(57)【要約】  ＥＣＵ１Ａは、センサ素子１１と、センサ素子１１を覆うカバー１２と、センサ素子１１を昇温するヒータ１３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１２の内外で発生した結露水であるカバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定するタイミング推定手段と、タイミング推定手段が推定した、カバー結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、センサ素子１１の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるようにヒータ１３に通電をするヒータ制御手段とを備える。
2010058781.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、
前記カバーの内外で発生した結露水であるカバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定するタイミング推定手段と、
前記タイミング推定手段が推定した、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、前記センサ素子の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるように前記ヒータに通電をするヒータ制御手段とを備えるガスセンサの制御装置。
【請求項２】
前記タイミング推定手段は、前記カバーの温度を考慮して、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のガスセンサの制御装置。
【請求項３】
前記タイミング推定手段は、前記エンジンの始動後、前記カバーの温度が露点を超えるまでの間、吸入空気量を積算して吸入空気量の積算値を算出するとともに、前記カバーの温度が露点を超えた後に、前記吸入空気量の積算値から吸入空気量を減算して吸入空気量の減算値を算出し、
前記吸入空気量の減算値がゼロになった場合に、前記カバー結露水が気化消失したと推定することで、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定することを特徴とする請求項１または２記載のガスセンサの制御装置。
【請求項４】
前記タイミング推定手段は、さらに前記エンジンの始動後、前記排気系のうち、前記ガスセンサよりも上流側の各部の温度が露点を超える前に、前記各部で発生する結露水量の積算値を推定するとともに、前記各部の温度が露点を超えた後に、排気ガス中に含むことが可能な水蒸気量を推定し、
前記水蒸気量が前記結露水量の積算値以上になった場合に、前記各部で発生した結露水である通路結露水が気化消失したと推定することで、前記通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定し、
前記ヒータ制御手段は、前記タイミング推定手段が推定した、前記カバー結露水が気化消失するタイミング及び前記通路結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、前記センサ素子の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるように前記ヒータに通電をすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のガスセンサの制御装置。
【請求項５】
前記タイミング推定手段は、前記カバー結露水と、前記通路結露水との少なくとも一方が気化消失するタイミングに到達したことを判定したときに、前記ヒータ制御手段がさらに前記センサ素子を速やかに活性化させ、その後、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うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のガスセンサの制御装置。
【請求項６】
前記タイミング推定手段は、予め用意されたマップに基づいて前記カバー結露水と、前記通路結露水との少なくとも一方が気化消失するタイミングを認識し、該タイミングに到達したか否かを判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の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、エンジンの排気系に設けられ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や２では結露水を考慮し所定のヒータ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や４では所定のヒータ制御の開始タイミングに関する技術とい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５では結露状態を考慮した技術とい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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６０５２６号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９４８０号公報
【特許文献３】特開２００３−０４９７００号公報
【特許文献４】特開２００５−１０５９６０号公報
【特許文献５】特開２００４−１０１３６９号公報
【発明の概要】
【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。こうして排気通路で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がある。
一方、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もある。
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カバー外に結露する。こうしてカバー外で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。【０００６】
この点、排気通路で発生した結露水による素子割れを防止する技術は例えば前述の特許文献２等で提案されている。排気通路で発生した結露水による素子割れを防止する従来技術は、排気通路の温度が露点に到達すれば結露水が発生しなくなることに鑑み、一般に排気通路の温度が露点に到達したタイミングで例えばヒータへの通電許可等の所定のヒータ制御をしている。
しかしながら、発生した結露水には気化消失する過程が存在する。この点、排気通路で発生した結露水による素子割れの発生はカバーを備えることで大幅に低減し得るものの、当該従来技術では気化消失する前の結露水がセンサ素子に到達し、この結果、素子割れが発生する虞がないとはいえない点で問題があった。
また、仮に排気通路で発生した結露水による素子割れをカバーで防止できるとした場合でも、結露水は上述の通りカバーの内外でも発生する。このため、カバーの温度を特段考慮していない従来技術では、カバーの内外で発生した結露水により素子割れが発生する虞がある点で問題があった。【０００７】
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、結露水よるセンサ素子の素子割れの発生をより確実に防止しつつ、センサ素子の早期活性化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】
【０００８】
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、前記カバーの内外で発生した結露水であるカバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定するタイミング推定手段と、前記タイミング推定手段が推定した、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、前記センサ素子の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるように前記ヒータに通電をするヒータ制御手段とを備えることを特徴とする。【０００９】
また本発明は、前記タイミング推定手段が、前記カバーの温度を考慮して、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定する構成であってもよい。【００１０】
また本発明は、前記タイミング推定手段が、前記エンジンの始動後、前記カバーの温度が露点を超えるまでの間、吸入空気量を積算して吸入空気量の積算値を算出するとともに、前記カバーの温度が露点を超えた後に、前記吸入空気量の積算値から吸入空気量を減算して吸入空気量の減算値を算出し、前記吸入空気量の減算値がゼロになった場合に、前記カバー結露水が気化消失したと推定することで、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定する構成であってもよい。【００１１】
また本発明は、前記タイミング推定手段が、さらに前記エンジンの始動後、前記排気系のうち、前記ガスセンサよりも上流側の各部の温度が露点を超える前に、前記各部で発生する結露水量の積算値を推定するとともに、前記各部の温度が露点を超えた後に、排気ガス中に含むことが可能な水蒸気量を推定し、前記水蒸気量が前記結露水量の積算値以上になった場合に、前記各部で発生した結露水である通路結露水が気化消失したと推定することで、前記通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定し、前記ヒータ制御手段が、前記タイミング推定手段が推定した、前記カバー結露水が気化消失するタイミング及び前記通路結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、前記センサ素子の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるように前記ヒータに通電をする構成であってもよい。【００１２】
また本発明は、前記タイミング推定手段が、前記カバー結露水と、前記通路結露水との少なくとも一方が気化消失するタイミングに到達したことを判定したときに、前記ヒータ制御手段がさらに前記センサ素子を速やかに活性化させ、その後、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う構成であってもよい。【００１３】
また本発明は、前記タイミング推定手段が、予め用意されたマップに基づいて前記カバー結露水と、前記通路結露水との少なくとも一方が気化消失するタイミングを認識し、該タイミングに到達したか否かを判定する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、結露水よるセンサ素子の素子割れの発生をより適切に防止しつつ、センサ素子の早期活性化を好適に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ＥＣＵ１ＡをＡ／Ｆセンサ１０とともに模式的に示す図である。
【図２】図２は、排気管４０に設けられたＡ／Ｆセンサ１０を模式的に示す図である。
【図３】図３は、Ａ／Ｆセンサ１０を断面で模式的に示す図である。
【図４】図４は、カバー１２を備えるＡ／Ｆセンサ１０が設けられた排気管４０に排気が流通する様子を模式的に示す図である。
【図５】図５は、カバー結露水が気化消失する過程をグラフで説明する図である。
【図６】図６は、ＥＣＵ１Ａの動作を大別してフローチャートで示す図である。
【図７】図７は、図６でサブルーチンとして示すＥＣＵ１Ａの動作を展開してフローチャートで示す図である。
【図８】図８は、ＥＣＵ１Ａによるセンサ活性時間の短縮効果と排気エミッションの低減効果とを従来技術の場合と比較して示す図である。
【図９】図９は、ＥＣＵ１Ｂの動作のうち、積算値ΣＷ１を推定する動作をフローチャートで示す図である。
【図１０】図１０は、ＥＣＵ１Ｂの動作のうち、積算値ΣＷ２を推定する動作をフローチャートで示す図である。
【図１１】図１１は、ＥＣＵ１Ｂの動作のうち、気化消失タイミングを推定するとともに判定する動作と所定のヒータ制御の動作とをフローチャートで示す図である。
【図１２】図１２は、飽和水蒸気濃度のマップデータを模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、積算値ΣＷ１およびΣＷ２をグラフで視覚的に示すとともに、これに対応させて通電抑制制御および本通電制御をグラフで視覚的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施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】
【００１７】
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１１と、センサ素子１１を覆うカバー１２と、センサ素子１１を昇温するヒータ１３とを有して構成されている。なお、カバー１２は単一のカバーに限られず、複数のカバーで構成されていてもよい。この点、本実施例では具体的にはカバー１２がインナーカバー１２ａとアウターカバー１２ｂとで構成されている。このときカバー温度は例えばインナーカバー１２ａの温度とすることができ、本実施例ではインナーカバー１２ａの温度をカバー温としている。Ａ／Ｆセンサ１０は図示しない車両が搭載するエンジン５０の排気を流通させる排気管４０に設けられている（図２参照）。Ａ／Ｆセンサ１０は本実施例では具体的には排気管４０のうち、触媒３０の上流側の部分に設けられている。【００１８】
図３はＡ／Ｆセンサ１０を断面で模式的に示す図である。Ａ／Ｆセンサ１０はセンサ素子１１やカバー１２やヒータ１３のほか、ハウジング１４やセンサ素子１１の後端部を覆う第１外筒部１５、第２外筒部１６及び上部カバー１７等を有して構成されている。なお、図３においてＡ／Ｆセンサ１０のカバー１２側を先端側と称し、上部カバー１７側を後端側と称す。カバー１２は具体的にはセンサ素子１１の先端に形成された検出部１１ａを覆うように設けられている。また、ヒータ１３（図３において図示省略）は具体的にはセンサ素子１１に設けられている。ハウジング１４の外周面にはねじ部１４ａが形成されており、Ａ／Ｆセンサ１０は具体的にはこのねじ部１４ａを排気管４０に形成したねじ部に螺合することで、検出部１１ａが排気管４０内部の排気通路に突出するようにして設けられる。【００１９】
この点、カバー１２を備えるＡ／Ｆセンサ１０が設けられた排気管４０では、排気が次に示すように流通する。図４はカバー１２を備えるＡ／Ｆセンサ１０が設けられた排気管４０に排気が流通する様子を拡大して模式的に示す図である。カバー１２を備えるＡ／Ｆセンサ１０では、結露水を含む排気がアウターカバー１２ｂ内に侵入した後、インナーカバー１２ａに衝突する際に、排気中の結露水の大半が分離されてアウターカバー１２ｂの外部へと放出される。このためカバー１２を備えるＡ／Ｆセンサ１０では、結露水がセンサ素子１１に到達する事態を大幅に低減することができる。【００２０】
そして、本実施例の構成では、例えばエンジンが停止した場合は、排気系の温度の低下に応じて水蒸気が結露し、カバー１２の内外に結露水が発生する。具体的には、図４のインナーカバー１２ａとアウターカバー１２ｂのセンサ素子１１側（カバー内）、および排気通路側（カバー外）に結露水が発生する。また、例えばエンジン始動後には、排気がカバー１２に接触した際に排気中の水蒸気がカバー１２で冷却されてカバー１２外に結露する。具体的には、図４のインナーカバー１２ａとアウターカバー１２ｂの排気通路側（カバー外）に結露水が発生する。このようなカバー１２の内外へ発生した結露水は、その一部が排気とともにセンサ素子１１に到達し、センサ素子１１が被水する。
本実施例では、このようなカバー１２の内外への結露水によるセンサ素子１１の素子割れをより確実に防止するために、後述するようにヒータ１３の通電を制御する。【００２１】
図３に戻り、センサ素子１１は、ハウジング１４内に配設した絶縁体１８ａの挿入孔に挿通され、先端の検出部１１ａが、排気管４０に固定されるハウジング１４の先端よりも突出した状態で絶縁体１８ａ内に固定される。絶縁体１８ａの軸方向後端側には、タルク粉体１９が封着され、さらにタルク粉体１９の軸方向後端側にはパッキン２０と固定子２１とが配設される。センサ素子１１は、ハウジング１４の後端側外周部を固定子２１に向けてかしめることにより固定される。【００２２】
ハウジング１４の後端側には、第１外筒部１５が固定され、さらに第１外筒部１５の後端側には、第２外筒部１６が固定されている。第２外筒部１６内には、絶縁体１８ｂが設けられている。また、第２外筒部１６の後端側には撥水フィルタ２２を介して上部カバー１７が設けられている。第２外筒部１６及び上部カバー１７の撥水フィルタ２２と対向する位置には大気導入孔１６ａ及び１７ａが形成されており、大気導入孔１６ａ及び１７ａを通じて、第２外筒部１６内に形成された大気側雰囲気に大気が導入される。また、上部カバー１７の後端部内側には、グロメット２３が配設されている。【００２３】
Ａ／Ｆセンサ１０には、コネクタ２４ａ、２４ｂとリード線２５ａ、２５ｂとが設けられている。ヒータ１３への通電は、コネクタ２４ａ及び２４ｂを介してＡ／Ｆセンサ１０外部に延設されたリード線２５ａ及び２５ｂによって行うことができるようになっている。なお、図示省略したが、センサ素子１１の出力を検出するために必要なコネクタ及びリード線も同様にＡ／Ｆセンサ１０に設けられている。【００２４】
図１に戻り、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１１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１１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１１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。【００２５】
一方、ヒータ１３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１３への通電を制御する。マイコン２Ａがヒータ１３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１３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１３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１３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。【００２６】
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１３）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のほか、車両の外気温を検知する外気温センサや、エンジンの回転数ＮＥを検出するために用いられるクランク角センサや、エンジンの冷却水温ＴＨＷを検知する水温センサや、エンジンの吸入空気量を検出するためのエアフロメータ等の各種のセンサ（図示省略）が電気的に接続されている。なお、各種のセンサの出力状態や出力に基づく情報は他のＥＣＵを介して間接的に取得されてもよい。
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タイミング推定手段とヒータ制御手段とがＥＣＵ１Ａで機能的に実現されている。【００２７】
タイミング推定手段は、排気系のうち、Ａ／Ｆセンサ１０からＡ／Ｆセンサ１０よりも上流側で発生した結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定する。この点、タイミング推定手段は本実施例では具体的には以下のようにしてタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定する。
タイミング推定手段は、カバー１２の温度を考慮して、Ａ／Ｆセンサ１０からＡ／Ｆセンサ１０よりも上流側で発生した結露水のうち、カバー１２の内外で発生する結露水であるカバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定する。具体的には、インナーカバー１２ａの温度を考慮して、インナーカバー１２ａとアウターカバー１２ｂのセンサ素子１１側（カバー内）、および排気通路側（カバー外）に発生する結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定する。【００２８】
また、カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定するにあたり、タイミング推定手段はエンジンの始動後、カバー１２の温度が露点を超えるまでの間、吸入空気量を積算して吸入空気量の積算値を算出する。この点、カバー１２の温度が露点を超えたか否かは、例えば吸入空気量の積算値が所定値Ａを超えたか否かで判定することができる。所定値Ａはエンジン始動後、カバー１２の温度が露点温度に到達した時までの吸入空気量の積算値であり、例えば台上試験で予め適合した値とすることができる。なお、カバー１２の温度は、吸入空気量の積算値から求める方法に限られず、他のパラメータをもとに演算で推定するようにしてもよいし、温度センサ等で直接検知する構成でもよい。
また、カバー１２の温度が露点を超えた後、タイミング推定手段は吸入空気量の積算値から吸入空気量を減算して吸入空気量の減算値を算出する。
そして吸入空気量の減算値がゼロになった場合に、タイミング推定手段はカバー１２の結露水が気化消失したと推定することで、カバー１２の結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定する。【００２９】
このように気化消失のタイミングを推定できるのは以下の理由による。
図５はカバー結露水が気化消失する過程をグラフで説明する図である。なお、図５（ａ）から図５（ｅ）までに示す各グラフの時間軸は同じになっている。
図５（ａ）に示すように、カバー温度はエンジン始動後、時間経過とともに上昇し、露点到達時刻ｔ０を経過したときに露点を超える。
図５（ｂ）に示すように、結露水量は露点到達時刻ｔ０を経過するまでの間増大し、露点到達時刻ｔ０を経過した後減少する。
図５（ｃ）に示すように、露点温度Ｔｄにおける水蒸気濃度Ｃｄと、各温度Ｔｅｘにおける水蒸気濃度Ｃｅｘの濃度差である飽和水蒸気濃度差ΔＣ１は時間経過とともに減少する。濃度差ΔＣ１はエンジン始動時にはゼロよりも大きく、露点到達時刻ｔ０でゼロとなり、露点到達時刻ｔ０を経過した後ではゼロよりも小さくなる。また濃度差ΔＣ１の大きさは露点到達時刻ｔ０の前後で結露水量の変化に対して同様に変化する。このため濃度差ΔＣ１は結露水量との関係では一定と仮定しても差し支えない。
図５（ｄ）に示すように、排気ガス流量はエンジン始動直後に増大し、その後図示のように変化する。
図５（ｅ）に示すように、排気ガス流量の積算値は所定値を超えるまで算出される。そして排気ガス流量の積算値が所定値を超えた後には排気ガス流量の減算値が算出される。そして排気ガス流量の減算値がゼロになったときに結露水量もゼロとなる。排気ガス流量の積算値は結露水量に比例し、排気ガス流量の減算値はガス化余裕代に比例する。【００３０】
かかる過程に対して、結露水量は次の式（１）で算出することができる。
結露水量≒（Ｃｄ−Ｃｅｘ）×排気ガス流量＝ΔＣ１×排気ガス流量・・・（１）
この点、濃度差ΔＣ１を一定と仮定すれば、結露水量は次の式（２）に示すように変形することができる。
結露水量≒α×排気ガス流量・・・（２）
ここでαは定数である。
さらに排気ガス流量は式（３）に示すように仮定することができる。
排気ガス流量≒吸入空気量・・・（３）
式（２）は、式（３）より式（４）に示すように変形することができる。
結露水量≒α×吸入空気量・・・（４）
この式（４）によれば、結露水量は吸入空気量に比例することとなる。したがって、カバー結露水の消失タイミングは吸入空気量の加減算によって（すなわち排気ガス流量の減算値がゼロになったことによって）推定するとともに判定することができる。【００３１】
なお、Ａ／Ｆセンサ１０からＡ／Ｆセンサ１０よりも上流側で発生した結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定するにあたって、タイミング推定手段はカバー１２の温度を考慮して、例えば結露水が気化消失するタイミングを予め推定するとともに、予め推定したタイミングに到達したか否かを判定することで、当該タイミングに到達したことを判定するように構成されてもよい。
また、タイミング推定手段は、カバー１２の結露水が気化消失するタイミングだけでなく、Ａ／Ｆセンサ１０よりも上流側の各部で発生する結露水である通路結露水が気化消失するタイミングも推定し、これらの推定結果から当該タイミングに到達したことを判定するように構成されてもよい（実施例２参照）。更に、タイミング推定手段は、カバー１２の結露水が気化消失するタイミングおよび／または通路結露水が気化消失するタイミングを予め計算してマップに記録しておき、エンジン始動後に当該マップを参照して、当該タイミングに達したか否かを判断してもよい。【００３２】
ヒータ制御手段は、タイミング推定手段が推定した、結露水（ここでは具体的にはカバー１２の結露水）が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、素子温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるようにヒータ１３に通電をする（以下、この通電制御を通電抑制制御と称す）。この点、ヒータ制御手段は本実施例では具体的には、エンジン始動後、タイミング推定手段が、カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定するまでの間、通電抑制制御を行う。この場合、「素子温度が被水しても素子割れが発生しない温度」は、Ａ／Ｆセンサ１０に適用するセンサ素子１１の種類，材質，大きさ，構造やＡ／Ｆセンサ１０の設置場所等に基づいて決定することができる。
また、ヒータ制御手段は、タイミング推定手段が結露水（ここでは具体的にはカバー１２の結露水）が気化消失するタイミングに到達したことを判定したときに、センサ素子１１を速やかに活性化させ、その後、素子温を目標温度にフィードバック（以下、ＦＢと称す）制御する通電をヒータ１３に対して行う（以下、この通電制御を本通電制御と称す）。この点、通電抑制制御は本通電制御を行うときに解除されることになる。
ヒータ１３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。また、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１３への通電をデューティ制御することで行われる。また、ＦＢ制御に係る目標温度は所定の活性温度に設定されている。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。【００３３】
次に、ＥＣＵ１Ａで行われる処理を図６および図７に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１Ａで行われる処理は図６に示すように通電抑制制御を開始する処理（ステップＳ１１）と、発生結露水量を推定する処理（ステップＳ１２）と、発生したカバー１２の結露水の気化消失タイミングを推定するとともに判定する処理（ステップＳ１３）と、所定のヒータ制御を行う処理（ステップＳ１４）とに大別することができる。これに対して図７はこれらのサブルーチン処理を展開して、一連のフローチャートで示したものである。この点、図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２１およびＳ２２がステップＳ１１に、ステップＳ２３およびＳ２４がステップＳ１２に、ステップＳ２５およびＳ２６がステップＳ１３に、ステップＳ２７がステップＳ１４にそれぞれ対応している。【００３４】
図７に示すフローチャートにおいて、ＥＣＵ１Ａはエンジンが始動したか否かを判定する（ステップＳ２１）。エンジンが始動したか否かは例えばイグニッションＳＷがＯＮになったか否かで判定することができる。ステップＳ２１で否定判定であれば、肯定判定されるまでの間、ステップＳ２１に示す判定処理を繰り返す。一方、ステップＳ２１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ａは通電抑制制御を開始する（ステップＳ２２）。つづいて、ＥＣＵ１Ａは吸入空気量を積算することで、吸入空気量の積算値を算出する（ステップＳ２３）。さらに、ＥＣＵ１Ａは吸入空気量の積算値が所定値Ａを超えたか否かを判定する（ステップＳ２４）。否定判定であればステップＳ２３に戻り、ステップＳ２４で肯定判定されるまでの間、吸入空気量の積算値が継続して算出される。【００３５】
一方、ステップＳ２４で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ａは吸入空気量の積算値から吸入空気量を減算することで、吸入空気量の減算値を算出する（ステップＳ２５）。なお、吸入空気量の減算値がゼロよりも小さくなる場合には、吸入空気量の減算値はゼロであることとする。つづいて、ＥＣＵ１Ａは吸入空気量の減算値がゼロであるか否かを判定する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６で否定判定であればステップＳ２５に戻り、ステップＳ２６で肯定判定されるまでの間、吸入空気量の減算値が継続的に算出される。一方、ステップＳ２６で肯定判定であれば、発生したカバー１２の結露水が気化消失したと推定されるとともに判定される。このためステップＳ２６で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ａは所定のヒータ制御として通電抑制制御の解除と本通電制御の実行とを行う（ステップＳ２７）。これにより、結露水よるセンサ素子１１の素子割れの発生をより確実に防止することができる。【００３６】
図８は、ＥＣＵ１Ａによるセンサ活性時間の短縮効果と排気エミッションの改善効果とを従来技術の場合と比較して示す図である。なお、図８では、従来技術としてＡ／Ｆセンサ１０よりも上流側の各部の露点到達タイミングを推定するとともに、推定した露点到達タイミング到達前に通電抑制制御を行い、推定した露点到達タイミング到達後に本通電制御を行う場合を示している。図８（ａ）に示すようにＥＣＵ１Ａの場合（本制御の場合）は、従来技術の場合と比較してセンサ活性時間をおよそ１０秒以上短縮することができる。すなわちＥＣＵ１Ａは、Ａ／Ｆセンサ１０の出力を利用した空燃比制御をより早く開始でき、以って素子割れ発生の防止とセンサ素子１１の早期活性化の両立を好適に図ることができる。また、これによりＥＣＵ１Ａの場合は従来技術の場合と比較して、図８（ｂ）に示すように排気エミッションの改善として具体的にはＮＭＨＣ（非メタン炭化水素）を約２０％低減することができる。
このように、ＥＣＵ１Ａはカバー１２の結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定することで、結露水よるセンサ素子１１の素子割れの発生をより確実に防止しつつ、センサ素子の早期活性化を好適に図ることができ、さらには排気エミッションの改善を図ることもできる。
【実施例２】
【００３７】
本実施例に係るＥＣＵ１Ｂは、タイミング推定手段がさらに以下に示すように構成されている点と、ヒータ制御手段が以下に示すように構成されている点以外、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、本実施例に係るタイミング推定手段およびヒータ制御手段は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。【００３８】
本実施例に係るタイミング推定手段は、実施例１で前述したタイミング推定手段と比較して、さらにＡ／Ｆセンサ１０よりも上流側の各部で発生する結露水である通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定するように構成されている。
通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定するにあたり、タイミング推定手段は具体的には、まずエンジンの始動後、Ａ／Ｆセンサ１０よりも上流側の各部の温度Ｔｅｘが露点を超える前に、各部で発生する結露水量の積算値ΣＷ１を推定する。次に温度Ｔｅｘが露点を超えた後に、排気ガス中に含むことが可能な水蒸気量を推定する。この水蒸気量は後述するガス化余裕代の積算値ΣＷ２の大きさ（絶対値）として推定することができる。そしてタイミング推定手段は、ガス化余裕代の積算値ΣＷ２の大きさが、結露水量の積算値ΣＷ１以上になった場合に、発生した通路結露水が気化消失したと推定することで、通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定する。
なお、温度Ｔｅｘは温度センサ等で直接検知するようにしてもよく、エンジン始動時の外気温および冷却水温や、排気ガス温度や、排気ガス−各部間および各部−外気間の熱伝達率や、各部の比熱および質量などをもとに演算で推定するようにしてもよい。【００３９】
本実施例に係るヒータ制御手段は、通電抑制制御を行うにあたり、タイミング推定手段が推定した、結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間として、具体的には、カバー１２の結露水が気化消失するタイミングと通路結露水が気化消失するタイミングとをタイミング推定手段が推定するとともに判定するまでの間、通電抑制制御を行うように構成されている。
また、本実施例に係るヒータ制御手段は、本通電制御を行うにあたり、タイミング推定手段が判定した、結露水が気化消失するタイミングを迎えたとき、具体的にはカバー１２の結露水が気化消失するタイミングおよび通路結露水が気化消失するタイミングをタイミング推定手段が推定するとともに判定したときに、本通電制御を行うように構成されている。
これは、被水による素子割れを引き起こすおそれがある結露水の全てが気化消滅したことを推定した上でヒータ制御を行う趣旨である。【００４０】
次に、ＥＣＵ１Ｂの動作を図９、図１０および図１１に示すフローチャートを用いて説明する。図９は積算値ΣＷ１の推定処理を、図１０は積算値ΣＷ２の推定処理を、図１１は蒸発タイミングの推定処理およびヒータ制御処理をそれぞれフローチャートで示したものである。なお、図９に示すフローチャートはエンジン始動後に開始される。また、図１０に示すフローチャートはその後カバー温度が露点を超えたときに開始される。また、図１１に示すフローチャートは、図９に示すフローチャートで積算値ΣＷ１の推定が終了した後、図１０に示すフローチャートで積算値ΣＷ２が最初に推定されたときに開始される。また、実施例１で前述した図７、およびこれら図９、図１０、図１１に示すフローチャートの処理は、部分的或いは全体的にＥＣＵ１Ｂで並列的に行われる。また、ヒータ制御手段を上述のように構成したことから、本実施例では図７に示すフローチャートでステップＳ２７に示す処理は行われないようになっている。【００４１】
まず、図９に示すようにＥＣＵ１Ｂは排気系各部の温度Ｔｅｘを検知する（ステップＳ３１）。つづいて、ＥＣＵ１Ｂは検知した温度Ｔｅｘにおける水蒸気濃度Ｃｅｘと、露点温度Ｔｄにおける水蒸気濃度Ｃｄとをそれぞれ算出する（ステップＳ３２）。具体的には、ＥＣＵ１Ｂは図１２に示すマップデータを参照して、温度Ｔｅｘ、Ｔｄに対応する水蒸気濃度Ｃｅｘ、Ｃｄをそれぞれ算出する。また本ステップでＥＣＵ１Ｂは水蒸気濃度ＣｄからＣｅｘを引くことにより、飽和水蒸気濃度差ΔＣ１を算出する。なお、図１２に示す飽和水蒸気濃度のマップデータはＲＯＭに予め格納されている。【００４２】
次に、ＥＣＵ１Ｂは結露水量Ｗ１を算出する（ステップＳ３３）。結露水量Ｗ１は具体的には排気ガス流量に濃度差ΔＣ１を乗じることで求められる。つづいて、ＥＣＵ１Ｂは結露水量の積算値ΣＷ１を算出する（ステップＳ３４）。積算値ΣＷ１は、具体的にはステップＳ３３で結露水量Ｗ１を算出する度に、算出した結露水量Ｗ１を積算することで算出される。そして、ＥＣＵ１Ｂは温度Ｔｅｘが露点温度Ｔｄよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３５）。否定判定であれば、本フローチャートを一旦終了した上で再開する。これにより、ステップＳ３５で肯定判定されるまでの間、積算値ΣＷ１が継続的に算出される。一方、ステップＳ３５で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ｂは積算値ΣＷ１の算出を終了する（ステップＳ３６）。【００４３】
一方、温度Ｔｅｘが露点を超えた後では、発生した結露水を排気ガス中に含むことが可能な状態、換言すれば発生した結露水がガス化され得る状態となる。このためステップＳ３５で肯定判定であった場合、ＥＣＵ１Ｂはガス化余裕代の積算値ΣＷ２を推定する。具体的には図１０に示すように、まずＥＣＵ１Ｂは排気系各部の温度Ｔｅｘを検知する（ステップＳ４１）。つづいて、ＥＣＵ１Ｂは温度Ｔｅｘにおける水蒸気濃度Ｃｅｘと露点温度Ｔｄにおける水蒸気濃度Ｃｄとをそれぞれ算出する（ステップＳ４２）。水蒸気濃度ＣｅｘおよびＣｄの算出は、前述のステップＳ３２と同様にして行われる。また、本ステップでＥＣＵ１Ｂは、水蒸気濃度ＣｄからＣｅｘを引くことにより、飽和水蒸気濃度差ΔＣ２を算出する。この濃度差ΔＣ２が温度Ｔｅｘ時に含むことができる水蒸気の濃度を示している。【００４４】
つづいて、ＥＣＵ１Ｂはガス化余裕代Ｗ２を算出する（ステップＳ４３）。ガス化余裕代Ｗ２は排気ガス流量に濃度差ΔＣ２を乗じることで求められる。そして、ＥＣＵ１Ｂはガス化余裕代の積算値ΣＷ２を算出する（ステップＳ４４）。積算値ΣＷ２はステップＳ４４でガス化余裕代Ｗ２を算出する度に、算出したガス化余裕代Ｗ２を積算することで算出される。つづいて、ＥＣＵ１Ｂはガス化余裕代の積算値ΣＷ２の大きさが結露水量の積算値ΣＷ１以上になったか否かを判定する（ステップＳ４５）。本ステップで、排気ガス中に含むことが可能な水蒸気量が結露水量の積算値ΣＷ１以上になったか否かが判定される。ステップＳ４５で否定判定であれば、本フローチャートを一旦終了した上で再開する。これにより、ステップＳ４５で肯定判定されるまでの間、積算値ΣＷ２が継続的に算出される。一方、ステップＳ４５で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ｂは積算値ΣＷ２の算出を終了する（ステップＳ４６）。【００４５】
また、ステップＳ４４で最初に積算値ΣＷ２が推定された場合、ＥＣＵ１Ｂは図１１に示すようにガス化余裕代の積算値ΣＷ２が結露水量の積算値ΣＷ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ５１）。否定判定であれば、本フローチャートを一旦終了する。この場合、本フローチャートは図１０に示すフローチャートのステップＳ４４で積算値ΣＷ２が新たに算出されたときに再開される。一方、ステップＳ５１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ｂは発生した通路結露水が気化消失したと推定するとともに判定する（ステップＳ５２）。【００４６】
また、ＥＣＵ１Ｂはカバー結露水が気化消失したと判定済みであるか否かを判定することを含め、実施例１で前述したようにしてカバー結露水が気化消失したか否かを推定するとともに判定する（ステップＳ５３）。否定判定であれば、本フローチャートを一旦終了する。この場合、本フローチャートは図７に示すフローチャートのステップＳ２６の判定処理が新たに行われたときに再開される。一方、ステップＳ５３で肯定判定であれば、ＥＣＵ１Ｂは所定のヒータ制御として、通電抑制制御の解除と本通電制御の実行とを行う（ステップＳ５４）。これにより、カバー１２を備えた場合であってもセンサ素子１１が通路結露水を被水することによる素子割れが発生し得ることに対して、通路結露水によるセンサ素子１１の被水もより適切に防止することができる。【００４７】
図１３は、積算値ΣＷ１およびΣＷ２をグラフで視覚的に示すとともに、これに対応させて通電抑制制御および本通電制御をグラフで視覚的に示す図である。図１３（ａ）に示すグラフにおいて、２つの曲線はそれぞれ濃度差ΔＣ１と温度Ｔｅｘを示している。このグラフにおいて、結露水量の積算値ΣＷ１は温度Ｔｅｘが露点に到達する前の濃度差ΔＣ１の曲線と、濃度差ΔＣ１がゼロであることを示す直線とで囲まれる面積で表される。またガス化余裕代の積算値ΣＷ２の大きさは温度Ｔｅｘが露点に到達した後の濃度差ΔＣ１の曲線と、濃度差ΔＣ１がゼロであることを示す直線との間の面積で表され、この面積はさらにΣＷ１≦ΣＷ２となった時点を示す直線で区画されることになる。【００４８】
また図１３（ｂ）に示すように、ヒータＤＵＴＹはΣＷ１≦ΣＷ２となる時点よりも前では、素子温が被水しても素子割れが発生しない温度になるように１０％弱に設定されている。すなわち、エンジン始動後、ΣＷ１≦ΣＷ２になるまでの間は通電抑制制御が行われ、この結果、素子温は素子割れが発生しない温度に抑制される。一方、ΣＷ１≦ΣＷ２となったときには本通電制御が行われ、この結果、ヒータＤＵＴＹはセンサ素子１１を速やかに活性化させるためにおよそ８５％に設定される。そしてさらにその後、素子温が活性温度に到達する以降のタイミングで素早くＦＢ制御が開始され、これに応じてヒータＤＵＴＹはその大きさが変更される。これにより素子温が素早く活性温度に到達するとともに目標温度に維持される。
このように、ＥＣＵ１ＢはＥＣＵ１Ａと比較して、カバー１２を備えた場合であってもセンサ素子１１が通路結露水を被水することによる素子割れが発生し得ることに対して、さらに通路結露水によるセンサ素子１１の被水素子割れの発生をより確実に防止しつつ、センサ素子の早期活性化を好適に図ることができる。【００４９】
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。
例えば実施例２では、カバー結露水が気化消失するタイミングおよび通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定するようにタイミング推定手段を構成した場合について示したが、タイミング推定手段は、カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定することなく、通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定するように構成することも可能である。すなわち、通路結露水が気化消失するタイミングのほうが、カバー結露水が気化消失するタイミングよりも通常遅くなると考えられるところ、例えばこのような事情が明らかな場合には、カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定することなく、通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに判定するようにすることも可能である。【００５０】
また、実施例１，２の考え方で、カバー結露水が気化消失するタイミングおよび／または通路結露水が気化消失するタイミングを、予め計算してマップに記録しておくこともできる。そして、車載では当該マップを参照して、エンジン始動後、当該タイミングに達したか否かを判断してもよい。このように、タイミング推定手段は、予め用意されたマップに基づいて結露水が気化消失するタイミングを認識し、当該タイミングに到達したか否かを判定することも可能である。この場合、エンジン始動時のセンサの推定温度が低温になるほど、当該タイミングをより長く設定してもよい。または、エンジン始動時のセンサの推定温度が高温であるときの当該タイミングと比較して、エンジン始動時のセンサの推定温度が低温であるときの当該タイミングを長く、または同等に設定してもよい。【００５１】
また、例えばタイミング推定手段やヒータ制御手段は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。同様にタイミング推定手段やヒータ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。
【符号の説明】
【００５２】
１Ａ，１Ｂ  ＥＣＵ
１０  Ａ／Ｆセンサ
１１  センサ素子
１２  カバー
１３  ヒータ
３０  触媒
４０  排気管
５０  エンジン
【図１】
2010058781.tif 000003
【図２】
2010058781.tif 000004
【図３】
2010058781.tif 000005
【図４】
2010058781.tif 000006
【図５】
2010058781.tif 000007
【図６】
2010058781.tif 000008
【図７】
2010058781.tif 000009
【図８】
2010058781.tif 000010
【図９】
2010058781.tif 000011
【図１０】
2010058781.tif 000012
【図１１】
2010058781.tif 000013
【図１２】
2010058781.tif 000014
【図１３】
2010058781.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月17日(2010.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
前記カバーの内外で発生した結露水であるカバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定するタイミング推定手段と、
前記タイミング推定手段が推定した、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、前記センサ素子の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるように前記ヒータに通電をするヒータ制御手段とを備え、
前記タイミング推定手段は、前記エンジンの始動後、前記カバーの温度が露点を超えるまでの間、吸入空気量を積算して吸入空気量の積算値を算出するとともに、前記カバーの温度が露点を超えた後に、前記吸入空気量の積算値から吸入空気量を減算して吸入空気量の減算値を算出し、
前記吸入空気量の減算値がゼロになった場合に、前記カバー結露水が気化消失したと推定することで、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定することを特徴とするガスセンサの制御装置。
【請求項２】
前記タイミング推定手段は、前記カバーの温度を考慮して、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のガスセンサの制御装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記タイミング推定手段は、さらに前記エンジンの始動後、前記排気系のうち、前記ガスセンサよりも上流側の各部の温度が露点を超える前に、前記各部で発生する結露水量の積算値を推定するとともに、前記各部の温度が露点を超えた後に、排気ガス中に含むことが可能な水蒸気量を推定し、
前記水蒸気量が前記結露水量の積算値以上になった場合に、前記各部で発生した結露水である通路結露水が気化消失したと推定することで、前記通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定し、
前記ヒータ制御手段は、前記タイミング推定手段が推定した、前記カバー結露水が気化消失するタイミング及び前記通路結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、前記センサ素子の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるように前記ヒータに通電をすることを特徴とする請求項１または２記載のガスセンサの制御装置。
【請求項５】
前記タイミング推定手段は、前記カバー結露水と、前記通路結露水との少なくとも一方が気化消失するタイミングに到達したことを判定したときに、前記ヒータ制御手段がさらに前記センサ素子を速やかに活性化させ、その後、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うことを特徴とする請求項１，２，４のいずれか１項記載のガスセンサの制御装置。
【請求項６】
前記タイミング推定手段は、予め用意されたマップに基づいて前記カバー結露水と、前記通路結露水との少なくとも一方が気化消失するタイミングを認識し、該タイミングに到達したか否かを判定することを特徴とする請求項１，２，４，５のいずれか１項記載のガスセンサの制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
素子割れを防止する従来技術は、排気通路の温度が露点に到達すれば結露水が発生しなくなることに鑑み、一般に排気通路の温度が露点に到達したタイミングで例えばヒータへの通電許可等の所定のヒータ制御をしている。
しかしながら、発生した結露水には気化消失する過程が存在する。この点、排気通路で発生した結露水による素子割れの発生はカバーを備えることで大幅に低減し得るものの、当該従来技術では気化消失する前の結露水がセンサ素子に到達し、この結果、素子割れが発生する虞がないとはいえない点で問題があった。
また、仮に排気通路で発生した結露水による素子割れをカバーで防止できるとした場合でも、結露水は上述の通りカバーの内外でも発生する。このため、カバーの温度を特段考慮していない従来技術では、カバーの内外で発生した結露水により素子割れが発生する虞がある点で問題があった。
［０００７］
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、結露水よるセンサ素子の素子割れの発生をより確実に防止しつつ、センサ素子の早期活性化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
［０００８］
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、前記カバーの内外で発生した結露水であるカバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定するタイミング推定手段と、前記タイミング推定手段が推定した、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、前記センサ素子の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるように前記ヒータに通電をするヒータ制御手段とを備え、前記タイミング推定手段が、前記エンジンの始動後、前記カバーの露点温度を超えるまでの間、吸入空気量を積算して吸入空気量の積算値を算出するとともに、前記カバーの温度が露点を超えた後に、前記吸入空気量の
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
積算値から吸入空気量を減算して吸入空気量の減算値を算出し、前記吸入空気量の減算値がゼロになった場合に、前記カバー結露水が気化消失したと推定することで、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定することを特徴とする。
［０００９］
また本発明は、前記タイミング推定手段が、前記カバーの温度を考慮して、前記カバー結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、推定したタイミングに到達したか否かを判定する構成であってもよい。
［００１０］
［００１１］
また本発明は、前記タイミング推定手段が、さらに前記エンジンの始動後、前記排気系のうち、前記ガスセンサよりも上流側の各部の温度が露点を超える前に、前記各部で発生する結露水量の積算値を推定するとともに、前記各部の温度が露点を超えた後に、排気ガス中に含むことが可能な水蒸気量を推定し、前記水蒸気量が前記結露水量の積算値以上になった場合に、前記各部で発生した結露水である通路結露水が気化消失したと推定することで、前記通路結露水が気化消失するタイミングを推定するとともに、当該タイミングに到達したことを判定し、前記ヒータ制御手段が、前記タイミング推定手段が推定した、前記カバー結露水が気化消失するタイミング及び前記通路結露水が気化消失するタイミングを迎えるまでの間、前記センサ素子の温度が被水しても素子割れが発生しない温度になるように前記ヒータに通電をする構成であってもよい。
［００１２］
また本発明は、前記タイミング推定手段が、前記カバー結露水と、前記通路結露水との少なくとも一方が気化消失するタイミングに到達したことを判定したときに、前記ヒータ制御手段がさらに前記センサ素子を速やかに活性化させ、その後、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う構成であってもよい。
［００１３］
また本発明は、前記タイミング推定手段が、予め用意されたマップに基づいて前記カバー結露水と、前記通路結露水との少なくとも一方が気化消失す
【国際調査報告】
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