃比の制御動作が停止されるようになっている。
【０２１７】
また、プログラムメモリ１１２Ｂは、学習記憶手段９０７となる制御プログラムを備えている。
学習記憶手段９０７は、内燃機関１０の回転速度Ｎと負圧センサ１７の検出信号とから演算算出される吸気量Ｑａと、クランク角センサ１４のパルス間隔（または、パルス発生密度）によって検出される内燃機関１０の回転速度Ｎと、に対応して順次記憶された最新複数回の下流空燃比制御手段９０３ａまたは上流空燃比制御手段９０５ａの出力値の平均値を記憶する。
【０２１８】
不活性補正手段９０３ｃ、９０５ｃにおいて適用される代替信号電圧としては、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆＢが正常動作していたときに学習記憶手段９０７によって学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【０２１９】
学習記憶手段９０７は、内燃機関１０の吸気量Ｑａまたは回転速度Ｎの少なくとも一方に対応して、順次記憶された最新複数回の下流空燃比制御手段９０３ａまたは上流空燃比制御手段９０５ａの出力値の平均値を記憶する。
【０２２０】
下流または上流の不活性補正手段９０３ｃ、９０５ｃにおいて適用される代替信号電圧としては、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆＢと、下流・上流空燃比制御手段９０３ａ、９０５ａと、が正常動作していたときに学習記憶手段９０７によって学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【０２２１】
次に、図８に示したこの発明の実施の形態２による動作について説明する。
図８において、電源スイッチ（図示せず）を閉路すると、電源開閉素子１０２が閉路して、外部電源１０１から駆動電源電圧Ｖｂが車載エンジン制御装置１００Ｂに印加され、定電圧電源回路１２０を介して安定化された制御電源電圧Ｖｃｃがマイクロプロセッサ１１０に供給される。
【０２２２】
マイクロプロセッサ１１０は、入力センサ群１０６および上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの動作状態と、プログラムメモリ１１２Ｂに格納された入出力制御プログラムとに基づいて、電気負荷群１０４および上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒを制御する。
【０２２３】
また、マイクロプロセッサ１１０は、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒを含む各種の入力センサ群１０６や、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒを含む各種の電気負荷群１０４に関する異常判定を行うことにより、異常発生時には、警報表示器１０３を駆動して、車両の運転者に通報するようになっている。
【０２２４】
なお、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの制御動作については、前述（図５、図６）のフローチャートに示した通りであるが、ここでは、図１１のタイミングチャートを参照しながら、概略的な制御動作について説明する。
【０２２５】
図１１において、図１１（Ａ）は電源開閉素子１０２の開閉動作、図１１（Ｂ）は上流ヒータ５３ｆの電流、図１１（Ｃ）は下流ヒータ５３ｒの電流、図１１（Ｄ）は上流排気ガスセンサ１０５ｆの活性化状態、図１１（Ｅ）は下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化状態、図１１（Ｆ）は上流の空燃比補正値ΔＢＦ００、図１１（Ｇ）は第１（上流）の目標電圧ＢＦ０１、図１１（Ｈ）は不活性異常検出手段９０４ｂ、異常検出手段９０５ｄによる上流異常発生状態、をそれぞれ示している。
【０２２６】
図１１（Ａ）は、図８内の電源開閉素子１０２が閉路され、時刻ｔ１において、上流ヒータ５３ｆの通電制御を開始する駆動要件（回転速度Ｎと機関温度とが、両方とも定められた適正な範囲内であって、不要な加熱制御を回避するための要件）の判定が完了したことを示している。
【０２２７】
図１１（Ｂ）は、時刻ｔ１において上流開閉素子５０ｆが閉路され、上流ヒータ５３ｆに給電されてから、上流ヒータ５３ｆの温度上昇にともなってヒータ抵抗Ｒｈが増大することにより、図３（Ｂ）の特性にしたがって減少する上流ヒータ５３ｆの電流変化を示している。
【０２２８】
図１１（Ｃ）は、時刻ｔ２において下流開閉素子５０ｒが閉路され、下流ヒータ５３ｒに給電されてから、下流ヒータ５３ｒの温度上昇にともなってヒータ抵抗Ｒｈが増大することにより、図３（Ｂ）の特性にしたがって減少する下流ヒータ５３ｒの電流変化を示している。なお、時刻ｔ２は、図６内の工程６０２において、上流ヒータ５３ｆの電流が所定値以下に減少したことによって決定される。
【０２２９】
図１１（Ｄ）は、時刻ｔ３において上流排気ガスセンサ１０５ｆＢが活性化したことを示し、図１１（Ｅ）は、時刻ｔ４において下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化したことを示している。
【０２３０】
なお、エンジンが短時間だけ運転された後に再始動したような場合には、余熱の影響によって、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの活性化タイミング（時刻ｔ３）と、下流ヒータ５３ｒの給電開始タイミング（時刻ｔ２）とは、微妙に接近することもあり得る。
しかし、少なくとも下流ヒータ５３ｒの給電開始の要件は、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢが活性化しているか否かとは無関係なので、単に、上流ヒータ５３ｆの給電電流が所定の設定閾値以下に減少することに応じて、下流ヒータ５３ｒへの給電が開始される。
【０２３１】
ただし、上流ヒータ５３ｆの給電電流に対する比較基準となる設定閾値は、駆動電源電圧Ｖｂに比例して、大きな値が適用されているので、たとえば上流ヒータ５３ｆの温度が４００℃まで上昇した時点で、下流ヒータ５３ｒの給電を開始する（図３（Ｂ）参照）。
このように、下流ヒータ５３ｒは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの活性化完了を待たずに通電開始されることにより、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化も早期に行われるようになっている。
【０２３２】
図１１（Ｆ）は、図９内の燃料噴射制御手段９０６に対する上流側の空燃比補正値ΔＢＦ００の変遷を示している。
空燃比補正値ΔＢＦ００としては、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの活性化時刻ｔ３までは、未活性補正手段９０５ｂによる第１の初期値が適用され、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの活性化（時刻ｔ３）後は、上流空燃比制御手段９０５ａによる負帰還制御出力が適用され、異常発生（時刻ｔ５）後は、不活性補正手段９０５ｃによる補正学習値が適用されるようになっている。
【０２３３】
図１１（Ｇ）は、図９内の上流空燃比制御手段９０５ａに対する第１の目標電圧ＢＦ０１の変遷を示している。
第１の目標電圧ＢＦ０１としては、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化時刻ｔ４までは、未活性補正手段９０３ｂによる第２の初期値が適用され、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化（時刻ｔ４）後は、下流空燃比制御手段９０３ａによる負帰還制御出力が適用され、異常発生（時刻ｔ５）後は制御停止されるようになっている。
【０２３４】
図１１（Ｈ）は、時刻ｔ５において、不活性異常検出手段９０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの異常を検出するか、または、制御異常検出手段９０５ｄが上流空燃比制御手段９０５ａの異常を検出したこと（上流異常発生）を示している。
この上流異常発生にともなって、図１１（Ｆ）における空燃比補正値ΔＢＦ００としては、不活性補正手段９０５ｃによる補正学習値が適用され、図１１（Ｇ）における負帰還制御は停止するようになっている。
【０２３５】
なお、下流排気ガスセンサ１０５ｒの異常、または下流空燃比制御手段９０３ａの異常（下流異常）が発生した場合には、上流空燃比制御手段９０５ａに対して、不活性補正手段９０３ｃによる補正学習値を、第１の目標電圧ＢＦ０１として供給するようになっている。
【０２３６】
次に、図９の機能ブロック図とともに、図１２のフローチャートを参照しながら、図８に示したこの発明の実施の形態２による空燃比制御動作について説明する。
図１２において、各工程９００、９０１ａ〜９０１ｃ、９０２、９０３ａ、９０３ｃ、９０４ａ〜９０４ｃ、９０５ｃ、９０６、９０６ａ〜９０６ｅ、９０７〜９１０は、前述（図７）の各工程７００、７０１ａ〜７０１ｃ、７０２、７０３ａ、７０３ｃ、７０４ａ〜７０４ｃ、７０５ｃ、７０６、７０６ａ〜７０６ｅ、７０７〜７１０と同様の処理機能であり、各符号「７０Ｘ」を「９０Ｘ」に置き換えたのみである。
【０２３７】
まず、工程９００は、マイクロプロセッサ１１０が空燃比制御を開始する動作開始ステップであり、続く工程９０１ａ（活性化検出手段）は、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性状態にあるか否かを判定するステップである。
工程９０１ａにおいて、活性状態であれば「ＹＥＳ」と判定して工程９０２に移行し、未活性状態であれば「ＮＯ」と判定して工程９０１ｂに移行する。
【０２３８】
なお、工程９０１ａにおいては、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２が、たとえば４．５［Ｖ］以上のＨ（ハイ）レベルから、０．５〜１．０［Ｖ］のＬ（ロウ）レベルに変化したことを検出して、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化したと判定する。
【０２３９】
工程９０１ｂ（不活性異常検出手段）においては、計時タイマ（図示せず）が起動され、計時タイマが所定時間を超過していれば「ＹＥＳ」と判定して工程９０１ｃに移行し、時間超過でなければ「ＮＯ」と判定して工程９０３ｂに移行する。
【０２４０】
なお、工程９０１ｂが「ＮＯ」の判定を行うのは、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化温度に達していない（未活性状態である）ことを意味し、工程９０１ｂが「ＹＥＳ」の判定を行うのは、十分な加熱時間が経過してもなお下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化しない（異常状態である）ことを意味している。
【０２４１】
また、一旦、活性化が行われて正常運転が行われているときには、検出信号電圧ＢＦ２がＬレベルからＨレベルに変化しない場合、および、ＨレベルからＬレベルに変化しない場合にも、不活性異常として判定されるようになっている。
【０２４２】
工程９０１ｃにおいては、異常報知指令を生成して警報表示器１０３を駆動するとともに、異常発生情報を、要因別にＲＡＭメモリ１１１の所定のアドレスに格納する。
工程９０２（目標空燃比設定手段）においては、第２の目標電圧ＢＦ０２を設定し、続く工程９０３ａ（下流空燃比制御手段）においては、第２のＰＩＤ制御を開始する。
【０２４３】
続く工程９０３ｄ（制御異常検出手段）においては、増減周期が過大に継続しているか否かを判定する。
具体的には、工程９０３ａにおける第２のＰＩＤ制御入力（検出信号電圧ＢＦ２）の論理レベルが、所定時間以上にわたってＬレベルまたはＨレベルの一方のレベルを持続している場合（過大継続発生時）には、「ＹＥＳ」と判定して工程９０１ｃに移行し、所定時間内に正常なＰＩＤ制御動作が開始すれば、「ＮＯ」と判定して工程９０４ａに移行する。
【０２４４】
工程９０１ｃに続く工程９０３ｃにおいては、工程９０３ａによる第２のＰＩＤ制御出力に代えて、代替設定値を適用して工程９０４ａに移行する。
この代替設定値は、後述の工程９０７で記憶された学習記憶値に基づいて算出される。すなわち、現在の回転速度Ｎおよび吸気量Ｑａに対応した代替設定値が補間演算によって算出される。
【０２４５】
工程９０１ｂで「ＮＯ」（下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態）と判定され場合に実行される工程９０３ｂ（未活性補正手段）においては、工程９０３ａによる第２のＰＩＤ制御出力に代えて、第２の初期値を適用して工程９０４ａに移行する。
このとき、工程９０５ａ（上流空燃比制御手段）に対する第１の目標電圧ＢＦ０１としては、工程９０３ａ（下流空燃比制御手段）による第２のＰＩＤ制御出力に代えて、未活性補正手段９０３ｂによる第２の初期値が適用される。
【０２４６】
工程９０４ａ〜９０５ｄは、上流空燃比制御に関するものであり、これらのうち、工程９０４ａ、９０４ｂ、９０４ｃは、下流空燃比制御の工程９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃに相当し、工程９０５ａ、９０５ｂ、９０５ｃ、９０５ｄは、下流空燃比制御の工程９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃ、９０３ｄに相当している。
【０２４７】
ただし、下流空燃比制御の工程９０３ａにおいては、非線形の検出信号電圧ＢＦ２と第２の目標電圧ＢＦ０２との偏差電圧に対する第２のデジタルフィルタ回路の出力によって第２のＰＩＤ制御が行われるのに対し、上流空燃比制御の工程９０５ａにおいては、センサインタフェース回路１１５から出力される線形の検出信号電圧ＢＦ１と、第１の目標電圧ＢＦ０１との偏差電圧に基づいて第３のＰＩＤ制御が行われる。
【０２４８】
したがって、工程９０４ａは活性化検出手段に相当し、工程９０４ｂは不活性異常検出手段に相当し、工程９０５ａは空燃比制御手段に相当し、工程９０５ｂは未活性補正手段に相当し、工程９０５ｃは不活性補正手段に相当し、工程９０５ｄは制御異常検出手段に相当する。
燃料噴射制御手段９０６に対する空燃比補正値ΔＢＦ００としては、上流空燃比制御手段９０５ａによる第３のＰＩＤ制御出力、または未活性補正手段９０５ｂによる第１の初期値、または不活性補正手段９０５ｃによる代替設定値が適用される。
【０２４９】
続く工程ブロック９０６（燃料噴射制御手段）において、まず、工程９０６ａでは、前述の式（７）で示された自主目標空燃比ＢＦ００に代えて、空燃比補正値ΔＢＦ００を加算した値「ＢＦ００＋ΔＢＦ００」を適用する。
続く工程９０６ｂでは吸気量Ｑａを算出し、続く工程９０６ｃでは適正な給燃量Ｆを算出し、続く工程９０６ｄではインジェクタ１３の開弁時間ΔＴを算出し、続く工程９０６ｅではクランク角センサ１４に応動するタイミングで燃料噴射用電磁弁を駆動する。
【０２５０】
続く工程９０７（学習記憶手段）においては、上流・下流空燃比制御手段９０５ａ、９０３ａによるＰＩＤ制御出力である空燃比補正値ΔＢＦ００と第１の目標電圧ＢＦ０１との値をサンプリング読出して、内燃機関１０の回転速度Ｎおよび毎秒吸気量ｑの値に対応した空燃比補正値ΔＢＦ００と第１の目標電圧ＢＦ０１との平均値を、ＲＡＭメモリ１１１に格納する。
【０２５１】
続く工程９０８は、電源スイッチ（図示せず）が閉路状態から開路状態に変化したか否かを判定するステップであり、閉路状態を維持していれば「ＮＯ」と判定して動作終了工程９１０に移行し、開路状態に変化したときには「ＹＥＳ」と判定して工程９０９に移行するようになっている。
【０２５２】
工程９０９においては、前述（図５、図６）の工程５０８、６０８による異常発生記憶情報と、図１２内の工程９０１ｃ、９０４ｃによる異常発生記憶情報と、工程９０７による学習記憶情報とを、不揮発性のデータメモリ１１３に転送格納してから、動作終了工程９１０に移行する。
【０２５３】
なお、工程９０９の実行過程においては、電源スイッチは開路されているが、電源開閉素子１０２は依然として閉路している。
したがって、マイクロプロセッサ１１０は、データメモリ１１３への保存データの転送退避処理が終わってから、電源開閉素子１０２が開路して動作停止する。
【０２５４】
また、電源スイッチが閉路状態であれば、マイクロプロセッサ１１０は、動作終了工程９１０において他の制御プログラムを実行し、所定時間内には再び動作開始工程９００に復帰して、動作開始工程９００と動作終了工程９１０との間の制御フローを繰返し実行するようになっている。
【０２５５】
なお、図１、図８においては、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの負線を、外部電源１０１（車載バッテリ）の負端子が接続された車体グランドＧＮＤに接続したが、車体グランドＧＮＤに代えて、車載エンジン制御装置１００Ａ、１００Ｂに接続して、車載エンジン制御装置１００Ａ、１００Ｂの内部で、たとえば０．５［Ｖ］程度のバイアス電圧を付与しておくことも可能である。この場合、活性化判定の電圧レベルは、バイアス加算分だけ大きな値にする必要がある。
【０２５６】
また、図８内の上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの正端子を、引上抵抗６０ｆ、６０ｒに接続したが、引上抵抗６０ｆ、６０ｒに代えて、図１と同様の引下抵抗５４ｆ、５４ｒに接続してもよい。いずれの場合も、信号線の一端を解放端とすることによるノイズの混入を防止するための回路構成となっている。
【０２５７】
一方、図９内の燃料噴射制御手段９０６に対する空燃比補正値ΔＢＦ００に代えて、図４と同様に、空燃比補正係数Ｋｃを用いることも可能である。
この場合、以下の式（９）が成り立つ。
【０２５８】
ＢＦ００＋ΔＢＦ００＝ＢＦ００（１＋ΔＢＦ００／ＢＦ００） ・・・（９）
【０２５９】
よって、空燃比補正係数Ｋｃは、以下に式（１０）に相当する。
【０２６０】
Ｋｃ＝１＋ΔＢＦ００／ＢＦ００ ・・・・（１０）
【０２６１】
また、吸気量Ｑａ、給燃量Ｆ、自主目標空燃比ＢＦ００＝Ｑａ／Ｆ、空燃比補正係数Ｋｃを用いれば、補正後の給燃量Ｆｘは、以下の式（１１）のように表される。
【０２６２】
Ｆｘ＝Ｑａ／（Ｋｃ×ＢＦ００）
＝Ｆ／Ｋｃ ・・・（１１）
【０２６３】
式（１１）から、給燃量Ｆに対する補正係数１／Ｋｃは、空燃比に対する空燃比補正係数Ｋｃの逆数となっている。
以上の相互関係から、空燃比補正係数Ｋｃまたは空燃比補正値ΔＢＦ００の値に関する指令は、給燃量Ｆの増減補正指令として総称される。
【０２６４】
以上のように、この発明の実施の形態２（図８〜図１２）に係る車載エンジン制御装置１００Ｂには、内燃機関１０の排気流路に設けられた触媒１５の上流および下流位置に設けられ、吸気量Ｑａと給燃量Ｆとの比率（Ｑａ／Ｆ）からなる空燃比Ａ／Ｆに対応して、非線形または線形の検出信号電圧ＢＦ１、ＢＦ２を生成する上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒと、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒを早期に活性化するために、所定の要件が成立しているときに給電される上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒと、が接続されている。
【０２６５】
車載エンジン制御装置１００Ｂは、プログラムメモリ１１２Ｂと協働して燃料噴射制御手段９０６、上流空燃比制御手段９０５ａおよび下流空燃比制御手段９０３ａを実行するマイクロプロセッサ１１０と、ヒータ制御回路１５０と、を備えている。
ヒータ制御回路１５０は、マイクロプロセッサ１１０から駆動制御されて上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに給電するための上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒと、マイクロプロセッサ１１０に対してヒータ電流検出信号Ｃｆ、Ｃｒを供給するための電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒと、を備えている。
【０２６６】
燃料噴射制御手段９０６は、内燃機関１０の回転速度Ｎと、吸気管１１に設けられた負圧センサ１７の検出値と、から演算算出される吸気量Ｑａに比例して、燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルであるインジェクタ１３の開弁時間ΔＴを調整して燃料噴射量を制御し、所定の自主目標空燃比ＢＦ００が得られるように給燃量Ｆを制御する。
【０２６７】
上流空燃比制御手段９０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢから得られる検出信号電圧ＢＦ１に対応した上流位置の空燃比が、第１の目標電圧ＢＦ０１（上流位置の目標空燃比）と一致するように、燃料噴射制御手段９０６に対して給燃量Ｆの増減補正指令を発生する。
【０２６８】
下流空燃比制御手段９０３ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒから得られる検出信号電圧ＢＦ２に対応した下流位置の空燃比が、第２の目標電圧ＢＦ０２（下流位置の目標空燃比）と一致するように、第１の目標電圧ＢＦ０１を補正する。
【０２６９】
下流ヒータ５３ｒは、まず上流ヒータ５３ｆに給電されて、上流ヒータ５３ｆの温度上昇にともなって、上流ヒータ５３ｆに対する給電電流が所定値以下に減衰した時点で、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢがまだ未活性状態であっても、給電開始される。
【０２７０】
燃料噴射制御手段９０６の自主目標空燃比の値は、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓが減少して、上流側の検出信号電圧ＢＦ１が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定される。
上流空燃比制御手段９０５ａに対する第１の目標電圧ＢＦ０１は、下流排気ガスセンサ１０５ｒの内部抵抗５２ｒの抵抗値Ｒｓが減少して、下流側の検出信号電圧ＢＦ２が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている。
【０２７１】
また、この発明の実施の形態２に係る車載エンジン制御装置１００Ｂは、プログラムメモリ１１２Ｂとして燃料噴射制御手段９０６に対して第１の初期値を供給する未活性補正手段９０５ｂ（第１の未活性補正手段）となる制御プログラムと、上流空燃比制御手段９０５ａに対して第２の初期値を供給する未活性補正手段９０３ｂ（第２の未活性補正手段）となる制御プログラムとを備えている。
【０２７２】
上流空燃比制御手段９０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢによる非線形の検出信号電圧ＶＳ１から、空燃比に比例した線形の検出信号電圧ＢＦ１を生成するセンサインタフェース回路１１５を備えている。
また、上流空燃比制御手段９０５ａは、センサインタフェース回路からの線形の検出信号電圧ＢＦ１と第１の目標電圧ＢＦ０１との偏差電圧を入力として負帰還制御を行う第３のＰＩＤ調節回路、または、第１の目標電圧ＢＦ０１と非線形の検出信号電圧ＶＳ１との偏差電圧に関する第１のデジタルフィルタ回路と第１のＰＩＤ調節回路を備えている。
【０２７３】
上流排気ガスセンサ１０５ｆＢが未活性状態であるときには、上流空燃比制御手段９０５ａに代えて、燃料噴射制御手段９０６に対して第１の初期値を供給する未活性補正手段９０５ｂが選択使用される。
下流空燃比制御手段９０３ａは、第２の目標電圧ＢＦ０２と非線形の検出信号電圧ＢＦ２との偏差電圧に関する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成されている。
下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態であるときには、下流空燃比制御手段９０３ａに代えて、上流空燃比制御手段９０５ａに対して第２の初期値を供給する未活性補正手段９０３ｂが選択使用される。
【０２７４】
以上の通り、この発明の実施の形態２（請求項３）によれば、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒが未活性状態であるときの上流・下流空燃比制御手段９０５ａ、９０３ａに代えて、第１・第２の初期値を生成する未活性補正手段９０５ｂ、９０３ｂが使用されるので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒが未活性状態であるときに過度な燃料リッチ運転が行われないようにすることができる。
また、ＰＩＤ調節回路の積分信号電圧の応答遅れの影響を受けることがなく、速やかに初期値を設定することができる。
【０２７５】
また、この発明の実施の形態２（請求項４）によるプログラムメモリ１１２Ｂは、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆＢに関する活性化検出手段９０１ａ、９０４ａとなる制御プログラムと、不活性異常検出手段９０１ｂ、９０４ｂとなる制御プログラムと、不活性補正手段９０３ｃ、９０５ｃとなる制御プログラムとを備えている。
【０２７６】
下流の活性化検出手段９０１ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２が、リーンからリッチレベル、またはリッチからリーンレベル、に変化したことを検出して活性化したと判定する。
下流の不活性異常検出手段９０１ｂは、下流ヒータ５３ｒに給電されてから所定の判定時間を経過しても、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２が、リーンからリッチレベル、またはリッチからリーンレベル、に変化しないことを検出して不活性異常であると判定する。
下流の不活性補正手段９０３ｃは、不活性異常検出手段９０１ｂが下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段９０３ａが生成する第１の目標電圧ＢＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段９０５ａに入力する。
【０２７７】
上流の活性化検出手段９０４ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１が、リーンからリッチレベル、またはリッチからリーンレベル、に変化したことを検出して活性化したと判定する。
上流の不活性異常検出手段９０４ｂは、上流ヒータ５３ｆに給電されてから所定の判定時間を経過しても、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１が、リーンからリッチレベル、またはリッチからリーンレベル、に変化しないことを検出して不活性異常であると判定する。
上流の不活性補正手段９０５ｃは、不活性異常検出手段９０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの不活性異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段９０５ａが生成する給燃量Ｆの増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段９０６に入力する。
【０２７８】
また、この発明の実施の形態２（請求項５）によるプログラムメモリ１１２Ｂは、燃料カット運転状態ではないときに作用する下流・上流空燃比制御手段９０３ａ、９０５ａに対する異常検出手段９０３ｄ、９０５ｄとなる制御プログラムを備えている。
【０２７９】
下流の異常検出手段９０３ｄは、下流空燃比制御手段９０３ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常検出手段９０１ｂが異常を検出していない場合に、下流空燃比制御手段９０３ａの異常であると判定する。
上流の異常検出手段９０５ｄは、上流空燃比制御手段９０５ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの不活性異常検出手段９０４ｂが異常を検出していない場合に、上流空燃比制御手段９０５ａの異常であると判定する。
【０２８０】
下流の不活性補正手段９０３ｃは、下流の異常検出手段９０３ｄが下流空燃比制御手段９０３ａの異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段９０３ａが生成する第１の目標電圧ＢＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段９０５ａに入力する。
上流の不活性補正手段９０５ｃは、上流の異常検出手段９０５ｄが上流空燃比制御手段９０５ａの異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段９０５ａが生成する給燃量Ｆの増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段９０６に入力する。
【０２８１】
さらに、この発明の実施の形態２（請求項６）によるプログラムメモリ１１２Ｂは、学習記憶手段９０７となる制御プログラムを備えている。
学習記憶手段９０７は、内燃機関１０の吸気量Ｑａまたは回転速度Ｎの少なくとも一方に対応して順次記憶された、最新複数回の下流空燃比制御手段９０３ａまたは上流空燃比制御手段９０５ａの出力値の平均値を記憶する。
下流または上流の不活性補正手段９０３ｃ、９０５ｃにおいて適用される代替信号電圧は、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆＢと、下流・上流空燃比制御手段９０３ａ、９０５ａと、が正常動作していたときに学習記憶手段９０７によって学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【符号の説明】
【０２８２】
１０ 内燃機関、１２ エアフローセンサ、１３ インジェクタ、１４ クランク角センサ、１５ 触媒、１７ 負圧センサ、５０ｆ 上流開閉素子、５０ｒ 下流開閉素子、５３ｆ 上流ヒータ、５３ｒ 下流ヒータ、５７ｆ 上流電流検出抵抗、５７ｒ 下流電流検出抵抗、１００Ａ、１００Ｂ 車載エンジン制御装置、１０５ｆ、１０５ｆＢ 上流排気ガスセンサ、１０５ｒ 下流排気ガスセンサ、１１０ マイクロプロセッサ、１１２Ａ、１１２Ｂ プログラムメモリ、１５０ ヒータ制御回路、５０５、６０５ 過電流異常検出手段、５０７、６０７ 劣化検出手段、５０９、６０９ 不活性判定補正手段、５１０、６１０ 論理異常判定手段、６０２ 遅延給電時期判定手段、６１２ ヒータ電圧制御手段、７０１ａ、７０４ａ、９０１ａ、９０４ａ 活性化検出手段、７０１ｂ、７０４ｂ、９０１ｂ、９０４ｂ 不活性異常検出手段、７０３ａ、７０５ａ、９０３ａ、９０５ａ 空燃比制御手段、７０３ｃ、７０５ｃ、９０３ｃ、９０５ｃ 不活性補正手段、７０３ｄ、７０５ｄ、９０３ｄ、９０５ｄ 制御異常検出手段、７０６、９０６ 燃料噴射制御手段、７０７、９０７ 学習記憶手段、９０３ｂ、９０５ｂ 未活性補正手段、ＡＦ００、ＢＦ００ 自主目標空燃比、ＡＦ０１、ＢＦ０１ 第１の目標電圧、ＡＦ０２、ＢＦ０２ 第２の目標電圧、ＡＦ１、ＡＦ２、ＢＦ１、ＢＦ２ 検出信号電圧、Ｃｆ、Ｃｒ ヒータ電流検出信号、Ｄｆ、Ｄｒ ヒータ駆動指令、Ｋｃ 空燃比補正係数、抵抗値、Ｔｆ、Ｔｒ 論理監視信号、Ｖｂ 駆動電源電圧、ＶＳ１ 検出信号電圧。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載エンジン制御装置に関し、特に、車載エンジンの空燃比制御に使用される排気ガスセンサを早期に活性化するためのヒータの制御技術の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載エンジン制御装置は、エアフローセンサによって検出された吸気量に比例して、インジェクタによる給燃量（燃料噴射量）を制御することにより、目標空燃比が得られるように燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段を備えている。また、内燃機関の排気流路に設けられて排気ガス中の有害物質を除去する触媒の上流および下流位置に設けられた一対の排気ガスセンサを用いて、燃料噴射制御手段における空燃比の制御特性を補正するように構成されており、一対の排気ガスセンサを早期活性化するためのヒータの制御方法に関しては様々な工夫が施されている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の空燃比センサのヒータ制御装置によれば、上流（フロント）ヒータおよび下流（リア）ヒータの消費電力を低減するためのヒータ駆動要件として、たとえば内燃機関の回転速度が５００ｒｐｍ以下であるか、または冷却水温が１５℃以下であれば、ヒータによる加熱は時期尚早であると判定して、上流・下流ヒータはいずれも給電されないようになっている。
【０００４】
また、内燃機関の冷却水温が３０℃以上であって、かつ回転速度が２５００ｒｐｍ以上であるか、または、冷却水温が１５〜３０℃（３０℃以下）あっても回転速度が４５００ｒｐｍ以上であれば、最早ヒータによる加熱は不要であると判定して、上流・下流ヒータはいずれも給電されないようになっている。
【０００５】
しかし、内燃機関の回転速度と環境温度とが所定範囲にある場合、たとえば内燃機関の冷却水温が３０℃以上であって、かつ回転速度が２０００ｒｐｍ以下であるか、または、内燃機関の冷却水温が１５〜３０℃であって、かつ回転速度が４５００ｒｐｍ以下であれば、上流・下流ヒータは両方とも給電されるようになっている。
【０００６】
また、排気温度が低下している下流ヒータに着目して、内燃機関の冷却水温が３０℃以上であって、かつ回転速度が２０００〜２５００ｒｐｍであれば、上流ヒータへの給電は停止されるが、下流ヒータには給電が行われるようになっている。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の内燃機関の制御装置によれば、下流ヒータに対しては上流ヒータよりも遅れて給電することにより、水分が付着しやすい下流ヒータの素子割れを防止するとともに、同時給電によるバッテリあがりを防止するようになっている。
【０００８】
さらに、特許文献３に記載の内燃機関の空燃比制御装置によれば、上流側酸素濃度センサに応動する第１の空燃比制御手段と、下流側酸素濃度センサに応動する第２の空燃比制御手段とを従属配置して、インジェクタ駆動手段により空燃比を制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２６３８４号公報、図９、［００３０］〜［００３４］
【特許文献２】特開平８−２３２７４６号公報、図１、要約
【特許文献３】特開２００６−９６５２号公報、図１、要約
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の車載エンジン制御装置は、特許文献１によるヒータ制御装置の場合には、排気ガスセンサに付設されたヒータに対する給電要件として、内燃機関の回転速度と環境温度に関する最適範囲を提示しているものの、通常の給電要件において上流・下流ヒータに同時給電しており、冷時に同時給電を行うとヒータに対する突入電流によってバッテリ電圧が低下し、特にバッテリが過放電状態にあるときには、異常電圧低下によってヒータ性能が悪化するという課題があった。
また、たとえばヒータ駆動用開閉素子を回路基板上で隣接配置した場合には、開閉素子が異常過熱する可能性があるという課題があった。
【００１１】
一方、特許文献２による内燃機関の制御装置の場合には、下流ヒータの破損を防止するために、下流ヒータを上流ヒータよりも遅れて給電することを提示しており、同時給電による突入電流の重畳問題は回避されているものの、遅延給電開始の判別パラメータは、排気温度、触媒温度、冷却水温度、潤滑オイル温度などの温度情報、または燃料噴射量の積算量、吸入空気量の積算量などであることから、遅延給電時期が不確定であり、遅延給電開始時期が大幅に変動するという課題があった。
また、特許文献３による空燃比制御装置の場合は、空燃比制御手段の多段階構成を提示しているものの、排気ガスセンサを早期活性化するためのヒータの制御には論及されていないので、排気ガスセンサを早期活性化を十分に実現することができないという課題があった。
【００１２】
さらに、特許文献１〜３のいずれにも、一対の排気ガスセンサの両方が未活性状態の時点から一方の排気ガスセンサが活性化され、やがて両方の排気ガスセンサが活性化されるまでの段階を追って、どのようにして適切な空燃比制御を実現するかについての技術が開示されていないので、内燃機関の始動過程における過度な燃料リッチ運転を確実に回避することができないという課題があった。
【００１３】
この発明の第１の目的は、車載バッテリの過放電および異常電圧低下を防止するとともに、開閉素子の異常過熱を防止しつつ、可能な限り早い時点で上流・下流の両排気ガスセンサの両方を活性化することのできる車載エンジン制御装置を提供することにある。
【００１４】
この発明の第２の目的は、両方の排気ガスセンサが未活性状態の時点から、一方の排気ガスセンサが活性化され、やがて両方の排気ガスセンサが活性化されるまでの段階を追った移行制御を行うことにより、可能な限り早い時点で正常な空燃比制御を実現することのできる車載エンジン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】
【００１５】
この発明による車載エンジン制御装置は、
内燃機関の回転速度に応じたパルス信号を生成する回転センサと、
内燃機関の吸気流路に設けられたエアフローセンサまたは負圧センサと、
内燃機関の排気流路に設けられた触媒の上流および下流位置に設けられ、空燃比に対応した非線形または線形の検出信号電圧を生成する上流・下流排気ガスセンサと、
上流・下流排気ガスセンサを早期に活性化するために、所定要件が成立しているときに給電される上流・下流ヒータと
が接続された車載エンジン制御装置であって、
プログラムメモリと協働して、燃料噴射制御手段と上流・下流空燃比制御手段とを実行するマイクロプロセッサを備えるとともに、
マイクロプロセッサから駆動制御されて上流・下流ヒータに給電するための上流・下流開閉素子と、マイクロプロセッサに対してヒータ電流検出信号を供給するための電流検出抵抗とを含むヒータ制御回路を備えている。
【００１６】
燃料噴射制御手段は、エアフローセンサにより検出されるか、または内燃機関の回転速度と負圧センサの検出値とから演算算出される吸気量に比例して、燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルであるインジェクタの開弁時間を調整して燃料噴射量を制御し、所定の自主目標空燃比が得られるように給燃量を制御する。
【００１７】
上流空燃比制御手段は、上流排気ガスセンサから得られる検出信号電圧に対応した上流位置の空燃比が、上流位置の目標空燃比である第１の目標電圧と一致するように、燃料噴射制御手段に対して給燃量の増減補正指令を発生し、
下流空燃比制御手段は、下流排気ガスセンサから得られる検出信号電圧に対応した下流位置の空燃比が、下流位置の目標空燃比である第２の目標電圧と一致するように第１の目標電圧を補正する。
【００１８】
下流ヒータは、最初に給電された上流ヒータの温度上昇にともない上流ヒータへの給電電流が所定値以下に減衰した時点で、上流排気ガスセンサがまだ未活性状態であっても給電開始され、
燃料噴射制御手段の自主目標空燃比の値は、上流排気ガスセンサの内部抵抗の抵抗値が減少して、上流側の検出信号電圧が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定され、
上流空燃比制御手段に対する第１の目標電圧は、下流排気ガスセンサの内部抵抗の抵抗値が減少して、下流側の検出信号電圧が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている。
【発明の効果】
【００１９】
この発明による車載エンジン制御装置によれば、検出吸気量に比例してインジェクタによる給燃量を制御して目標空燃比が得られるように燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段に対し、排気ガスを浄化する触媒の上流・下流位置に設けられた一対の排気ガスセンサから得られる空燃比情報に基づいて目標空燃比を補正する。また、排気ガスセンサを早期活性化するための下流ヒータは、上流ヒータへの給電電流が所定値以下に減衰した時点で給電開始される。また、排気ガスセンサが活性化されるまでは燃料リッチとなる、所定の初期値に基づく空燃比となるように燃料噴射制御が行われる。
これにより、車載バッテリの電圧が異常低下した寒冷始動時において、まずは上流排気ガスセンサの活性化を優先するとともに、上流排気ガスセンサがまだ未活性状態であっても、下流排気ガスセンサのヒータに対する給電も開始するので、全体として速やかに正常運転を開始することができる。
【００２０】
また、車載バッテリが過放電状態ではないときであっても、上流・下流ヒータを同時給電して過大な突入電流が流れ、バッテリ電圧の低下によるヒータ加熱能力の低下や、上流・下流開閉素子の異常過熱を防止することができる。
さらに、排気ガスセンサが活性化するまでは燃料リッチとなる運転が行われているので、検出信号電圧の変化を検出することにより確実に活性化の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置の全体構成を示す回路ブロック図である。
【図２】この発明で使用される非線形型の排気ガスセンサの特性曲線を示す説明図である。
【図３】この発明で使用される排気ガスセンサを加熱するためのヒータの特性曲線を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置の要部をエンジン構成とともに示す機能ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるヒータ制御の前半動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１によるヒータ制御の後半動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１による空燃比制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２に係る車載エンジン制御装置の全体構成を示す回路ブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る車載エンジン制御装置の要部をエンジン構成とともに示す機能ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２で使用される線形型の排気ガスセンサの特性曲線を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態２によるヒータ制御動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態２による空燃比制御動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
以下、図１〜図７を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置１００Ａの全体構成を示す回路ブロック図である。また、図２はこの発明で使用される非線形型の排気ガスセンサの特性曲線を示す説明図であり、図３はこの発明で使用される排気ガスセンサを加熱するためのヒータの特性曲線を示す説明図である。
【００２３】
図１において、車載エンジン制御装置１００Ａは、車載エンジン制御装置１００Ａの主要部を構成するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１１０と、マイクロプロセッサ１１０への給電を行う定電圧電源回路１２０と、定電圧電源回路１２０への入力電圧を監視するための分圧抵抗１２１、１２２と、出力インタフェース回路（ＯＩＦ）１２４と、入力インタフェース回路（ＩＩＦ）１２６と、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒを制御するヒータ制御回路１５０と、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒからの空燃比検出信号電圧（以下、単に「検出信号電圧」という）ＡＦ１、ＡＦ２をマイクロプロセッサ１１０に入力するための引下抵抗５４ｆ、５４ｒおよび増幅器５５ｆ、５５ｒと、を備えている。
【００２４】
車載エンジン制御装置１００Ａは、外部電源（車載バッテリ）１０１から、キースイッチなどによる電源スイッチ（図示せず）に応動する電源開閉素子１０２を介して、給電されるようになっている。
【００２５】
車載エンジン制御装置１００Ａには、警報表示器１０３と、少なくともインジェクタ（後述する燃料噴射用電磁弁の電磁コイル）を含む多数の電気負荷群１０４と、上流排気ガスセンサ１０５ｆに付属する上流ヒータ５３ｆと、下流排気ガスセンサ１０５ｒに付属する下流ヒータ５３ｒとが接続されており、これらは、車載エンジン制御装置１００Ａの制御下で駆動される。
【００２６】
また、車載エンジン制御装置１００Ａには、等価電圧源５１ｆおよび内部抵抗５２ｆにより構成された上流排気ガスセンサ１０５ｆと、等価電圧源５１ｒおよび内部抵抗５２ｒにより構成された下流排気ガスセンサ１０５ｒと、少なくともエアフローセンサおよびクランク角センサ（後述する）を含む各種の入力センサ群１０６とが接続されており、車載エンジン制御装置１００Ａは、これらの入力センサの動作状態に応動して、電気負荷群１０４および上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する給電または給電停止を行う。
【００２７】
車載エンジン制御装置１００Ａの主要部を構成するマイクロプロセッサ１１０は、演算処理用のＲＡＭメモリ（ＲＭＥＭ）１１１と、プログラムメモリ（ＰＭＥＭ：たとえば、不揮発フラッシュメモリ）１１２Ａと、データメモリ（ＤＭＥＭ：たとえば、不揮発ＥＥＰＲＯＭメモリ）１１３と、多チャンネルＡＤ変換器（ＡＤＣ）１１４とを備えており、これらと協働して機能するようになっている。
入力センサ群１０６に含まれるアナログセンサの検出信号は、多チャンネルＡＤ変換器１１４を介してマイクロプロセッサ１１０に入力される。
【００２８】
プログラムメモリ１１２Ａには、入力センサ群１０６および電気負荷群１０４に関する入出力制御プログラムに加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒと、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒとに関する制御プログラムが格納されている。なお、各制御プログラムの詳細については、図５〜図７とともに後述する。
【００２９】
不揮発性のデータメモリ１１３には、入力センサ群１０６および電気負荷群１０４に関する学習記憶情報や異常発生履歴情報に加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒと、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒとに関する学習記憶情報や異常発生履歴情報が格納されるようになっている。
【００３０】
定電圧電源回路１２０は、外部電源１０１から電源開閉素子１０２を介して印加される駆動電源電圧Ｖｂから、安定化された制御電源電圧（たとえば、ＤＣ５［Ｖ］）Ｖｃｃを生成し、マイクロプロセッサ１１０に対する制御電源として供給する。
【００３１】
互いに直列接続された分圧抵抗１２１、１２２は、駆動電源電圧Ｖｂの分圧電圧を監視電源電圧Ｖｂｂとしてマイクロプロセッサ１１０に入力する。
電気負荷群１０４は、燃料噴射用電磁弁に加えて、たとえば、点火コイルまたは変速機の変速段選択用電磁弁のパワートランジスタを主体としており、出力インタフェース回路１２４を介して、マイクロプロセッサ１１０の出力ポートに接続されている。
【００３２】
入力センサ群１０６は、エンジンのクランク角センサおよびエアフローセンサに加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒ、アクセルポジションセンサ、スロットルポジションセンサなどのフィルタ回路を主体としており、入力インタフェース回路１２６を介して、マイクロプロセッサ１１０の入力ポートに接続されている。
【００３３】
ヒータ制御回路１５０は、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒを含むパワーモジュールとして構成されており、さらに、反転論理素子５６ｆ、５６ｒと、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒと、駆動抵抗５８ｆ、５８ｒと、増幅器５９ｆ、５９ｒとを備えている。
【００３４】
ヒータ制御回路１５０内の上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒは、Ｎチャンネル型電界効果トランジスタにより構成されており、マイクロプロセッサ１１０の制御下で上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒ内の上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒを駆動する。
具体的には、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒは、マイクロプロセッサ１１０から生成されるヒータ駆動指令Ｄｆ、Ｄｒの論理レベルが「Ｈ（ハイ）」であるときに、駆動抵抗５８ｆ、５８ｒを介して導通駆動されるようになっている。
【００３５】
上流・下流ヒータ５３ｆ、５０ｒと上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒとの接続点の電位は、反転論理素子５６ｆ、５６ｒを介して論理監視信号Ｔｆ、Ｔｒとなり、マイクロプロセッサ１１０に入力される。
【００３６】
上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの電流ミラー回路に設けられた電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒの両端電圧は、増幅器５９ｆ、５９ｒを介してヒータ電流検出信号Ｃｆ、Ｃｒとなり、マイクロプロセッサ１１０に入力される。
なお、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒには、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒのドレーン端子からソース端子に流れる電流のたとえば１／１００の電流が流れるようになっている。
【００３７】
上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒ内の等価電圧源５１ｆ、５１ｒからの発生電圧Ｖｓは、内部抵抗５２ｆ、５２ｒを介して、車載エンジン制御装置１００Ａ内の引下抵抗５４ｆ、５４ｒに供給される。
引下抵抗５４ｆ、５４ｒの両端電圧は、増幅器５５ｆ、５５ｒを介して検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２となり、マイクロプロセッサ１１０に入力される。
【００３８】
図２（上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの特性）において、図２（Ａ）は空燃比検出信号の特性を示しており、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを横軸とし、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒ内の等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓを縦軸としている。
【００３９】
等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓは、１［ｇｒ］のガソリンを完全燃焼するために必要な空気の量１４．５７［ｇｒ］（理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．５７）を境にして、燃料リッチであれば約１［Ｖ］、燃料リーンであれば約０［Ｖ］の値に飽和するようになっている。
図２（Ａ）のように非線形の出力特性を有する排気ガスセンサは、一般にラムダ形排気ガスセンサと呼称されている。
【００４０】
図２（Ｂ）は内部抵抗５２ｆ、５２ｒの温度特性を示しており、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの内部温度を横軸とし、内部抵抗５２ｆ、５２ｒの抵抗値Ｒｓを縦軸としている。
【００４１】
内部抵抗５２ｆ、５２ｒの抵抗値Ｒｓは、寒冷時においては数ＭΩ以上となっているが、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの活性開始温度６００℃においては、約２２０Ωまで減少し、さらに適正温度８００℃においては、約７５Ωの値まで減少する負の温度特性を有する。
【００４２】
検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２の電圧値Ｖａｆは、増幅器５５ｆ、５５ｒの各増幅率Ｇを「１」とした場合、等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓと、内部抵抗５２ｆ、５２ｒの抵抗値Ｒｓと、引下抵抗５４ｆ、５４ｒの抵抗値Ｒｄとを用いて、以下の式（１）のように表される。
【００４３】
Ｖａｆ＝Ｖｓ×Ｒｄ／（Ｒｄ＋Ｒｓ） ・・・（１）
【００４４】
式（１）において、寒冷時には、Ｒｓ＞＞Ｒｄとなるので、そのままではＶａｆ≒０となるが、排気熱と、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒからの加熱とにより、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの内部温度が上昇して、内部抵抗値Ｒｓが減少する。
その後、Ｒｓ＜＜Ｒｄとなれば、Ｖａｆ≒Ｖｓとなり、もし燃料リッチの状態であれば、検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２の電圧値Ｖａｆは所定の閾値を超過するので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの活性化が完了したと判定することができるようになっている。
【００４５】
図３（上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの特性）において、図３（Ａ）は各ヒータ抵抗Ｒｈの温度特性を示しており、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒ自体の温度を横軸とし、ヒータ抵抗Ｒｈの値を縦軸としている。
図３（Ａ）から明らかなように、ヒータ抵抗Ｒｈは、温度上昇にともなって増加する正の温度係数を有する。
【００４６】
図３（Ｂ）はヒータ電流Ｉｈの給電電流特性を示しており、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒ自体の温度を横軸とし、ヒータ電流Ｉｈの値を縦軸としている。
図３（Ｂ）から明らかなように、ヒータ電流Ｉｈの給電電流特性は、駆動電源電圧Ｖｂの値（１０［Ｖ］、１２［Ｖ］、１４［Ｖ］）によって変化する。
【００４７】
また、図３（Ｂ）の給電電流特性においては、過電流異常検出手段５０５、６０５（図５、図６とともに後述する）における過電流検出用の過電流判定閾値Ｉｍａｘと、劣化検出手段５０７、６０７（図５、図６とともに後述する）における劣化異常検出用の劣化判定閾値Ｉｍｉｎとが示されている。
ただし、劣化判定閾値Ｉｍｉｎの値は、駆動電源電圧Ｖｂの値に比例して増大設定するようになっている。
【００４８】
図４はこの発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置１００Ａの要部をエンジン構成とともに示す機能ブロック図であり、図１内の車載エンジン制御装置１００Ａの主要機能を図７内の各処理手段と対応付けて簡略的に示している。
【００４９】
図４において、車載エンジン制御装置１００Ａは、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１１０、プログラムメモリ（ＰＭＥＭ）１１２Ａおよびヒータ制御回路１５０に加えて、目標空燃比設定手段７０２と、下流空燃比制御手段７０３ａと、下流学習値を用いた不活性補正手段７０３ｃと、上流空燃比制御手段７０５ａと、上流学習値を用いた不活性補正手段７０５ｃと、燃料噴射制御手段７０６と、学習記憶手段７０７とを備えている。
【００５０】
さらに、車載エンジン制御装置１００Ａは、上流空燃比制御手段７０５ａの入力情報に関連した不活性異常検出手段７０１ｂまたは制御異常検出手段７０３ｄと、燃料噴射制御手段７０６の入力情報に関連した不活性異常検出手段７０４ｂまたは制御異常検出手段７０５ｄと、を備えている。
【００５１】
一方、内燃機関１０には、吸気弁１０ａを介して吸気管１１が連通されるとともに、排気弁１０ｂを介して上流・下流排気管１６ｆ、１６ｒが連通されている。
内燃機関１０の吸気弁１０ａの直前または直後には、燃料噴射用のインジェクタ１３が設けられるとともに、内燃機関１０のクランクシャフト（図示せず）には、回動位置検出用のクランク角センサ１４（回転センサ）が設けられている。
【００５２】
内燃機関１０の上流・下流排気管１６ｆ、１６ｒの間の排気流路には、排気ガス中の有害物質を除去するための触媒１５が設けられている。
また、上流・下流排気管１６ｆ、１６ｒには、個別の上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが設けられ、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの近傍には、個別の上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒが設置されている。
【００５３】
つまり、触媒１５の上流位置には、ヒータ５３ｆを有する上流排気ガスセンサ１０５ｆが設けられ、触媒１５の下流位置には、ヒータ５３ｒを有する下流排気ガスセンサ１０５ｒが設けられている。
【００５４】
吸気管１１の先頭部にはエアフローセンサ１２が設けられ、吸気管１１の下流部には、スロットルバタフライ１１ａが設けられている。
内燃機関１０に対する吸気量Ｑａは、アクセルペダル（図示せず）の踏込度合に応動するスロットルバタフライ１１ａの弁開度によって調整される。
【００５５】
ここで、４気筒４サイクルの内燃機関１０の１気筒当たりの１回の吸気量Ｑａ［ｇｒ］は、クランク角センサ１４からのパルス信号の発生間隔の逆数（または、発生頻度）により算出される内燃機関１０の回転速度Ｎ［ｒｐｓ］と、エアフローセンサ１２により検出される毎秒吸気量ｑ［ｇｒ／ｓｅｃ］とを用いて、以下の式（２）のように表される。
【００５６】
Ｑａ＝ｑ／（２×Ｎ） ・・・（２）
【００５７】
なお、毎秒吸気量ｑ［ｇｒ／ｓｅｃ］は、エアフローセンサ１２からの吸気量検出値から算出される。
具体的には、エアフローセンサ１２で検出された気流速度［ｍ／ｓｅｃ］に吸気管１１の断面積を乗算して毎秒の吸気体積を算出し、さらに、空気の重さ１．３［ｇｒ／リットル］を乗算することにより、毎秒吸気量ｑ［ｇｒ／ｓｅｃ］に換算することができる。
【００５８】
また、インジェクタ１３の１回の開弁動作による給燃量（燃料噴射量）Ｆは、燃料ポンプによる燃料圧とインジェクタ１３の口径とから定まる毎秒燃料噴射量ｆ［ｇｒ／ｓｅｃ］と、インジェクタ１３の開弁時間ΔＴとを用いて、以下の式（３）のように表される。
【００５９】
Ｆ＝ｆ×ΔＴ ・・・（３）
【００６０】
一方、自主目標空燃比をＡＦ００＝Ｑａ／Ｆとすると、式（２）、式（３）から、以下の式（４）が得られる。
【００６１】
ΔＴ＝Ｆ／ｆ
＝Ｑａ／（ｆ×ＡＦ００）
＝ｑ／（２×ｆ×Ｎ×ＡＦ００）
＝Ｋ×ｑ／Ｎ ・・・（４）
【００６２】
ただし、式（４）において、制御定数Ｋは、以下の式（５）のように表される。
【００６３】
Ｋ＝０．５／（ｆ×ＡＦ００） ・・・（５）
【００６４】
式（４）から明らかなように、インジェクタ１３の開弁時間ΔＴは、エアフローセンサ１２で検出された毎秒吸気量ｑに比例し、かつ内燃機関１０の回転速度Ｎに反比例した値となる。
ただし、制御定数Ｋには、様々な変動要因が内在しているので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒを用いた負帰還制御が行われるようになっている。
【００６５】
マイクロプロセッサ１１０およびプログラムメモリ１１２Ａを備えた車載エンジン制御装置１００Ａは、前述のように、ヒータ制御回路１５０とプログラムメモリ１１２Ａに格納された制御プログラムとにより、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電制御を行うが、その詳細動作については、図５および図６とともに後述する。
車載エンジン制御装置１００Ａ内のプログラムメモリ１１２Ａは、さらに空燃比制御プログラムを格納しており、空燃比の制御動作（図７とともに後述する）を行う。
【００６６】
燃料噴射制御手段７０６は、式（４）のように、エアフローセンサ１２で検出された毎秒吸気量ｑに比例し、かつ回転速度Ｎに反比例するように、インジェクタ１３による給燃量（燃料噴射量）Ｆを制御し、１次的には自主目標空燃比ＡＦ００が得られるよう動作する。
【００６７】
上流空燃比制御手段７０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆの空燃比検出信号（検出信号電圧）ＡＦ１の平均値に対応した上流位置の空燃比が、上流位置の目標空燃比である第１の目標電圧ＡＦ０１と一致するように、燃料噴射制御手段７０６の自主目標空燃比ＡＦ００を補正するための空燃比補正係数Ｋｃを生成する。空燃比補正係数Ｋｃの値は、給燃量Ｆの増減補正指令となる。
【００６８】
下流空燃比制御手段７０３ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２の平均値に対応した下流位置の空燃比が、下流位置の目標空燃比である第２の目標電圧ＡＦ０２と一致するように、第１の目標電圧ＡＦ０１を補正する。
【００６９】
なお、燃料噴射制御手段７０６に入力される空燃比補正係数Ｋｃは、上流排気ガスセンサ１０５ｆの内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓが減少して、上流側の検出信号電圧ＡＦ１が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定される。
また、上流空燃比制御手段７０５ａに入力される第１の目標電圧ＡＦ０１は、下流排気ガスセンサ１０５ｒの内部抵抗５２ｒの抵抗値Ｒｓが減少して、下流側の検出信号電圧ＡＦ２が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定される。
【００７０】
上流空燃比制御手段７０５ａは、第１の目標電圧ＡＦ０１と検出信号電圧ＡＦ１との偏差電圧に対する第１のデジタルフィルタ回路および第１のＰＩＤ調節回路により構成されている。
上流空燃比制御手段７０５ａにおいて、第１のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第１の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように上限が制限されており、第１の上限制限値は、上流排気ガスセンサ１０５ｆが未活性状態であるときの燃料噴射制御手段７０６に対する第１の初期値となっている。
【００７１】
また、下流空燃比制御手段７０３ａは、第２の目標電圧ＡＦ０２と検出信号電圧ＡＦ２との偏差電圧に対する第２のデジタルフィルタ回路および第２のＰＩＤ調節回路により構成されている。
下流空燃比制御手段７０３ａにおいて、第２のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第２の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように上限が制限されており、第２の上限制限値は、下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態であるときの上流空燃比制御手段７０５ａに対する第２の初期値となっている。
【００７２】
なお、第２の目標電圧ＡＦ０２と検出信号電圧ＡＦ２との偏差電圧は、検出信号電圧ＡＦ２を第２のデジタルフィルタ回路によって平滑し、平均値を算出してから第２の目標電圧ＡＦ０２を減算して求めてもよいが、あらかじめ第２の目標電圧ＡＦ０２と検出信号電圧ＡＦ２との偏差電圧を求めておき、デジタル回路により平滑処理して平均値を求めることが望ましい。
【００７３】
不活性異常検出手段７０１ｂは、下流ヒータ５３ｒに給電されてから所定の判定時間を経過しても、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２がＬ（ロウ）レベルからＨ（ハイ）レベルに変化しないことを検出した場合に、不活性異常であると判定する。
不活性補正手段７０３ｃは、不活性異常検出手段７０１ｂが下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段７０３ａが生成する第１の目標電圧ＡＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段７０５ａに入力する。
【００７４】
不活性異常検出手段７０４ｂは、上流ヒータ５３ｆに給電されてから所定の判定時間を経過しても、上流排気ガスセンサ１０５ｆの検出信号電圧ＡＦ１がＬレベルからＨレベルに変化しないことを検出して場合に、不活性異常であると判定する。
不活性補正手段７０５ｃは、不活性異常検出手段７０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆの不活性異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段７０５ａが生成する空燃比補正係数Ｋｃに代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段７０６に入力する。
【００７５】
制御異常検出手段７０３ｄは、下流空燃比制御手段７０３ａの発生出力（第１の目標電圧ＡＦ０１）が所定の上下限値の範囲外にある状態が、所定時間以上にわたって継続している場合に、下流空燃比制御手段７０３ａの異常であると判定する。
不活性補正手段７０３ｃは、さらに、制御異常検出手段７０３ｄが下流空燃比制御手段７０３ａの異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段７０３ａが生成する第１の目標電圧ＡＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段７０５ａに入力する。
【００７６】
制御異常検出手段７０５ｄは、上流空燃比制御手段７０５ａの発生出力（空燃比補正係数Ｋｃ）が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続している場合に、上流空燃比制御手段７０５ａの異常であると判定する。
不活性補正手段７０５ｃは、制御異常検出手段７０５ｄが上流空燃比制御手段７０５ａの異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段７０５ａが生成する空燃比補正係数Ｋｃに代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段７０６に入力する。
【００７７】
なお、惰行運転または降坂運転において燃料カットが行われているときには、制御異常検出手段７０３ｄ、７０５ｄに代えて、燃料カット検出手段（図示せず）が作動して、空燃比の制御動作が停止されるようになっている。
【００７８】
プログラムメモリ１１２Ａは、学習記憶手段７０７となる制御プログラムを備えており、学習記憶手段７０７は、内燃機関１０の吸気量Ｑａまたは回転速度Ｎの少なくとも一方に対応して順次記憶された、最新複数回の下流空燃比制御手段７０３ａまたは上流空燃比制御手段７０５ａの出力値（第１の目標電圧ＡＦ０１または空燃比補正係数Ｋｃ）の平均値を記憶する。
【００７９】
不活性補正手段７０３ｃ、７０５ｃから生成される代替信号電圧としては、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが正常動作していたときに学習記憶手段７０７により学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【００８０】
次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による動作について説明する。
図１において、まず、電源スイッチ（図示せず）を閉路すると、電源開閉素子１０２が閉路して、外部電源１０１からの駆動電源電圧Ｖｂが車載エンジン制御装置１００Ａに印加され、定電圧電源回路１２０を介して安定化された制御電源電圧Ｖｃｃがマイクロプロセッサ１１０に供給される。
【００８１】
マイクロプロセッサ１１０は、入力センサ群１０６からの検出信号と、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの動作状態と、プログラムメモリ１１２Ａに格納された入出力制御プログラムとに基づいて、電気負荷群１０４と、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒとを制御する。
【００８２】
また、マイクロプロセッサ１１０は、各種入力センサや出力負荷に関する異常判定を行い、異常発生時には警報表示器１０３を駆動して、車両の運転者に異常発生を通報するようになっている。
【００８３】
以下、図５および図６のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの制御動作について説明する。
図５は上流ヒータ５３ｆの給電制御（前半動作）を示すフローチャートであり、図６は下流ヒータ制御５３ｒの給電制御（後半動作）を示すフローチャートである。
【００８４】
まず、図５において、工程５００は、マイクロプロセッサ１１０によるヒータ制御の動作開始ステップであり、続く工程５０１は、上流ヒータ５３ｆについて回転速度Ｎや機関温度に関連する駆動要件が成立しているか否かを監視するステップである。
【００８５】
続く工程５０３は、工程５０１による監視結果として、上流ヒータ５３ｆを駆動するか否かを判定するステップであり、上流ヒータ５３ｆを給電駆動する場合には「ＹＥＳ」と判定して工程５１０ａに移行し、給電駆動要件が成立していない場合には「ＮＯ」と判定して工程５１０ｂに移行するようになっている。
【００８６】
工程５１０ａにおいては、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルを、一時的に「Ｈ」に設定して上流開閉素子５０ｆを閉路駆動する。
続く工程５１０ｃは、閉路異常の有無を判定するステップであり、異常であれば「ＹＥＳ」と判定して工程５０６に移行し、異常でなければ「ＮＯ」と判定して工程５０４ａに移行するようになっている。
【００８７】
一方、工程５０３において「ＮＯ」と判定された場合に実行される工程５１０ｂは、開路異常の有無を判定するステップであり、異常であれば「ＹＥＳ」と判定して工程５０６に移行し、異常でなければ「ＮＯ」と判定して工程５０４ｂに移行するようになっている。
上記工程５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃからなる工程ブロック５１０は、論理異常判定手段を構成している。
【００８８】
図１内の上流ヒータ５３ｆや上流開閉素子５０ｆおよびその配線回路が正常であれば、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｌ（ロウ）」のときには、上流開閉素子５０ｆは開路されて上流ヒータ５３ｆに対する給電は行われず、反転論理素子５６ｆの入力端電圧は、駆動電源電圧Ｖｂと等しい高電圧レベル「Ｈ」なので、反転論理素子５６ｆから出力される論理監視信号Ｔｆの論理レベルは「Ｌ」となっている。
【００８９】
同様に、上流ヒータ５３ｆや上流開閉素子５０ｆおよびその配線回路が正常であって、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｈ」になったときには、上流開閉素子５０ｆは閉路されて上流ヒータ５３ｆに対する給電が行われ、反転論理素子５６ｆの入力端電圧は、上流開閉素子５０ｆの閉路電圧に相当する低電圧レベル「Ｌ」になるので、反転論理素子５６ｆから出力される論理監視信号Ｔｆの論理レベルは「Ｈ」となる。
【００９０】
一方、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｌ」であって、上流ヒータ５３ｆに対する給電を停止している状態において、上流ヒータ５３ｆまたはその配線が断線していたり、上流開閉素子５０ｆ自体が短絡異常であったり、上流ヒータ５３ｆの負端子配線がグランド回路に混触する地絡状態にあれば、反転論理素子５６ｆの入力電圧レベルは「Ｌ」となる。この場合、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｌ」であるにもかかわらず、論理監視信号Ｔｆの論理レベルが「Ｈ」となるので、開路異常が検出される。
【００９１】
また、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｈ」であって、上流ヒータ５３ｆに給電されている状態において、上流ヒータ５３ｆが内部短絡していたり、上流ヒータ５３ｆの負端子配線が電源線に混触する天絡状態にあれば、電流検出抵抗５７ｆに過大電流が流れるので、過電流異常検出手段（後述の工程５０５）が作用して、上流開閉素子５０ｆは開路されるようになっている。
【００９２】
さらに、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルが「Ｈ」であって、上流ヒータ５３ｆに対する給電指令が生成されているにもかかわらず、上流開閉素子５０ｆ自体が断線開路異常であるときには、反転論理素子５６ｆの出力論理レベルが「Ｌ」となるので、閉路異常が検出される。
【００９３】
図５に戻り、工程５１０ｃの「ＮＯ」判定に続く工程５０４ａにおいては、工程５１０ａによるヒータ駆動指令Ｄｆを、論理レベル「Ｈ」（上流ヒータ５３ｆの駆動セット）のままに持続して、工程５０５に移行する。
【００９４】
一方、工程５１０ｂの「ＮＯ」判定に続く工程５０４ｂにおいては、工程５０４ａによってセットされたヒータ駆動指令Ｄｆをリセット（上流ヒータ５３ｆの駆動をリセット）し、図６への中継端子Ａを介して図６内の工程６０１に移行する。
【００９５】
工程５０５においては、ヒータ電流検出信号Ｃｆの値が、前述（図３（Ｂ））の過電流判定閾値Ｉｍａｘを超過した（電流過大）か否かを判定し、超過していれば「ＹＥＳ」と判定して工程５０６に移行し、超過していなければ「ＮＯ」と判定して工程５０７に移行する。
【００９６】
工程５０６においては、ヒータ駆動指令Ｄｆの論理レベルを「Ｌ」に設定することにより、上流開閉素子５０ｆを強制遮断（駆動停止）して工程５０８に移行する。
一方、工程５０７においては、ヒータ電流検出信号Ｃｆの値が、前述（図３（Ｂ））の劣化判定閾値Ｉｍｉｎよりも小さい（電流過小）か否かを判定し、劣化判定閾値Ｉｍｉｎ未満であれば「ＹＥＳ」と判定して工程５０８に移行し、劣化判定閾値Ｉｍｉｎ以上であれば「ＮＯ」と判定し、中継端子Ａを介して図６内の工程６０１に移行する。
【００９７】
工程５０８においては、異常報知指令を生成して警報表示器１０３を駆動（異常報知）するとともに、異常発生情報を、要因別にＲＡＭメモリ１１１内の所定のアドレスに格納する。
続く工程５０９においては、不活性異常検出手段７０４ｂ（図７とともに後述する）における不活性判定時間を延長してから、中継端子Ａを介して図６内の工程６０１に移行する。
【００９８】
次に、図６の下流ヒータ５３ｒの制御（後半動作）について説明する。
図６（下流ヒータ制御）において、工程６０１、６０３〜６１０、６１０ａ〜６１０ｃは、図５（上流ヒータ制御）内の工程５０１、５０３〜５１０、５１０ａ〜５１０ｃと同様なので詳述を省略する。
ただし、図６においては、工程６０１に続く工程６０２と、工程６０７に続く工程６１１、６１２とが追加されているので、この相違点を中心にして説明する。
【００９９】
まず、工程６０１により下流ヒータ５３ｒの駆動要件を監視し、続く工程６０２においては、上流ヒータ５３ｆの駆動電流が所定値以下に減衰したか否かを判定し、電流減少していれば「ＹＥＳ」と判定して工程６０３に移行し、電流減少していなければ「ＮＯ」と判定して工程６１０ｂに移行する。
【０１００】
以下、前述と同様の工程６０３〜６１０ｃに進み、工程６０７の判定処理が行われる。
工程６０７の判定結果が「ＮＯ」（電流が上下限値の範囲内）であって、引続き下流ヒータ５３ｒへの給電が継続する場合には、工程６１１の判定処理が行われる。
【０１０１】
工程６１１においては、ヒータ電流検出信号Ｃｆ、Ｃｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの合計電流が、合算所定値以上である（合計電流過大）か否かを判定し、合計電流が過大であれば「ＹＥＳ」と判定して工程６１２に移行し、合計電流が過大でなければ「ＮＯ」と判定して工程６２０（図５、図６のヒータ制御の動作終了処理）に移行する。
【０１０２】
工程６１２においては、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒのオン時間／オン・オフ周期（上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの駆動デューティ）を減少させて、減電圧給電を行うことにより、過電流を抑制制御するためのＰＷＭ制御モードに設定してから、動作終了工程６２０に移行する。
【０１０３】
工程６１１の「ＮＯ」判定に続き、または工程６０９、６０４ｂに続き実行される動作終了工程６２０において、マイクロプロセッサ１１０は、他の制御プログラムを実行し、所定時間内には再び図５内の工程５００（動作開始処理）に移行する。
これにより、工程５００から工程６２０までの間の制御フローが繰返し実行されるようになっている。
【０１０４】
以下、図５、図６で示された制御フローの全体について、総括的に説明する。
工程５０５、６０５に相当する過電流異常検出手段は、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電電流が所定の上限値を超過したことに応動して異常検出信号を生成し、工程５０６、６０６において上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒを開路（ヒータ駆動停止）する。
【０１０５】
工程５０７、６０７に相当する劣化検出手段は、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電電流が所定の下限値未満となったことに応動して異常検出信号を生成し、工程５０８、６０８において異常報知する。
なお、劣化検出手段５０７、６０７における判定下限電流は、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する駆動電源電圧Ｖｂ（給電電圧）に比例して大きな値となるように補正されている。
【０１０６】
工程ブロック５１０、６１０に相当する論理異常判定手段は、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒに対するヒータ駆動指令Ｄｆ、Ｄｒと、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの導通状態に応動する論理監視信号Ｔｆ、Ｔｒと、の論理の整合性を監視して、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの断線または短絡異常の有無、または、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの断線または短絡異常の有無を判定する。
【０１０７】
工程５０９、６０９に相当する不活性判定補正手段は、過電流異常検出手段５０５、６０６、または劣化検出手段５０７、６０７、または論理異常判定手段５１０、６１０が異常を検出したことに応動して、不活性異常検出手段７０４ｂ、７０１ｂ（図７とともに後述する）における不活性異常判定時間を延長させる。
【０１０８】
工程６０２に相当する遅延給電時期判定手段は、電流検出抵抗５７ｆによって検出された上流ヒータ５３ｆへの給電電流が所定の設定閾値以下となったことに応動して、下流ヒータ５３ｒへの給電を開始する。
なお、遅延給電時期判定手段６０２における設定閾値は、上流ヒータ５３ｆに対する駆動電源電圧Ｖｂ（給電電圧）に比例して大きな値となるように補正されている。
【０１０９】
工程６１２に相当するヒータ電圧制御手段６１２は、上流ヒータ５３ｆの給電電流の減衰にともなって下流ヒータ５３ｒに対する給電が開始された時点で、上流ヒータ５３ｆと下流ヒータ５３ｒとの合計電流が所定値を超過しないように、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの通電デューティを制御して、上流ヒータ５３ｆおよび下流ヒータ５３ｒに対する平均給電電圧を抑制する。
【０１１０】
以上の説明では、過電流異常検出手段５０５、６０５は、マイクロプロセッサ１１０による判定処理機能としているが、マイクロプロセッサ１１０の外部に比較判定回路および過電流異常発生記憶回路を設け、過電流発生時には、過電流異常発生記憶回路の出力によって上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの駆動停止を行うようにしてもよい。
【０１１１】
次に、図４の簡略制御ブロック図とともに図７のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による空燃比制御動作について説明する。
図７において、工程７００は、マイクロプロセッサ１１０が空燃比制御を開始する動作開始ステップである。
【０１１２】
続く工程７０１ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性状態にあるか否かを判定する活性化検出ステップであり、活性状態であれば「ＹＥＳ」と判定して工程７０２に移行し、未活性状態であれば「ＮＯ」と判定して工程７０１ｂに移行するようになっている。
【０１１３】
なお、活性化検出手段となる工程７０１ａにおいては、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２が、たとえば０．２５［Ｖ］以下のＬ（ロウ）レベルから０．７５［Ｖ］以上のＨ（ハイ）レベルに変化したことを検出して、活性化したと判定する。
【０１１４】
不活性異常検出手段となる工程７０１ｂにおいては、計時タイマ（図示せず）が起動されて、計時タイマが所定時間を超過していれば「ＹＥＳ」と判定して工程７０１ｃ（異常処理手段）に移行し、時間超過でなければ「ＮＯ」と判定して工程７０２に移行する。
【０１１５】
なお、工程７０１ｂによる「ＮＯ」判定は、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化温度に達していない「未活性状態」であることを意味し、工程７０１ｂによる「ＹＥＳ」判定は、十分な加熱時間が経過してもなお下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化しない「不活性異常状態」であることを意味する。
【０１１６】
また、一旦、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化が行われて正常運転が行われているときには、検出信号電圧ＡＦ２がＬレベルからＨレベルに変化しないとき、および、ＨレベルからＬレベルに変化しないときにも、工程７０１ｂにより「不活性異常状態」として判定されるようになっている。
【０１１７】
異常処理手段を構成する工程７０１ｃにおいては、異常報知指令を生成して警報表示器１０３を駆動するとともに、異常発生情報を、要因別にＲＡＭメモリ１１１内の所定のアドレスに格納する。
一方、目標空燃比設定手段となる工程７０２においては、第２の目標電圧ＡＦ０２を設定し、続く工程７０３ａにおいては、下流空燃比制御手段として第２のＰＩＤ制御を開始する。
【０１１８】
ただし、工程７０３ａにおいて、下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態の場合には、第２の目標電圧ＡＦ０２に比べて検出信号電圧ＡＦ２の平均値が小さいので、偏差積分値の増大によってＰＩＤ制御出力は増大するが、第２のＰＩＤ制御出力が第２の上限制限値以上に上昇しないように制限されている。
【０１１９】
続く工程７０３ｄは、不活性補正手段となる工程７０３ａの制御異常検出手段を構成しており、工程７０３ａにおける制限時間が過大か否かを判定する。
すなわち、工程７０３ｄにおいては、第２のＰＩＤ制御出力の制限状態が所定時間以上にわたって持続している場合には、「ＹＥＳ」と判定して前述の工程７０１ｃに移行し、所定時間内に正常なＰＩＤ制御動作が開始して、出力制限状態から脱出すれば「ＮＯ」と判定して工程７０４ａに移行する。
【０１２０】
工程７０１ｃに続く工程７０３ｃにおいては、工程７０３ａによる第２のＰＩＤ制御出力に代えて、代替設定値を適用して工程７０４ａに移行する。
すなわち、図４のように、不活性異常検出手段７０１ｂまたは制御異常検出手段７０３ｄの判定結果に応じて、上流空燃比制御手段７０５ａに対する第１の目標電圧ＡＦ０１としては、下流空燃比制御手段７０３ａによる第２のＰＩＤ制御出力、または不活性補正手段７０３ｃによる代替設定値が適用される。
【０１２１】
なお、第１のＰＩＤ制御出力に代わる代替設定値は、後述の工程７０７で記憶された学習記憶値に基づいて、現在の回転速度Ｎおよび吸気量Ｑａに対応した値から補間演算によって算出される。
【０１２２】
続く工程７０４ａ〜７０４ｃ、７０５ａ、７０５ｃ、７０５ｄは、上流空燃比制御に関するものであり、工程７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃは、前半（下流空燃比制御）の工程７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃに相当し、工程７０５ａ、７０５ｃ、７０５ｄは、前述の工程７０３ａ、７０３ｃ、７０３ｄに相当する。
【０１２３】
したがって、工程７０４ａは活性化検出手段に相当し、工程７０４ｂは不活性異常検出手段に相当し、工程７０４ｃは異常処理手段に相当し、工程７０５ａは空燃比制御手段に相当し、工程７０５ｃは不活性補正手段に相当し、工程７０５ｄは制御異常検出手段に相当しており、燃料噴射制御手段７０６に対する空燃比補正係数Ｋｃとしては、上流空燃比制御手段７０５ａによる第１のＰＩＤ制御出力、または不活性補正手段７０５ｃによる代替設定値が適用される。
【０１２４】
続く工程７０６ａ〜７０６ｅからなる工程ブロック７０６（燃料噴射制御手段に相当）において、まず、工程７０６ａにおいては、前述の式（４）内の自主目標空燃比ＡＦ００に代えて、空燃比補正係数Ｋｃを乗算した補正値Ｋｃ×ＡＦ００を適用する。
【０１２５】
続く工程７０６ｂにおいては、吸気量Ｑａを算出し、続く工程７０６ｃにおいては、適正な給燃量Ｆを算出する。
続く工程７０６ｄにおいては、インジェクタ１３の開弁時間ΔＴを算出し、続く工程７０６ｅにおいては、クランク角センサ１４に応動するタイミングで、インジェクタ１３の燃料噴射用電磁弁を駆動するようになっている。
【０１２６】
続く工程７０７は、学習記憶手段を構成しており、上流・下流空燃比制御手段７０５ａ、７０３ａによるＰＩＤ制御出力である空燃比補正係数Ｋｃと、第１の目標電圧ＡＦ０１の値とをサンプリング読出して、内燃機関１０の回転速度Ｎと、エアフローセンサ１２による毎秒吸気量ｑの値に対応した空燃比補正係数Ｋｃと、第１の目標電圧ＡＦ０１の平均値と、をＲＡＭメモリ１１１に格納するようになっている。
【０１２７】
続く工程７０８においては、電源スイッチ（図示せず）が閉路状態から開路状態に変化（ＯＮ→ＯＦＦ）したか否かを判定し、閉路状態を維持していれば「ＮＯ」と判定して動作終了工程７１０に移行し、開路状態に変化したときには「ＹＥＳ」と判定して工程７０９に移行する。
【０１２８】
工程７０９においては、図５、図６内の工程５０８、工程６０８（異常発生記憶手段）による異常発生記憶情報と、図７内の工程７０１ｃ、７０４ｃ（異常処理手段）による異常発生記憶情報と、工程７０７による学習記憶情報と、を不揮発性のデータメモリ１１３に転送格納してから、動作終了工程７１０に移行する。
【０１２９】
なお、工程７０９（記憶情報保存手段）の実行過程において、電源スイッチは開路されているが、電源開閉素子１０２は依然として閉路しており、ＲＡＭメモリ１１１に記憶されているデータのうちで、保存を必要とするデータを不揮発性のデータメモリ１１３へ転送する退避処理が完了した後に、電源開閉素子１０２が開路されて、マイクロプロセッサ１１０が動作停止するようになっている。
【０１３０】
また、電源スイッチが閉路状態であれば、マイクロプロセッサ１１０は、動作終了工程７１０において、他の制御プログラムを実行し、所定時間内に再び動作開始工程７００に復帰して、動作開始工程７００と動作終了工程７１０との間の制御フローを繰返し実行するようになっている。
【０１３１】
以上の説明では、内燃機関１０の吸気量Ｑａを測定するためにエアフローセンサ１２を設けたが、エアフローセンサ１２に代えて、回転速度Ｎとスロットルポジションセンサの検出信号とを用いて吸気量Ｑａを演算算出することも可能である。
【０１３２】
また、上流排気ガスセンサ１０５ｆとして非線形出力特性（図２（Ａ））のセンサを用いたが、線形出力特性のセンサ（後述する）を使用することも可能である。
この場合、上流空燃比制御手段７０５ａにおける第１のデジタルフィルタ回路に代えて、センサインタフェース回路（図示せず）を用いることにより、空燃比Ａ／Ｆ（＝吸気量Ｑａと給燃量Ｆとの比率Ｑａ／Ｆ）に対応した線形検出値が得られる。
【０１３３】
なお、下流排気ガスセンサ１０５ｒにも、線形出力特性のセンサを用いてもよいが、一般的には、安価な非線形出力特性のセンサが使用される。
【０１３４】
また、上流空燃比制御手段７０５ａにおいて空燃比補正係数Ｋｃを生成したが、空燃比補正係数Ｋｃに代えて、空燃比補正値ΔＡＦ００を生成してもよい。
この場合、燃料噴射制御手段７０６において適用される自主目標空燃比ＡＦ００に対して、空燃比補正値ΔＡＦ００を代数加算すればよい。
【０１３５】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図７）に係る車載エンジン制御装置１００Ａには、内燃機関１０の回転速度Ｎに応じたパルス信号を生成するクランク角センサ１４（回転センサ）と、内燃機関１０の吸気流路に設けられたエアフローセンサ１２または負圧センサと、内燃機関１０の排気流路に設けられた触媒１５の上流および下流位置に設けられ、吸気量Ｑａと給燃量Ｆとの比率（Ｑａ／Ｆ）からなる空燃比Ａ／Ｆに対応した非線形または線形の検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２を生成する上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒと、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒを早期に活性化するために、所定要件が成立しているときに給電される上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒと、が接続されている。
【０１３６】
車載エンジン制御装置１００Ａは、プログラムメモリ１１２Ａと協働して、燃料噴射制御手段７０６と上流・下流空燃比制御手段７０５ａ、７０３ａとを実行するマイクロプロセッサ１１０を備えるとともに、マイクロプロセッサ１１０から駆動制御されて上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに給電するための上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒと、マイクロプロセッサ１１０に対してヒータ電流検出信号Ｃｆ、Ｃｒを供給するための電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒとを含むヒータ制御回路１５０を備えている。
【０１３７】
燃料噴射制御手段７０６は、エアフローセンサ１２によって検出されるか、または内燃機関１０の回転速度Ｎと吸気管１１に設けられた負圧センサの検出値とから演算算出される吸気量Ｑａに比例して、燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルであるインジェクタ１３の開弁時間ΔＴを調整して燃料噴射量を制御し、所定の自主目標空燃比ＡＦ００が得られるように給燃量Ｆを制御する。
【０１３８】
上流空燃比制御手段７０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆから得られる検出信号電圧ＡＦ１に対応した上流位置の空燃比が、上流位置の目標空燃比である第１の目標電圧ＡＦ０１と一致するように、燃料噴射制御手段７０６に対して給燃量Ｆの増減補正指令を発生する。
下流空燃比制御手段７０３ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒから得られる検出信号電圧ＡＦ２に対応した下流位置の空燃比が、下流位置の目標空燃比である第２の目標電圧ＡＦ０２と一致するように第１の目標電圧ＡＦ０１を補正する。
【０１３９】
下流ヒータ５３ｒは、最初に給電された上流ヒータ５３ｆの温度上昇にともない上流ヒータ５３ｆへの給電電流が所定値以下に減衰した時点で、上流排気ガスセンサ１０５ｆがまだ未活性状態であっても給電開始される。
燃料噴射制御手段７０６の自主目標空燃比ＡＦ００の値は、上流排気ガスセンサ１０５ｆの内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓが減少して、上流側の検出信号電圧ＡＦ１が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定される。
上流空燃比制御手段７０５ａに対する第１の目標電圧ＡＦ０１は、下流排気ガスセンサ１０５ｒの内部抵抗５２ｒの抵抗値Ｒｓが減少して、下流側の検出信号電圧ＡＦ２が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている。
【０１４０】
上流空燃比制御手段７０５ａは、第１の目標電圧ＡＦ０１と非線形の検出信号電圧ＡＦ１との偏差電圧に関する第１のデジタルフィルタ回路と、負帰還制御を行う第１のＰＩＤ調節回路とにより構成されるか、または、空燃比に比例した線形信号電圧を得るセンサインタフェース回路と、線形信号電圧と第１の目標電圧ＡＦ０１との偏差電圧が入力される第３のＰＩＤ調節回路とにより構成されている。
【０１４１】
第１または第３のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第１の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように制限され、上流排気ガスセンサ１０５ｆが未活性状態であるときの燃料噴射制御手段７０６に対する第１の初期値は、第１の上限制限値により決定される。
下流空燃比制御手段７０３ａは、第２の目標電圧ＡＦ０２と非線形の検出信号電圧ＡＦ２との偏差電圧に関する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成され、第２のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第２の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように制限されている。
第２の上限制限値は、下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態であるときの上流空燃比制御手段７０５ａに対する第２の初期値となる。
【０１４２】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項２）によれば、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが未活性状態であるときの上流・下流空燃比制御手段７０５ａ、７０３ａからの制御指令は、第１、第２の上限制限値以上にリッチ指令を生成せず、第１、第２の上限制限値は、燃料噴射制御手段７０６または上流空燃比制御手段７０５ａに対する第１、第２の初期値として使用されるので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが未活性状態であるときに、過度な燃料リッチ運転状態となることを回避することができる。
また、ＰＩＤ調節回路の偏差積分信号電圧が制限されることになるので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが活性化したときに、円滑に空燃比制御動作に移行することができる。
【０１４３】
また、この発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置１００Ａ内のプログラムメモリ１１２Ａは、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆに関し、下流および上流の活性化検出手段７０１ａ、７０４ａとなる制御プログラムと、下流および上流の不活性異常検出手段７０１ｂ、７０４ｂとなる制御プログラムと、下流および上流の不活性補正手段７０３ｃ、７０５ｃとなる制御プログラムとを備えている。
【０１４４】
下流の活性化検出手段７０１ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化したことを検出して活性化したと判定する。
【０１４５】
下流の不活性異常検出手段７０１ｂは、下流ヒータ５３ｒに給電されてから所定の判定時間を経過しても、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＡＦ２が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化しないことを検出して不活性異常であると判定する。
下流の不活性補正手段７０３ｃは、不活性異常検出手段７０１ｂが下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段７０３ａが生成する第１の目標電圧ＡＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段７０５ａに入力する。
【０１４６】
上流の活性化検出手段７０４ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆの検出信号電圧ＡＦ１が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化したことを検出して活性化したと判定する。
【０１４７】
上流の不活性異常検出手段７０４ｂは、上流ヒータ５３ｆに給電されてから所定の判定時間を経過しても、上流排気ガスセンサ１０５ｆの検出信号電圧ＡＦ１が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化しないことを検出して不活性異常であると判定する。
上流の不活性補正手段７０５ｃは、不活性異常検出手段７０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆの不活性異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段７０５ａが生成する給燃量Ｆの増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段７０６に入力する。
【０１４８】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項４）によれば、プログラムメモリ１１２Ａは、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆに対して、活性化検出手段７０１ａ、７０４ａ、不活性異常検出手段７０１ｂ、７０４ｂ、および、不活性補正手段７０３ｃ、７０５ｃとなる制御プログラムを備えている。
【０１４９】
したがって、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが不活性状態である場合には、活性化検出手段７０１ａ、７０４ａが下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆの未活性状態を検出しているときの初期設定値に代えて、初期設定値とは異なる代替設定値を使用して、燃料リッチ側に偏らない空燃比の制御を行うことができる。
【０１５０】
また、この発明の実施の形態１に係る車載エンジン制御装置１００Ａ内のプログラムメモリ１１２Ａは、燃料カット運転状態ではないときに作用する下流・上流空燃比制御手段７０３ａ、７０５ａに対し、下流および上流の制御異常検出手段７０３ｄ、７０５ｄとなる制御プログラムを備えている。
【０１５１】
下流の制御異常検出手段７０３ｄは、下流空燃比制御手段７０３ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常検出手段７０１ｂが異常を検出していない場合に、下流空燃比制御手段７０３ａの異常であると判定する。
上流の制御異常検出手段７０５ｄは、上流空燃比制御手段７０５ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、上流排気ガスセンサ１０５ｆの不活性異常検出手段７０４ｂが異常を検出していない場合に、上流空燃比制御手段７０５ａの異常であると判定する。
【０１５２】
下流の不活性補正手段７０３ｃは、下流の制御異常検出手段７０３ｄが下流空燃比制御手段７０３ａの異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段７０３ａが生成する第１の目標電圧ＡＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段７０５ａに入力する。
上流の不活性補正手段７０５ｃは、上流の制御異常検出手段７０５ｄが上流空燃比制御手段７０５ａの異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段７０５ａが生成する給燃量Ｆの増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段７０６に入力する。
【０１５３】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項５）によれば、プログラムメモリ１１２Ａは、下流・上流空燃比制御手段７０３ａ、７０５ａに対する制御異常検出手段７０３ｄ、７０５ｄとなる制御プログラムを備えている。
したがって、下流・上流空燃比制御手段７０３ａ、７０５ａが異常状態である場合には、下流および上流の活性化検出手段７０１ａ、７０４ａが下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆの未活性状態を検出しているときの初期設定値に代えて、初期設定値とは異なる代替設定値を使用して、燃料リッチ側に偏らない空燃比の制御を行うことができる。
【０１５４】
また、この発明の実施の形態１によるプログラムメモリ１１２Ａは、学習記憶手段７０７となる制御プログラムを備えており、学習記憶手段７０７は、内燃機関１０の吸気量Ｑａまたは回転速度Ｎの少なくとも一方に対応して順次記憶された、最新複数回の下流空燃比制御手段７０３ａまたは上流空燃比制御手段７０５ａの出力値の平均値を記憶する。
下流または上流の不活性補正手段７０３ｃ、７０５ｃにおいて適用される代替信号電圧は、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆと、下流・上流空燃比制御手段７０３ａ、７０５ａと、が正常動作していたときに学習記憶手段７０７によって学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【０１５５】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項６）によれば、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが不活性異常であるときには、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが正常であったときに記憶された学習記憶値、に基づく代替設定値を目標空燃比として使用するように構成されている。
【０１５６】
したがって、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆが不活性状態である場合には、下流および上流の活性化検出手段７０１ａ、７０４ａが下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆの未活性状態を検出しているときの初期設定値に代えて、学習記憶値に基づく代替設定値を使用して、適切な空燃比の制御を行うことができる。
【０１５７】
また、この発明の実施の形態１によるプログラムメモリ１１２Ａは、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する過電流異常検出手段５０５、６０５または劣化検出手段５０７、６０７または論理異常判定手段５１０、６１０との少なくとも１つの手段、および不活性判定補正手段５０９、６０９となる制御プログラムを備えている。
【０１５８】
過電流異常検出手段５０５、６０５は、電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電電流が所定の上限値を超過したことに応動して、異常検出信号を生成して上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒを開路する。
劣化検出手段５０７、６０７は電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒによって検出された上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電電流が所定の下限値未満となったことに応動して異常検出信号を生成する。
【０１５９】
論理異常判定手段５１０、６１０は、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒに対するヒータ駆動指令Ｄｆ、Ｄｒと、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの導通状態に応動する論理監視信号Ｔｆ、Ｔｒとの論理の整合性を監視して、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの断線または短絡異常の有無、または、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの断線または短絡異常の有無を判定する。
不活性判定補正手段５０９、６０９は、過電流異常検出手段５０５、６０６または劣化検出手段５０７、６０７または論理異常判定手段５１０、６１０が異常を検出したことに応動して、不活性異常検出手段７０４ｂ、７０１ｂおける不活性異常判定時間を延長させる。
【０１６０】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項７）によれば、過電流異常検出手段５０５、６０６または劣化検出手段５０７、６０７または論理異常判定手段５１０、６１０によって、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒまたは上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの異常が検出されると、不活性判定補正手段５０９、６０９により、不活性異常検出手段７０４ｂ、７０１ｂにおける不活性異常判定時間が延長されるので、異常発生によって上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒが停止しても、排気熱によって上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒが加熱活性化されているときには、正常な空燃比制御を行うことができる。
【０１６１】
また、この発明の実施の形態１（請求項８）によれば、劣化検出手段５０７、６０７における判定下限電流は、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する給電電圧（駆動電源電圧Ｖｂ）に比例して、大きな値となるように補正されているので、電源電圧の変動とは無関係に、高温状態におけるヒータ抵抗Ｒｈが異常に増加しているか否かを正確に判定して、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの劣化状態を正確に検出することができる。
【０１６２】
また、この発明の実施の形態１によるプログラムメモリ１１２Ａは、遅延給電時期判定手段６０２となる制御プログラムを備えており、遅延給電時期判定手段６０２は、電流検出抵抗５７ｆにより検出された上流ヒータ５３ｆへの給電電流が所定の設定閾値以下となったことに応動して、下流ヒータ５３ｒへの給電を開始する。
遅延給電時期判定手段６０２における設定閾値は、上流ヒータ５３ｆに対する給電電圧（駆動電源電圧Ｖｂ）に比例して、大きな値となるように補正されている。
【０１６３】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項９）によれば、上流ヒータ５３ｆよりも遅れて下流ヒータ５３ｒに給電開始する遅延給電時期判定手段６０２の設定閾値を、上流ヒータ５３ｆに対する給電電圧に比例して、大きな値となるように補正するので、電源電圧が大きいときに、下流ヒータ５３ｒへの給電開始が遅くなり過ぎるのを防止することができる。
【０１６４】
さらに、この発明の実施の形態１によるプログラムメモリ１１２Ａは、ヒータ電圧制御手段６１２となる制御プログラムを備えており、ヒータ制御回路１５０は、少なくとも上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒとを含むパワーモジュールとして構成されている。
ヒータ電圧制御手段６１２は、上流ヒータ５３ｆの給電電流の減衰にともなって、下流ヒータ５３ｒに対する給電が開始された時点で、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの合計電流が所定値を超過しないように、上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの通電デューティを制御して、少なくとも下流ヒータ５３ｒに対する平均給電電圧を抑制する。
【０１６５】
以上の通り、この発明の実施の形態１（請求項１０）によれば、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの合計電流が所定値を超過しないように給電電圧を抑制するので、下流ヒータ５３ｒに対する遅延給電開始時間を短縮して、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化を早めるとともに、駆動電源電圧Ｖｂが高い場合の上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒの異常過熱を防止することができる。
【０１６６】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、上流排気ガスセンサ１０５ｆとして、非線形出力特性（図２（Ａ））を有する排気ガスセンサを用いたが、図８のように、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢとして、センサインタフェース回路１１５と協働する線形型の排気ガスセンサを用いてもよい。
【０１６７】
以下、図８および図９に示したこの発明の実施の形態２について、前述（図１、図４）との相違点を中心に説明する。
図８はこの発明の実施の形態２に係る車載エンジン制御装置１００Ｂの全体構成を示す回路ブロック図であり、図９は図１内の要部をエンジン構成とともに示す機能ブロック図である。
【０１６８】
図８、図９において、前述（図１、図４参照）と同様のものには、前述と同一符号が付されており、前述と対応するものには、符号の後に「Ｂ」が付されている。
この場合も、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの特性図については、図３に示した通りである。
【０１６９】
図８において、外部電源１０１から電源開閉素子１０２を介して給電される車載エンジン制御装置１００Ｂには、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒと、少なくとも吸気管内に設けられた負圧センサ１７とクランク角センサ１４とを含む各種の入力センサ群１０６が接続されている。
【０１７０】
車載エンジン制御装置１００Ｂは、各種の入力センサ群１０６の動作状態に応動して、インジェクタ１３を含む電気負荷群１０４および上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに対する給電制御を行うとともに、異常発生時には警報表示器１０３を作動する。
【０１７１】
車載エンジン制御装置１００Ｂの主要部を構成するマイクロプロセッサ１１０は、演算処理用のＲＡＭメモリ１１１、プログラムメモリ１１２Ｂ（たとえば、不揮発フラッシュメモリ）、データメモリ１１３（たとえば、不揮発ＥＥＰＲＯＭメモリ）および多チャンネルＡＤ変換器１１４と協働するようになっている。
入力センサ群１０６に含まれるアナログセンサからの検出信号は、多チャンネルＡＤ変換器１１４を介して、マイクロプロセッサ１１０に入力される。
【０１７２】
プログラムメモリ１１２Ｂには、入力センサ群１０６および電気負荷群１０４に関する入出力制御プログラムに加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒおよび上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに関する制御プログラムが格納されている。
プログラムメモリ１１２Ｂ内の各種制御プログラムの詳細は、前述の図５、図６および図１２（後述する）に示されている。
【０１７３】
不揮発性のデータメモリ１１３には、入力センサ群１０６および電気負荷群１０４に関する学習記憶情報や異常発生履歴情報に加えて、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒおよび上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに関する学習記憶情報や異常発生履歴情報が格納されるようになっている。
【０１７４】
この場合、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢからの検出信号電圧ＢＦ１は、増幅器５５ｆのみならず、センサインタフェース回路１１５を介して、マイクロプロセッサ１１０に入力されている。
【０１７５】
センサインタフェース回路１１５は、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢ内の酸素ポンプ素子７０ｆにポンプ電流Ｉｐを供給するとともに、非線形の検出信号電圧ＶＳ１から空燃比に比例した線形の検出信号電圧ＢＦ１を生成してマイクロプロセッサ１１０に入力する。
【０１７６】
車載エンジン制御装置１００Ｂ内の定電圧電源回路１２０、分圧抵抗１２１、１２２、出力インタフェース回路１２４、入力インタフェース回路１２６およびヒータ制御回路１５０は、前述（図１）と同様である。
【０１７７】
増幅器５５ｆ、５５ｒの各入力端子側には、引上抵抗６０ｆ、６０ｒが接続されており、増幅器５５ｆの出力端子は、センサインタフェース回路１１５を介して、マイクロプロセッサ１１０に接続され、増幅器５５ｒの出力端子はマイクロプロセッサ１１０に直接入力されている。
酸素ポンプ素子７０ｆを含む上流排気ガスセンサ１０５ｆＢは、センサインタフェース回路１１５を介して、マイクロプロセッサ１１０と接続されている。
【０１７８】
図９の機能ブロック図は、後述の図１２内の各工程（処理機能）と対応付けて示している。
図９において、不活性異常検出手段９０１ｂ、９０４ｂ、目標空燃比設定手段９０２、上流・下流空燃比制御手段９０５ａ、９０３ａ、制御異常検出手段９０３ｄ、９０５ｄ、不活性補正手段９０５ｃ、９０３ｃ、燃料噴射制御手段９０６、学習記憶手段９０７は、それぞれ、前述（図４）と同様のものであり、各符号「７０Ｘ」を「９０Ｘ」に置き換えたのみである。
【０１７９】
また、図９内の検出信号電圧ＢＦ１、ＢＦ２、第１および第２の目標電圧ＢＦ０１、ＢＦ０２は、それぞれ、前述（図４）の検出信号電圧ＡＦ１、ＡＦ２、第１および第２の目標電圧ＡＦ０１、ＡＦ０２と同様のものである。
【０１８０】
車載エンジン制御装置１００Ｂは、前述（図１）と同様の上記構成、マイクロプロセッサ１１０、ＰＭＥＭ１１２Ｂおよびヒータ制御回路１５０に加えて、センサインタフェース回路１１５と、活性化検出手段９０１ａ、９０４ａと、未活性補正手段９０５ｂ、９０３ｂとを備えている。
燃料噴射制御手段９０６には、吸気管１１に設けられた負圧センサ１７からの検出信号と、活性化検出手段９０４ａを介した空燃比補正値ΔＢＦ００とが入力される。
【０１８１】
図１０は図８内の線形型の上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの特性曲線を示す説明図であり、図１０（Ａ）は等価電圧源５１ｆの出力特性を示し、図１０（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆに対するポンプ電流Ｉｐの特性を示し、図１０（Ｃ）は内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓの温度特性を示している。
【０１８２】
図１０（Ａ）の空燃比検出信号出力特性は、上流排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを横軸とし、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢ内の等価電圧源５１ｆの発生電圧Ｖｓを縦軸としており、前述（図１、図４）の上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆ、１０５ｒの場合（図２（Ａ））と同様である。
【０１８３】
図１０（Ａ）において、等価電圧源５１ｆの発生電圧Ｖｓは、１［ｇｒ］のガソリンを完全燃焼するために必要な空気の量１４．５７［ｇｒ］（理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．５７）を境にして、燃料リッチであれば約１．７［Ｖ］、燃料リーンであれば約０［Ｖ］の値に飽和し、理論空燃比においては基準電圧４５０［ｍＶ］となる。
【０１８４】
なお、図８、図９内の上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの等価電圧源５１ｆは、サンプル抽出された上流排気ガスのガス検出室に設けられており、ガス検出室内の酸素濃度は、酸素ポンプ素子７０ｆに給電されたポンプ電流Ｉｐの大小・正負によって、増減するようになっている。
【０１８５】
空燃比Ａ／Ｆとポンプ電流Ｉｐとの関係は、図１０（Ｂ）に示す通りである。
センサインタフェース回路１１５は、等価電圧源５１ｆの発生電圧Ｖｓが基準電圧４５０［ｍＶ］となるように、酸素ポンプ素子７０ｆにポンプ電流Ｉｐを供給する。
これにより、マイクロプロセッサ１１０には、ポンプ電流Ｉｐのバイアス加算により、常に正の値となるように補正された検出信号電圧ＢＦ１が入力される。
【０１８６】
図１０（Ｃ）に示す内部抵抗値Ｒｓの温度特性においては、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの内部温度を縦軸とし、内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓを横軸として示している。
図１０（Ｃ）において、内部抵抗値Ｒｓは、負の温度特性を有しており、寒冷時には数ＭΩ以上（図示せず）となっているが、温度上昇にともない、排気ガスセンサの活性開始温度６００℃においては約２２０Ωまで減少し、適正温度８００℃においては、約７５Ω（目標抵抗値）まで減少する。
【０１８７】
等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓは、内部抵抗５２ｆ、５２ｒを介して引上抵抗６０ｆ、６０ｒに印加される。
引上抵抗６０ｆ、６０ｒの各一端には、制御電源電圧Ｖｃｃが印加されている。
また、上流側の引上抵抗６０ｆの他端は、増幅器５５ｆおよびセンサインタフェース回路１１５を介してマイクロプロセッサ１１０に接続されている。
【０１８８】
上流側の引上抵抗６０ｆの他端に接続された増幅器５５ｆからは、検出信号電圧ＶＳ１が生成され、センサインタフェース回路１１５を介して、検出信号電圧ＢＦ１としてマイクロプロセッサ１１０に入力される。
一方、下流側の引上抵抗６０ｒの他端に接続された増幅器５５ｒからは、検出信号電圧ＢＦ２がマイクロプロセッサ１１０に入力される。
【０１８９】
したがって、下流側の検出信号電圧ＢＦ２は、図２（Ａ）で示した非線形出力信号となるのに対し、上流側の検出信号電圧ＢＦ１は、図１０（Ｂ）で示したポンプ電流Ｉｐがバイアス加算された線形出力信号となる。
これにより、上流空燃比制御手段９０５ａにおいては、空燃比を判定するためのデジタルフィルタ回路が不要となっている。
【０１９０】
ここで、増幅器５５ｆ、５５ｒの増幅率Ｇを「１」とした場合には、上流・下流空燃比の検出信号電圧ＶＳ１、ＢＦ２の電圧値Ｖｂｆは、等価電圧源５１ｆ、５１ｒの発生電圧Ｖｓと、内部抵抗５２ｆ、５２ｒの抵抗値Ｒｓと、引上抵抗６０ｆ、６０ｒの抵抗値Ｒｕとを用いて、以下の式（６）のように表される。
【０１９１】
Ｖｂｆ＝Ｖｓ＋（Ｖｃｃ−Ｖｓ）×Ｒｓ／（Ｒｓ＋Ｒｕ）
＝（Ｖｓ×Ｒｕ＋Ｖｃｃ×Ｒｓ）／（Ｒｓ＋Ｒｕ）・・・（６）
【０１９２】
前述と同様に、寒冷時においては、Ｒｓ＞＞Ｒｕとなるので、Ｖｂｆ≒Ｖｃｃとなるが、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの内部温度は、排気熱および上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの加熱作用によって上昇する。
したがって、内部抵抗の抵抗値Ｒｓが減少して、Ｒｓ＜＜Ｒｕになると、Ｖｂｆ≒Ｖｓとなり、燃料リッチの状態であれば、電圧値Ｖｂｆは０．５〜１．０［Ｖ］の範囲内となるので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの活性化が完了したと判定することができる。
【０１９３】
このように、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの活性化の検出は、前述と同様に、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの内部抵抗５２ｆ、５２ｒの温度依存性に基づいて検出される。
一方、下流ヒータ５３ｒは、上流ヒータ５３ｆの給電電流が所定値以下に減衰した時点で給電開始され、遅延給電時間の判定は、ヒータ抵抗Ｒｈの温度依存性により決定されるようになっている。
【０１９４】
ヒータ抵抗Ｒｈの値（図３（Ａ）参照）は、排気ガスによる排気熱と、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒへの給電にともなう自己加熱によって漸増するので、結露した下流ヒータ５３ｒの水分の蒸発を待ってから給電開始することが可能である。
また、上流側の活性化完了を待たないで、下流ヒータ５３ｒへの給電を開始することにより、全体としての活性化時間の短縮を行うことができる。
【０１９５】
次に、図９に示した機能構成について、図４との相違点を中心にして説明する。
図９において、内燃機関１０の周辺のインジェクタ１３、クランク角センサ１４、触媒１５、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒ、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒは、前述（図４）と同様に配置されている。
【０１９６】
ただし、この場合、図４内のエアフローセンサ１２に代えて、吸気管１１内に配置された負圧センサ１７が付加されており、回転速度Ｎと負圧センサ１７の検出信号との関数として、毎秒吸気量ｑが演算算出されるようになっている。
【０１９７】
したがって、必要とされるインジェクタ１３の開弁時間ΔＴは、吸気量Ｑａと、毎秒燃料噴射量ｆと、燃料噴射制御手段９０６の自主目標空燃比ＢＦ００＝Ｑａ／Ｆと、毎秒吸気量ｑと、内燃機関１０の回転速度Ｎと、制御定数Ｋとを用いて、以下の式（７）のように表される。
【０１９８】
ΔＴ＝Ｆ／ｆ
＝Ｑａ／（ｆ×ＢＦ００）
＝ｑ／（２×ｆ×Ｎ×ＢＦ００）
＝Ｋ×ｑ／Ｎ ・・・（７）
【０１９９】
ただし、式（７）において、制御定数Ｋは、以下の式（８）のように表される。
【０２００】
Ｋ＝０．５／（ｆ×ＢＦ００）・・・（８）
【０２０１】
マイクロプロセッサ１１０およびプログラムメモリ１１２Ｂを備えた車載エンジン制御装置１００Ｂは、ヒータ制御回路１５０およびプログラムメモリ１１２Ｂに格納された制御プログラムによって上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの給電制御を行うが、その詳細については、前述（図５、図６）の通りである。
【０２０２】
また、プログラムメモリ１１２Ｂは、空燃比制御プログラムを備えており、空燃比制御動作（図１１、図１２とともに後述する）を行うが、図９の車載エンジン制御装置１００Ｂ内に簡略制御ブロックが示されている。
【０２０３】
図９において、燃料噴射制御手段９０６は、回転速度Ｎと負圧センサ１７の検出信号とから演算算出された毎秒吸気量ｑに比例し、かつ回転速度Ｎに反比例して、インジェクタ１３による給燃量（燃料噴射量）Ｆを制御して、１次的には自主目標となる空燃比ＢＦ００が得られるよう動作する。
【０２０４】
上流空燃比制御手段９０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１に対応した上流位置の空燃比が、第１の目標電圧ＢＦ０１（上流位置の目標空燃比）と一致するように、燃料噴射制御手段９０６の自主目標空燃比ＢＦ００を補正するための空燃比補正値ΔＢＦ００（給燃量Ｆの増減補正指令）を生成する。
【０２０５】
下流空燃比制御手段９０３ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２の平均値に対応した下流位置の空燃比が、第２の目標電圧ＢＦ０２（下流位置の目標空燃比）と一致するように、第１の目標電圧ＢＦ０１を補正する。
【０２０６】
燃料噴射制御手段９０６に供給される空燃比補正値ΔＢＦ００は、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓが減少して、上流側の検出信号電圧ＢＦ１が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定される。
上流空燃比制御手段９０５ａに対する第１の目標電圧ＢＦ０１は、下流排気ガスセンサ１０５ｒの内部抵抗５２ｒの抵抗値Ｒｓが減少して、下流側の検出信号電圧ＢＦ２が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている。
【０２０７】
上流空燃比制御手段９０５ａは、第１の目標電圧ＢＦ０１と検出信号電圧ＢＦ１との偏差電圧に対する第３のＰＩＤ調節回路により構成されている。
また、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢが未活性状態の場合には、上流空燃比制御手段９０５ａに代えて、燃料噴射制御手段９０６に対して第１の初期値を供給する未活性補正手段９０５ｂが選択使用される。
【０２０８】
下流空燃比制御手段９０３ａは、第２の目標電圧ＢＦ０２と検出信号電圧ＢＦ２との偏差電圧に対する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成されている。
また、下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態であるときには、下流空燃比制御手段９０３ａに代えて、上流空燃比制御手段９０５ａに対して第２の初期値を供給する未活性補正手段９０３ｂが選択使用される。
【０２０９】
活性化検出手段９０１ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２がＬ（ロウ）レベルからＨ（ハイ）レベルに変化したことを検出して、活性化したと判定する。
不活性異常検出手段９０１ｂは、下流ヒータ５３ｒに給電されてから所定の判定時間を経過しても、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２がＬレベルからＨレベルに変化しないことを検出して、不活性異常であると判定する。
【０２１０】
不活性補正手段９０３ｃは、不活性異常検出手段９０１ｂが下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段９０３ａが生成する第１の目標電圧ＢＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段９０５ａに入力する。
【０２１１】
活性化検出手段９０４ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１が、リーンからリッチレベルに変化したことを検出して、活性化したと判定する。
また、不活性異常検出手段９０４ｂは、上流ヒータ５３ｆへの給電が行われてから所定の判定時間を経過しても、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１がリーンからリッチレベルに変化しないことを検出して、不活性異常であると判定する。
【０２１２】
不活性補正手段９０５ｃは、不活性異常検出手段９０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの不活性異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段９０５ａが生成する空燃比補正値ΔＢＦ００に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段９０６に入力する。
【０２１３】
異常検出手段９０３ｄは、下流空燃比制御手段９０３ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が、所定時間以上にわたって継続している場合に、下流空燃比制御手段９０３ａの異常であると判定する。
異常検出手段９０５ｄは、上流空燃比制御手段９０５ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が、所定時間以上にわたって継続している場合に、上流空燃比制御手段９０５ａの異常であると判定する。
【０２１４】
また、不活性補正手段９０３ｃは、異常検出手段９０３ｄが下流空燃比制御手段９０３ａの異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段９０３ａが生成する第１の目標電圧ＢＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段９０５ａに入力する。
【０２１５】
また、不活性補正手段９０５ｃは、異常検出手段９０５ｄが上流空燃比制御手段９０５ａの異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段９０５ａが生成する空燃比補正値ΔＢＦ００に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段９０６に入力する。
【０２１６】
なお、惰行運転または降坂運転において燃料カットが行われているときには、異常検出手段９０３ｄ、９０５ｄに代えて、燃料カット検出手段（図示せず）が作動して、空燃比の制御動作が停止されるようになっている。
【０２１７】
また、プログラムメモリ１１２Ｂは、学習記憶手段９０７となる制御プログラムを備えている。
学習記憶手段９０７は、内燃機関１０の回転速度Ｎと負圧センサ１７の検出信号とから演算算出される吸気量Ｑａと、クランク角センサ１４のパルス間隔（または、パルス発生密度）によって検出される内燃機関１０の回転速度Ｎと、に対応して順次記憶された最新複数回の下流空燃比制御手段９０３ａまたは上流空燃比制御手段９０５ａの出力値の平均値を記憶する。
【０２１８】
不活性補正手段９０３ｃ、９０５ｃにおいて適用される代替信号電圧としては、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆＢが正常動作していたときに学習記憶手段９０７によって学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【０２１９】
学習記憶手段９０７は、内燃機関１０の吸気量Ｑａまたは回転速度Ｎの少なくとも一方に対応して、順次記憶された最新複数回の下流空燃比制御手段９０３ａまたは上流空燃比制御手段９０５ａの出力値の平均値を記憶する。
【０２２０】
下流または上流の不活性補正手段９０３ｃ、９０５ｃにおいて適用される代替信号電圧としては、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆＢと、下流・上流空燃比制御手段９０３ａ、９０５ａと、が正常動作していたときに学習記憶手段９０７によって学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【０２２１】
次に、図８に示したこの発明の実施の形態２による動作について説明する。
図８において、電源スイッチ（図示せず）を閉路すると、電源開閉素子１０２が閉路して、外部電源１０１から駆動電源電圧Ｖｂが車載エンジン制御装置１００Ｂに印加され、定電圧電源回路１２０を介して安定化された制御電源電圧Ｖｃｃがマイクロプロセッサ１１０に供給される。
【０２２２】
マイクロプロセッサ１１０は、入力センサ群１０６および上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの動作状態と、プログラムメモリ１１２Ｂに格納された入出力制御プログラムとに基づいて、電気負荷群１０４および上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒを制御する。
【０２２３】
また、マイクロプロセッサ１１０は、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒを含む各種の入力センサ群１０６や、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒを含む各種の電気負荷群１０４に関する異常判定を行うことにより、異常発生時には、警報表示器１０３を駆動して、車両の運転者に通報するようになっている。
【０２２４】
なお、上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒの制御動作については、前述（図５、図６）のフローチャートに示した通りであるが、ここでは、図１１のタイミングチャートを参照しながら、概略的な制御動作について説明する。
【０２２５】
図１１において、図１１（Ａ）は電源開閉素子１０２の開閉動作、図１１（Ｂ）は上流ヒータ５３ｆの電流、図１１（Ｃ）は下流ヒータ５３ｒの電流、図１１（Ｄ）は上流排気ガスセンサ１０５ｆの活性化状態、図１１（Ｅ）は下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化状態、図１１（Ｆ）は上流の空燃比補正値ΔＢＦ００、図１１（Ｇ）は第１（上流）の目標電圧ＢＦ０１、図１１（Ｈ）は不活性異常検出手段９０４ｂ、異常検出手段９０５ｄによる上流異常発生状態、をそれぞれ示している。
【０２２６】
図１１（Ａ）は、図８内の電源開閉素子１０２が閉路され、時刻ｔ１において、上流ヒータ５３ｆの通電制御を開始する駆動要件（回転速度Ｎと機関温度とが、両方とも定められた適正な範囲内であって、不要な加熱制御を回避するための要件）の判定が完了したことを示している。
【０２２７】
図１１（Ｂ）は、時刻ｔ１において上流開閉素子５０ｆが閉路され、上流ヒータ５３ｆに給電されてから、上流ヒータ５３ｆの温度上昇にともなってヒータ抵抗Ｒｈが増大することにより、図３（Ｂ）の特性にしたがって減少する上流ヒータ５３ｆの電流変化を示している。
【０２２８】
図１１（Ｃ）は、時刻ｔ２において下流開閉素子５０ｒが閉路され、下流ヒータ５３ｒに給電されてから、下流ヒータ５３ｒの温度上昇にともなってヒータ抵抗Ｒｈが増大することにより、図３（Ｂ）の特性にしたがって減少する下流ヒータ５３ｒの電流変化を示している。なお、時刻ｔ２は、図６内の工程６０２において、上流ヒータ５３ｆの電流が所定値以下に減少したことによって決定される。
【０２２９】
図１１（Ｄ）は、時刻ｔ３において上流排気ガスセンサ１０５ｆＢが活性化したことを示し、図１１（Ｅ）は、時刻ｔ４において下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化したことを示している。
【０２３０】
なお、エンジンが短時間だけ運転された後に再始動したような場合には、余熱の影響によって、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの活性化タイミング（時刻ｔ３）と、下流ヒータ５３ｒの給電開始タイミング（時刻ｔ２）とは、微妙に接近することもあり得る。
しかし、少なくとも下流ヒータ５３ｒの給電開始の要件は、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢが活性化しているか否かとは無関係なので、単に、上流ヒータ５３ｆの給電電流が所定の設定閾値以下に減少することに応じて、下流ヒータ５３ｒへの給電が開始される。
【０２３１】
ただし、上流ヒータ５３ｆの給電電流に対する比較基準となる設定閾値は、駆動電源電圧Ｖｂに比例して、大きな値が適用されているので、たとえば上流ヒータ５３ｆの温度が４００℃まで上昇した時点で、下流ヒータ５３ｒの給電を開始する（図３（Ｂ）参照）。
このように、下流ヒータ５３ｒは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの活性化完了を待たずに通電開始されることにより、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化も早期に行われるようになっている。
【０２３２】
図１１（Ｆ）は、図９内の燃料噴射制御手段９０６に対する上流側の空燃比補正値ΔＢＦ００の変遷を示している。
空燃比補正値ΔＢＦ００としては、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの活性化時刻ｔ３までは、未活性補正手段９０５ｂによる第１の初期値が適用され、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの活性化（時刻ｔ３）後は、上流空燃比制御手段９０５ａによる負帰還制御出力が適用され、異常発生（時刻ｔ５）後は、不活性補正手段９０５ｃによる補正学習値が適用されるようになっている。
【０２３３】
図１１（Ｇ）は、図９内の上流空燃比制御手段９０５ａに対する第１の目標電圧ＢＦ０１の変遷を示している。
第１の目標電圧ＢＦ０１としては、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化時刻ｔ４までは、未活性補正手段９０３ｂによる第２の初期値が適用され、下流排気ガスセンサ１０５ｒの活性化（時刻ｔ４）後は、下流空燃比制御手段９０３ａによる負帰還制御出力が適用され、異常発生（時刻ｔ５）後は制御停止されるようになっている。
【０２３４】
図１１（Ｈ）は、時刻ｔ５において、不活性異常検出手段９０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの異常を検出するか、または、制御異常検出手段９０５ｄが上流空燃比制御手段９０５ａの異常を検出したこと（上流異常発生）を示している。
この上流異常発生にともなって、図１１（Ｆ）における空燃比補正値ΔＢＦ００としては、不活性補正手段９０５ｃによる補正学習値が適用され、図１１（Ｇ）における負帰還制御は停止するようになっている。
【０２３５】
なお、下流排気ガスセンサ１０５ｒの異常、または下流空燃比制御手段９０３ａの異常（下流異常）が発生した場合には、上流空燃比制御手段９０５ａに対して、不活性補正手段９０３ｃによる補正学習値を、第１の目標電圧ＢＦ０１として供給するようになっている。
【０２３６】
次に、図９の機能ブロック図とともに、図１２のフローチャートを参照しながら、図８に示したこの発明の実施の形態２による空燃比制御動作について説明する。
図１２において、各工程９００、９０１ａ〜９０１ｃ、９０２、９０３ａ、９０３ｃ、９０４ａ〜９０４ｃ、９０５ｃ、９０６、９０６ａ〜９０６ｅ、９０７〜９１０は、前述（図７）の各工程７００、７０１ａ〜７０１ｃ、７０２、７０３ａ、７０３ｃ、７０４ａ〜７０４ｃ、７０５ｃ、７０６、７０６ａ〜７０６ｅ、７０７〜７１０と同様の処理機能であり、各符号「７０Ｘ」を「９０Ｘ」に置き換えたのみである。
【０２３７】
まず、工程９００は、マイクロプロセッサ１１０が空燃比制御を開始する動作開始ステップであり、続く工程９０１ａ（活性化検出手段）は、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性状態にあるか否かを判定するステップである。
工程９０１ａにおいて、活性状態であれば「ＹＥＳ」と判定して工程９０２に移行し、未活性状態であれば「ＮＯ」と判定して工程９０１ｂに移行する。
【０２３８】
なお、工程９０１ａにおいては、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２が、たとえば４．５［Ｖ］以上のＨ（ハイ）レベルから、０．５〜１．０［Ｖ］のＬ（ロウ）レベルに変化したことを検出して、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化したと判定する。
【０２３９】
工程９０１ｂ（不活性異常検出手段）においては、計時タイマ（図示せず）が起動され、計時タイマが所定時間を超過していれば「ＹＥＳ」と判定して工程９０１ｃに移行し、時間超過でなければ「ＮＯ」と判定して工程９０３ｂに移行する。
【０２４０】
なお、工程９０１ｂが「ＮＯ」の判定を行うのは、下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化温度に達していない（未活性状態である）ことを意味し、工程９０１ｂが「ＹＥＳ」の判定を行うのは、十分な加熱時間が経過してもなお下流排気ガスセンサ１０５ｒが活性化しない（異常状態である）ことを意味している。
【０２４１】
また、一旦、活性化が行われて正常運転が行われているときには、検出信号電圧ＢＦ２がＬレベルからＨレベルに変化しない場合、および、ＨレベルからＬレベルに変化しない場合にも、不活性異常として判定されるようになっている。
【０２４２】
工程９０１ｃにおいては、異常報知指令を生成して警報表示器１０３を駆動するとともに、異常発生情報を、要因別にＲＡＭメモリ１１１の所定のアドレスに格納する。
工程９０２（目標空燃比設定手段）においては、第２の目標電圧ＢＦ０２を設定し、続く工程９０３ａ（下流空燃比制御手段）においては、第２のＰＩＤ制御を開始する。
【０２４３】
続く工程９０３ｄ（制御異常検出手段）においては、増減周期が過大に継続しているか否かを判定する。
具体的には、工程９０３ａにおける第２のＰＩＤ制御入力（検出信号電圧ＢＦ２）の論理レベルが、所定時間以上にわたってＬレベルまたはＨレベルの一方のレベルを持続している場合（過大継続発生時）には、「ＹＥＳ」と判定して工程９０１ｃに移行し、所定時間内に正常なＰＩＤ制御動作が開始すれば、「ＮＯ」と判定して工程９０４ａに移行する。
【０２４４】
工程９０１ｃに続く工程９０３ｃにおいては、工程９０３ａによる第２のＰＩＤ制御出力に代えて、代替設定値を適用して工程９０４ａに移行する。
この代替設定値は、後述の工程９０７で記憶された学習記憶値に基づいて算出される。すなわち、現在の回転速度Ｎおよび吸気量Ｑａに対応した代替設定値が補間演算によって算出される。
【０２４５】
工程９０１ｂで「ＮＯ」（下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態）と判定され場合に実行される工程９０３ｂ（未活性補正手段）においては、工程９０３ａによる第２のＰＩＤ制御出力に代えて、第２の初期値を適用して工程９０４ａに移行する。
このとき、工程９０５ａ（上流空燃比制御手段）に対する第１の目標電圧ＢＦ０１としては、工程９０３ａ（下流空燃比制御手段）による第２のＰＩＤ制御出力に代えて、未活性補正手段９０３ｂによる第２の初期値が適用される。
【０２４６】
工程９０４ａ〜９０５ｄは、上流空燃比制御に関するものであり、これらのうち、工程９０４ａ、９０４ｂ、９０４ｃは、下流空燃比制御の工程９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃに相当し、工程９０５ａ、９０５ｂ、９０５ｃ、９０５ｄは、下流空燃比制御の工程９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃ、９０３ｄに相当している。
【０２４７】
ただし、下流空燃比制御の工程９０３ａにおいては、非線形の検出信号電圧ＢＦ２と第２の目標電圧ＢＦ０２との偏差電圧に対する第２のデジタルフィルタ回路の出力によって第２のＰＩＤ制御が行われるのに対し、上流空燃比制御の工程９０５ａにおいては、センサインタフェース回路１１５から出力される線形の検出信号電圧ＢＦ１と、第１の目標電圧ＢＦ０１との偏差電圧に基づいて第３のＰＩＤ制御が行われる。
【０２４８】
したがって、工程９０４ａは活性化検出手段に相当し、工程９０４ｂは不活性異常検出手段に相当し、工程９０５ａは空燃比制御手段に相当し、工程９０５ｂは未活性補正手段に相当し、工程９０５ｃは不活性補正手段に相当し、工程９０５ｄは制御異常検出手段に相当する。
燃料噴射制御手段９０６に対する空燃比補正値ΔＢＦ００としては、上流空燃比制御手段９０５ａによる第３のＰＩＤ制御出力、または未活性補正手段９０５ｂによる第１の初期値、または不活性補正手段９０５ｃによる代替設定値が適用される。
【０２４９】
続く工程ブロック９０６（燃料噴射制御手段）において、まず、工程９０６ａでは、前述の式（７）で示された自主目標空燃比ＢＦ００に代えて、空燃比補正値ΔＢＦ００を加算した値「ＢＦ００＋ΔＢＦ００」を適用する。
続く工程９０６ｂでは吸気量Ｑａを算出し、続く工程９０６ｃでは適正な給燃量Ｆを算出し、続く工程９０６ｄではインジェクタ１３の開弁時間ΔＴを算出し、続く工程９０６ｅではクランク角センサ１４に応動するタイミングで燃料噴射用電磁弁を駆動する。
【０２５０】
続く工程９０７（学習記憶手段）においては、上流・下流空燃比制御手段９０５ａ、９０３ａによるＰＩＤ制御出力である空燃比補正値ΔＢＦ００と第１の目標電圧ＢＦ０１との値をサンプリング読出して、内燃機関１０の回転速度Ｎおよび毎秒吸気量ｑの値に対応した空燃比補正値ΔＢＦ００と第１の目標電圧ＢＦ０１との平均値を、ＲＡＭメモリ１１１に格納する。
【０２５１】
続く工程９０８は、電源スイッチ（図示せず）が閉路状態から開路状態に変化したか否かを判定するステップであり、閉路状態を維持していれば「ＮＯ」と判定して動作終了工程９１０に移行し、開路状態に変化したときには「ＹＥＳ」と判定して工程９０９に移行するようになっている。
【０２５２】
工程９０９においては、前述（図５、図６）の工程５０８、６０８による異常発生記憶情報と、図１２内の工程９０１ｃ、９０４ｃによる異常発生記憶情報と、工程９０７による学習記憶情報とを、不揮発性のデータメモリ１１３に転送格納してから、動作終了工程９１０に移行する。
【０２５３】
なお、工程９０９の実行過程においては、電源スイッチは開路されているが、電源開閉素子１０２は依然として閉路している。
したがって、マイクロプロセッサ１１０は、データメモリ１１３への保存データの転送退避処理が終わってから、電源開閉素子１０２が開路して動作停止する。
【０２５４】
また、電源スイッチが閉路状態であれば、マイクロプロセッサ１１０は、動作終了工程９１０において他の制御プログラムを実行し、所定時間内には再び動作開始工程９００に復帰して、動作開始工程９００と動作終了工程９１０との間の制御フローを繰返し実行するようになっている。
【０２５５】
なお、図１、図８においては、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの負線を、外部電源１０１（車載バッテリ）の負端子が接続された車体グランドＧＮＤに接続したが、車体グランドＧＮＤに代えて、車載エンジン制御装置１００Ａ、１００Ｂに接続して、車載エンジン制御装置１００Ａ、１００Ｂの内部で、たとえば０．５［Ｖ］程度のバイアス電圧を付与しておくことも可能である。この場合、活性化判定の電圧レベルは、バイアス加算分だけ大きな値にする必要がある。
【０２５６】
また、図８内の上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒの正端子を、引上抵抗６０ｆ、６０ｒに接続したが、引上抵抗６０ｆ、６０ｒに代えて、図１と同様の引下抵抗５４ｆ、５４ｒに接続してもよい。いずれの場合も、信号線の一端を解放端とすることによるノイズの混入を防止するための回路構成となっている。
【０２５７】
一方、図９内の燃料噴射制御手段９０６に対する空燃比補正値ΔＢＦ００に代えて、図４と同様に、空燃比補正係数Ｋｃを用いることも可能である。
この場合、以下の式（９）が成り立つ。
【０２５８】
ＢＦ００＋ΔＢＦ００＝ＢＦ００（１＋ΔＢＦ００／ＢＦ００） ・・・（９）
【０２５９】
よって、空燃比補正係数Ｋｃは、以下に式（１０）に相当する。
【０２６０】
Ｋｃ＝１＋ΔＢＦ００／ＢＦ００ ・・・・（１０）
【０２６１】
また、吸気量Ｑａ、給燃量Ｆ、自主目標空燃比ＢＦ００＝Ｑａ／Ｆ、空燃比補正係数Ｋｃを用いれば、補正後の給燃量Ｆｘは、以下の式（１１）のように表される。
【０２６２】
Ｆｘ＝Ｑａ／（Ｋｃ×ＢＦ００）
＝Ｆ／Ｋｃ ・・・（１１）
【０２６３】
式（１１）から、給燃量Ｆに対する補正係数１／Ｋｃは、空燃比に対する空燃比補正係数Ｋｃの逆数となっている。
以上の相互関係から、空燃比補正係数Ｋｃまたは空燃比補正値ΔＢＦ００の値に関する指令は、給燃量Ｆの増減補正指令として総称される。
【０２６４】
以上のように、この発明の実施の形態２（図８〜図１２）に係る車載エンジン制御装置１００Ｂには、内燃機関１０の排気流路に設けられた触媒１５の上流および下流位置に設けられ、吸気量Ｑａと給燃量Ｆとの比率（Ｑａ／Ｆ）からなる空燃比Ａ／Ｆに対応して、非線形または線形の検出信号電圧ＢＦ１、ＢＦ２を生成する上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒと、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒを早期に活性化するために、所定の要件が成立しているときに給電される上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒと、が接続されている。
【０２６５】
車載エンジン制御装置１００Ｂは、プログラムメモリ１１２Ｂと協働して燃料噴射制御手段９０６、上流空燃比制御手段９０５ａおよび下流空燃比制御手段９０３ａを実行するマイクロプロセッサ１１０と、ヒータ制御回路１５０と、を備えている。
ヒータ制御回路１５０は、マイクロプロセッサ１１０から駆動制御されて上流・下流ヒータ５３ｆ、５３ｒに給電するための上流・下流開閉素子５０ｆ、５０ｒと、マイクロプロセッサ１１０に対してヒータ電流検出信号Ｃｆ、Ｃｒを供給するための電流検出抵抗５７ｆ、５７ｒと、を備えている。
【０２６６】
燃料噴射制御手段９０６は、内燃機関１０の回転速度Ｎと、吸気管１１に設けられた負圧センサ１７の検出値と、から演算算出される吸気量Ｑａに比例して、燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルであるインジェクタ１３の開弁時間ΔＴを調整して燃料噴射量を制御し、所定の自主目標空燃比ＢＦ００が得られるように給燃量Ｆを制御する。
【０２６７】
上流空燃比制御手段９０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢから得られる検出信号電圧ＢＦ１に対応した上流位置の空燃比が、第１の目標電圧ＢＦ０１（上流位置の目標空燃比）と一致するように、燃料噴射制御手段９０６に対して給燃量Ｆの増減補正指令を発生する。
【０２６８】
下流空燃比制御手段９０３ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒから得られる検出信号電圧ＢＦ２に対応した下流位置の空燃比が、第２の目標電圧ＢＦ０２（下流位置の目標空燃比）と一致するように、第１の目標電圧ＢＦ０１を補正する。
【０２６９】
下流ヒータ５３ｒは、まず上流ヒータ５３ｆに給電されて、上流ヒータ５３ｆの温度上昇にともなって、上流ヒータ５３ｆに対する給電電流が所定値以下に減衰した時点で、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢがまだ未活性状態であっても、給電開始される。
【０２７０】
燃料噴射制御手段９０６の自主目標空燃比の値は、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの内部抵抗５２ｆの抵抗値Ｒｓが減少して、上流側の検出信号電圧ＢＦ１が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定される。
上流空燃比制御手段９０５ａに対する第１の目標電圧ＢＦ０１は、下流排気ガスセンサ１０５ｒの内部抵抗５２ｒの抵抗値Ｒｓが減少して、下流側の検出信号電圧ＢＦ２が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている。
【０２７１】
また、この発明の実施の形態２に係る車載エンジン制御装置１００Ｂは、プログラムメモリ１１２Ｂとして燃料噴射制御手段９０６に対して第１の初期値を供給する未活性補正手段９０５ｂ（第１の未活性補正手段）となる制御プログラムと、上流空燃比制御手段９０５ａに対して第２の初期値を供給する未活性補正手段９０３ｂ（第２の未活性補正手段）となる制御プログラムとを備えている。
【０２７２】
上流空燃比制御手段９０５ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢによる非線形の検出信号電圧ＶＳ１から、空燃比に比例した線形の検出信号電圧ＢＦ１を生成するセンサインタフェース回路１１５を備えている。
また、上流空燃比制御手段９０５ａは、センサインタフェース回路からの線形の検出信号電圧ＢＦ１と第１の目標電圧ＢＦ０１との偏差電圧を入力として負帰還制御を行う第３のＰＩＤ調節回路、または、第１の目標電圧ＢＦ０１と非線形の検出信号電圧ＶＳ１との偏差電圧に関する第１のデジタルフィルタ回路と第１のＰＩＤ調節回路を備えている。
【０２７３】
上流排気ガスセンサ１０５ｆＢが未活性状態であるときには、上流空燃比制御手段９０５ａに代えて、燃料噴射制御手段９０６に対して第１の初期値を供給する未活性補正手段９０５ｂが選択使用される。
下流空燃比制御手段９０３ａは、第２の目標電圧ＢＦ０２と非線形の検出信号電圧ＢＦ２との偏差電圧に関する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成されている。
下流排気ガスセンサ１０５ｒが未活性状態であるときには、下流空燃比制御手段９０３ａに代えて、上流空燃比制御手段９０５ａに対して第２の初期値を供給する未活性補正手段９０３ｂが選択使用される。
【０２７４】
以上の通り、この発明の実施の形態２（請求項３）によれば、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒが未活性状態であるときの上流・下流空燃比制御手段９０５ａ、９０３ａに代えて、第１・第２の初期値を生成する未活性補正手段９０５ｂ、９０３ｂが使用されるので、上流・下流排気ガスセンサ１０５ｆＢ、１０５ｒが未活性状態であるときに過度な燃料リッチ運転が行われないようにすることができる。
また、ＰＩＤ調節回路の積分信号電圧の応答遅れの影響を受けることがなく、速やかに初期値を設定することができる。
【０２７５】
また、この発明の実施の形態２（請求項４）によるプログラムメモリ１１２Ｂは、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆＢに関する活性化検出手段９０１ａ、９０４ａとなる制御プログラムと、不活性異常検出手段９０１ｂ、９０４ｂとなる制御プログラムと、不活性補正手段９０３ｃ、９０５ｃとなる制御プログラムとを備えている。
【０２７６】
下流の活性化検出手段９０１ａは、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２が、リーンからリッチレベル、またはリッチからリーンレベル、に変化したことを検出して活性化したと判定する。
下流の不活性異常検出手段９０１ｂは、下流ヒータ５３ｒに給電されてから所定の判定時間を経過しても、下流排気ガスセンサ１０５ｒの検出信号電圧ＢＦ２が、リーンからリッチレベル、またはリッチからリーンレベル、に変化しないことを検出して不活性異常であると判定する。
下流の不活性補正手段９０３ｃは、不活性異常検出手段９０１ｂが下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段９０３ａが生成する第１の目標電圧ＢＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段９０５ａに入力する。
【０２７７】
上流の活性化検出手段９０４ａは、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１が、リーンからリッチレベル、またはリッチからリーンレベル、に変化したことを検出して活性化したと判定する。
上流の不活性異常検出手段９０４ｂは、上流ヒータ５３ｆに給電されてから所定の判定時間を経過しても、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの検出信号電圧ＢＦ１が、リーンからリッチレベル、またはリッチからリーンレベル、に変化しないことを検出して不活性異常であると判定する。
上流の不活性補正手段９０５ｃは、不活性異常検出手段９０４ｂが上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの不活性異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段９０５ａが生成する給燃量Ｆの増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段９０６に入力する。
【０２７８】
また、この発明の実施の形態２（請求項５）によるプログラムメモリ１１２Ｂは、燃料カット運転状態ではないときに作用する下流・上流空燃比制御手段９０３ａ、９０５ａに対する異常検出手段９０３ｄ、９０５ｄとなる制御プログラムを備えている。
【０２７９】
下流の異常検出手段９０３ｄは、下流空燃比制御手段９０３ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、下流排気ガスセンサ１０５ｒの不活性異常検出手段９０１ｂが異常を検出していない場合に、下流空燃比制御手段９０３ａの異常であると判定する。
上流の異常検出手段９０５ｄは、上流空燃比制御手段９０５ａの発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、上流排気ガスセンサ１０５ｆＢの不活性異常検出手段９０４ｂが異常を検出していない場合に、上流空燃比制御手段９０５ａの異常であると判定する。
【０２８０】
下流の不活性補正手段９０３ｃは、下流の異常検出手段９０３ｄが下流空燃比制御手段９０３ａの異常状態を検出したことに応動して、下流空燃比制御手段９０３ａが生成する第１の目標電圧ＢＦ０１に代えて、所定の代替信号電圧を上流空燃比制御手段９０５ａに入力する。
上流の不活性補正手段９０５ｃは、上流の異常検出手段９０５ｄが上流空燃比制御手段９０５ａの異常状態を検出したことに応動して、上流空燃比制御手段９０５ａが生成する給燃量Ｆの増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を燃料噴射制御手段９０６に入力する。
【０２８１】
さらに、この発明の実施の形態２（請求項６）によるプログラムメモリ１１２Ｂは、学習記憶手段９０７となる制御プログラムを備えている。
学習記憶手段９０７は、内燃機関１０の吸気量Ｑａまたは回転速度Ｎの少なくとも一方に対応して順次記憶された、最新複数回の下流空燃比制御手段９０３ａまたは上流空燃比制御手段９０５ａの出力値の平均値を記憶する。
下流または上流の不活性補正手段９０３ｃ、９０５ｃにおいて適用される代替信号電圧は、下流・上流排気ガスセンサ１０５ｒ、１０５ｆＢと、下流・上流空燃比制御手段９０３ａ、９０５ａと、が正常動作していたときに学習記憶手段９０７によって学習記憶された、実測データの平均値が適用される。
【符号の説明】
【０２８２】
１０ 内燃機関、１２ エアフローセンサ、１３ インジェクタ、１４ クランク角センサ、１５ 触媒、１７ 負圧センサ、５０ｆ 上流開閉素子、５０ｒ 下流開閉素子、５３ｆ 上流ヒータ、５３ｒ 下流ヒータ、５７ｆ 上流電流検出抵抗、５７ｒ 下流電流検出抵抗、１００Ａ、１００Ｂ 車載エンジン制御装置、１０５ｆ、１０５ｆＢ 上流排気ガスセンサ、１０５ｒ 下流排気ガスセンサ、１１０ マイクロプロセッサ、１１２Ａ、１１２Ｂ プログラムメモリ、１５０ ヒータ制御回路、５０５、６０５ 過電流異常検出手段、５０７、６０７ 劣化検出手段、５０９、６０９ 不活性判定補正手段、５１０、６１０ 論理異常判定手段、６０２ 遅延給電時期判定手段、６１２ ヒータ電圧制御手段、７０１ａ、７０４ａ、９０１ａ、９０４ａ 活性化検出手段、７０１ｂ、７０４ｂ、９０１ｂ、９０４ｂ 不活性異常検出手段、７０３ａ、７０５ａ、９０３ａ、９０５ａ 空燃比制御手段、７０３ｃ、７０５ｃ、９０３ｃ、９０５ｃ 不活性補正手段、７０３ｄ、７０５ｄ、９０３ｄ、９０５ｄ 制御異常検出手段、７０６、９０６ 燃料噴射制御手段、７０７、９０７ 学習記憶手段、９０３ｂ、９０５ｂ 未活性補正手段、ＡＦ００、ＢＦ００ 自主目標空燃比、ＡＦ０１、ＢＦ０１ 第１の目標電圧、ＡＦ０２、ＢＦ０２ 第２の目標電圧、ＡＦ１、ＡＦ２、ＢＦ１、ＢＦ２ 検出信号電圧、Ｃｆ、Ｃｒ ヒータ電流検出信号、Ｄｆ、Ｄｒ ヒータ駆動指令、Ｋｃ 空燃比補正係数、抵抗値、Ｔｆ、Ｔｒ 論理監視信号、Ｖｂ 駆動電源電圧、ＶＳ１ 検出信号電圧。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気流路に設けられた触媒の上流および下流位置に設けられ、空燃比に対応した非線形または線形の検出信号電圧を生成する上流・下流排気ガスセンサと、
前記上流・下流排気ガスセンサを早期に活性化するために、所定要件が成立しているときに給電される上流・下流ヒータとが接続された車載エンジン制御装置であって、
プログラムメモリと協働して、燃料噴射制御手段と上流・下流空燃比制御手段とを実行するマイクロプロセッサを備えるとともに、
前記マイクロプロセッサから駆動制御されて前記上流・下流ヒータに給電するための上流・下流開閉素子と、前記マイクロプロセッサに対してヒータ電流検出信号を供給するための電流検出抵抗とを含むヒータ制御回路を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の吸気流路に設けられたエアフローセンサにより検出されるか、または前記内燃機関の回転速度に応じたパルス信号を生成する回転センサと前記内燃機関の吸気管に設けられた負圧センサの検出値とから演算算出される吸気量に比例して、燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルであるインジェクタの開弁時間を調整して燃料噴射量を制御し、所定の自主目標空燃比が得られるように給燃量を制御し、
前記上流空燃比制御手段は、前記上流排気ガスセンサから得られる検出信号電圧に対応した上流位置の空燃比が、上流位置の目標空燃比である第１の目標電圧と一致するように、前記燃料噴射制御手段に対して給燃量の増減補正指令を発生し、
前記下流空燃比制御手段は、前記下流排気ガスセンサから得られる検出信号電圧に対応した下流位置の空燃比が、下流位置の目標空燃比である第２の目標電圧と一致するように前記第１の目標電圧を補正し、
前記下流ヒータは、最初に給電された前記上流ヒータの温度上昇にともない前記上流ヒータに対する給電電流が所定値以下に減衰した時点で、前記上流排気ガスセンサがまだ未活性状態であっても給電開始され、
前記燃料噴射制御手段の自主目標空燃比の値は、前記上流排気ガスセンサの内部抵抗の抵抗値が減少して、上流側の検出信号電圧が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定され、
前記上流空燃比制御手段に対する第１の目標電圧は、前記下流排気ガスセンサの内部抵抗の抵抗値が減少して、下流側の検出信号電圧が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている
ことを特徴とする車載エンジン制御装置。
【請求項２】
前記上流空燃比制御手段は、前記第１の目標電圧と前記非線形の検出信号電圧との偏差電圧に関する第１のデジタルフィルタ回路と、負帰還制御を行う第１のＰＩＤ調節回路とにより構成されるか、または、空燃比に比例した線形信号電圧を得るセンサインタフェース回路と、前記線形信号電圧と前記第１の目標電圧との偏差電圧が入力される第３のＰＩＤ調節回路とにより構成され、
前記第１または第３のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第１の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように制限され、前記上流排気ガスセンサが未活性状態であるときの前記燃料噴射制御手段に対する前記第１の初期値は、前記第１の上限制限値により決定され、
前記下流空燃比制御手段は、前記第２の目標電圧と前記非線形の検出信号電圧との偏差電圧に関する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成され、
前記第２のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第２の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように制限され、前記第２の上限制限値は、前記下流排気ガスセンサが未活性状態であるときの前記上流空燃比制御手段に対する前記第２の初期値となる
ことを特徴とする請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項３】
前記プログラムメモリは前記燃料噴射制御手段に対して前記第１の初期値を供給する第１の未活性補正手段となる制御プログラムと、前記上流空燃比制御手段に対して前記第２の初期値を供給する第２の未活性補正手段となる制御プログラムとを備え、
前記上流空燃比制御手段は、前記上流排気ガスセンサによる空燃比の非線形の検出信号電圧から、空燃比に比例した線形の検出信号電圧を生成するセンサインタフェース回路
と、前記センサインタフェース回路からの前記線形の検出信号電圧と前記第１の目標電圧との偏差電圧を入力として負帰還制御を行う第３のＰＩＤ調節回路により構成されるか、または、前記第１の目標電圧と前記非線形の検出信号電圧との偏差電圧に関する第１のデジタルフィルタ回路と、第１のＰＩＤ調節回路と、により構成され、
前記上流排気ガスセンサが未活性状態であるときには、前記上流空燃比制御手段に代えて、前記第１の未活性補正手段が選択使用され、
前記下流空燃比制御手段は、前記第２の目標電圧と非線形の検出信号電圧との偏差電圧に関する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成され、
前記下流排気ガスセンサが未活性状態であるときには、前記下流空燃比制御手段に代えて、前記第２の未活性補正手段が選択使用される
ことを特徴とする請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項４】
前記プログラムメモリは、前記下流・上流排気ガスセンサに関し、下流および上流の活性化検出手段となる制御プログラムと、下流および上流の不活性異常検出手段となる制御プログラムと、下流および上流の不活性補正手段となる制御プログラムと、を含み、
前記下流の活性化検出手段は、前記下流排気ガスセンサの検出信号電圧が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化したことを検出して活性化したと判定し、
前記下流の不活性異常検出手段は、前記下流ヒータに給電されてから所定の判定時間を経過しても、前記下流排気ガスセンサの検出信号電圧が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化しないことを検出して不活性異常であると判定し、
前記下流の不活性補正手段は、前記不活性異常検出手段が前記下流排気ガスセンサの不活性異常状態を検出したことに応動して、前記下流空燃比制御手段が生成する第１の目標電圧に代えて、所定の代替信号電圧を前記上流空燃比制御手段に入力し、
前記上流の活性化検出手段は、前記上流排気ガスセンサの検出信号電圧が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化したことを検出して活性化したと判定し、
前記上流の不活性異常検出手段は、前記上流ヒータに給電されてから所定の判定時間を経過しても、前記上流排気ガスセンサの検出信号電圧が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化しないことを検出して不活性異常であると判定し、
前記上流の不活性補正手段は、前記不活性異常検出手段が前記上流排気ガスセンサの不活性異常状態を検出したことに応動して、前記上流空燃比制御手段が生成する前記給燃量の増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を前記燃料噴射制御手段に入力することを特徴とする請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項５】
前記プログラムメモリは、燃料カット運転状態ではないときに作用する前記下流・上流空燃比制御手段に対し、下流および上流の異常検出手段となる制御プログラムを含み、
前記下流の異常検出手段は、前記下流空燃比制御手段の発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、前記下流排気ガスセンサの不活性異常検出手段が異常を検出していない場合に、前記下流空燃比制御手段の異常であると判定し、
前記上流の異常検出手段は、前記上流空燃比制御手段の発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、前記上流排気ガスセンサの不活性異常検出手段が異常を検出していない場合に、前記上流空燃比制御手段の異常であると判定し、
前記下流の不活性補正手段は、前記下流の異常検出手段が前記下流空燃比制御手段の異常状態を検出したことに応動して、前記下流空燃比制御手段が生成する第１の目標電圧に代えて、所定の代替信号電圧を前記上流空燃比制御手段に入力し、
前記上流の不活性補正手段は、前記上流の異常検出手段が前記上流空燃比制御手段の異常状態を検出したことに応動して、前記上流空燃比制御手段が生成する前記給燃量の増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を前記燃料噴射制御手段に入力することを特徴とする請求項４に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項６】
前記プログラムメモリは、学習記憶手段となる制御プログラムを含み、
前記学習記憶手段は、前記内燃機関の吸気量または回転速度の少なくとも一方に対応して順次記憶された、最新複数回の前記下流空燃比制御手段または上流空燃比制御手段の出力値の平均値を記憶し、
前記下流または上流の不活性補正手段において適用される代替信号電圧は、前記下流・上流排気ガスセンサおよび前記下流・上流空燃比制御手段が正常動作していたときに、学習記憶手段によって学習記憶された実測データの平均値が適用される
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項７】
前記プログラムメモリは、前記上流・下流ヒータに対する過電流異常検出手段または劣化検出手段または論理異常判定手段の少なくとも１つの手段、および不活性判定補正手段となる制御プログラムを含み、
前記過電流異常検出手段は、前記電流検出抵抗によって検出された上流・下流ヒータへの給電電流が、所定の上限値を超過したことに応動して、異常検出信号を生成して前記上流・下流開閉素子を開路し、
前記劣化検出手段は、前記電流検出抵抗によって検出された上流・下流ヒータへの給電電流が、所定の下限値未満となったことに応動して異常検出信号を生成し、
前記論理異常判定手段は、前記上流・下流開閉素子に対する駆動指令と、前記上流・下流開閉素子の導通状態に応動する論理監視信号との論理の整合性を監視して、前記上流・下流ヒータの断線または短絡異常の有無、または、前記上流・下流開閉素子の断線または短絡異常の有無を判定し、
前記不活性判定補正手段は、前記過電流異常検出手段または前記劣化検出手段または前記論理異常判定手段が異常を検出したことに応動して、前記不活性異常検出手段おける不活性異常判定時間を延長させる
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項８】
前記劣化検出手段における判定下限電流は、前記上流・下流ヒータに対する給電電圧となる駆動電源電圧に比例して、大きな値となるように補正されている
ことを特徴とする請求項７に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項９】
前記プログラムメモリは、遅延給電時期判定手段となる制御プログラムを含み、
前記遅延給電時期判定手段は、前記電流検出抵抗により検出された上流ヒータへの給電電流が所定の設定閾値以下となったことに応動して、前記下流ヒータへの給電を開始し、
前記遅延給電時期判定手段における前記設定閾値は、前記上流ヒータに対する給電電圧となる駆動電源電圧に比例して、大きな値となるように補正されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項１０】
前記プログラムメモリは、ヒータ電圧制御手段となる制御プログラムを含み、
前記ヒータ制御回路は、少なくとも前記上流・下流開閉素子を含むパワーモジュールとして構成されており、
前記ヒータ電圧制御手段は、前記上流ヒータの給電電流の減衰にともなって、前記下流ヒータに対する給電が開始された時点で、前記上流・下流ヒータの合計電流が所定値を超過しないように前記開閉素子の通電デューティを制御して、少なくとも前記下流ヒータに対する平均給電電圧を抑制する
ことを特徴とする請求項１または請求項９に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排気流路に設けられた触媒の上流および下流位置に設けられ、空燃比に対応した非線形または線形の検出信号電圧を生成する上流・下流排気ガスセンサと、
前記上流・下流排気ガスセンサを早期に活性化するために、所定要件が成立しているときに給電される上流・下流ヒータとが接続された車載エンジン制御装置であって、
プログラムメモリと協働して、燃料噴射制御手段と上流・下流空燃比制御手段とを実行するマイクロプロセッサを備えるとともに、
前記マイクロプロセッサから駆動制御されて前記上流・下流ヒータに給電するための上流・下流開閉素子と、前記マイクロプロセッサに対してヒータ電流検出信号を供給するための電流検出抵抗とを含むヒータ制御回路を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の吸気流路に設けられたエアフローセンサにより検出されるか、または前記内燃機関の回転速度に応じたパルス信号を生成する回転センサと前記内燃機関の吸気管に設けられた負圧センサの検出値とから演算算出される吸気量に比例して、燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルであるインジェクタの開弁時間を調整して燃料噴射量を制御し、所定の自主目標空燃比が得られるように給燃量を制御し、
前記上流空燃比制御手段は、前記上流排気ガスセンサから得られる検出信号電圧に対応した上流位置の空燃比が、上流位置の目標空燃比である第１の目標電圧と一致するように、前記燃料噴射制御手段に対して給燃量の増減補正指令を発生し、
前記下流空燃比制御手段は、前記下流排気ガスセンサから得られる検出信号電圧に対応した下流位置の空燃比が、下流位置の目標空燃比である第２の目標電圧と一致するように前記第１の目標電圧を補正し、
前記下流ヒータは、最初に給電された前記上流ヒータの温度上昇にともない前記上流ヒータに対する給電電流が所定値以下に減衰した時点で、前記上流排気ガスセンサがまだ未活性状態であっても給電開始され、
前記燃料噴射制御手段の自主目標空燃比の値は、前記上流排気ガスセンサの内部抵抗の抵抗値が減少して、上流側の検出信号電圧が生成されるまでは、燃料リッチとなる第１の初期値に設定され、
前記上流空燃比制御手段に対する第１の目標電圧は、前記下流排気ガスセンサの内部抵抗の抵抗値が減少して、下流側の検出信号電圧が生成されるまでは、燃料リッチとなる第２の初期値に設定されている
ことを特徴とする車載エンジン制御装置。
【請求項２】
前記上流空燃比制御手段は、前記第１の目標電圧と前記非線形の検出信号電圧との偏差電圧に関する第１のデジタルフィルタ回路と、負帰還制御を行う第１のＰＩＤ調節回路とにより構成されるか、または、空燃比に比例した線形信号電圧を得るセンサインタフェース回路と、前記線形信号電圧と前記第１の目標電圧との偏差電圧が入力される第３のＰＩＤ調節回路とにより構成され、
前記第１または第３のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第１の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように制限され、前記上流排気ガスセンサが未活性状態であるときの前記燃料噴射制御手段に対する前記第１の初期値は、前記第１の上限制限値により決定され、
前記下流空燃比制御手段は、前記第２の目標電圧と前記非線形の検出信号電圧との偏差電圧に関する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成され、
前記第２のＰＩＤ調節回路の出力電圧は、第２の上限制限値以上にリッチ指令出力とならないように制限され、前記第２の上限制限値は、前記下流排気ガスセンサが未活性状態であるときの前記上流空燃比制御手段に対する前記第２の初期値となる
ことを特徴とする請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項３】
前記プログラムメモリは前記燃料噴射制御手段に対して前記第１の初期値を供給する第１の未活性補正手段となる制御プログラムと、前記上流空燃比制御手段に対して前記第２の初期値を供給する第２の未活性補正手段となる制御プログラムとを備え、
前記上流空燃比制御手段は、前記上流排気ガスセンサによる空燃比の非線形の検出信号電圧から、空燃比に比例した線形の検出信号電圧を生成するセンサインタフェース回路
と、前記センサインタフェース回路からの前記線形の検出信号電圧と前記第１の目標電圧との偏差電圧を入力として負帰還制御を行う第３のＰＩＤ調節回路により構成されるか、または、前記第１の目標電圧と前記非線形の検出信号電圧との偏差電圧に関する第１のデジタルフィルタ回路と、第１のＰＩＤ調節回路と、により構成され、
前記上流排気ガスセンサが未活性状態であるときには、前記上流空燃比制御手段に代えて、前記第１の未活性補正手段が選択使用され、
前記下流空燃比制御手段は、前記第２の目標電圧と非線形の検出信号電圧との偏差電圧に関する第２のデジタルフィルタ回路と、第２のＰＩＤ調節回路とにより構成され、
前記下流排気ガスセンサが未活性状態であるときには、前記下流空燃比制御手段に代えて、前記第２の未活性補正手段が選択使用される
ことを特徴とする請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項４】
前記プログラムメモリは、前記下流・上流排気ガスセンサに関し、下流および上流の活性化検出手段となる制御プログラムと、下流および上流の不活性異常検出手段となる制御プログラムと、下流および上流の不活性補正手段となる制御プログラムと、を含み、
前記下流の活性化検出手段は、前記下流排気ガスセンサの検出信号電圧が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化したことを検出して活性化したと判定し、
前記下流の不活性異常検出手段は、前記下流ヒータに給電されてから所定の判定時間を経過しても、前記下流排気ガスセンサの検出信号電圧が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化しないことを検出して不活性異常であると判定し、
前記下流の不活性補正手段は、前記不活性異常検出手段が前記下流排気ガスセンサの不活性異常状態を検出したことに応動して、前記下流空燃比制御手段が生成する第１の目標電圧に代えて、所定の代替信号電圧を前記上流空燃比制御手段に入力し、
前記上流の活性化検出手段は、前記上流排気ガスセンサの検出信号電圧が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化したことを検出して活性化したと判定し、
前記上流の不活性異常検出手段は、前記上流ヒータに給電されてから所定の判定時間を経過しても、前記上流排気ガスセンサの検出信号電圧が、リーンからリッチ、またはリッチからリーンレベルに変化しないことを検出して不活性異常であると判定し、
前記上流の不活性補正手段は、前記不活性異常検出手段が前記上流排気ガスセンサの不活性異常状態を検出したことに応動して、前記上流空燃比制御手段が生成する前記給燃量の増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を前記燃料噴射制御手段に入力することを特徴とする請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項５】
前記プログラムメモリは、燃料カット運転状態ではないときに作用する前記下流・上流空燃比制御手段に対し、下流および上流の異常検出手段となる制御プログラムを含み、
前記下流の異常検出手段は、前記下流空燃比制御手段の発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、前記下流排気ガスセンサの不活性異常検出手段が異常を検出していない場合に、前記下流空燃比制御手段の異常であると判定し、
前記上流の異常検出手段は、前記上流空燃比制御手段の発生出力が所定の上下限値の範囲外にある状態が所定時間以上にわたって継続していて、前記上流排気ガスセンサの不活性異常検出手段が異常を検出していない場合に、前記上流空燃比制御手段の異常であると判定し、
前記下流の不活性補正手段は、前記下流の異常検出手段が前記下流空燃比制御手段の異常状態を検出したことに応動して、前記下流空燃比制御手段が生成する第１の目標電圧に代えて、所定の代替信号電圧を前記上流空燃比制御手段に入力し、
前記上流の不活性補正手段は、前記上流の異常検出手段が前記上流空燃比制御手段の異常状態を検出したことに応動して、前記上流空燃比制御手段が生成する前記給燃量の増減補正指令に代えて、所定の代替信号電圧を前記燃料噴射制御手段に入力することを特徴とする請求項４に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項６】
前記プログラムメモリは、学習記憶手段となる制御プログラムを含み、
前記学習記憶手段は、前記内燃機関の吸気量または回転速度の少なくとも一方に対応して順次記憶された、最新複数回の前記下流空燃比制御手段または上流空燃比制御手段の出力値の平均値を記憶し、
前記下流または上流の不活性補正手段において適用される代替信号電圧は、前記下流・上流排気ガスセンサおよび前記下流・上流空燃比制御手段が正常動作していたときに、学習記憶手段によって学習記憶された実測データの平均値が適用される
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項７】
前記プログラムメモリは、前記上流・下流ヒータに対する過電流異常検出手段または劣化検出手段または論理異常判定手段の少なくとも１つの手段、および不活性判定補正手段となる制御プログラムを含み、
前記過電流異常検出手段は、前記電流検出抵抗によって検出された上流・下流ヒータへの給電電流が、所定の上限値を超過したことに応動して、異常検出信号を生成して前記上流・下流開閉素子を開路し、
前記劣化検出手段は、前記電流検出抵抗によって検出された上流・下流ヒータへの給電電流が、所定の下限値未満となったことに応動して異常検出信号を生成し、
前記論理異常判定手段は、前記上流・下流開閉素子に対する駆動指令と、前記上流・下流開閉素子の導通状態に応動する論理監視信号との論理の整合性を監視して、前記上流・下流ヒータの断線または短絡異常の有無、または、前記上流・下流開閉素子の断線または短絡異常の有無を判定し、
前記不活性判定補正手段は、前記過電流異常検出手段または前記劣化検出手段または前記論理異常判定手段が異常を検出したことに応動して、前記不活性異常検出手段おける不活性異常判定時間を延長させる
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項８】
前記劣化検出手段における判定下限電流は、前記上流・下流ヒータに対する給電電圧となる駆動電源電圧に比例して、大きな値となるように補正されている
ことを特徴とする請求項７に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項９】
前記プログラムメモリは、遅延給電時期判定手段となる制御プログラムを含み、
前記遅延給電時期判定手段は、前記電流検出抵抗により検出された上流ヒータへの給電電流が所定の設定閾値以下となったことに応動して、前記下流ヒータへの給電を開始し、
前記遅延給電時期判定手段における前記設定閾値は、前記上流ヒータに対する給電電圧となる駆動電源電圧に比例して、大きな値となるように補正されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
【請求項１０】
前記プログラムメモリは、ヒータ電圧制御手段となる制御プログラムを含み、
前記ヒータ制御回路は、少なくとも前記上流・下流開閉素子を含むパワーモジュールとして構成されており、
前記ヒータ電圧制御手段は、前記上流ヒータの給電電流の減衰にともなって、前記下流ヒータに対する給電が開始された時点で、前記上流・下流ヒータの合計電流が所定値を超過しないように前記開閉素子の通電デューティを制御して、少なくとも前記下流ヒータに対する平均給電電圧を抑制する
ことを特徴とする請求項１または請求項９に記載の車載エンジン制御装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２５２４７０（Ｐ２０１１−２５２４７０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８４３７（Ｐ２０１０−１２８４３７）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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