(57)【要約】【課題】始動時においてウエストゲートバルブが所望の開度に設定されていない場合に、センサの被水に起因する素子割れなどを適切に防止する。【解決手段】内燃機関のセンサ制御装置は、ターボチャージャ、ターボチャージャのタービンをバイパスする通路に設けられた制御弁、排気通路上に設けられたセンサ、及びセンサを加熱するヒータを有する内燃機関に適用される。制御弁制御手段は、内燃機関の始動時からの所定期間に、制御弁を所定開度に設定する制御を行う。ヒータ制御手段は、所定期間において、制御弁の開度と所定開度との差が所定値以上である場合に、制御弁の開度と所定開度との差が当該所定値未満である場合に比して、ヒータに対する通電の開始を所定時間遅らせる。これにより、適切なタイミングでヒータの通電を開始することができ、センサの被水に起因する素子割れなどを防止することが可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャと、前記ターボチャージャのタービンをバイパスする通路に設けられた制御弁と、前記内燃機関の排気通路上に設けられたセンサと、前記センサを加熱するヒータと、を有する内燃機関に適用され、
前記内燃機関の始動時からの所定期間に、前記制御弁を所定開度に設定する制御弁制御手段と、
前記所定期間において、前記制御弁の開度と前記所定開度との差が所定値以上である場合に、前記制御弁の開度と前記所定開度との差が前記所定値未満である場合に比して、前記ヒータに対する通電の開始を所定時間遅らせる制御を行うヒータ制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のセンサ制御装置。
【請求項２】
前記ヒータ制御手段は、前記制御弁が固着故障している場合に、前記制御弁の開度と前記所定開度との差が所定値以上であるものとして、前記ヒータに対する通電の開始を前記所定時間遅らせる制御を行う請求項１に記載の内燃機関のセンサ制御装置。
【請求項３】
前記ヒータ制御手段は、前記制御弁の開度と前記所定開度との差が所定値以上である場合において、前記内燃機関の冷却水の温度が所定温度以下である場合にのみ、前記ヒータに対する通電の開始を前記所定時間遅らせる制御を行う請求項１又は２に記載の内燃機関のセンサ制御装置。
【請求項４】
前記所定開度は、前記所定期間において触媒の暖機が促進されるように排気ガスを前記触媒に供給することが可能な前記制御弁の開度であり、
前記センサは、前記制御弁が前記所定開度に設定されている場合に、前記制御弁が前記所定開度に設定されていない場合よりも、前記排気通路内の凝縮水に対する耐被水性が高くなるような前記排気通路上の位置に設けられる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関のセンサ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に設けられたセンサに関する制御を行う内燃機関のセンサ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気通路上に、排気ガス中のＡ／Ｆ（空燃比）を検出するＡ／Ｆセンサが設けられている。この種のセンサは、センサ素子が活性化された状態で出力精度が安定するため、センサ素子が冷えている冷間始動時などでは、ヒータでセンサ素子を加熱してから使用される。ところで、センサ素子が冷えている冷間始動時などにおいては、排気ガスに含まれる水蒸気が排気通路内で凝縮し、その凝縮水の飛散に伴ってセンサ素子が被水する場合がある。この場合、ヒータによって加熱状態にあるセンサ素子が被水すると、素子割れなどが生じる可能性がある。そのため、通常、排気通路内に発生する凝縮水の蒸発時間などを考慮して、ヒータの通電開始タイミングが決定される。
【０００３】
この種の技術が、例えば特許文献１及び２に提案されている。特許文献１には、排気ガスの湿度の変動に基づいてセンサが被水する可能性を判定し、センサが被水する可能性がないと判定された場合にヒータに対する通電を行う技術が提案されている。特許文献２には、冷間始動時においてＥＧＲ制御を実行する場合には、ＥＧＲ制御を実行しない場合と比べて、センサ素子の加熱開始時期を遅延させ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２００８−１４１４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２３２２４３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、ターボチャージャ及びターボチャージャのタービンをバイパスする通路に設けられたウエストゲートバルブ（以下、単に「ＷＧ」とも表記する。）を有する内燃機関では、冷間始動時には、触媒を早期に暖機させるべく、排気ガスが触媒に直接供給されるようにＷＧを開き側に制御することが望ましい。また、冷間始動時にＷＧを開き側に制御している際に、Ａ／Ｆセンサへのガス当たりと凝縮水に対する耐被水性とが両立されるように、排気通路上のＡ／Ｆセンサの取り付け位置を設定することが望ましい。
【０００６】
しかしながら、このような取り付け位置にＡ／Ｆセンサを取り付けたとしても、例えばＷＧが固着故障した場合には、凝縮水に対する耐被水性が保障できなくなるものと考えられる。これは、ＷＧが固着故障した場合には、ＷＧが所望の開度に適切に設定されなくなり、排気ガスの流れがＷＧが正常である場合から変わってしまうためである。そのため、この場合には、センサの被水に起因する素子割れが発生してしまう可能性がある。
【０００７】
なお、上記した特許文献１及び２に記載された技術では、このようにＷＧが固着故障した場合などを考慮に入れて制御を行っていない。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、始動時においてウエストゲートバルブが所望の開度に設定されてない場合に、センサの被水に起因する素子割れなどを適切に防止することが可能な内燃機関のセンサ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】
【０００９】
本発明の１つの観点では、ターボチャージャと、前記ターボチャージャのタービンをバイパスする通路に設けられた制御弁と、前記内燃機関の排気通路上に設けられたセンサと、前記センサを加熱するヒータと、を有する内燃機関に適用される内燃機関のセンサ制御装置は、前記内燃機関の始動時からの所定期間に、前記制御弁を所定開度に設定する制御弁制御手段と、前記所定期間において、前記制御弁の開度と前記所定開度との差が所定値以上である場合に、前記制御弁の開度と前記所定開度との差が前記所定値未満である場合に比して、前記ヒータに対する通電の開始を所定時間遅らせる制御を行うヒータ制御手段と、を備える。
【００１０】
上記の内燃機関のセンサ制御装置は、ターボチャージャ、ターボチャージャのタービンをバイパスする通路に設けられた制御弁（ウエストゲートバルブ）、排気通路上に設けられたセンサ、及びセンサを加熱するヒータを有する内燃機関に好適に適用される。制御弁制御手段は、内燃機関の始動時からの所定期間に、制御弁を所定開度に設定する制御を行う。ヒータ制御手段は、所定期間において、制御弁の開度と所定開度との差が所定値以上である場合に、制御弁の開度と所定開度との差が当該所定値未満である場合に比して、ヒータに対する通電の開始を所定時間遅らせる制御を行う。ここで、制御弁の開度と所定開度との差は絶対値を用いるものとする（以下同様とする）。
【００１１】
上記の内燃機関のセンサ制御装置によれば、始動時において制御弁が所定開度に適切に設定されていないような場合にも、ヒータの通電を適切なタイミングで開始することができる。よって、センサの被水によるヒータ通電時の素子割れなどを適切に防止することが可能となる。
【００１２】
上記の内燃機関のセンサ制御装置の一態様では、前記ヒータ制御手段は、前記制御弁が固着故障している場合に、前記制御弁の開度と前記所定開度との差が所定値以上であるものとして、前記ヒータに対する通電の開始を前記所定時間遅らせる制御を行う。
【００１３】
この態様によれば、制御弁が固着故障している場合に、適切なタイミングでヒータの通電を開始することができる。よって、センサの被水に起因する素子割れなどを防止することができ、新たな故障発生を防止することが可能となる。
【００１４】
上記の内燃機関のセンサ制御装置の他の一態様では、前記ヒータ制御手段は、前記制御弁の開度と前記所定開度との差が所定値以上である場合において、前記内燃機関の冷却水の温度が所定温度以下である場合にのみ、前記ヒータに対する通電の開始を前記所定時間遅らせる制御を行う。
【００１５】
この態様では、ヒータ制御手段は、制御弁の開度と所定開度との差が所定値以上であっても、冷却水の温度が所定温度よりも高い場合には、ヒータに対する通電の開始を遅延させない。これにより、通電開始タイミングの無駄な遅延を抑制することで、エミッションの悪化などを抑制することが可能となる。
【００１６】
上記の内燃機関のセンサ制御装置において好適には、前記所定開度は、前記所定期間において触媒の暖機が促進されるように排気ガスを前記触媒に供給することが可能な前記制御弁の開度であり、前記センサは、前記制御弁が前記所定開度に設定されている場合に、前記制御弁が前記所定開度に設定されていない場合よりも、前記排気通路内の凝縮水に対する耐被水性が高くなるような前記排気通路上の位置に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】第１実施例に係る制御方法を具体的に説明するための図を示す。
【図３】第１実施例に係る通電開始タイミング決定処理を示すフローチャートである。
【図４】第２実施例に係る制御方法を具体的に説明するための図を示す。
【図５】第２実施例に係る通電開始タイミング決定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１９】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関のセンサ制御装置が適用された車両１００の構成を示す概略図である。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
【００２０】
車両１００は、主に、エアクリーナ（ＡＣ）１と、エアフロメータ２と、吸気通路３と、ターボチャージャ４と、インタークーラ（ＩＣ）５と、スロットルバルブ６と、エンジン（内燃機関）８と、排気通路１８と、バイパス通路１９と、ウエストゲートバルブ（ＷＧ）２０と、触媒２１と、水温センサ３２と、Ａ／Ｆセンサ３３と、ヒータ４０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、を備える。
【００２１】
エアクリーナ１は、外部から導入された吸気（空気）を浄化して吸気通路３に供給し、エアフロメータ２は、吸気通路３を通過する吸気量（吸入空気量）を検出する。吸気通路３上には、ターボチャージャ４のコンプレッサ４ａが配設されており、吸気はコンプレッサ４ａの回転によって圧縮される、つまり過給される。また、吸気通路３上には、吸気を冷却するインタークーラ５と、エンジン８に供給する吸気量を調整するスロットルバルブ６とが設けられている。
【００２２】
スロットルバルブ６を通過した吸気は、エンジン８が有する複数の気筒（不図示）内に流入する。エンジン８は、供給された吸気と燃料とを混合した混合気を気筒内で燃焼することによって動力を発生する。エンジン８は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ８によって制御される。エンジン８には、エンジン８を冷却する冷却水の温度（以下、単に「水温」とも呼ぶ。）を検出する水温センサ３２が設けられている。水温センサ３２は、検出した水温に対応する検出信号Ｓ３２をＥＣＵ５０に供給する。エンジン８内における燃焼により発生した排気ガスは、排気通路１８に排出される。
【００２３】
エンジン８より排出された排気ガスは、排気通路１８上に設けられたターボチャージャ４のタービン４ｂを回転させる。このようなタービン４ｂの回転トルクが、ターボチャージャ４内のコンプレッサ４ａに伝達されて回転することによって、ターボチャージャ４を通過する吸気が圧縮される。タービン４ｂの下流側の排気通路１８上には、排気ガスを浄化する機能を有する触媒２１が設けられている。
【００２４】
排気通路１８には、ターボチャージャ４のタービン４ｂの上流側と下流側とをバイパスさせるバイパス通路１９が接続されている。このバイパス通路１９上には、ウエストゲートバルブ（ＷＧ）２０が設けられている。ＷＧ２０が開き側に設定されている場合には、排気ガスは、図１中の矢印１０５で示すようにバイパス通路１９に流れる。これに対し、ＷＧ２０が全閉に設定されている場合には、排気ガスはタービン４ｂにのみ流入し、バイパス通路１９には流れない。ＷＧ２０は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ２０によって開度などが制御される。なお、ＷＧ２０は制御弁に相当する。
【００２５】
ＷＧ２０は、エンジン８の温間時には、燃費の最適化（例えば排気ガス圧力を低下させることによるポンプ損失の低減）や触媒２１の温度上昇の抑制などを達成すべく、開度制御される。一方、ＷＧ２０は、エンジン８の冷間始動時には、触媒２１を早期に暖機させるべく、排気ガスが触媒２１に直接供給されるように開度制御される。つまり、排気流れが触媒２１に直接当たるような開度に設定される。なお、このように冷間始動時に設定されるＷＧ２０の開度は「所定開度」に相当し、以下では「始動時設定開度」と呼ぶ。
【００２６】
タービン４ｂと触媒２１との間の排気通路１８上には、排気ガスのＡ／Ｆ（空燃比）を検出するＡ／Ｆセンサ３３が設けられている。具体的には、Ａ／Ｆセンサ３３は、上記したように冷間始動時にＷＧ２０を始動時設定開度に設定した状態において、ガス当たりと耐被水性とが両立されるような排気通路１８上の位置に設けられる。つまり、Ａ／Ｆセンサ３３は、ＷＧ２０が始動時設定開度に設定された際に、排気ガスが適切にセンサ素子に当たり、且つ、凝縮水によってセンサ素子が被水しにくい箇所に設けられる。Ａ／Ｆセンサ３３は、検出したＡ／Ｆに対応する検出信号Ｓ３３をＥＣＵ５０に供給する。なお、凝縮水は、冷間始動時などにおいて、排気ガスに含まれる水蒸気が排気通路１８内で凝縮することで発生する。
【００２７】
また、Ａ／Ｆセンサ３３には、Ａ／Ｆセンサ３３を加熱するヒータ４０が設けられている。ヒータ４０は、Ａ／Ｆセンサ３３におけるセンサ素子の出力精度を安定させるため、例えば冷間始動時において作動される。ヒータ４０は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ４０によって通電などが制御される。ここで、冷間始動時などにおいては、Ａ／Ｆセンサ３３が排気通路１８内の凝縮水により被水する場合があるが、ヒータ４０によって加熱状態にあるＡ／Ｆセンサ３３が被水すると素子割れ（所謂「サーマルショック」）が生じる可能性がある。そのため、基本的には、排気通路１８内に発生する凝縮水の蒸発時間などを考慮して、ヒータ４０の通電開始タイミングが決定される。
【００２８】
ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成されている。ＥＣＵ５０は、車両１００内の各種センサから供給される検出信号に基づいて、車両１００内の制御を行う。詳細は後述するが、ＥＣＵ５０は、本発明における内燃機関のセンサ制御装置に相当する。具体的には、ＥＣＵ５０は、制御弁制御手段及びヒータ制御手段として機能する。
【００２９】
［制御方法］
次に、本実施形態においてＥＣＵ５０が行う制御方法について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、エンジン８の始動時からの所定期間において、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差が所定値以上である場合に、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差が所定値未満である場合に比して、ヒータ４０に対する通電の開始を所定時間遅らせる制御を行う。なお、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差は絶対値を用いるものとする。以下同様とする。
【００３０】
このような制御を行う理由は、以下の通りである。上記したように、Ａ／Ｆセンサ３３は、冷間始動時においてＷＧ２０を始動時設定開度に設定した状態において、ガス当たりと耐被水性とが両立されるような排気通路１８上の位置に設けられる。しかしながら、このような位置にＡ／Ｆセンサ３３を設けたとしても、ＷＧ２０が始動時設定開度に適切に設定されていない場合、例えばＷＧ２０が固着故障している場合には、凝縮水に対する耐被水性が保障できなくなるものと考えられる。これは、ＷＧ２０が始動時設定開度に適切に設定されていない場合には、ＷＧ２０が始動時設定開度に設定されている場合から排気ガスの流れが変わる傾向にあるためである。即ち、Ａ／Ｆセンサ３３の耐被水性が確保されるような排気ガスの流れとは異なる流れになる傾向にあるからである。そのため、このような場合には、センサの被水に起因する素子割れが発生してしまう可能性があると言える。
【００３１】
したがって、本実施形態では、エンジン８の始動時からの所定期間において、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差が所定値以上である場合に、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差が所定値未満である場合に比して、ヒータ４０に対する通電の開始を所定時間遅らせる制御を行う。即ち、ＥＣＵ５０は、冷間始動時において、ＷＧ２０が始動時設定開度付近の開度に適切に設定されていない場合には、ＷＧ２０が始動時設定開度付近の開度に適切に設定されている場合よりもヒータ４０の通電開始タイミングを遅らせる。例えば、ＥＣＵ５０は、冷間始動時において、ＷＧ２０が固着故障している場合（始動時設定開度付近の開度に設定された状態で固着故障している場合を除く）や、ＷＧ２０が始動時設定開度からある程度離れた開度で制御されている場合に、ヒータ４０の通電開始タイミングを遅らせる。
【００３２】
なお、ＥＣＵ５０は、例えば、予め求められたＷＧ２０を全開に設定した際の吸入空気量と現在の吸入空気量とを比較することで得られた開度を用いて、若しくは、ＷＧ２０の開度を検出するセンサが設けられている場合には当該センサが検出した開度を用いて、ＷＧ２０の開度と始動時設定開度との差が所定値以上であるか否かを判定する。また、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差を判定する場合に用いる所定値は、Ａ／Ｆセンサ３３の耐被水性が確保されるような排気ガスの流れが得られる始動時設定開度付近の開度に基づいて定められる。更に、このような制御が行われるエンジン８の始動時からの所定期間は、例えば、冷間始動時において排気通路１８内で凝縮水が発生する時間などに基づいて定められる。
【００３３】
ここで、本実施形態におけるヒータ４０の通電開始タイミングについて具体的に説明する。
【００３４】
基本的には、ＥＣＵ５０は、冷間始動時において、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差が所定値未満である場合にも、エンジン８を始動してからある程度時間が経過したタイミングで、ヒータ４０の通電を開始する。具体的には、ＥＣＵ５０は、凝縮水がある程度なくなるようなタイミングで、言い換えると凝縮水が完全になくなるタイミングよりも早いタイミングで、ヒータ４０の通電を開始する。凝縮水が完全になくなるタイミングよりも早いタイミングで通電を開始するのは、前述したように、Ａ／Ｆセンサ３３が、ＷＧ２０を始動時設定開度に設定した状態において耐被水性が確保されるような位置に設けられているからである。以下では、ＷＧ２０が始動時設定開度に設定されている場合に通常用いるヒータ４０の通電開始タイミングを「通常通電開始タイミング」と呼ぶ。
【００３５】
この場合、ＥＣＵ５０は、始動時における冷却水の温度（以下、適宜「始動時水温」と表記する。）に基づいて通常通電開始タイミングを設定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、始動時水温が低くなるほど通電の開始が遅くなるように、通常通電開始タイミングを設定する。こうしている理由は以下の通りである。水温が低いほど、排気系（特に冷却水に囲まれた排気ポート）の壁温が低く、また、凝縮水が発生しなくなるような温度まで排気系が温まる時間が長くなる傾向にある。したがって、少なくとも、この時間が長くなる分、排気系の壁に接触する既燃ガス量が増えるため、凝縮水の発生量が増加する傾向にある。よって、水温が低いほど、Ａ／Ｆセンサ３３の被水確率が高くなると言える。したがって、ＥＣＵ５０は、始動時水温に基づいて通常通電開始タイミングを設定する。例えば、ＥＣＵ５０は、実験結果や所定の演算式などに基づいて通常通電開始タイミングを求める。
【００３６】
一方、ＥＣＵ５０は、冷間始動時において、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差が所定値以上である場合には、上記した通常通電開始タイミングを所定時間遅らせたタイミングで、ヒータ４０の通電を開始する。具体的には、ＥＣＵ５０は、凝縮水が概ね完全になくなるようなタイミングで、ヒータ４０の通電を開始する。こうするのは、ＷＧ２０が始動時設定開度に適切に設定されていない場合には、ＷＧ２０が始動時設定開度に設定されている場合から排気流れが変わる傾向にあるため、凝縮水に対する耐被水性が保障できなくなるからである。
【００３７】
なお、通常通電開始タイミングから通電の開始を遅らせる所定時間は、凝縮水が概ね完全になくなるようなタイミングと通常通電開始タイミングとの差に相当し、例えば、予め実験や所定の演算式などにより求められて設定される。所定時間は、一定値を用いても良いし、変数を用いても良い。所定時間として変数を用いる場合には、例えば、始動時水温に応じて所定時間を変化させたり、ＷＧ２０の開度と始動時設定開度との差に応じて所定時間を変化させたりすることができる。
【００３８】
以上説明した制御方法によれば、始動時においてＷＧ２０が始動時設定開度に適切に設定されていないような場合にも、ヒータ４０の通電を適切なタイミングで開始することができる。よって、Ａ／Ｆセンサ３３の被水によるヒータ通電時の素子割れなどを適切に防止することが可能となる。
【００３９】
以下で、本実施形態においてＥＣＵ５０が行う制御方法の実施例（第１及び第２実施例）について説明する。
【００４０】
（第１実施例）
第１実施例では、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０が固着故障している場合を、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差が所定値以上であるものとして扱う。そして、ＥＣＵ５０は、エンジン８の始動時からの所定期間において、ＷＧ２０が固着故障していると判定された場合に、上記した通常通電開始タイミングを所定時間遅らせたタイミングでヒータ４０の通電を開始する。なお、固着故障とは、ＷＧ２０が任意の開度に固定され、動かなくなってしまう故障若しくは動きにくくなってしまう故障をいう。
【００４１】
図２を参照して、第１実施例に係る制御方法について具体的に説明する。図２は、横軸に始動時水温を示し、縦軸に時間を示す。
【００４２】
グラフＡ１は、始動時水温と排気通路１８内で凝縮水が発生する時間（エンジン始動後から凝縮水が蒸発するまでに要する時間を意味する。以下同様とする。）との関係を示している。グラフＡ１に示すように、始動時水温が低くなるほど凝縮水が発生する時間が長くなることがわかる。グラフＡ２は、通常通電開始タイミングを示している。具体的には、グラフＡ２は、ＷＧ２０が固着故障していない場合（つまりＷＧ２０が正常である場合）に用いられる、始動時水温とエンジン始動からヒータ４０の通電開始までの時間との関係を示している。グラフＡ２に示すように、始動時水温が低くなるほど通電の開始が遅くなることがわかる。また、グラフＡ２で示されるエンジン始動からヒータ４０の通電開始までの時間が、グラフＡ１で示される凝縮水が発生する時間よりも短いことがわかる。これは、ＷＧ２０が固着故障していない場合には、前述したように、凝縮水が完全になくなるタイミングよりも早いタイミングでヒータ４０の通電を開始させるためである。
【００４３】
ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０が固着故障していない場合には、グラフＡ２より現在の水温に対応する時間を求めて、エンジン８を始動してから当該時間が経過したタイミングでヒータ４０の通電を開始する。なお、グラフＡ１、Ａ２は、例えば実験結果や所定の演算式などに基づいて求められる。
【００４４】
一方、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０が固着故障している場合には、グラフＡ１で示されるような関係に基づいてヒータ４０の通電を開始する。具体的には、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０が固着故障している場合には、グラフＡ１で示される凝縮水が発生する時間に概ね相当する時間を、エンジン始動からヒータ４０の通電開始までの時間として用いる。こうするのは、ＷＧ２０が固着故障している場合には凝縮水に対する耐被水性が保障できなくなるため、凝縮水が概ね完全になくなるようなタイミングでヒータ４０の通電を開始させるためである。
【００４５】
なお、図２においてハッチングで示した領域Ａ３は、グラフＡ１で示される凝縮水が発生する時間と、グラフＡ２で示されるＷＧ２０が固着故障していない場合に用いられるエンジン始動から通電開始までの時間と、の差分に相当する。上記したように、ＷＧ２０が固着故障している場合には、グラフＡ１で示される凝縮水が発生する時間に概ね相当する時間が、エンジン始動からヒータ４０の通電開始までの時間として用いられる。そのため、領域Ａ３によって表された時間は、ＷＧ２０が固着故障している場合に用いられる、通常通電開始タイミングから通電の開始を遅らせるための所定時間に相当する。
【００４６】
次に、図３を参照して、第１実施例に係る通電開始タイミング決定処理について説明する。図３は、第１実施例に係る通電開始タイミング決定処理を示すフローチャートである。当該処理は、ＥＣＵ５０によって繰り返し実行される。なお、通電開始タイミングは、エンジン８の始動を開始してから、ヒータ４０の通電を開始するまでの時間を意味するものとする。
【００４７】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ５０は、始動時水温に基づいて通常通電開始タイミング（以下、適宜「Ｔ１」と表記する。）を求める。例えば、ＥＣＵ５０は、図２中のグラフＡ２で示される関係に基づいて、水温センサ３２が検出した水温に対応する通常通電開始タイミングＴ１を求める。そして、処理はステップＳ１０２に進む。
【００４８】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０が固着故障しているか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、過給圧に基づいて、ＷＧ２０が固着故障しているか否かを判定する。一例としては、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０が適切に始動時設定開度に設定されている場合に発生する過給圧と、現在の過給圧（過給圧センサなどによって検出される圧力）とを比較することで、ＷＧ２０が固着故障しているか否かを判定する。
【００４９】
ＷＧ２０が固着故障している場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ５０は、通常通電開始タイミングＴ１を所定時間（以下、適宜「ΔＴ」と表記する。）だけ遅らせたタイミングを、通電開始タイミングとして決定する。つまり、「Ｔ１＋ΔＴ」を通電開始タイミングとして決定する。そして、処理は終了する。この後、ＥＣＵ５０は、「Ｔ１＋ΔＴ」の通電開始タイミングによって、ヒータ４０の通電を開始する。
【００５０】
これに対して、ＷＧ２０が固着故障してない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、つまりＷＧ２０が正常である場合、処理は終了する。この場合には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０１で求められた通常通電開始タイミングＴ１によって、ヒータ４０の通電を開始する。
【００５１】
以上説明した第１実施例によれば、ＷＧ２０が固着故障している場合に、適切なタイミングでヒータ４０の通電を開始することができる。よって、Ａ／Ｆセンサ３３の被水に起因する素子割れなどを適切に防止することができ、新たな故障発生を防止することが可能となる。
【００５２】
なお、第１実施例に係る制御方法は、ＷＧ２０の開度に対する判定を行うことなく、ＷＧ２０が固着故障しているか否かを判定して制御を行うため（図３参照）、例えばＷＧ２０の開度を適切に判定することができないような場合に有効となる。
【００５３】
（第２実施例）
次に、第２実施例について説明する。第１実施例では、ＷＧ２０が固着故障している場合に、一律に、ヒータ４０の通電開始タイミングを通常通電開始タイミングから遅らせていた。しかしながら、第２実施例では、ＷＧ２０が固着故障していても、ＷＧ２０が始動時設定開度付近の開度に設定された状態で固着故障している場合には、ヒータ４０の通電開始タイミングを通常通電開始タイミングから遅らせない点で、第１実施例と異なる。
【００５４】
つまり、第２実施例では、ＥＣＵ５０は、固着故障している際のＷＧ２０の開度（以下、「固着開度」と呼ぶ。）と始動時設定開度との差が所定値未満である場合には、通常通電開始タイミングによってヒータ４０の通電を開始する。こうするのは、Ａ／Ｆセンサ３３はＷＧ２０を始動時設定開度に設定した状態において耐被水性が確保されるような位置に設けられているため、ＷＧ２０が固着故障していてもＷＧ２０が始動時設定開度付近の開度に設定されている場合には、耐被水性が悪化する可能性が低いと言えるからである。
【００５５】
更に、第２実施例では、ＥＣＵ５０は、始動時水温が高い場合には、通電開始タイミングを遅らせずに、通常通電開始タイミングによってヒータ４０の通電を開始する。つまり、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０が固着故障しており、このＷＧ２０の固着開度と始動時設定開度との差が所定値以上であったとしても、始動時水温が高い場合には、通常通電開始タイミングによって通電を開始する。こうするのは、図２に示したように、始動時水温が高い場合には凝縮水が発生しない若しくは凝縮水の発生量がかなり少ないため、Ａ／Ｆセンサ３３が被水する可能性がかなり低いと言えるからである。
【００５６】
以上をまとめると、第２実施例では、ＷＧ２０が固着故障しており、且つＷＧ２０の固着開度と始動時設定開度との差が所定値以上であり、尚且つ始動時水温が低い場合にのみ、通常通電開始タイミングを所定時間遅らせたタイミングでヒータ４０の通電を開始する。これにより、通電開始タイミングの無駄な遅延を抑制することができ、エミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【００５７】
次に、図４を参照して、第２実施例に係る制御方法について具体的に説明する。図４は、横軸に始動時水温を示し、縦軸に時間を示す。なお、前述した図２と同一の符号を付したものについては同一の意味を有するものとして、その説明を省略する。
【００５８】
第２実施例では、始動時水温が所定温度αよりも高い場合（矢印Ｂ１参照）には、ＷＧ２０が固着故障していても、通電開始タイミングを遅らせずに、通常通電開始タイミングによってヒータ４０の通電を開始する。所定温度αは、例えばグラフＡ１で示される凝縮水が発生する時間に基づいて設定される。具体的には、所定温度αは、Ａ／Ｆセンサ３３が被水する可能性がかなり低いと考えられる、凝縮水が発生する時間に対応する始動時水温に設定される。なお、図４では、凝縮水が発生する時間が「０」ではない時間に対応する始動時水温を所定温度αに設定する例を示しているが、この代わりに、凝縮水が発生する時間が「０」となる始動時水温を所定温度αに設定しても良い。
【００５９】
次に、図５を参照して、第２実施例に係る通電開始タイミング決定処理について説明する。図５は、第２実施例に係る通電開始タイミング決定処理を示すフローチャートである。当該処理は、ＥＣＵ５０によって繰り返し実行される。なお、通電開始タイミングは、エンジン８の始動を開始してから、ヒータ４０の通電を開始するまでの時間を意味するものとする。
【００６０】
ステップＳ２０１、２０２の処理は、前述したステップＳ１０１、Ｓ１０２の処理と同様であるため（図３参照）、その説明を省略する。
【００６１】
ステップＳ２０３の処理は、ＷＧ２０が固着故障している場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）に行われる。ステップＳ２０３では、ＥＣＵ５０は、水温センサ３２が検出した水温（始動時水温）が所定温度α以下であるか否かを判定する。始動時水温が所定温度α以下である場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、つまり始動時水温が低い場合、処理はステップＳ２０４に進む。これに対して、始動時水温が所定温度αよりも高い場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、つまり始動時水温が高い場合、処理は終了する。この場合には、凝縮水が発生しない若しくは凝縮水の発生量がかなり少ないため、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０１で求められた通常通電開始タイミングＴ１によって、ヒータ４０の通電を開始する。
【００６２】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０に対する固着開度の判定が済んでいるか否かを判定する。言い換えると、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０の固着開度を取得できたか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、予め求められたＷＧ２０を全開に設定した際の吸入空気量と現在の吸入空気量との比較結果に基づいて、若しくは、ＷＧ２０の開度を検出するセンサが設けられている場合には当該センサに検出信号に基づいて、ＷＧ２０の固着開度を求める。
【００６３】
固着開度の判定が済んでいる場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、つまり固着開度を取得できた場合、処理はステップＳ２０５に進む。これに対して、固着開度の判定が済んでいない場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、つまり固着開度を取得できなかった場合、処理はステップＳ２０６に進む。
【００６４】
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０４で取得されたＷＧ２０の固着開度と始動時設定開度との差が所定値以上であるか否かを判定する。つまり、固着開度が始動時設定開度付近の開度であるか否かを判定する。固着開度と始動時設定開度との差が所定値以上である場合（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、ＥＣＵ５０は、通常通電開始タイミングＴ１を所定時間ΔＴだけ遅らせたタイミング、つまり「Ｔ１＋ΔＴ」を、通電開始タイミングとして決定する。そして、処理は終了する。この後、ＥＣＵ５０は、「Ｔ１＋ΔＴ」の通電開始タイミングによって、ヒータ４０の通電を開始する。
【００６５】
これに対して、固着開度と始動時設定開度との差が所定値未満である場合（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、処理は終了する。この場合には、Ａ／Ｆセンサ３３の耐被水性が悪化する可能性が低いと考えられるため、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０１で求められた通常通電開始タイミングＴ１によって、ヒータ４０の通電を開始する。
【００６６】
以上説明した第２実施例によれば、適切なタイミングでヒータ４０の通電を開始することで、センサの被水に起因する素子割れなどを適切に防止することができると共に、通電開始タイミングの無駄な遅延を抑制することで、エミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【００６７】
なお、上記では、固着故障の判定（ステップＳ２０２）を行った後に始動時水温の判定（Ｓ２０３）を行う例を示したが、この代わりに、始動時水温の判定を行った後に固着故障の判定を行っても良い。この場合、ＥＣＵ５０は、始動時水温が所定温度α以下であるか否かの判定を先に行い、始動時水温が所定温度α以下である場合に固着故障の判定を行う。一方で、ＥＣＵ５０は、始動時水温が所定温度αよりも高い場合には、固着故障の判定（ステップＳ２０２）やＷＧ２０の開度に関する判定（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）を行うことなく、通常通電開始タイミングＴ１によってヒータ４０の通電を開始する。
【００６８】
また、上記では、固着故障の判定（ステップＳ２０２）を行った後にＷＧ２０の開度に関する判定（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）を行う例を示したが、これに限定はされない。他の例では、ＷＧ２０の開度に関する判定を行った後に固着故障の判定を行うことができる。この例では、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０の開度と始動時設定開度との差が所定値以上であるか否かの判定を先に行い、当該差が所定値以上である場合にのみ固着故障の判定を行い、当該差が所定値未満である場合には固着故障の判定を行わない。更に他の例では、固着故障の判定を行わずに、ＷＧ２０の開度に関する判定のみを行うことができる。つまり、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０の開度と始動時設定開度との差が所定値以上であるか否かの判定のみを行うことができる。
【００６９】
なお、上記した例におけるＷＧ２０の開度と始動時設定開度との差が所定値以上であるか否かの判定は、始動時水温が所定温度α以下であるか否かの判定の前に行っても良いし、当該判定の後に行っても良い。この場合、ＥＣＵ５０は、ＷＧ２０の開度と始動時設定開度との差が所定値以上である場合に始動時水温が所定温度α以下であるか否かの判定を行うか、若しくは、始動時水温が所定温度α以下である場合にＷＧ２０の開度と始動時設定開度との差が所定値以上であるか否かの判定を行うこととなる。
【００７０】
［変形例］
上記では、ＷＧ２０の実際の開度と始動時設定開度との差が所定値以上であるか否かを判定して通電開始タイミングを決定する実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、このような所定値を用いて判定する代わりに、ＷＧ２０の実際の開度が始動時設定開度によって規定される所定範囲内にあるか否かを判定して、通電開始タイミングを決定することができる。
【００７１】
上記では、本発明をＡ／Ｆセンサに適用する例を示したが、本発明の適用はこれに限定はされない。本発明は、排気系に設けられ、ヒータによって加熱することで使用されるセンサであれば適用可能である。
【００７２】
本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。
【符号の説明】
【００７３】
３  吸気通路
４  ターボチャージャ
４ａ  コンプレッサ
４ｂ  タービン
６  スロットルバルブ
８  エンジン
１８  排気通路
１９  バイパス通路
２０  ウエストゲートバルブ（ＷＧ）
２１  触媒
３２  水温センサ
３３  Ａ／Ｆセンサ
４０  ヒータ
５０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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