(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時におけるセンサ回路の出力値の学習機会を好適に確保可能な技術を提供する。【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ、所定温度以上になると電流を発生するセンサ素子と、センサ素子を電気加熱するヒータと、を有する排気センサと、排気センサが発生させる電流を検出し、該電流に応じた出力を行うセンサ回路と、内燃機関を始動させる始動処理を実行する始動処理部と、始動処理部によって始動処理が実行されると、センサ回路の出力値の学習を行う学習部と、ヒータを用いてセンサ素子の温度を制御する制御部であって、始動処理部によって始動処理が実行されてから、学習部によるセンサ回路の出力値の学習が完了するまでは、センサ素子の温度を所定温度未満に制御する制御部と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、所定温度以上になると電流を発生するセンサ素子と、前記センサ素子を電気加熱するヒータと、を有する排気センサと、
前記排気センサが発生させる電流を検出し、該電流に応じた出力を行うセンサ回路と、
前記内燃機関を始動させる始動処理を実行する始動処理部と、
前記始動処理部によって前記始動処理が実行されると、前記センサ回路の出力値の学習を行う学習部と、
前記ヒータを用いて前記センサ素子の温度を制御する制御部であって、前記始動処理部によって前記始動処理が実行されてから、前記学習部による前記センサ回路の出力値の学習が完了するまでは、前記センサ素子の温度を前記所定温度未満に制御する制御部と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記始動処理部によって前記始動処理が実行されてから、前記学習部による前記センサ回路の出力値の学習が完了するまでは、前記ヒータに対する通電デューティ比を所定比率以下に制御する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記始動処理部によって前記始動処理が実行されてから、前記学習部による前記センサ回路の出力値の学習が完了するまでは、前記ヒータに対する通電デューティ比を０に制御する、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気中に含まれる成分を検出する排気センサの中には、電流を発生するセンサ素子と、該センサ素子を加熱するヒータと、を備えるものがある。このような排気センサでは、ヒータによってセンサ素子が加熱されることで、センサの検出精度が維持され得る。
【０００３】
また、特許文献１には、内燃機関の冷却水温に基づいて空燃比センサが非活性状態であるか否かを判断し、空燃比センサが非活性状態であるときに空燃比センサ回路の出力値の誤差を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２９５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気センサが発生させる電流に応じた出力を行うセンサ回路では、回路の個体差や経時変化等によって出力誤差が生じ得る。したがって、センサの検出精度を可及的に高くするためには、このようなセンサ回路の出力誤差を補正する必要がある。ここで、空燃比センサが非活性状態であるときにセンサ回路の出力誤差を補正する従来技術によれば、空燃比センサが発生させる電流の影響を排除して、センサ回路の出力誤差を補正することができる。そのため、センサ回路の出力誤差が比較的精度良く補正され、以て、センサの検出精度が可及的に高く維持され得るとも思われる。
【０００６】
ここで、内燃機関の始動時において排気センサが冷間状態にあるときには、ヒータによって排気センサの暖機が行われる。また、内燃機関の始動時には、センサ回路の出力値の学習が行われ、その学習値に基づいてセンサ回路の出力誤差が補正される。一方、従来技術では、ヒータを用いたセンサ素子の温度制御について考慮されていない。したがって、従来技術に基づいてセンサ回路の出力誤差を補正しようとしても、仮にヒータによる排気センサの暖機が早期に完了した場合には、その補正を実行することができない虞がある。なぜなら、排気センサが非活性状態にある期間が非常に短いため、内燃機関の始動時におけるセンサ回路の出力値の学習機会が失われ得るからである。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の始動時におけるセンサ回路の出力値の学習機会を好適に確保可能な技術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】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、所定温度以上になると電流を発生するセンサ素子と、前記センサ素子を電気加熱するヒータと、を有する排気センサと、前記排気センサが発生させる電流を検出し、該電流に応じた出力を行うセンサ回路と、前記内燃機関を始動させる始動処理を実行する始動処理部と、前記始動処理部によって前記始動処理が実行されると、前記センサ回路の出力値の学習を行う学習部と、を備える。
【０００９】
上記排気センサでは、ヒータによりセンサ素子が電気加熱される。そして、センサ素子の温度が所定温度以上になると、電流が発生する。例えば、排気センサが排気中の酸素濃度に応じた電流を発生するセンサである場合、センサ素子は、一対の電極間に固体電解質を有しており、該固体電解質の温度が所定温度以上になると、該固体電解質において酸素イオンが伝導可能となる。固体電解質において酸素イオンが伝導すると、センサ素子に電流が流れることになる。そして、排気センサが電流を発生させると、センサ回路が該電流に応じた出力を行う。
【００１０】
また、始動処理部は内燃機関の始動処理を実行する。ここで、始動処理とは、機関停止中の内燃機関を機関始動させる処理であって、例えば、イグニッションをＯＮにする処理やスタータの作動をＯＮにする処理である。そして、始動処理が実行されると、学習部はセンサ回路の出力値の学習を行う。そうすると、学習したセンサ回路の出力値を用いて、センサ回路の出力誤差を補正することが可能となる。
【００１１】
一方、内燃機関の始動時における排気センサの暖機を可及的に早く完了できるよう、センサ素子は、可及的に早く活性状態にされ得る。なお、センサ素子の活性状態とは、センサ素子が活性温度以上にされた状態をいう。これにより、排気センサは、内燃機関の始動直後から電流を発生させ、センサ素子が活性温度以上になると排気中に含まれる成分を正確に検出可能となる（例えば、空燃比センサにおいては排気の空燃比を検出可能となり、ＮＯｘセンサにおいては排気中のＮＯｘを検出可能となる。）。そうすると、内燃機関の始動後、速やかに、例えばセンサ出力を用いた空燃比フィードバック制御を行うことが可能となる。
【００１２】
しかしながら、排気センサが、内燃機関の始動直後から電流を発生させてしまうと、内燃機関の始動直後にセンサ回路の出力値の学習を行ったとしても、該学習値は、排気センサが出力する電流が反映された値となり得る。したがって、排気センサが発生させ得る電流の影響を排除して、センサ回路自体の出力誤差を把握することが困難となる。
【００１３】
そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記ヒータを用いて前記センサ素子の温度を制御する制御部であって、前記始動処理部によって前記始動処理が実行されてから、前記学習部による前記センサ回路の出力値の学習が完了するまでは、前記センサ素子の温度を前記所定温度未満に制御する制御部を備える。
【００１４】
ここで、所定温度は、センサ素子において電流が発生し得る温度である。したがって、センサ素子の温度が所定温度未満の場合には、センサ素子には電流が流れないため、排気センサは電流を発生させない。つまり、センサ素子の温度が所定温度未満に制御された状態では、センサ回路の出力値から排気センサが発生させ得る電流の影響が排除されることになる。
【００１５】
上記制御部は、始動処理が実行されてからセンサ回路の出力値の学習が完了するまでは、センサ素子の温度を所定温度未満に制御する。そのため、学習部は、センサ素子の温度が所定温度未満に制御された状態で、排気センサが発生させ得る電流の影響を排除しながら、センサ回路の出力値の学習を行うことができる。つまり、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動時におけるセンサ回路の出力値の学習機会を好適に確保することができる。
【００１６】
ここで、前記制御部は、前記始動処理部によって前記始動処理が実行されてから、前記学習部による前記センサ回路の出力値の学習が完了するまでは、前記ヒータに対する通電デューティ比を所定比率以下に制御してもよい。ここで、所定比率とは、センサ素子の温度を所定温度未満に制御可能な通電デューティ比である。そうすると、排気センサの暖機
を進めつつ、センサ素子の温度を所定温度未満に制御することができる。これによっても、内燃機関の始動時におけるセンサ回路の出力値の学習機会を好適に確保することができる。
【００１７】
更に、このとき、前記制御部は、前記始動処理部によって前記始動処理が実行されてから、前記学習部による前記センサ回路の出力値の学習が完了するまでは、前記ヒータに対する通電デューティ比を０に制御してもよい。これによっても、内燃機関の始動時におけるセンサ回路の出力値の学習機会を好適に確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関の始動時におけるセンサ回路の出力値の学習機会を好適に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】図１における空燃比センサ付近の模式的な拡大断面図である。
【図３】空燃比センサの先端部近傍の縦断面図である。
【図４】第一の実施形態に係る制御フローを示すフローチャートである。
【図５】第一の実施形態に係る、始動要求フラグ、通電デューティ比、カウンタ、出力積算値、ゼロ点学習値、および学習完了フラグの時間推移を示すタイムチャートである。
【図６】第二の実施形態に係る制御フローを示すフローチャートである。
【図７】第二の実施形態に係る、始動要求フラグ、通電デューティ比、カウンタ、出力積算値、ゼロ点学習値、および学習完了フラグの時間推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
（第一の実施形態）
＜内燃機関の吸排気系の構成＞
以下、図面を用いて本発明の第一の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関であり、点火プラグ２および燃料噴射弁３を備えている。
【００２２】
内燃機関１は吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０およびスロットル弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００２３】
内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には三元触媒５１が設けられている。また、三元触媒５１よりも上流の排気通路５には、三元触媒５１に流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサ６が設けられている。この空燃比センサ６は、例えば限界電流式の酸素センサであり、広い空燃比領域に亘って空燃比に略比例した出力電流を発生させる。なお、空燃比センサ６は、限界電流式の酸素センサに限らず、例えば起電力式（
濃淡電池式）の酸素センサであってもよい。なお、本実施形態においては空燃比センサ６が、本発明における排気センサに相当する。
【００２４】
そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、上記のエアフローメータ４０、空燃比センサ６に加え、アクセル開度センサ７、およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセル開度センサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ７の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出し、クランクポジションセンサ８の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。
【００２５】
また、ＥＣＵ２０には、点火プラグ２、燃料噴射弁３、およびスロットル弁４１等の各種装置が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によって、これら各種装置が制御される。例えば、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ６の出力信号から三元触媒５１に流入する排気の空燃比を検出し、三元触媒５１に流入する排気の空燃比が目標空燃比（例えば、理論空燃比）に一致するように燃料噴射弁３からの燃料噴射量を制御する。
【００２６】
＜空燃比センサの構造＞
次に、図２および図３に基づいて、空燃比センサ６の構造について簡単に説明する。図２は、図１における空燃比センサ６付近の模式的な拡大断面図である。また、図３は、空燃比センサ６の先端部近傍の縦断面図である。
【００２７】
図２において、空燃比センサ６は、後述するセンサ本体１０と、該センサ本体１０を覆う耐熱性のハウジング部材でありその一部が排気通路５に露出している保護カバー９とを含んで構成される。センサ本体１０は保護カバー９に覆われることでその機械的強度が担保される。また、センサ本体１０には、センサ回路３０が接続されている。センサ回路３０は、更に電源と接続されており、後述する排気側電極１２および大気側電極１３間に所定の電圧を印加する。
【００２８】
次に、センサ本体１０の概略構成について、図３に基づいて説明する。センサ本体１０は、固体電解質１１を備える。固体電解質１１は、所定温度（例えば、２５０℃）以上になると酸素イオン伝導性を発揮する。このような固体電解質１１は、例えば酸化ジルコニウム（ジルコニア）によって構成される。なお、前記所定温度を、以下「酸素イオン伝導温度」と称する。そして、固体電解質１１の一方の側面には排気側電極１２が形成され、その他方の側面には大気側電極１３が形成される。これら排気側電極１２および大気側電極１３は、白金など触媒活性の高い金属材料で構成される。このように排気側電極１２および大気側電極１３が形成されることで、固体電解質１１は一対の電極によって挟まれる。なお、本実施形態においては、排気側電極１２、大気側電極１３、及び固体電解質１１が、本発明におけるセンサ素子を構成する。
【００２９】
そして、排気側電極１２の固体電解質１１側の側面とは反対側の側面には、拡散律速層１４が積層されている。この拡散律速層１４は、排気側電極１２と、排気側電極１２が形成された固体電解質１１の一方の側面と、を覆うように積層されている。拡散律速層１４はセラミクス等の多孔質物質で構成された部材であり、排気の拡散を律速する機能を有する。すなわち、拡散律速層１４は、排気中の種々の成分が、適当な拡散速度で拡散できる程度に細孔化、緻密化されている。また、拡散律速層１４の固体電解質１１側の側面とは反対側の側面には、保護層１６が積層されている。そして、固体電解質１１と拡散律速層
１４との間にはガス室１５が形成されている。このガス室１５には、拡散律速層１４を介して排気が導入される。ここで、排気側電極１２はガス室１５内に配置されるため、排気側電極１２は拡散律速層１４を介して排気に曝されることになる。なお、ガス室１５は必ずしも設ける必要はなく、排気側電極１２の表面上に拡散律速層１４が直接接触するように構成されてもよい。
【００３０】
また、固体電解質１１の他方の側面には、ヒータ層１７が積層されている。ヒータ層１７にはヒータ１８が埋設されていて、ヒータ１８は、図示しない外部の電気回路から電力の供給を受けることにより、センサ本体１０を所望の活性温度（例えば、７００℃）に加熱することができる。なお、この電気回路はＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ヒータ１８に供給される電力はＥＣＵ２０によって制御される。
【００３１】
そして、固体電解質１１とヒータ層１７との間には大気室１９が形成されている。大気室１９は、図示しない大気孔を介して大気に連通されており、空燃比センサ６が排気通路５内に配置された状態であっても、大気側電極１３は大気に曝された状態に維持される。
【００３２】
ここで、空燃比センサ６によって排気の空燃比を検出する原理について説明する。保護カバー９の表面に形成され、保護カバー９内外を相互に連通させる通気孔９ａを介して保護カバー９内部に導入された排気は、拡散律速層１４に流入し、その内部を排気側電極１２に向かって拡散しながら進行する。排気中には、ＣＯ、ＨＣ等の還元剤と、Ｏ２、ＮＯｘ等の酸化剤が含まれている。これらの各成分は、排気側電極１２の表面に到達する過程、或いは排気側電極１２に到達した後において平衡状態に至るまで反応し合う。そして、排気の空燃比が理論空燃比となっている場合は、酸化剤と還元剤が共に消滅する。これに対して、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ空燃比である場合は還元剤が残存し、リーン空燃比である場合は酸化剤が残存することになる。
【００３３】
ここで、排気側電極１２と、大気側電極１３と、これらに挟まれた固体電解質１１とからなる領域を「セル２５」と称する。本実施形態では、排気側電極１２および大気側電極１３間には、センサ回路３０を介して所定の印加電圧が印加される。電極間に印加電圧が印加された状態で、排気側電極１２の表面まで到達した排気中に酸化剤が残存している場合（排気の空燃比が理論空燃比よりもリーン空燃比である場合）には、排気中の酸素が酸素イオンとなって固体電解質１１を介して排気側電極１２から大気側電極１３へ伝播することによって、セル２５に電流が流れる。他方、排気側電極１２側に還元剤が残存している場合（排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ空燃比である場合）は、大気中の酸素が酸素イオンとなって固体電解質１１を介して大気側電極１３から排気側電極１２へ伝播し、当該還元剤と反応することによって、セル２５に上記とは逆向きの電流が流れる。なお、排気の空燃比が理論空燃比である場合には、原則として固体電解質１１を介して電極間を酸素イオンが伝播することがないので、セル２５に電流は流れない。
【００３４】
そして、拡散律速層１４によって排気の拡散速度が律速されると、印加電圧を増加しても電流値が一定に飽和する領域が生じる。この電流値は限界電流値と称される。ここで、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーン空燃比である場合には、排気側電極１２への酸化剤の拡散が拡散律速層によって律速されるため電流が限界電流値に飽和し、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ空燃比である場合には、排気側電極１２への還元剤の拡散が拡散律速層によって律速されるため電流が限界電流値に飽和する。これらの限界電流値を検出することで、排気の空燃比を検出することができる。
【００３５】
＜空燃比センサのゼロ点学習＞
以上に述べた空燃比センサ６に接続されたセンサ回路３０は、限界電流値を検出し、該限界電流値に応じて空燃比に略比例した出力を行う。ここで、センサ回路３０では、回路
の個体差や経時変化等によって出力誤差が生じ得る。したがって、センサの検出精度を可及的に高くするためには、このようなセンサ回路の出力誤差を補正する必要がある。
【００３６】
ここで、上述したように、排気の空燃比が理論空燃比である場合には、セル２５に電流は流れない。一方、固体電解質１１の温度が酸素イオン伝導温度未満の場合にも、固体電解質１１が酸素イオン伝導性を発揮しないため、セル２５に電流は流れない。つまり、これらの場合には、空燃比センサ６の出力電流はゼロとなる。
【００３７】
また、本実施形態では、三元触媒５１に流入する排気の空燃比が理論空燃比に一致するように燃料噴射弁３からの燃料噴射量が制御される。詳しくは、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ６の出力信号を用いて空燃比フィードバック制御を行うことで、燃料噴射弁３からの燃料噴射量を制御し、三元触媒５１に流入する排気の空燃比を理論空燃比にする。したがって、このとき、センサ回路３０の出力値に誤差が含まれると、三元触媒５１に流入する排気の空燃比を理論空燃比に制御することが困難となり、以て、エミッションが悪化してしまう虞がある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、内燃機関１を始動させる処理（以下、「始動処理」と称する場合もある。）が実行されると、センサ回路３０の出力値の学習が行われる。このとき、空燃比センサ６は、冷間状態である傾向を有する（つまり、セル２５に電流が流れない傾向を有する）ため、仮にセンサ回路３０に出力誤差が含まれない場合には、センサ回路３０の出力値がゼロになる。つまり、上記の、始動処理が実行されると行われるセンサ回路３０の出力値の学習は、空燃比センサ６のゼロ点学習である。そして、このようなゼロ点学習による学習値に基づいて、センサ回路３０の出力誤差が補正されると、排気の空燃比が理論空燃比であるときのセンサ検出精度が可及的に高くされ、以て、エミッションが可及的に抑制される。なお、上述した始動処理の実行、および上述したセンサ回路３０の出力値の学習は、ＥＣＵ２０によって行われる。また、ＥＣＵ２０が始動処理を実行することで、本発明に係る始動処理部として機能し、ＥＣＵ２０がセンサ回路３０の出力値の学習を行うことで、本発明に係る学習部として機能する。
【００３９】
＜空燃比センサの暖機制御＞
一方、内燃機関１の始動時において空燃比センサ６が冷間状態にあるときには、ヒータ１８によって該空燃比センサ６の暖機が行われる。詳しくは、上述したように、ヒータ１８が、センサ本体１０を所望の活性温度（例えば、７００℃）に電気加熱する。なお、ヒータ１８に供給される電力はＥＣＵ２０によって制御される。
【００４０】
ここで、仮に、ヒータ１８による電気加熱によって、センサ本体１０の温度が、内燃機関１の始動処理後に速やかに活性温度（例えば、７００℃）にされるとすると、固体電解質１１の温度は、内燃機関１の始動処理後直ぐに酸素イオン伝導温度（例えば、２５０℃）に達する傾向にある。つまり、内燃機関１の始動処理後直ぐに、空燃比センサ６から出力電流が発生され得る状態にされる。そうすると、上述した空燃比センサ６のゼロ点学習における学習値には、センサ回路３０自体の出力誤差に加えて、空燃比センサ６からの出力電流が反映され得ることになる。つまり、センサ回路３０自体の出力誤差を学習するゼロ点学習が、誤学習となる虞がある。その結果、三元触媒５１に流入する排気の空燃比を理論空燃比に制御することが困難となり、エミッションが悪化してしまう虞がある。
【００４１】
そこで、本実施形態では、内燃機関１の始動処理が実行されてから、ＥＣＵ２０によるセンサ回路３０の出力値の学習が完了するまでは、センサ本体１０の温度が酸素イオン伝導温度未満に制御される。詳しくは、ＥＣＵ２０が、ヒータ１８に対する通電デューティ比を所定比率以下に制御することで、センサ本体１０の温度が酸素イオン伝導温度未満に制御される。なお、ＥＣＵ２０が上記のようにセンサ本体１０の温度を制御することで、
本発明に係る制御部として機能する。
【００４２】
ここで、ＥＣＵ２０が実行する制御フローについて、図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態に係る制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ＥＣＵ２０によって、本フローが所定の演算周期で繰り返し実行される。
【００４３】
本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、始動要求フラグＦＬＧＳＴがＯＮとなっているか否かが判別される。始動要求フラグＦＬＧＳＴは、内燃機関１に対して始動が要求されているか否かを判別するフラグであって、本フローとは異なる周知の処理によって設定される。そして、Ｓ１０１において肯定判定された場合、この場合は内燃機関１に対して始動が要求されている場合であって、ＥＣＵ２０はＳ１０２の処理へ進む。一方、Ｓ１０１において否定判定された場合、この場合は内燃機関１に対して始動が要求されていない場合であって、本フローの実行が終了される。なお、始動要求フラグＦＬＧＳＴがＯＮとなり、後述する始動処理が実行された結果、内燃機関１の運転状態が所定の始動完了状態となると、本フローとは異なる処理によって始動要求フラグＦＬＧＳＴがＯＦＦにされる。
【００４４】
Ｓ１０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０２において、始動処理が実行される。Ｓ１０２では、始動処理として、例えば、イグニッションをＯＮにする処理やスタータの作動をＯＮにする処理が実行される。なお、本フローが繰り返し実行されるなかで、初回にＳ１０２において始動処理の実行が開始された後、再度Ｓ１０２の処理が実行される場合には、ＥＣＵ２０は、始動処理の実行を継続する。
【００４５】
次に、Ｓ１０３において、空燃比センサ６が正常であるか否かが判別される。Ｓ１０３では、周知の手法に基づいて、空燃比センサ６が正常であるか否かを判定することができる。そして、Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４の処理へ進み、Ｓ１０３において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００４６】
Ｓ１０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０４において、センサ回路３０の出力値の学習を行う学習条件が成立しているか否かが判別される。Ｓ１０４では、例えば、センサ本体１０の温度が酸素イオン伝導温度未満であると推定される場合に、学習条件が成立していると判定される。そして、Ｓ１０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５の処理へ進み、Ｓ１０４において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１５の処理へ進む。
【００４７】
Ｓ１０４において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０５において、学習完了フラグＸＳＴＧＣがＯＦＦとなっているか否かが判別される。学習完了フラグＸＳＴＧＣは、上述した空燃比センサ６のゼロ点学習が完了しているか否かを判別するフラグであって、後述するように、ゼロ点学習が完了するとＯＮにされる。なお、学習完了フラグＸＳＴＧＣは、内燃機関１が機関停止されるとＯＦＦに初期化される。そして、Ｓ１０５において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０６の処理へ進み、Ｓ１０５において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１５の処理へ進む。
【００４８】
Ｓ１０５において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０６において、ヒータ１８に対する通電を制限する処理が実行される。Ｓ１０６では、センサ本体１０の温度が酸素イオン伝導温度未満に制御されるように、ヒータ１８に対する通電デューティ比が所定比率以下に制限される。つまり、所定比率とは、センサ本体１０の温度を酸素イオン伝導温度未満に制御可能な通電デューティ比である。この所定比率とは、例えば２０％である。これにより、空燃比センサ６の暖機を進めつつ、センサ本体１０の温度を酸素イオン伝導温度未満に制御することができる。
【００４９】
次に、Ｓ１０７において、センサ回路３０の出力値ＶＡＦＯを取得可能であるか否かが判別される。Ｓ１０７では、先ず、センサ回路３０に所定の印加電圧が印加される。そして、周知の手法に基づいて、出力値ＶＡＦＯを取得可能であるか否かが判別される。例えば、センサ回路３０に接続された電源電圧の変動が大きくなると、出力値ＶＡＦＯを正しく読めない事態が生じ得る。また、電源電圧が低くなるとその変動が大きくなり易い。したがって、Ｓ１０７では、例えば電源電圧が８Ｖ以上の場合に、出力値ＶＡＦＯを取得可能であると判定することができる。そして、Ｓ１０７において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０８の処理へ進み、Ｓ１０７において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００５０】
Ｓ１０７において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０８において、カウンタｉに１が加算される。このカウンタｉは、出力値ＶＡＦＯの取得回数をカウントするためのカウンタである。そして、Ｓ１０９において、出力値ＶＡＦＯが取得され、Ｓ１１０において、Ｓ１０９で取得した出力値ＶＡＦＯが積算される。なお、出力値ＶＡＦＯは、センサ回路３０に所定の印加電圧が印加された状態で取得される。また、Ｓ１１０では、出力値ＶＡＦＯの積算値ＶＡＦＯＳＵＭが下記式１によって算出される。
ＶＡＦＯＳＵＭ＝ＶＡＦＯＳＵＭ＋ＶＡＦＯ  ・・・式１
ＶＡＦＯ：出力値
ＶＡＦＯＳＵＭ：出力値ＶＡＦＯの積算値
【００５１】
次に、Ｓ１１１において、カウンタｉの値が所定回数ｉｔｈに達したか否かが判別される。ここで、所定回数ｉｔｈは、後述のＳ１１２の処理で学習値を算出するのに必要な出力値ＶＡＦＯの積算回数であって、例えば、ｉｔｈ＝１００である。そして、Ｓ１１１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１２の処理へ進み、Ｓ１１１において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００５２】
Ｓ１１１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１２において、空燃比センサ６のゼロ点学習値ＶＡＦＯＧが算出される。Ｓ１１２では、先ず、Ｓ１０９で取得した出力値ＶＡＦＯの平均値（出力平均値）ＶＡＦＯＡＶＥが下記式２によって算出される。
ＶＡＦＯＡＶＥ＝ＶＡＦＯＳＵＭ／ｉｔｈ  ・・・式２
ＶＡＦＯＡＶＥ：出力平均値
ＶＡＦＯＳＵＭ：出力値ＶＡＦＯの積算値
ｉｔｈ：所定回数（例えば、１００）
そして、算出した出力平均値ＶＡＦＯＡＶＥに基づいて、ゼロ点学習値ＶＡＦＯＧが算出される。算出されたゼロ点学習値ＶＡＦＯＧは、センサ出力のゼロ点として、ＥＣＵ２０のＲＡＭに記憶される。
【００５３】
次に、Ｓ１１３において、学習完了フラグＸＳＴＧＣがＯＮにされる。そして、Ｓ１１４において、カウンタｉの値および出力値ＶＡＦＯの積算値ＶＡＦＯＳＵＭが０に初期化される。そして、Ｓ１１４の処理の後、本フローの実行が終了される。
【００５４】
また、Ｓ１０４またはＳ１０５において否定判定された場合、次に、Ｓ１１５において、ヒータ１８に対する通電を最大にする処理が実行される。Ｓ１１５では、ヒータ１８に対する通電デューティ比が１００％に制御される。これにより、センサ出力のゼロ点学習後は、空燃比センサ６を可及的速やかに暖機することができる。そして、Ｓ１１５の処理の後、本フローの実行が終了される。
【００５５】
ここで、上述した制御フローを、タイムチャートを用いて簡単に説明する。図５は、始動要求フラグＦＬＧＳＴ、ヒータ１８に対する通電デューティ比ＤＵＴＹ、カウンタｉ、
センサ回路３０の出力積算値ＶＡＦＯＳＵＭ、ゼロ点学習値ＶＡＦＯＧ、および学習完了フラグＸＳＴＧＣの時間推移を示すタイムチャートである。
【００５６】
図５に示すように、時刻ｔ１までは通電デューティ比が０％にされており、ヒータ１８に対して通電が行われていない。そして、時刻ｔ１において始動要求フラグがＯＮにされると、通電デューティ比が２０％に制御される。つまり、上記の図４のＳ１０６の処理の説明で述べたように、ヒータ１８に対する通電を制限した状態で、センサ本体１０が電気加熱される。
【００５７】
また、始動要求フラグがＯＮにされる時刻ｔ１において、出力値ＶＡＦＯの取得回数のカウントが開始されるとともに（これは、図５において、カウンタの時間推移で表される。）、出力値ＶＡＦＯが積算される（これは、図５において、出力積算値の時間推移で表される。）。
【００５８】
そして、時刻ｔ２において、カウンタの値が所定回数ｉｔｈに達すると、ゼロ点学習値ＶＡＦＯＧが算出され、学習完了フラグＸＳＴＧＣがＯＮにされる。また、カウンタおよび出力積算値が０に初期化される。
【００５９】
更に、学習完了フラグＸＳＴＧＣがＯＮにされた後は、通電デューティ比が１００％に制御され、空燃比センサ６の速やかな暖機が図られる。
【００６０】
以上に説明した空燃比センサ６のゼロ点学習によれば、空燃比センサ６が発生させ得る出力電流の影響を排除しながら、センサ回路３０の出力値の学習を行うことができる。言い換えれば、ＥＣＵ２０が、始動処理が実行されてからセンサ回路３０の出力値の学習が完了するまでは、センサ本体１０の温度が酸素イオン伝導温度未満となるように、ヒータ１８に対する通電デューティ比を所定比率以下に制御することによって、内燃機関１の始動時におけるセンサ回路３０の出力値の学習機会を好適に確保することができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、空燃比センサ６を例に挙げて説明したが、ヒータを有する他のセンサについても適用可能である。例えば、ＰＭセンサ、ＮＯｘセンサ、ＨＣセンサにおいてヒータを制御する場合であっても本実施形態と同様にして適用可能である。
【００６２】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
上述した第一の実施形態では、始動処理が実行されてからセンサ回路３０の出力値の学習が完了するまでは、ヒータ１８に対する通電デューティ比が所定比率以下に制御される。これに対して、本実施形態では、始動処理が実行されてからセンサ回路３０の出力値の学習が完了するまでは、ヒータ１８に対する通電デューティ比が０に制御される。
【００６４】
ここで、ＥＣＵ２０が実行する制御フローについて、図６に基づいて説明する。図６は、本実施形態に係る制御フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ＥＣＵ２０によって、本フローが所定の演算周期で繰り返し実行される。なお、図６に示す各処理において、上記の図４に示した処理と実質的に同一の処理については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６５】
図６に示す制御フローでは、Ｓ１０５において肯定判定された場合、次に、Ｓ２０６において、ヒータ１８に対する通電デューティ比ＤＵＴＹが０に制御される。これにより、センサ本体１０の温度を酸素イオン伝導温度未満に確実に制御することができる。そして
、Ｓ２０６の処理の後、Ｓ１０７の処理が実行される。
【００６６】
また、図７は、本実施形態における、始動要求フラグＦＬＧＳＴ、ヒータ１８に対する通電デューティ比ＤＵＴＹ、カウンタｉ、センサ回路３０の出力積算値ＶＡＦＯＳＵＭ、ゼロ点学習値ＶＡＦＯＧ、および学習完了フラグＸＳＴＧＣの時間推移を示すタイムチャートである。なお、図７に示すタイムチャートは、上記の図５に示したタイムチャートに対して、通電デューティ比の時間推移のみが異なる。
【００６７】
図７に示すように、時刻ｔ１までは通電デューティ比が０％にされている。これは、上記の図５に示したタイムチャートと同様である。そして、本実施形態では、時刻ｔ１において始動要求フラグがＯＮにされても、通電デューティ比がそのまま０％に制御される。そして、時刻ｔ２において学習完了フラグＸＳＴＧＣがＯＮにされた後、通電デューティ比が１００％に制御される。
【００６８】
以上に説明した制御処理によっても、内燃機関１の始動時におけるセンサ回路３０の出力値の学習機会を好適に確保することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・・内燃機関
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・吸気通路
５・・・・排気通路
６・・・・空燃比センサ
１０・・・センサ本体
１１・・・固体電解質
１２・・・排気側電極
１３・・・大気側電極
１４・・・拡散律速層
１８・・・ヒータ
２０・・・ＥＣＵ
３０・・・センサ回路
５１・・・三元触媒
【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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【図６】
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【図７】
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