(57)【要約】【課題】  プレヒート制御を行う場合に素子割れの発生防止とセンサ素子の早期活性化の両立を好適に図る。【解決手段】  ＥＣＵ１Ａは、センサ素子１０ａと、これを覆うカバー１０ｂと、センサ素子１０ａを昇温するヒータ１０ｃとを備え、エンジンの排気系に設けられたＡ／Ｆセンサ１０につき、カバー１０ｂの温度が速やかに露点以上になるようにエンジン始動前にヒータ１０ｃに通電をするプレヒート制御手段を備える。プレヒート制御手段は具体的にはカバー１０ｂの温度が露点以上になるまでに必要な消費電力量Ｗｈを外気温度に応じて推定し、消費電力量Ｗが推定した消費電力量Ｗｈを超えるまでの間、第１のヒータＤＵＴＹでヒータ１０ｃに通電をする。またプレヒート制御手段は、エンジン始動前にカバー１０ｂの温度が露点以上になった場合に、カバー１０ｂの温度が露点よりも低くならないようにヒータ１０ｃに通電をする。【選択図】  図２
2010032275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ素子と、該センサ素子を覆うカバーと、前記センサ素子を昇温するヒータとを備え、エンジンの排気系に設けられたガスセンサにつき、
前記カバーの温度が露点以上になるように前記エンジン始動前に前記ヒータに通電をし、
前記エンジン始動前に前記カバーの温度が露点以上になった場合に、前記カバーの温度が露点よりも低くならないように前記ヒータに通電をするプレヒート制御手段を備えることを特徴とするガスセンサの制御装置。
【請求項２】
センサ素子と、該センサ素子を覆うカバーと、前記センサ素子を昇温するヒータとを備え、エンジンの排気系に設けられたガスセンサにつき、
前記エンジン始動前に、前記ヒータに微通電をするプレヒート制御手段と、
前記エンジン始動時の前記カバーの温度が露点よりも高い場合に、前記センサ素子を速やかに活性化させるための通電をした後に前記センサ素子の温度を目標温度にフィードバック制御する通電を前記ヒータに対して行い、
前記エンジン始動時の前記カバーの温度が露点よりも低い場合に、前記カバーの温度が露点以上になるまでの間、前記ヒータに微通電をする始動後通電制御手段とを備えることを特徴とするガスセンサの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスセンサの制御装置に関し、特にエンジンの排気系に設けられ、センサ素子と、センサ素子を覆うカバーと、センサ素子を昇温するヒータとを備えたガスセンサについての制御装置であるガスセンサの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気系にはＡ／ＦセンサやＯ２センサなどのガスセンサが設けられている。ガスセンサのセンサ素子には一般にセラミックが用いられているため、高温状態でセンサ素子が被水すると素子割れが発生する。この点、被水による素子割れを防止するため、エンジンの排気系に用いられるガスセンサはセンサ素子を覆うカバーを通気可能な構造にして備えていることが一般的である。
一方、エンジンの排気系に設けられたＡ／ＦセンサやＯ２センサなどのガスセンサの出力は例えば空燃比制御に用いられる。このため、近年重要性が高まっている環境問題への取り組みの一環として、排気エミッションを低減する観点からセンサ素子の早期活性化は強く望まれている。この点、センサ素子の早期活性化を図るため、ガスセンサはセンサ素子を昇温するヒータを備えていることがある。
【０００３】
被水による素子割れの発生を防止する技術として、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば以下のように提案されている。特許文献１ではエンジンの始動に応じてヒータを制御する点で関連性があると考えられる技術が提案されている。特許文献２ではプレヒート制御を行う点で関連性があると考えられる技術が提案されている。特許文献３ではヒータへの通電状態を切り換える点で関連性があると考えられる技術が提案されている。特許文献４ではカバーの温度に着目している点で関連性があると考えられる技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７３８２７号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０５２６号公報
【特許文献３】発明協会公開技報公技番号２００７−５０３５４９号
【特許文献４】発明協会公開技報公技番号２００７−５０２１７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、センサ素子はエンジンの排気系で具体的には以下のように被水する。
例えばエンジンが停止した場合、排気系では温度の低下に応じて水蒸気が結露する。またこのような結露はガスセンサのカバー内でも発生する。そしてカバー内で発生した結露水はエンジンの再始動後に、排気に乗ってセンサ素子に到達する。すなわちセンサ素子は例えばこのようにして被水することがある（以下、かかる被水態様を第１のケースと称す）。
また例えばエンジン始動後には、排気がカバーに接触した際に排気中の水蒸気がカバーで冷却されて結露する。こうして発生した結露水は排気とともにカバー内に侵入し、センサ素子に到達する。すなわちセンサ素子はこのようにして被水することもある（以下、かかる被水態様を第２のケースと称す）。
また例えばエンジン始動後には、排気が排気通路に接触した際に排気中の水蒸気が排気通路で冷却されて結露する。こうして発生した結露水は排気に乗ってガスセンサに到達するとともにカバー内に侵入し、さらにセンサ素子に到達する。すなわちセンサ素子はこのようにして被水することもある（以下、かかる被水態様を第３のケースと称す）。
【０００６】
この点、第３のケースに関しては、カバーを備えることで素子割れの発生が大幅に低減されている。一方、第１または第２のケースについては、現状以下に示すヒータ遅延制御が対策として採られている。すなわち、第１または第２のケースについては、カバーの温度（以下、単にカバー温とも称す）が排気からの受熱で露点以上の温度になるまで、センサ素子の温度（以下、単に素子温とも称す）を被水しても素子割れが発生しない温度に保つようにヒータを制御するヒータ遅延制御を行っている。このヒータ遅延制御によれば、カバー内外で発生した結露水が蒸発するまで、素子温を素子割れが発生しない温度に維持するので、第１また第２のケースに対して素子割れを有効に防止できる。
【０００７】
しかしながら、上述のヒータ遅延制御ではカバー温が露点以上の温度になるまでの間、素子温をセンサ素子１０ａが活性化された状態となる温度（以下、活性温度と称す）にまで高めることができない。このため上述のヒータ遅延制御では、その分センサ素子の活性化が遅れてしまう。一方、これに対してはエンジン始動前からヒータに通電をするプレヒート制御を行えば、センサ素子の活性化をより早めることもできる。しかしながらこの場合、プレヒート制御で素子温を活性温度にまで高めてしまうと、エンジン始動後に上述の第１または第２のケースによる素子割れが発生する虞がある。このためこの場合には、例えば素子温が素子割れの発生する温度よりも低い温度になるようにプレヒート制御を行うことが考えられる。しかしながら、この場合でも以下に示す問題がある。
【０００８】
図１３は素子温が素子割れの発生する温度よりも低い温度になるようにプレヒート制御を行うとともに、エンジン始動後にヒータ遅延制御を行った場合の素子温やカバー温の変化の一例をタイムチャートで示す図である。なお、ヒータ遅延制御後に行われる図示の制御については実施例で後述する。この例では、素子温が素子割れの発生する温度よりも低い温度になるようにプレヒート制御で微通電を行っている。そしてこれに応じて素子温は、被水による素子割れが発生する温度（許容限界温度）よりも低い温度の範囲内で上昇する。またカバーの温度も、センサ素子が微通電されることによって次第に上昇する。
【０００９】
この状況でカバー温が露点になる前にエンジンの始動があった場合には、プレヒート制御で行われていた微通電を継続する形でヒータ遅延制御が行われる。このヒータ遅延制御で、微通電を継続する時間はエンジンの排気からの受熱に応じたカバー昇温挙動に基づき適合した時間となっている。一方、プレヒート制御を行った場合には、カバーは排気からの受熱だけでなくプレヒート制御によっても昇温されている。このため、プレヒート制御を行った場合のエンジン始動後のヒータ遅延制御では、カバー温が露点を超えた後でも微通電が継続されてしまう。
【００１０】
すなわち、素子温が素子割れの発生する温度よりも低くなるようにプレヒート制御を行い、これによりセンサ素子の早期活性化を図ろうとした場合であっても、上記のようにして適合した時間に基づくヒータ遅延制御では、センサ素子の活性化が遅れてしまい、この分ガスセンサの出力を利用した空燃比制御等によって排気エミッションの更なる低減を図ることができなくなる。
またプレヒート制御によれば、素子温を素早く活性温度にまで高めることも可能なことから、上記のように素子温が素子割れの発生する温度よりも低くなるようにプレヒート制御をする方法以外でも、素子割れの発生防止とセンサ素子の早期活性化の両立を好適に図ることができる技術が望まれる。
【００１１】
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、プレヒート制御を行う場合に素子割れの発生防止とセンサ素子の早期活性化の両立を好適に図ることができるガスセンサの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明のガスセンサの制御装置は、センサ素子と、該センサ素子を覆うカバーと、前記センサ素子を昇温するヒータとを備え、エンジンの排気系に設けられたガスセンサにつき、前記カバーの温度が露点以上になるように前記エンジン始動前に前記ヒータに通電をし、前記エンジン始動前に前記カバーの温度が露点以上になった場合に、前記カバーの温度が露点よりも低くならないように前記ヒータに通電をするプレヒート制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また本発明のガスセンサの制御装置は、センサ素子と、該センサ素子を覆うカバーと、前記センサ素子を昇温するヒータとを備え、エンジンの排気系に設けられたガスセンサにつき、前記エンジン始動前に、前記ヒータに微通電をするプレヒート制御手段と、前記エンジン始動時の前記カバーの温度が露点よりも高い場合に、前記センサ素子を速やかに活性化させるための通電をした後に前記センサ素子の温度を目標温度にフィードバック制御する通電を前記ヒータに対して行い、前記エンジン始動時の前記カバーの温度が露点よりも低い場合に、前記カバーの温度が露点以上になるまでの間、前記ヒータに微通電をする始動後通電制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プレヒート制御を行う場合に素子割れ発生の防止とセンサ素子の早期活性化の両立を好適に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａで実現されている本実施例に係るガスセンサの制御装置をガスセンサであるＡ／Ｆセンサ１０とともに模式的に示す図である。ＥＣＵ１Ａは図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成されるマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称す）２Ａと、ローパスフィルタ（以下、単にＬＰＦと称す）３と、センサ回路４と、ヒータ制御回路５と、図示しないＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器などを有して構成されている。Ａ／Ｆセンサ１０はセンサ素子１０ａと、センサ素子１０ａを覆うカバー１０ｂと、センサ素子１０ａを昇温するヒータ１０ｃとを有して構成されている。なお、カバー１０ｂは例えばインナーカバーおよびアウターカバーなど複数のカバーで構成されていてもよい。このときカバー温は例えばインナーカバーの温度とすることができる。
Ａ／Ｆセンサ１０は図示しないエンジンの排気系に設けられており、エンジンやＥＣＵ１Ａは図示しない車両（いわゆるハイブリッド車両）に搭載されている。ハイブリッド車両の場合、バッテリ６の容量が大きいため、エンジン始動前に行うプレヒート制御を好適に行うことができる。
【００１７】
Ａ／Ｆセンサ１０の出力検出にあたって、マイコン２Ａはセンサ素子１０ａに電圧を印加するための信号を出力する。この信号はＤ／Ａ変換器により矩形状のアナログ電圧に変換された後、ＬＰＦ３で高周波成分を除去された上でセンサ回路４に入力される。センサ回路４は入力されたアナログ電圧をもとにセンサ素子１０ａに電圧を印加する。この電圧印加時にマイコン２ＡはＡ／Ｆセンサ１０から、電圧印加に伴い排気中の酸素濃度に応じてセンサ素子１０ａに流れる電流をセンサ回路４及びＡ／Ｄ変換器を介して検出する。
【００１８】
一方、ヒータ１０ｃの制御にあたって、ヒータ制御回路５はマイコン２Ａの制御のもと、ヒータ１０ｃへの通電を制御する。マイコン２Ａがヒータ１０ｃへの通電を行うようにヒータ制御回路５を制御すると、バッテリ６からヒータ１０ｃへ電力が供給される。同時にこのときマイコン２Ａはヒータ制御回路５を制御して、ヒータ１０ｃへの通電をデューティ制御する。またマイコン２Ａはこのときヒータ制御回路５およびＡ／Ｄ変換器を介してヒータ１０ｃの電流、電圧を検出する。マイコン２Ａは検出値に基づきインピーダンスやアドミタンスを算出する。
【００１９】
ＥＣＵ１Ａには、上記のようにＡ／Ｆセンサ１０（より具体的にはヒータ１０ｃ）が制御対象として電気的に接続されている。またＥＣＵ１ＡにはＡ／Ｆセンサ１０や、車両の外気温を検知する外気温センサ１１や、車両のドアの開閉状態を検知するドアＳＷ１２などの各種のセンサが電気的に接続されている。またＥＣＵ１Ａには、スマートエントリーキーを所持したドライバの車両への接近、離間に応じてドアの開閉を自動的に行うスマートエントリー機能を実現するＥＣＵ（図示省略）が電気的に接続されている。
ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ１Ａでは各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが機能的に実現される。この点、本実施例では特に以下に示すプレヒート制御手段と始動後通電制御手段とがＥＣＵ１Ａで機能的に実現されている。
【００２０】
プレヒート制御手段はプレヒート制御として、カバー１０ｂの温度（カバー温）が露点以上になるようにエンジン始動前にヒータ１０ｃに通電をする。さらにプレヒート制御手段はプレヒート制御として、エンジン始動前にカバー温が露点以上になった場合には、カバー温が露点よりも低くならないようにヒータ１０ｃに通電をする。この点、ヒータ１０ｃへの通電はデューティ制御で行われ、通電状態はデューティ制御に係るヒータＤＵＴＹを変更することで切り換えられる。
【００２１】
エンジン始動前にヒータ１０ｃに通電するにあたり、プレヒート制御手段は具体的には車両のドアが開いたときに通電を開始する。なお、例えばドアが開いたままの状態でエンジンが停止した場合も考慮し、プレヒート制御手段はドライバが運転席に乗車したときにも通電を開始する。ドライバが運転席に乗車したか否かは例えばスマートエントリー機能に基づき判定するようにすることができる。またこれに対してさらに例えばスマートエントリー機能の故障等により運転席への乗車を検出できなかった場合も考慮し、プレヒート制御手段はドライバがキー操作でＢａｔｔ  ＯＮにしたときにも通電を開始する。
【００２２】
またヒータ１０ｃに通電をするにあたり、プレヒート制御手段は具体的には速やかにカバー温が露点以上になるようにヒータ１０ｃに通電をする。
この点、プレヒート制御手段は具体的にはカバー温が露点以上になるまでに必要な消費電力量Ｗｈを外気温度に応じて推定し、消費電力量Ｗが推定した消費電力量Ｗｈを超えるまでの間、第１のヒータＤＵＴＹでヒータ１０ｃに通電をする。
第１のヒータＤＵＴＹは素早い昇温を図るために、センサ素子１０ａの温度Ｔ（素子温Ｔ）が、センサ素子１０ａに故障が生じる温度Ｔｈに達しない範囲内で可能な限り大きく設定されることが好ましい。この点、プレヒート制御手段は素子温Ｔと温度Ｔｈ（より具体的には温度Ｔｈに対して故障に対する余裕をいくらか持たせた温度Ｔｈ´）とに基づき、素子温Ｔが温度Ｔｈに達しない範囲内で可能な限り大きくなるように第１のヒータＤＵＴＹを調整する。
またカバー温が露点よりも低くならないようにヒータ１０ｃに通電をするにあたり、プレヒート制御手段は具体的には第２のヒータＤＵＴＹでヒータ１０ｃに通電をする。この通電はカバー温の保温が目的であるため、第２のヒータＤＵＴＹは第１のヒータＤＵＴＹよりも小さく設定することができる。
【００２３】
始動後通電制御手段は、エンジン始動時にカバー温が露点以上になっている場合には、素子温Ｔを目標温度にフィードバック（以下、単にＦＢと称す）制御する通電をヒータ１０ｃに対して行う。ＦＢ制御は、具体的には素子温Ｔをインピーダンスで判定するとともに、インピーダンスが目標温度に対応する所定のインピーダンスになるようにヒータ１０ｃへの通電をデューティ制御することで行われる。なお、ＦＢ制御はインピーダンスの代わりにアドミタンスで行われてもよい。一方、エンジン始動時にカバー温が露点よりも低い場合、始動後通電制御手段はヒータ１０ｃへの通電を一旦ＯＦＦにし、その後前述したヒータ遅延制御を開始する。なお、目標温度は所定の活性温度に設定されている。
【００２４】
次にＥＣＵ１Ａの動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１Ａでは、図２のフローチャートに示す処理がごく短い時間間隔で繰り返し実行される。なお、本フローチャートはエンジン停止後に開始される。ＥＣＵ１Ａはドアが閉じているか否か（ドアＣＬＯＳＥであるか否か）を判定する（ステップＳ１１）。肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ａはドアが開いたか否か（ドアＯＰＥＮであるか否か）を判定する（ステップＳ１２）。否定判定であれば、肯定判定されるまでの間、ステップＳ１２に示す判定を繰り返し実行する。一方、ステップＳ１１で否定判定であった場合には、ＥＣＵ１Ａはドライバが運転席に乗車したか否かを判定する（ステップＳ１３）。否定判定であれば、ＥＣＵ１ＡはＢａｔｔ  ＯＮになったか否かを判定する（ステップＳ１４）。否定判定であれば、ステップＳ１３に戻る。
【００２５】
ステップＳ１２、Ｓ１３またはＳ１４で肯定判定であれば、プレヒート制御の実行条件が成立したと判断され、ＥＣＵ１Ａはプレヒート制御を開始する（ステップＳ１５Ａ）。すなわち、本ステップでエンジン始動前にヒータ１０ｃへの通電が開始される。このとき通電は第１のヒータＤＵＴＹによって行われ、これによりカバー温の素早い昇温が図られると同時に、センサ素子１０ａの早期活性化も図られる。続いてＥＣＵ１Ａは、カバー１０ｂの温度が露点以上になるまでに必要な消費電力量Ｗｈを外気温度に応じて推定する（ステップＳ１６）。続いてＥＣＵ１Ａは消費電力量Ｗが必要な消費電力量Ｗｈを超えているか否かを判定する（ステップＳ１７）。否定判定であれば、ＥＣＵ１Ａは素子温Ｔが温度Ｔｈ´よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００２６】
ステップＳ１８で否定判定であれば、ＥＣＵ１Ａは素子温Ｔが温度Ｔｈ´よりも低くなるようにヒータＤＵＴＹを調整する（ステップＳ１９）。すなわち、本ステップで第１のヒータＤＵＴＹが調整される。これにより、素子温Ｔがセンサ素子１０ａに故障が生じる温度Ｔｈに達しない範囲内で、カバー温の昇温を素早く図ることができる。ステップＳ１８の肯定判定、またはステップＳ１９の後にはステップＳ１７に戻る。一方、ステップＳ１７で肯定判定であれば、ＥＣＵ１ＡはヒータＤＵＴＹを第２のヒータＤＵＴＹに設定して通電をする（ステップＳ２０）。これにより、カバー温が再び露点より低くなることを防止できる。従ってこれにより、エンジン始動後、カバー１０ｂの内外で結露水が発生することによる素子割れの発生を防止できる。
【００２７】
次にプレヒート制御実行中に、エンジンの始動があった場合について図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートはエンジンの始動があった場合に開始される。ＥＣＵ１Ａは消費電力量Ｗが必要な消費電力量Ｗｈを超えているか否かを判定する（ステップＳ２１）。肯定判定であれば、カバー温が露点を超えていると判断し、ＥＣＵ１ＡはＦＢ制御を開始する（ステップＳ２２）。これにより素子温Ｔを活性温度に維持することができる。一方、ステップＳ２１で否定判定であれば、ＥＣＵ１Ａはヒータ１０ｃへの通電を一旦ＯＦＦし（ステップＳ２３）、その後ヒータ遅延制御を開始する（ステップＳ２４）。
【００２８】
すなわち、本実施例ではプレヒート制御でカバー温の素早い昇温を図るものの、仮にカバー温が露点を超える前にエンジンの始動があった場合には、素子温Ｔの低下を図るべく通電を一旦ＯＦＦにし、素子割れの発生を防止する。またこの場合にはカバー温が露点を超えていないため、その後ヒータ遅延制御を行うことで、素子割れの発生を防止する。これにより、カバー温が露点を超える前にエンジンの始動があった場合の安全性も確保できる。
【００２９】
図４は図２および図３に示すフローチャートに対応するタイムチャートの一例を示す図である。エンジン始動前にプレヒート制御の実行条件が成立した場合には、ヒータ１０ｃへの通電が開始される。このときヒータ１０ｃへの印加電圧は第１のヒータＤＵＴＹに応じた大きさとなる。またヒータ１０ｃへの通電が開始されると、素子温Ｔ、カバー温および消費電力量Ｗがそれぞれ上昇する。そして消費電力量Ｗが必要な消費電力量Ｗｈを超えた場合には、カバー温が露点以上になる。このときにはカバー温が再び露点よりも低くならないように第２のヒータＤＵＴＹでヒータ１０ｃへの通電が行われる。このため印加電圧は低くなる。さらにその後エンジンの始動があった場合には、ＦＢ制御が開始される。このため素子温Ｔが活性温度に制御される。
【００３０】
なお、カバー温が露点を超える前にエンジンの始動があった場合には、カバー１０ｂの内外で結露水が発生し得る。そしてこの場合には、図３に示すフローチャートのステップＳ２３で通電を一旦ＯＦＦにしても、素子温Ｔが素子割れの発生する温度（許容限界温度）よりも低くなるまでの間に、センサ素子１０ａが結露水を被水して素子割れが発生する可能性も考えられる（図５参照）。この点、ＥＣＵ１Ａはカバー温が露点よりも低い場合にエンジンの始動を禁止する始動禁止手段をさらに備えてもよい。この始動禁止手段はＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。
【００３１】
図６はかかる始動禁止手段をさらに備えたＥＣＵ１Ａ（以下、ＥＣＵ１Ａ´と称す）の動作をフローチャートで示す図である。なお、本フローチャートに示す処理はプレヒート制御開始時に開始される。また、始動禁止手段をさらに備えた場合には図３のフローチャートに示す処理は行わないでよい。
ＥＣＵ１Ａ´は、消費電力量Ｗが必要な消費電力量Ｗｈを超えているか否かを判定し（ステップＳ３１）、否定判定であれば、カバー温が露点よりも低いと判断してエンジンの始動を禁止する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の後にはステップＳ３１に戻る。その後、ステップＳ３１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ａ´はエンジンの始動を許可するとともに（ステップＳ３３）、ＦＢ制御を開始する（ステップＳ３４）。これにより、カバー温が露点を超える前にエンジンの始動があった場合に発生し得る上述の素子割れもより確実に防止できる。
このようにＥＣＵ１Ａおよび１Ａ´は素子割れ発生の防止とセンサ素子１０ａの早期活性化の両立を好適に図ることができる。
【実施例２】
【００３２】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｂは、以下に示すプレヒート兼始動後通電制御手段を実施例１で前述したプレヒート制御手段および始動後通電制御手段の代わりに備えている点と、カバー温が露点よりも低い場合にエンジンの始動を禁止する始動禁止制御手段をさらに備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。またＥＣＵ１Ｂには、実施例１の場合と同様に制御対象や各種のセンサなどが接続されている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｂについては図示省略する。なお、プレヒート兼始動後通電制御手段はＥＣＵ１ＡのＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。
【００３３】
プレヒート兼始動後通電制御手段は、エンジン始動前にプレヒート制御としてＦＢ制御を行うとともに、エンジン始動後も継続してＦＢ制御を行う。プレヒート兼始動後通電制御手段は具体的にはプレヒート制御の実行条件が成立した場合に、まずヒータ１０ｃにヒータＤＵＴＹ１００％の通電（フル通電）をすることで、センサ素子１０ａが速やかに活性化するようにし、その後ＦＢ制御を行う。このＦＢ制御はフル通電に応じて素子温Ｔが所定の活性温度に達するタイミング以降のタイミングで速やかに行われる。なお、前述の図５や図１３に示すフル通電やＦＢ制御もフル通電の開始条件が図示のように異なるだけで、プレヒート兼始動後通電制御手段が行うフル通電やＦＢ制御と基本的に同様の制御となっている。
【００３４】
次にＥＣＵ１Ｂの動作を図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートでは図２に示すフローチャートで前述した処理と同じ処理には同じステップ番号を付している。このためここでは特に図２に示すフローチャートとは処理が異なる部分について説明する。ステップＳ１２、Ｓ１３またはＳ１４で肯定判定であった場合（すなわちプレヒート制御の実行条件が成立した場合）、ＥＣＵ１Ｂはプレヒート制御として、まずフル通電をするとともにＦＢ制御を開始する（ステップＳ１５Ｂ）。フル通電をすることで、センサ素子１０ａの早期活性化を好適に図ることができる。またＦＢ制御を行うことによって早期活性したセンサ素子１０ａの活性状態を維持できる。
【００３５】
ステップＳ１５Ｂに続いて、ＥＣＵ１Ｂはカバー温が露点よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４１）。ここで、プレヒート継続時間とカバー温との間には一定の相関関係がある。このため、ＥＣＵ１Ｂは本ステップで具体的には外気温に基づきプレヒート制御開始時のカバー温を推定するとともに、プレヒート継続時間に基づき現在のカバー温を推定し、推定したカバー温が露点よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ４１で否定判定であれば、ＥＣＵ１Ｂはエンジンの始動を禁止する（ステップＳ４２）。これにより素子割れの発生を防止することができる。ステップＳ４２の後にはステップＳ４１に戻る。一方、ステップＳ４２で肯定判定であった場合には、エンジンを始動しても素子割れが発生する危険はないと判断し、ＥＣＵ１Ｂはエンジンの始動を許可する（ステップＳ４３）。
【００３６】
図８は図７に示すフローチャートに対応するタイムチャートの一例を示す図である。プレヒート制御の実行条件が成立すると、まずフル通電が行われる。このためヒータＤＵＴＹは１００％になる。そしてこれに応じて素子温Ｔは所定の活性温度に速やかに到達する。その後、ＦＢ制御が行われると素子温Ｔは目標温度に収束する。一方、カバー温はセンサ素子１０ａからの受熱で次第に上昇し、プレヒート制御の開始からおよそ３０秒で露点を超える。そして露点を超えた後ではエンジンを始動してもカバー１０ｂの内外で結露水が発生しないため、プレヒート制御を開始してからおよそ３０秒後にエンジンの始動を許可する。
【００３７】
なお、カバー温の上昇をアイドル運転時の場合と比較すると、アイドル運転時には排気からの受熱もあるため、ＥＣＵ１Ｂでプレヒート制御を行った場合と比較してカバー温が速やかに上昇する。しかし、ＥＣＵ１Ｂでプレヒート制御を行った場合にはセンサ素子１０ａが速やかに活性化される。このため、ＥＣＵ１Ｂでプレヒート制御を行った場合には、例えばアイドル運転時にカバー温が露点に達した後にセンサ素子１０ａの活性化を図るような場合よりも、センサ素子１０ａの早期活性化を図ることができる。またＥＣＵ１Ｂではカバー温が露点に達するまでの間エンジンの始動が禁止されるので、排気エミッションも低減される。
このようにＥＣＵ１Ｂはプレヒート制御を行う場合に、素子割れ発生の防止とセンサ素子１０ａの早期活性化の両立を好適に図ることができる。
【実施例３】
【００３８】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｃは、以下に示すプレヒート制御手段と始動後通電制御手段とを代わりに備えている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。またＥＣＵ１Ｃには、実施例１の場合と同様に制御対象や各種のセンサなどが接続されている。このため本実施例ではＥＣＵ１Ｃについては図示省略する。なお、本実施例に係るプレヒート制御手段および始動後通電制御手段はＥＣＵ１ＡのＲＯＭに格納されたプログラムを変更することで実現できる。
【００３９】
プレヒート制御手段は、本実施例ではエンジン始動前にヒータ１０ｃに微通電をする。ヒータ１０ｃに微通電をするにあたり、プレヒート制御手段は具体的には素子温Ｔが被水により素子割れが発生する温度よりも低い温度になるように、数％程度のヒータＤＵＴＹでヒータ１０ｃに微通電をする。
図９は微通電をした場合の素子温Ｔやカバー温の変化の一例をタイムチャートで示す図である。数％程度（ここではおよそ５％）のヒータＤＵＴＹで微通電をした場合、素子温Ｔは次第に上昇し、その後センサ素子１０ａが被水しても素子割れが発生しない略一定の温度（ここではおよそ３００℃）になる。一方、カバー温はプレヒート継続時間の長さに比例するようにして次第に上昇する。そしてプレヒート制御で微通電をした場合のカバー温は、参考として示したアイドル運転時の場合と比較して、プレヒート制御の開始から比較的長い時間が経過した後（ここではおよそ２８０秒後）に露点を超えることになる。
【００４０】
このためエンジン始動時のカバー温が露点よりも低い場合、本実施例では始動後通電制御手段が、カバー温が露点以上になるまでの間、ヒータ１０ｃに微通電をする。そしてこの微通電はプレヒート制御手段が行う微通電と同様に行われる。すなわち、始動時通電制御手段はプレヒート制御手段が行っていた微通電を継続する形で微通電を行う。一方、カバー温が露点以上になるまでの間、ヒータ１０ｃに微通電をするにあたり、始動後通電制御手段は、プレヒート制御開始時のカバー温とプレヒート継続時間とに基づき、エンジン始動後微通電最適時間Ｔｂ（以下、最適時間Ｔｂと称す）を決定するとともに、決定した最適時間Ｔｂが経過するまでの間、微通電をする。
【００４１】
ここで、プレヒート継続時間の長さに応じて最適時間Ｔｂを決定することができるのは以下の理由による。すなわち、微通電を行った場合のプレヒート継続時間とカバー温との間には一定の相関関係があることから（図１０参照）、エンジン始動時のカバー温はプレヒート継続時間の長さに応じて推定することができる。またエンジン始動後も同様に微通電をすることから、エンジン始動後、カバー温が露点になるまでの時間もプレヒート継続時間の長さに応じて容易に推定することができる。なお、プレヒート継続時間の長さに応じて最適時間Ｔｂを決定するにあたり、エンジン始動後のカバー温の上昇については排気からの所定の受熱も考慮することが好ましい。
【００４２】
一方、エンジン始動時のカバー温が露点よりも高い場合には、始動後通電制御手段はＦＢ制御を行う。始動後通電制御手段は具体的にはまずセンサ素子１０ａが速やかに活性化するようにフル通電をし、その後ＦＢ制御を行う。ＦＢ制御はフル通電に応じて素子温Ｔが活性温度に達するタイミング以降のタイミングで速やかに行われる。
【００４３】
次にＥＣＵ１Ｃの動作を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートでは図２に示すフローチャートで前述した処理と同じ処理には同じステップ番号を付している。このためここでは特に図２に示すフローチャートとは処理が異なる部分について説明する。ステップＳ１２、Ｓ１３またはＳ１４で肯定判定であった場合（すなわちプレヒート制御の実行条件が成立した場合）、ＥＣＵ１Ｃはプレヒート制御として、微通電を開始する（ステップＳ１５Ｃ）。続いてＥＣＵ１Ｃはエンジン始動時のカバー温が露点よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５１）。肯定判定であった場合には、ＥＣＵ１Ｃはフル通電をし、その後ＦＢ制御を行う（ステップＳ５２）。一方、ステップＳ５１で否定判定であった場合には、ＥＣＵ１Ｃは微通電を継続する（ステップＳ５３）。続いてＥＣＵ１Ｃはカバー温が露点を超えているか否かを判定する（ステップＳ５４）。否定判定であれば、ステップＳ５３に戻る。一方、肯定判定であればステップＳ５２に進む。
【００４４】
図１２は図１１に示すフローチャートに対応するタイムチャートの一例を示す図である。プレヒート制御の実行条件が成立すると微通電が開始され、これに応じて素子温Ｔおよびカバー温が上昇する。そして、素子温Ｔは被水による素子割れが発生する温度（許容限界温度）よりも低い温度になる。
カバー温が露点を超える前にエンジンの始動があった場合には、カバー１０ｂの内外で結露水が発生し、素子割れが発生する危険がある。このためこの場合には微通電を継続する。このとき微通電は最適時間Ｔｂによってカバー温が露点になるまで継続される。これによりセンサ素子１０ａの活性遅れを防止できる。そしてカバー温が露点になった後にはフル通電をし、その後ＦＢ制御を行う。これにより、素子温Ｔが速やかに所定の活性温度に達するとともに、活性状態が維持される。
このようにＥＣＵ１Ｃはプレヒート制御を行う場合に、素子割れ発生の防止とセンサ素子１０ａの早期活性化の両立を好適に図ることができる。
【００４５】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えばプレヒート兼始動後通電制御手段を含め、プレヒート制御手段や始動後通電制御手段はＥＣＵ１で実現することが合理的であるが、その他の電子制御装置や専用の電子回路などのハードウェアやこれらの組み合わせによって実現されてもよい。この点、本発明のガスセンサの制御装置は例えば複数の電子制御装置や電子制御装置と電子回路等のハードウェアとの組み合わせで実現されてもよい。すなわち本発明のガスセンサの制御装置は例えば分散制御的な態様で実現されてもよい。同様に、プレヒート制御手段など個々の手段についても分散制御的な態様で実現されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ＥＣＵ１ＡをＡ／Ｆセンサ１０とともに模式的に示す図である。
【図２】ＥＣＵ１Ａの動作をフローチャートで示す図である。
【図３】プレヒート制御実行中に、エンジンの始動があった場合のＥＣＵ１Ａの動作をフローチャートで示す図である。
【図４】図２および図３に示すフローチャートに対応するタイムチャートの一例を示す図である。
【図５】カバー温が露点を超える前にエンジンの始動があった場合に、通電を一旦ＯＦＦにした場合の素子温Ｔやカバー温の変化の一例をタイムチャートで示す図である。
【図６】ＥＣＵ１Ａ´の動作をフローチャートで示す図である。
【図７】ＥＣＵ１Ｂの動作をフローチャートで示す図である。
【図８】図７に示すフローチャートに対応するタイムチャートの一例を示す図である。
【図９】微通電をした場合の素子温Ｔやカバー温の変化の一例をタイムチャートで示す図である。
【図１０】微通電を行った場合のプレヒート継続時間とカバー温の相関関係の一例をグラフで示す図である。
【図１１】ＥＣＵ１Ｃの動作をフローチャートで示す図である。
【図１２】図１１に示すフローチャートに対応するタイムチャートの一例を示す図である。
【図１３】素子温が素子割れの発生する温度よりも低い温度になるようにプレヒート制御を行うとともに、エンジン始動後にヒータ遅延制御を行った場合の素子温やカバー温の変化の一例をタイムチャートで示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      ＥＣＵ
２      マイコン
３      ＬＰＦ
４      センサ回路
５      ヒータ制御回路
６      バッテリ
１０    Ａ／Ｆセンサ
１０ａ  センサ素子
１０ｂ  カバー
１０ｃ  ヒータ
１１    外気温センサ
１２    ドアＳＷ
【図１】
2010032275.tif 000003
【図２】
2010032275.tif 000004
【図３】
2010032275.tif 000005
【図４】
2010032275.tif 000006
【図５】
2010032275.tif 000007
【図６】
2010032275.tif 000008
【図７】
2010032275.tif 000009
【図８】
2010032275.tif 000010
【図９】
2010032275.tif 000011
【図１０】
2010032275.tif 000012
【図１１】
2010032275.tif 000013
【図１２】
2010032275.tif 000014
【図１３】
2010032275.tif 000015