(57)【要約】【課題】対象センサ周辺の状態をより高い精度で検出して、同センサに装着された発熱装置の駆動に伴い発生し得る不都合を、より好適に回避又は抑制することのできる内燃機関の凝縮水量検出装置及びセンサ加熱制御装置を提供する。【解決手段】エンジン制御用ＥＣＵとして、対象エンジンが始動されて十分な運転時間に達する前に停止された場合に、その運転により排気通路に生成された凝縮水量を検出して、該凝縮水量を示すパラメータ、及び、同凝縮水量を用いて求められたパラメータ、にそれぞれ相当する新規凝縮水量Ｑｗ１及び残留凝縮水量Ｑｗ２を取得するプログラムを備える構成とする。さらに同ＥＣＵには、エンジンを始動する際に、既に残留している残留凝縮水量と今回の始動により新たに生成される新規凝縮水量との和に応じて、エンジンの排気通路に設けられた酸素濃度センサを加熱するヒータの駆動量に関する制御態様を可変設定するプログラムも搭載する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が始動されて十分な運転時間に達する前に同機関が停止された場合に、その運転により前記内燃機関の吸気通路又は排気通路に生成された凝縮水量を検出して、該凝縮水量を示すパラメータ、及び、同凝縮水量を用いて求められたパラメータ、のうちの一方に相当する凝縮水量パラメータを取得する凝縮水量取得手段を備えることを特徴とする内燃機関の凝縮水量検出装置。
【請求項２】
前記内燃機関の停止後もデータ保持可能とする所定の記憶装置に対して、前記凝縮水量取得手段により取得された凝縮水量パラメータを格納する凝縮水量格納手段を備える請求項１に記載の内燃機関の凝縮水量検出装置。
【請求項３】
前記内燃機関が始動される都度、停止までの運転時間に基づいて、前記記憶装置に格納された凝縮水量パラメータを更新する凝縮水量更新手段を備える請求項２に記載の内燃機関の凝縮水量検出装置。
【請求項４】
前記凝縮水量更新手段は、前記停止までの運転時間が十分長い場合には、前記記憶装置に格納された凝縮水量パラメータをリセットするとともに、前記停止までの運転時間が十分長くない場合には、前記記憶装置に格納されている凝縮水量パラメータに対して今回前記凝縮水量取得手段により取得された凝縮水量パラメータを加算するものである請求項３に記載の内燃機関の凝縮水量検出装置。
【請求項５】
前記凝縮水量取得手段は、前記内燃機関の本体温度を示すパラメータと同機関の始動から停止までの運転時間とに基づいて、その運転により生成された凝縮水量を推定することで、その推定値を、前記凝縮水量パラメータとして取得するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の凝縮水量検出装置。
【請求項６】
駆動状態で発熱して駆動量が大きくなるほど発熱量を大きくする発熱装置が装着された状態で内燃機関の吸気通路又は排気通路に設けられて所定の温度領域で活性化されて高い検出能力を発揮する所定の対象センサに適用され、前記発熱装置の駆動量を制御する装置であって、
前記内燃機関を始動する際には、既に残留している残留凝縮水量と今回の始動により新たに生成される新規凝縮水量との和に応じて、前記発熱装置の駆動量に関する制御態様を可変設定する加熱制御手段を備えることを特徴とするセンサ加熱制御装置。
【請求項７】
前記加熱制御手段は、前記残留凝縮水量と新規凝縮水量との和に基づいて、前記発熱装置の通常駆動に先立つ期間としてその駆動を禁止又は制限する期間である遅れ期間の長さ（遅れ時間）を可変設定するものである請求項６に記載のセンサ加熱制御装置。
【請求項８】
前記加熱制御手段は、前記残留凝縮水量として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の凝縮水量検出装置における前記凝縮水量取得手段により取得された凝縮水量パラメータを用いるものである請求項６又は７に記載のセンサ加熱制御装置。
【請求項９】
前記対象センサは、前記内燃機関の燃焼行程後に排気の排出される排気通路に設けられた排気系センサであり、
前記残留凝縮水量及び前記新規凝縮水量は、前記対象センサの排気上流側近傍に形成された排気通路の窪みの中に溜まった凝縮水量である請求項６〜８のいずれか一項に記載のセンサ加熱制御装置。
【請求項１０】
前記窪みは、前記内燃機関の使用状態において、同機関の排気通路の鉛直方向下側に形成されるものである請求項９に記載のセンサ加熱制御装置。
【請求項１１】
前記窪みは、前記内燃機関の排気通路を形成する排気管を接続するためのフランジに形成されたものである請求項９又は１０に記載のセンサ加熱制御装置。
【請求項１２】
前記対象センサが、前記排気管の鉛直方向上側に取り付けられており、
前記排気管を接続するためのフランジ近傍には、排気流を鉛直方向上側へ向けるような、排気管の隆起又は同排気管とは別体の部材が設けられてなる請求項１１に記載のセンサ加熱制御装置。
【請求項１３】
前記排気系センサは、前記内燃機関の排気通路にあって同機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置よりも排気上流側に設けられてなる請求項９〜１２のいずれか一項に記載のセンサ加熱制御装置。
【請求項１４】
前記対象センサは、酸素濃度を検出してその検出結果を出力する酸素濃度センサである請求項６〜１３のいずれか一項に記載のセンサ加熱制御装置。
【請求項１５】
排気通路にセンサを備える内燃機関に適用され、そのセンサの排気上流側近傍に形成された前記排気通路の窪みの中に溜まった凝縮水量を検出する手段を備えることを特徴とする内燃機関の凝縮水量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ内での燃料燃焼によるエネルギーを機械的な運動（例えば回転運動）へ変換する内燃機関に適用され、主に同機関の始動時に同機関の吸気通路又は排気通路に生成される凝縮水量を検出する凝縮水量検出装置、及び、同機関の吸気通路又は排気通路に設けられたセンサ（例えば酸素濃度センサ）を活性化するために用いて好適なセンサ加熱制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車等の動力に用いられる内燃機関を制御するエンジン制御システムとしては、例えば三元触媒等の排気浄化装置を適正に動作させたり燃焼状態や燃費（燃料消費率）を改善したりする等の目的で空燃比（＝空気の重量／燃料の重量）を制御するシステムが知られている。特に車載ガソリンエンジンでは、同エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダから排出される排気中の空燃比を、理論空燃比（≒「１４．８」）にフィードバック制御するシステムが広く一般に採用されている。詳しくは、こうしたシステムでは、排気中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する酸素濃度センサがエンジンの排気通路に設置され、この酸素濃度センサのセンサ出力（排気中の酸素濃度を示す検出信号）とその目標値（理論空燃比に相当する値）とを比較しつつ、例えば上記シリンダ内での燃焼に供される燃料や空気を供給する各アクチュエータの駆動量、すなわち燃料噴射弁の噴射時間や吸気絞り弁の開度などを可変制御する。こうすることで、上記シリンダ内での燃焼に供される燃料及び空気の供給量をそれぞれ所望の値に制御して、排気中の空燃比を理論空燃比に近づける（望ましくは一致させる）制御、いわゆる空燃比フィードバック制御を実行している。
【０００３】
そして、こうしたシステムで用いられる上記酸素濃度センサとしては、センサ素子が例えばジルコニア素子からなるものがよく知られている。このセンサは、大気と被検出ガスとの間の酸素濃度差に応じて発生する電圧（起電力）を出力（センサ出力）とする。そして、そのセンサ出力（発生起電力）の信頼性は、センサ素子の温度に依存する。すなわち、この種のセンサは通常、センサ素子が常温よりも高い所定の温度領域（活性状態）にある場合に高い検出能力を発揮する。このため、こうしたセンサを用いる場合には、高い検出精度を確保すべく、上記センサ素子の温度を、例えば「６５０℃」以上の活性温度領域に維持するような制御を行うことが重要になる。具体的には、例えばセンサ素子に電気ヒータ（発熱装置）を設け、そのヒータの通電量を調整する（所望の量に制御する）ことにより、センサ素子を活性状態に維持することができる。そして、こうしたセンサを用いて上記空燃比フィードバック制御を行う場合には、その制御の実行に先立ち、上記のようにセンサ素子の温度が活性温度領域に制御される。一般には、上述の空燃比フィードバック制御は、上記センサ素子が活性状態にあることを条件にして実行されるようになっている。なお、センサ素子の温度は、例えばセンサ素子の抵抗値等に基づいて推定することができる。
【０００４】
しかしながら、こうした酸素濃度センサをはじめとするガスセンサの固体電解質材として用いられるジルコニア等は、一般に割れ易い。特に内燃機関の始動時には、まだエンジン周りが冷えており、飽和水蒸気量（空気に含有される水蒸気の最大量）が少ない。このため、排気中に含まれる水分が液滴化してセンサに付着し易い環境（センサが被水し易い環境）になっている。そして、もしそのような被水状態で、例えばセンサを活性化させるべく同センサに装着されたヒータが駆動された場合には、応力変化に起因してセンサ素子に亀裂等の生じるおそれがある。
【０００５】
そこで従来、例えば特許文献１に記載のように、エンジン始動時に排気管内に液滴状の水分が存在しているか否かを判定するとともに、その判定により液滴状の水分が存在している旨判定された場合には、センサに装着された電気ヒータの駆動量（通電量）を所定の時間（待機時間）だけ少量に制限するセンサ加熱制御装置なども提案されている。この装置では、こうして被水時にはそのセンサの加熱量を制限することで、上述の亀裂の発生によるセンサ寿命の短縮やセンサ破損を防止（又は抑制）するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−６９６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、こうした装置では、被水の有無についてはこれを判定することができるものの、センサが被水している場合に待機時間をどの程度の長さに設定すれば上述の亀裂発生を回避することができるか、という点については定かにならない。そのため、確実に上述の亀裂発生を回避するためには、必要以上に長い待機時間を設定しなければならなかった。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、対象センサ周辺の状態をより高い精度で検出して、同センサに装着された発熱装置の駆動に伴い発生し得る不都合を、より好適に回避又は抑制することのできる内燃機関の凝縮水量検出装置及びセンサ加熱制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、内燃機関の凝縮水量検出装置として、内燃機関が始動されて十分な運転時間に達する前に同機関が停止された場合（例えば運転時間を所定の閾値と比較して判断）に、その運転により前記内燃機関の吸気通路又は排気通路に生成された凝縮水量を検出して、該凝縮水量を示すパラメータ、及び、同凝縮水量を用いて求められたパラメータ、のうちの一方に相当する凝縮水量パラメータを取得する凝縮水量取得手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
発明者の実験等によれば、エンジン（内燃機関）の排気通路（又は吸気通路）に設けられたセンサ（例えば酸素濃度センサ）が被水する主な原因は、排気通路（又は吸気通路）内の凝縮水（特に通路底面に溜まった凝縮水）である。すなわち、エンジンを始動することで、排気（又は吸気）の勢い（気流の力）で通路の底面に溜まった凝縮水が飛散してセンサが被水する。発明者がこの凝縮水に注目してさらに実験等を行ったところ、エンジン始動後すぐに停止されるような短期の運転が行われると、その運転により生成された凝縮水が次回始動時にも残ることが確認された。このようにして残った凝縮水（残留凝縮水）は、次回始動時にセンサを被水させるべく飛散する。したがって、センサ被水に伴う不都合を回避する上では、短期運転に伴い残留する凝縮水量（残留凝縮水量）を取得することが重要になる。この点、請求項１に記載の装置によれば、上記凝縮水量取得手段により、凝縮水量を示すパラメータ（又は同凝縮水量を用いて求められたパラメータ）を取得することが可能になる。そして、その取得したパラメータにより、同センサに装着された発熱装置の駆動に伴い発生し得る不都合を、より好適に回避又は抑制することができるようになる。
【００１１】
なおこの場合、前述の被水状態でのセンサ加熱に起因した亀裂発生等を回避する上では、例えば凝縮水量取得手段により取得された凝縮水量パラメータに基づいて、センサ加熱（ヒータ駆動）の開始タイミングや加熱量を可変設定する構成が有効である。
【００１２】
また、エンジン始動に先立ち、前回の短期運転により生成された残留凝縮水を除去する構成なども有効である。この場合、例えば電気ヒータ等を、配管（吸気通路又は排気通路）やシリンダの周辺に設けることで、加熱除去する（蒸発させる）ことが可能になる。あるいは、エンジン始動装置（スタータ装置）により、エンジンの出力軸を駆動して同出力軸を強制的に運動（例えば回転）させることで発生する熱（例えば摩擦熱）によりシリンダや配管を加熱して上記残留凝縮水を加熱除去するようにしてもよい。
【００１３】
また、エンジン始動の少し前から、センサの加熱、すなわち同センサに装着された発熱装置（例えば電気ヒータ）への通電（ヒータの駆動）を開始するセンサ加熱制御、いわゆるプリヒート制御を行う場合には、センサ加熱（プリヒート）の実行に先立ち、上記凝縮水量取得手段により取得された凝縮水量パラメータに基づいて、センサ加熱の有無（実行／中止）を決定する構成なども有効である。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、上記請求項１に記載の装置において、前記内燃機関の停止後もデータ保持可能とする所定の記憶装置に対して、前記凝縮水量取得手段により取得された凝縮水量パラメータを格納する凝縮水量格納手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
エンジン始動時の凝縮水量を高い精度で検出するためには、エンジン停止時に前記凝縮水量パラメータを、次回運転時にも使用可能な状態で保存することが重要になる。この点、上記請求項２に記載の構成によれば、その凝縮水量パラメータを、より容易に、次回運転時にも使用可能な状態で保存することが可能になる。
【００１６】
そして、この請求項２に記載の装置に関しては、請求項３に記載の発明のように、前記内燃機関が始動される都度、停止までの運転時間に基づいて、前記記憶装置に格納された凝縮水量パラメータを更新する凝縮水量更新手段を備えることで、前記凝縮水量パラメータを高い精度の値に維持することが可能になる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、上記請求項３に記載の装置において、前記凝縮水量更新手段が、前記停止までの運転時間が十分長い場合（例えば所定の閾値と比較して判断）には、前記記憶装置に格納された凝縮水量パラメータをリセットするとともに、前記停止までの運転時間が十分長くない場合には、前記記憶装置に格納されている凝縮水量パラメータに対して今回前記凝縮水量取得手段により取得された凝縮水量パラメータを加算するものであることを特徴とする。
【００１８】
前述した残留凝縮水は、短期の運転が連続することで蓄積されていく。他方、いったん長期の運転がなされれば、通常は全て除去される（蒸発する）。請求項４に記載の発明は、こうした事象に基づくものであり、こうした装置によれば、高い精度で前記凝縮水量パラメータを取得することができるようになる。
【００１９】
なお、凝縮水量パラメータのリセットは、エンジン停止時に行っても、あるいはその他、運転時間が十分長いと分かった時（例えばエンジン始動後に所定時間が経過した時）などに行ってもよい。
【００２０】
また発明者は、今回のエンジン運転時間及びその時のエンジン本体温度により定義される条件（凝縮水生成に係る条件）と、今回の運転により生成される凝縮水量との関係について、高い再現性で一様の関係が得られる（例えば図１２参照）ことを見出し、次のような装置を発明した。すなわち請求項５に記載の発明では、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、前記凝縮水量取得手段が、前記内燃機関の本体温度を示すパラメータと同機関の始動から停止までの運転時間とに基づいて、その運転により生成された凝縮水量を推定することで、その推定値を、前記凝縮水量パラメータとして取得するものであることを特徴とする。こうした構成であれば、高い精度で前記凝縮水量パラメータを取得（推定）することが可能になる。
【００２１】
なお、内燃機関の本体温度を示すパラメータとしては、複数種の所定パラメータ（例えば同機関の冷却水温、同機関の潤滑油温、吸気温度、外気温度、及び吸排気系の配管温度等）のうち、最も低い検出値を用いることが有効である。こうした構成であれば、内燃機関の本体温度に検出誤差があった場合にも対応してより確実に、前述の被水状態でのセンサ加熱に起因した亀裂発生等を防ぐ（又は抑制する）ことが可能になる。
【００２２】
また発明者は、前述した短期運転に伴い残留する凝縮水量（残留凝縮水量）を、センサ加熱制御に用いる装置として、請求項６〜１４に記載の装置を発明した。以下、これら各装置について説明する。
【００２３】
まず請求項６に記載の発明では、駆動状態で発熱して駆動量が大きくなるほど発熱量を大きくする発熱装置が装着された状態で内燃機関の吸気通路又は排気通路に設けられて所定の温度領域（例えば「１００℃」以上）で活性化されて高い検出能力を発揮する所定の対象センサに適用され、前記発熱装置の駆動量を制御する装置（センサ加熱制御装置）であって、前記内燃機関を始動する際には、既に残留している残留凝縮水量と今回の始動により新たに生成される新規凝縮水量との和に応じて、前記発熱装置の駆動量に関する制御態様を可変設定する加熱制御手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
こうした装置であれば、従来は考慮されていなかったエンジン（内燃機関）始動時に既に残留している残留凝縮水量についてもこれが考慮されるようになり、この残留凝縮水量（厳密には新規凝縮水量との和）に基づいて発熱装置（センサ加熱装置に相当）の駆動量が設定されることになる。そしてこれにより、発熱装置（センサ加熱装置）の駆動に伴い発生し得る不都合を回避又は抑制しつつ、対象とするセンサの加熱制御をより好適に行うことが可能になる。
【００２５】
そしてこの場合、前記加熱制御手段についてもこれを、請求項７に記載の発明のように、前記残留凝縮水量と新規凝縮水量との和に基づいて、前記発熱装置の通常駆動に先立つ期間としてその駆動を禁止又は制限する（例えば発熱装置の駆動量を通常制御の場合よりも小さくする）期間である遅れ期間の長さ（遅れ時間）を可変設定するものとすることが有効である。こうすることで、前述の被水状態でのセンサ加熱に起因した亀裂発生等をより好適に防ぐ（又は抑制する）ことが可能になる。なおこの場合、前記加熱制御手段についてはこれを、前記残留凝縮水量と新規凝縮水量との和が大きい値であるほど前記遅れ期間の長さ（遅れ時間）をより長い時間に設定するものとすることがより有効である。
【００２６】
これら請求項６又は７に記載の装置は、上述の請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置を用いることで、好適に実現することができる。すなわち、請求項８に記載の発明では、上記請求項６又は７に記載の装置において、前記加熱制御手段が、前記残留凝縮水量として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の凝縮水量検出装置における前記凝縮水量取得手段により取得された凝縮水量パラメータを用いるものであることを特徴とする。こうすることで、前記残留凝縮水量を、より容易且つ的確に取得（検出）することが可能になる。
【００２７】
ところで、上記各センサ加熱制御装置は、発明者が残留凝縮水なる新たなパラメータに注目することによりなされた発明である。したがって、前述のように残留凝縮水の飛散に起因してセンサが被水する場合に適用して特に有効である。そして特に有益な構成としては、例えば請求項９〜１３に記載の構成が考えられる。以下、これら各装置について説明する。
【００２８】
請求項９に記載の発明では、上記請求項６〜８のいずれか一項に記載の装置において、前記対象センサが、前記内燃機関の燃焼行程後に排気の排出される排気通路に設けられた排気系センサであり、前記残留凝縮水量及び前記新規凝縮水量が、前記対象センサの排気上流側近傍に形成された排気通路の窪み（凹部）の中に溜まった凝縮水量であることを特徴とする。
【００２９】
排気通路において上記排気系センサの排気上流側近傍に窪み（凹部）が形成されている場合には、その中に排気凝縮水が溜まり易くなる。そして、前述したセンサ被水は、基本的にはその窪み内の凝縮水によって引き起こされることになる。このため、前記残留凝縮水量及び前記新規凝縮水量として、その窪み内の凝縮水を取得（検出）することにより、センサ加熱制御をより好適に行うことが可能になる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明では、上記請求項９に記載の装置において、前記窪み（凹部）が、前記内燃機関の使用状態（例えば車両に搭載した状態）において、同機関の排気通路の鉛直方向下側に形成されるものであることを特徴とする。
【００３１】
このような構成であれば、重力に従って窪み内に凝縮水が溜まり易くなる。そして、この窪み内の凝縮水によってセンサが被水し易くなる。このため、上記各センサ加熱制御装置はこうした構成に適用して特に有益である。
【００３２】
請求項１１に記載の発明では、上記請求項９又は１０に記載の装置において、前記窪み（凹部）が、前記内燃機関の排気通路を形成する排気管を接続するためのフランジに形成されたものであることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項１２に記載の発明では、上記請求項１１に記載の装置において、前記対象センサが、前記排気管の鉛直方向上側に取り付けられており、前記排気管を接続するためのフランジ近傍には、排気流を鉛直方向上側へ向けるような、排気管の隆起又は同排気管とは別体の部材（例えば留め金具等）が設けられてなることを特徴とする。
【００３４】
現状、排気管の接続部においては、このようなフランジ（特に隆起を有するもの）が多く用いられている。上記各センサ加熱制御装置によれば、このようなフランジを用いた場合にも、センサ加熱制御をより好適に行うことが可能になる。
【００３５】
請求項１３に記載の発明では、上記請求項９〜１２のいずれか一項に記載の装置において、前記排気系センサが、前記内燃機関の排気通路にあって同機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置よりも排気上流側に設けられてなることを特徴とする。
【００３６】
前記排気系センサが排気浄化装置よりも下流側にあれば、同装置を通じて排気中の水分等が取り除かれるため、センサは被水しにくい。しかし一般に空燃比をフィードバック制御するためのセンサ等は、その制御の都合上（例えば検出精度や応答性等の配慮により）、排気浄化装置よりも上流側に設けられることが多い。上記請求項１３に記載の装置によれば、前記排気系センサがこのような配設環境にあっても、前述の被水状態でのセンサ加熱に起因した亀裂発生等をより好適に防ぐ（又は抑制する）ことが可能になる。
【００３７】
ところで、常温よりも高い温度領域で活性化されて高い検出能力を発揮するセンサは、排気中のガス成分（特にガス濃度）を検出するセンサとして用いられることが多い。特に自動車用エンジン（車載内燃機関）では、上述の酸素濃度センサの需要が大きい。したがって、請求項１４に記載の発明のように、上記請求項６〜１３のいずれか一項に記載の装置において、前記対象センサが、酸素濃度を検出してその検出結果を出力する酸素濃度センサである構成の実用性が特に高い。
【００３８】
また発明者は、上記請求項９に記載の装置等を実現する上で有益な装置として、請求項１５に記載の装置を発明した。すなわちこの請求項１５に記載の発明では、内燃機関の凝縮水量検出装置として、排気通路にセンサを備える内燃機関に適用され、そのセンサの排気上流側近傍に形成された前記排気通路の窪み（凹部）の中に溜まった凝縮水量を検出する手段を備えることを特徴とする。こうした装置によれば、窪み（凹部）の中に溜まった凝縮水量（特に排気凝縮水量）を容易且つ的確に検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図１〜図１４を参照して、本発明に係る内燃機関の凝縮水量検出装置及びセンサ加熱制御装置を具体化した一実施形態について説明する。なお、本実施形態の各装置が搭載されるエンジン制御システムとしては、エンジンの排気通路に設けられた酸素濃度センサの出力に基づいて、前述の空燃比フィードバック制御を実行するものを想定している。
【００４０】
はじめに、図１を参照して、本実施形態のエンジン制御システムの概略構成及びその動作について説明する。この図１は同システムの概要を示す構成図であり、図中の信号線は配線レイアウトに相当する。なお、このシステムの制御対象とするエンジン（図中のエンジン１０）としては、４輪自動車用の多気筒（例えば直列４気筒）エンジンを想定している。ただし、この図１においては、説明の便宜上、１つのシリンダ（図中のシリンダ２０）のみを図示している。また、同図１に示されるように、このエンジン１０は、４ストロークのレシプロ式吸気ポート噴射エンジン（内燃機関）である。すなわちこのエンジン１０では、吸排気弁２１，２２のカム軸（図示略）に設けられた気筒判別センサ（電磁ピックアップ）にてその時の対象シリンダが逐次判別され、例えば図中のシリンダ２０をシリンダ＃１とする４つのシリンダ＃１〜＃４について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「１８０°ＣＡ」ずらして、シリンダ＃１，＃３，＃４，＃２の順に逐次実行される。これら４つのシリンダ＃１〜＃４の構成は基本的には同様の構成となっているため、ここでは１つのシリンダ２０に注目して、当該システムについての説明を行う。
【００４１】
図１に示されるように、このエンジン制御システムは、シリンダ２０内での燃焼を通じて生成したトルクにより、出力軸であるクランク軸１０ｄ（図示部分はクランク軸に装着されたパルサ歯車）を回転させるエンジン１０（内燃機関）を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）５０等を有して構築されている。
【００４２】
ここで制御対象とされるエンジン１０は、火花点火式レシプロエンジンであり、基本的には、シリンダブロック１０ａによりシリンダ（気筒）２０が形成されて構成されている。シリンダブロック１０ａには、冷却水がエンジン１０内を循環するための冷却水路（ウォータジャケット）１０ｂと、同水路１０ｂ内の冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ１０ｃと、が設けられており、その冷却水によりエンジン１０が冷却されている。また、シリンダ２０内には、ピストン２０ａが収容され、そのピストン２０ａの往復動に連動して、エンジン１０の出力軸（４つのシリンダに共通の出力軸）であるクランク軸１０ｄが回転するようになっている。なお、クランク軸１０ｄの外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ１０ｅ（例えば電磁ピックアップ）が配設され、同クランク軸１０ｄ（エンジン出力軸）の回転角度位置や回転速度（エンジン回転速度）等が検出可能とされている。
【００４３】
シリンダブロック１０ａの上端面にはシリンダヘッドが固定されており、そのシリンダヘッドとピストン２０ａ冠面との間には燃焼室２０ｂが形成されている。そして、シリンダヘッドには、燃焼室２０ｂに開口する吸気ポート（吸気口）と排気ポート（排気口）とが形成されており、これら吸気ポート及び排気ポートは、それぞれ図示しないカム（詳しくはクランク軸１０ｄと連動するカム軸に取り付けられたカム）によって駆動される吸気弁２１と排気弁２２とにより開閉されるようになっている。また、吸気ポートには、エンジン１０の各シリンダに外気（新気）を吸入するための吸気管３０（吸気マニホールドも含む）が接続され、排気ポートには、エンジン１０の各シリンダからの燃焼ガス（排気）を排出するための排気管４０（排気マニホールドも含む）が接続されている。
【００４４】
エンジン１０の吸気系を構成する吸気管３０（吸気通路）には、吸気管３０最上流部のエアクリーナ３１を通じて吸入される新気量を検出するために、ホットワイヤ（熱線）式のエアフロメータ３２（空気流量測定センサ）が設けられている。さらに、このエアフロメータ３２の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁３３（吸気絞り弁）と、このスロットル弁３３の開度（スロットル弁開度）や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ３３ａとが設けられている。また、スロットル弁３３の下流側には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で吸気管３０の通路面積が拡大（拡径）されたサージタンク３０ａが設けられ、このサージタンク３０ａには吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ３０ｂが設けられている。
【００４５】
こうした吸気管３０は、サージタンク３０ａの下流側で、エンジン１０の各シリンダに空気を導入するように分岐している。そして、この吸気管３０の分岐路には、各シリンダの吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式（又はピエゾ駆動式等）のインジェクタ３５（燃料噴射弁）が、シリンダごとに取り付けられている。エンジン１０では、これらシリンダごとに設けられた各インジェクタにより、吸気通路、特に各シリンダの吸気ポートに対して、燃料（ガソリン）が噴射供給（ポート噴射）されるようになっている。そして、このインジェクタ３５により噴射された燃料（厳密には吸入空気との混合気）に対して点火を行うことで、燃焼室２０ｂにてその燃料を燃焼させるようにしている。そのために、エンジン１０の各シリンダのシリンダヘッドには、それぞれ点火コイル等からなる点火装置１５ａを備えた点火プラグ１５が取り付けられている。すなわち、このエンジン１０において点火を行う際には、ＥＣＵ５０により、上記点火プラグ１５に対して、所望の点火時期で高電圧が印加される。そして、この高電圧の印加により、各点火プラグ１５の対向電極間に火花放電が発生し、この発生した火花放電によって、燃焼室２０ｂ内に導入された混合気が着火し、吸気と燃料との反応に基づき燃料が燃焼する。
【００４６】
一方、エンジン１０の排気系を構成する排気管４０（排気通路）は、配管４０ａ〜４０ｃがそれぞれフランジを介して接続されて構成されており、その中途には、排気上流側から、排気温度を検出するための排気温度センサ４１ａと、排気管４０の内壁温度を検出するための排気管内壁温度センサ４１ｂと、が順に設けられている。さらに、その排気下流側には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、所定の排気浄化装置が設けられている。例えば配管４０ｂと配管４０ｃとの間には、排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒からなる触媒４１が設けられ、この触媒４１の上流側及び下流側には、それぞれ排気を対象として混合気の空燃比を検出する酸素濃度センサ４２ａ，４２ｂが設けられている。なお、本実施形態では、上記酸素濃度センサ４２ａとして、排気中の酸素濃度（ひいては空燃比）に応じたリニアな電気信号を出力する酸素濃度センサ、いわゆるリニア検出式のＡ／Ｆセンサを用いることとする。また一方、上記酸素濃度センサ４２ｂとしては、排気中の酸素濃度が所定の基準値（例えば理論空燃比）の大小いずれの側にあるかに応じて２値的に出力値を変化させる酸素濃度センサ、いわゆる２値検出式のＯ2センサを用いることとする。図２に、酸素濃度センサ４２ａの一例として、いわゆる積層タイプのヒータ付Ａ／Ｆセンサについて、その（ａ）概観構造、及び（ｂ）内部構造を示す。なお、この図２において、（ａ）はそのセンサの概観形状を示す側面図、（ｂ）は同センサの内部構造を示す断面図である。
【００４７】
同図２に示されるように、このセンサは、大きくは、ジルコニア（ＺｒＯ2）等の固体電解質からなるセンサ素子４２１と、このセンサ素子４２１を加熱するヒータ４２２（発熱装置）との積層体が、センシング部（ガス検出部）に相当するその先端部において外側カバー４２７及び内側カバー４２８により二重に被われて構成されている。ここで、センサ素子４２１は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなる基板上に、ガス遮蔽層や拡散抵抗層等と共に形成され、一対の電極に挟まれるセンシング部には所定の電圧が印加されている。また、ヒータ４２２は、駆動エネルギーが与えられる（通電される）ことで駆動状態（通電状態）となり、その駆動状態で発熱して駆動量（通電量）が大きくなるほど発熱量を大きくするものであり、上記センサ素子４２１のセンシング部を直接的且つ均一に加熱するように、同基板の所定箇所に（必要があれば複数箇所に分けて）埋め込まれるかたちで形成されている。そして、これらの積層体を被う外側カバー４２７及び内側カバー４２８には、センシング対象となる排気を取り入れるための通気孔が側面（孔４２７ａ，４２８ａ）及び底面（孔４２７ｂ，４２８ｂ）に設けられており、これら通気孔を通じて内側カバー４２８内（センシング部）に取り込まれた排気中の酸素濃度が、センサ素子４２１によって検出されるようになっている。このセンサでは、上記外側カバー４２７及び内側カバー４２８により通気孔の迷路構造が形成され、こうした通気孔の迷路構造によりこのセンサ（酸素濃度センサ４２ａ）の耐被水性は高められている。
【００４８】
上記構造を有するこのセンサは、ヒータ４２２によりセンサ素子４２１の少なくともセンシング部が、常温よりも高い所定の動作温度範囲（例えば「７００℃」近傍）に加熱（温度制御）された状態で使用される。そしてこの際、そのヒータ４２２の駆動量を制御する（詳しくは駆動エネルギーに相当する通電量を制御する）ものが、ＥＣＵ５０に搭載される本実施形態のセンサ加熱制御装置である。なお、上記酸素濃度センサ４２ａの動作温度範囲は、例えばセンサ素子４２１が活性化される温度以上であって、且つ、同センサ素子４２１に損傷を与えない程度の温度範囲として設定される。
【００４９】
本実施形態のシステムでは、上記酸素濃度センサ４２ａ，４２ｂにより排気中の酸素濃度が検出される。そして、エンジン１０の定常運転時には、これら酸素濃度センサ４２ａ，４２ｂのセンサ出力に基づいて、排気中の空燃比（＝空気の重量／燃料の重量）を検出しつつ、その空燃比を（特に触媒４１よりも排気上流側の空燃比を）、上記三元触媒からなる触媒４１が高い浄化能力を発揮する理論空燃比（≒「１４．８」）へフィードバック制御している。
【００５０】
図示しない車両には、上記センサのほかにも、同車両で行われる各種の制御に使用するために多くのセンサが設けられている。例えばアクセルペダル（運転操作部）には、同ペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ５０ａが、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するために設けられている。
【００５１】
こうしたシステムの中で、本実施形態の凝縮水量検出装置及びセンサ加熱制御装置として機能するとともに、電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ５０である。このＥＣＵ５０（エンジン制御用ＥＣＵ）は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成され、上記各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記スロットル弁３３やインジェクタ３５等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン１０に係る各種の制御を行っている。例えばエンジン１０の定常運転時には、上記各センサの検出信号に基づいて、各種の燃焼条件（例えば点火時期や、燃料噴射量、吸入空気量、ひいては空燃比等）を算出するとともに、各種アクチュエータを操作することで、上記各シリンダ内（燃焼室）での燃料燃焼を通じて生成される図示トルク（生成トルク）、ひいては実際に出力軸（クランク軸１０ｄ）へ出力される軸トルク（出力トルク）を制御する。また、上記酸素濃度センサ４２ａ，４２ｂのセンサ出力とその目標値とを比較しつつ、例えば各シリンダ内での燃焼に供される燃料や空気を供給するインジェクタ３５の噴射時間やスロットル弁３３の開度などを可変制御することで、上記触媒４１周辺の排気中の空燃比を理論空燃比に近づける（望ましくは一致させる）制御、いわゆる空燃比フィードバック制御を実行する。基本的には、空燃比リーン（＞理論空燃比）の場合には燃料噴射量を増量制御する一方、空燃比リッチ（＜理論空燃比）の場合には燃料噴射量を減量制御することで、その空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲内に維持されるようになっている。
【００５２】
また、このＥＣＵ５０に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（ＥＣＵの主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、通信装置、及び電源回路等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、当該センサ加熱制御（ヒータ４２２の駆動量制御）に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
【００５３】
以上、本実施形態に係るエンジン制御システムの構成について詳述した。すなわち、上記システムの搭載された車両（例えば乗用車やトラック等）では、こうしたシステムによる各種の制御を通じて運転環境の最適化が図られることになる。そして既述のように、システム中、酸素濃度センサ４２ａのヒータ４２２（図２）の駆動量を制御するものが、ＥＣＵ５０に搭載される本実施形態のセンサ加熱制御装置である。図３に、ＥＣＵ５０の、特にセンサ加熱制御に係る部分（回路）を、機能別の回路図として示す。
【００５４】
同図３に示されるように、センサ素子４２１の一方の端子は、定電圧源４２３に接続されている。また、他方の端子は、ＥＣＵ５０内のセンサ制御回路５０１と抵抗器４２４とに並列に接続され、このうち抵抗器４２４側では、該抵抗器４２４を有する配線（シールド線）により、同抵抗器４２４を介して接地されている。このセンサ素子４２１は、こうした回路構成のもと、上記定電圧源４２３により定電圧が印加された状態で、上述の動作温度範囲（活性状態）に制御される。そして、その活性状態では、周囲の酸素濃度（すなわち排気中の酸素濃度）に応じて、上記定電圧の印加により発生する電流量を変化させて（例えば酸素濃度に対して電流量をリニアに変化させて）、この電流値をセンサ出力として、上記ＥＣＵ５０（詳しくは上記センサ制御回路５０１）へ出力する。詳しくは、ヒータ４２２で加熱されたセンサ素子４２１（固体電解質）にＥＣＵ５０（センサ制御回路５０１）から電圧を印加すると、空燃比リーンの場合には排気中の酸素濃度に応じたイオン電流が、また空燃比リッチの場合には排気中の未燃ガス濃度に応じたイオン電流がそれぞれ発生する。このため、センサ素子４２１の排気側に設けられた拡散抵抗層（図示略）により、排気中の酸素濃度や未燃ガス濃度に応じた電流値がセンサ出力として得られる。
【００５５】
一方、センサ制御回路５０１は、ＥＣＵ５０内のマイクロコンピュータの指令を受けて動作するものであり、センサ素子４２１に所定周波数の交流電圧を印加するとともに、上記センサ出力（素子電流信号）や、センサ素子４２１に流れる交流電圧の大きさに応じた電気信号（素子電圧信号）等を上記マイクロコンピュータに渡すようになっている。そして、そのマイクロコンピュータは、素子電流信号に基づいて排気中の空燃比を算出するとともに、素子電圧信号に基づいてセンサ素子４２１のインピーダンス（素子インピーダンス）を算出するようになっている。ちなみに、ここで得られる空燃比の算出値は、例えば上述の空燃比フィードバック制御に用いられるものである。すなわち、上述の空燃比フィードバック制御は、この空燃比の算出値が理論空燃比になるように行われる。一方、素子インピーダンスの算出値は、センサ素子４２１の温度（素子温度）を検出するために用いられる。詳しくは、上記センサ素子４２１は、素子温度が高くなるほど素子インピーダンスが低くなる特性を有している。マイクロコンピュータでは、こうした特性を利用して、上記素子インピーダンスの算出値に基づいて素子温度も検出している。
【００５６】
また、上記センサ素子４２１を加熱するヒータ４２２は、その一方の端子が接地されるとともに、他方の端子が、ＥＣＵ５０内の通電制御回路５０３に接続されている。通電制御回路５０３は、ＥＣＵ５０内のマイクロコンピュータの指令を受けて動作するものであり、車載バッテリ５０４を電源として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により上記ヒータ４２２の通電量を制御する。そしてこれにより、上記ヒータ４２２には、都度の目標値に応じたデューティ比の駆動電流が供給されるようになっている。また、ＥＣＵ５０内において、通電制御回路５０３からヒータ４２２への電流供給路（配線）には、ヒータ電流検出回路５０２が設けられており、上記ヒータ４２２の通電量が検出可能とされている。そして、時々のセンサ素子４２１の温度が所望の値（都度の目標値）になるように、同回路５０２で検出される時々のヒータ４２２の通電量が逐次、目標素子温度に応じた目標値へ制御（ＰＩＤ制御）される。こうして、センサ素子４２１の温度は、所定の動作温度範囲に制御されるようになっている。
【００５７】
ところで、本実施形態の装置でも、先の特許文献１に記載の装置と同様、センサを活性化する際に、センサ周辺の状態に応じて、酸素濃度センサ４２ａに装着されたヒータ４２２の駆動量に関する制御態様を可変設定するようにしている。ただし、本実施形態の装置では、エンジン１０が始動されて十分な運転時間に達する前に同エンジン１０が停止された場合に、その運転により排気管４０に生成された凝縮水量を検出するようにしている。詳しくは、酸素濃度センサ４２ａの排気上流側近傍に形成された排気管４０の窪み（凹部）の中に溜まった凝縮水量を検出する。ここで、図４及び図５を参照して、この点についてさらに詳しく説明する。なお、図４は、酸素濃度センサ４２ａの排気上流側近傍における排気管４０内の様子を拡大して示す模式図である。図中の矢印は重力の向き、すなわち鉛直方向下側を指し示している。一方、図５は、配管４０ｂの内側を排気上流側から覗き見た場合の模式図である。
【００５８】
同図４に示すように、加熱対象となる酸素濃度センサ４２ａは、排気管４０の鉛直方向上側（配管天井面）に取り付けられている。そして、その酸素濃度センサ４２ａの排気上流側近傍には、配管４０ａのフランジ４００ａと配管４０ｂのフランジ４００ｂとによって、両配管の接続部分に相当するフランジ部４００が形成されている。上述の排気管内壁温度センサ４１ｂ（図１）は、このフランジ部４００の排気上流側近傍（詳しくは配管底面）に設けられている。またここで、フランジ部４００近傍の鉛直方向下側には、排気管４０の窪み（凹部）４０１（配管の周方向に延びる溝）が形成されている。さらに、詳しくは図５に示すように、その窪み４０１の排気下流側近傍、すなわち酸素濃度センサ４２ａの排気上流側近傍には、配管４０ｂ自体が内側へ突き出した隆起、すなわち突部（配管４０ｂの周方向に延びる凸部）４０２が形成されている。
【００５９】
酸素濃度センサ４２ａの排気上流側近傍においては、排気管４０内の構造が、このような構造となっている。したがって、エンジン１０の始動により生成される凝縮水は、重力に従い、上記フランジ部４００の窪み４０１に溜まり易くなっている。しかも、突部４０２は、酸素濃度センサ４２ａの排気上流側近傍に位置し、排気流を鉛直方向上側、すなわち同センサ４２ａの方へ向ける働きをする。このため、本実施形態のシステムでは、エンジン１０を始動した場合に、窪み４０１の中に溜まった凝縮水が、液滴の状態で排気の流れに乗って飛散して上記酸素濃度センサ４２ａに付着し易くなっており、ひいては同センサ４２ａが被水し易くなっている。
【００６０】
そこで本実施形態では、エンジン１０が停止された際に上記フランジ部４００の窪み４０１の中に溜まった凝縮水量を検出してこれを不揮発に保存しておき、次にエンジン１０を始動する際には、その検出値による凝縮水量（その時に既に残留している残留凝縮水量に相当）と今回の始動により新たに生成される新規凝縮水量との和に応じて、上記ヒータ４２２の駆動量（通電量）に関する制御態様を可変設定するようにしている。以下、図６〜図１４を参照して、このセンサ加熱制御について説明する。
【００６１】
はじめに、図６を参照して、このセンサ加熱制御に係る処理について説明する。なお、図６は、このセンサ加熱制御の処理手順を示すフローチャートであり、この図６に示す一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で（例えば所定クランク角ごとに又は所定時間周期などで）逐次実行される。また、この処理において用いられる各種パラメータの値は、例えば上記ＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００６２】
同図６に示されるように、この一連の処理においては、まずステップＳ１１で、前述の素子インピーダンスから、その時のセンサ素子４２１の温度（素子温度Ｔ）を検出（算出）する。次いで、ステップＳ１２の処理として、ヒータ４２２の駆動が許可されているか否かを示すヒータ通電許可フラグＦ１に「１（許可）」が設定されているか否かを判断する。
【００６３】
そして、このステップＳ１２でヒータ通電許可フラグＦ１に「１」が設定されている旨判断された場合には、通常制御として、続くステップＳ１３において、その時の冷却水温ＴＨＷ（例えば水温センサ１０ｃによる実測値）に応じた温度Ｔｄを取得して、続くステップＳ１４で、目標素子温度Ｔｔに対してその温度Ｔｄを設定する。なお、温度Ｔｄは、例えば予め実験等により冷却水温ＴＨＷごとに温度Ｔｄの適合値（最適値）の書き込まれた所定のテーブル（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて取得する。
【００６４】
続くステップＳ１５では、上記ステップＳ１１で検出された素子温度Ｔと上記ステップＳ１４で設定された目標素子温度Ｔｔとに基づいて、上記ヒータ４２２の通電量を、ＰＷＭ制御におけるデューティ比ＨＤとして設定する。具体的には、ＰＩＤ動作に係る周知の制御式に従って、制御量Ｐ項（比例項）は「ＨＤｐ＝Ｋｐ×（Ｔｔ−Ｔ）」、制御量Ｉ項（積分項）は「ＨＤｉ＝Ｋｉ×∫（Ｔｔ−Ｔ）」、制御量Ｄ項（微分項）は「ＨＤｄ＝Ｋｄ×（Ｔ（今回値）−Ｔ（前回値））」のように算出され、デューティ比ＨＤは「ＨＤ＝ＨＤｐ＋ＨＤｉ＋ＨＤｄ」のように算出される。
【００６５】
このようにして、上記ステップＳ１２でヒータ通電許可フラグＦ１に「１」が設定されている旨判断された場合には、通常制御が実行される。すなわち、ヒータ４２２の通電量に相当するデューティ比ＨＤには、上記酸素濃度センサ４２ａを早期且つ的確に（例えばオーバーシュート無しに）活性化するような値が設定されるようになる。
【００６６】
他方、上記ステップＳ１２でヒータ通電許可フラグＦ１に「１」が設定されていない（「０」が設定されている）旨判断された場合には、続くステップＳ１６で、ヒータ通電量を非通電（デューティ比ＨＤ＝「０％」）とする。これにより、ヒータ４２２の駆動は禁止されることになる。
【００６７】
本実施形態では、上記図６に示した一連の処理を繰り返し実行することにより、上記酸素濃度センサ４２ａの加熱制御に際して、所定の条件が満足されるまではヒータ４２２の駆動（ひいてはセンサ４２ａの加熱）を禁止することにより、同センサ４２ａの被水による劣化や破損を抑制するようにしている。すなわち、上記図６のステップＳ１２にて用いられるヒータ通電許可フラグＦ１には、エンジン１０を始動する際に、初期値として「０」が設定されるようになっている。そしてその後、ヒータ通電許可フラグＦ１に「１」が設定されるまでは、センサ加熱用のヒータ４２２の駆動が禁止されるようになっている。
【００６８】
次に、図７を参照して、ヒータ通電の許可判断、すなわちヒータ通電許可フラグＦ１の設定処理について説明する。なお、図７は、その判断処理の処理手順を示すフローチャートであり、この図７の処理は、エンジン１０の始動に伴い開始される。詳しくは、エンジン１０の始動は、イグニッションスイッチのオン／オフ動作に基づいて行われる。イグニッションスイッチは、点火スイッチと始動スイッチを兼ね、運転者のキー操作によりオン／オフ駆動されるものである。すなわち、運転者がイグニッションキーをキーシリンダに差し込んで回すと、１段目でステアリングロックが解除され、２段目でラジオなどのアクセサリー類、３段目で点火装置に電流が流れ、もう１段回すとスタータモータ（図示略）がクランク軸１０ｄ（エンジン１０の出力軸）を回転させ（クランキングし）、エンジン１０を始動する。図７の処理は、スタータモータによるクランキングをトリガにして開始され、それ以降、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で（例えば所定クランク角ごとに又は所定時間周期などで）逐次実行される。また、この処理において用いられる各種パラメータの値も、例えば上記ＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００６９】
同図７に示すように、この判断処理に際しては、まずステップＳ２１で、ヒータ通電許可フラグＦ１に「０」が設定されているか否かを判断し、このステップＳ２１でフラグＦ１に「０」が設定されている旨判断された場合にのみ、ステップＳ２２以降の処理を実行する。なお上述したように、エンジン１０を始動する際には、ヒータ通電許可フラグＦ１に初期値として「０」が設定されるようになっている。したがって、少なくともこの図７の処理が開始された最初は、ステップＳ２２以降の処理が実行されることになる。
【００７０】
そのステップＳ２２では、上記ヒータ４２２の通常駆動（図６のステップＳ１３〜Ｓ１５）に先立ってその駆動を禁止する期間である総遅れ時間ＤＴｃの設定が完了しているか否かを判断する。そして最初は、同総遅れ時間ＤＴｃが未設定状態であるため、同ステップＳ２２で、総遅れ時間ＤＴｃの設定が完了していない旨判断され、続くステップＳ２３の処理を実行する。一方、このステップＳ２３の処理により総遅れ時間ＤＴｃが設定された後は、ステップＳ２３の処理を行わずに（スキップして）、続くステップＳ２４へ進むようになる。図８に、ステップＳ２３の処理として行われる総遅れ時間ＤＴｃの設定処理の詳細をフローチャートとして示す。
【００７１】
同図８に示すように、この遅れ時間の設定処理に際しては、まずステップＳ３１で、例えば水温センサ１０ｃの出力に基づき、その時の冷却水温（始動時冷却水温）ＴＨＷ０を検出（実測）する。次いで、ステップＳ３２で、同ステップＳ３１で検出した始動時冷却水温ＴＨＷ０に基づいて、遅れ時間ＤＴａを算出する。詳しくは、例えばＥＣＵ５０内のＲＯＭ等に格納された所定のマップ（数式でも可）を用いて取得される。このマップは、予め実験等により適合値（最適値）が書き込まれたものであり、図９のグラフ中に実線Ｌ１１にて示されるように、始動時冷却水温ＴＨＷ０が低いほど上記遅れ時間ＤＴａに対してより大きな値が設定されるようになっている。
【００７２】
続くステップＳ３３では、ＥＣＵ５０内のバックアップＲＡＭから残留凝縮水量Ｑｗ２を読み出す。この残留凝縮水量Ｑｗ２は、エンジン１０を停止する際に検出されて上記バックアップＲＡＭ（又はＥＥＰＲＯＭ等でも可）に保存されるものである（詳しくは後述）。その値は、この時点で前述の窪み４０１（図４）の中に溜まっている凝縮水量に相当する。
【００７３】
続くステップＳ３４では、ステップＳ３１で取得した始動時冷却水温ＴＨＷ０と、ステップＳ３３で読み出した残留凝縮水量Ｑｗ２とに基づいて、遅れ時間ＤＴｂを算出する。詳しくは、この値も、例えばＥＣＵ５０内のＲＯＭ等に格納された所定のマップ（数式でも可）を用いて取得される。このマップも、予め実験等により適合値（最適値）が書き込まれたものであり、図１０のグラフ中に実線Ｌ１２ａ（Ｑｗ２：大）及び一点鎖線Ｌ１２ｂ（Ｑｗ２：小）にて示されるように、始動時冷却水温ＴＨＷ０が低いほど、また残留凝縮水量Ｑｗ２が大きいほど、上記遅れ時間ＤＴｂに対してより大きな値が設定されるようになっている。
【００７４】
そして、これらステップＳ３２で算出した遅れ時間ＤＴａとステップＳ３４で算出した遅れ時間ＤＴｂとに基づいて、続くステップＳ３５で、総遅れ時間ＤＴｃを設定する。詳しくは、総遅れ時間ＤＴｃを、それら遅れ時間ＤＴａと遅れ時間ＤＴｂとの和として設定する（ＤＴｃ＝ＤＴａ＋ＤＴｂ）。
【００７５】
図７のステップＳ２３では、こうした処理を通じて総遅れ時間ＤＴｃが設定される。さらに続くステップＳ２４では、そのステップＳ２３で設定された総遅れ時間ＤＴｃと比較して、エンジン始動後の経過時間（始動後経過時間）が同総遅れ時間ＤＴｃ以上になった（始動後経過時間≧ＤＴｃ）か否かを判断する。そして、このステップＳ２４で始動後経過時間（例えばエンジン始動から逐次積算カウントを行って計時）が同総遅れ時間ＤＴｃ以上になっていない（総遅れ時間ＤＴｃ未満である）旨判断された場合には、ヒータ通電許可フラグＦ１は「０」のままで、この図７の一連の処理を終了して、繰り返し同ステップＳ２４の判断処理を行う。他方、このステップＳ２４で始動後経過時間が同総遅れ時間ＤＴｃ以上になった旨判断された場合には、続くステップＳ２５で、ヒータ通電許可フラグＦ１に「１」を設定する。このステップＳ２５で同フラグＦ１に「１」が設定された後は、先のステップＳ２１でフラグＦ１に「１」が設定されている旨判断されるようになり、ステップＳ２２以降の処理は行われなくなる。
【００７６】
図１１は、図８のステップＳ３３で用いられる残留凝縮水量Ｑｗ２の検出及び更新に係る処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、この図１１の処理は、エンジン１０の停止に伴い開始される。詳しくは、運転者がイグニッションキーをオフ位置まで回してしばらく待つと、エンジン１０は停止する。図１１の処理は、このエンジン停止の都度、実行される。なお、エンジン停止は、例えばイグニッションキーの位置やエンジン回転速度に基づいて検出することができる。すなわち、例えばイグニッションキーをオフ位置まで回してから所定時間（例えば「３秒」）経過したこと、及び、エンジン回転速度が「０」になっていること（例えばクランク角センサ１０ｅの出力に基づいて検出）、の両条件が同時に成立した場合に、エンジン１０が停止した旨判断する。
【００７７】
図１１に示すように、この残留凝縮水量Ｑｗ２の更新処理に際しては、まずステップＳ４１で、ヒータ通電許可フラグＦ１に「０」が設定されているか否かを判断する。そして、このステップＳ４１でフラグＦ１に「０」が設定されている旨判断された場合には、エンジン１０が始動されて十分な運転時間に達する前に同エンジン１０が停止された（先の図７のステップＳ２４で始動後経過時間が総遅れ時間ＤＴｃ以上になった旨判断されていない）として、続くステップＳ４２で、先の図８のステップＳ３１で取得した始動時冷却水温ＴＨＷ０と、今回運転についてのエンジン始動から停止までのエンジン運転時間とに基づいて、新規凝縮水量Ｑｗ１を算出（推定）する。詳しくは、この値も、例えばＥＣＵ５０内のＲＯＭ等に格納された所定のマップ（数式でも可）を用いて取得される。このマップも、予め実験等により適合値（推定値）が書き込まれたものであり、図１２のグラフ中に実線Ｌ１３ａ（ＴＨＷ０：低温）及び一点鎖線Ｌ１３ｂ（ＴＨＷ０：高温）にて示されるように、エンジン始動から停止までのエンジン運転時間が一定時間に達するまでは、その運転時間が長くなるほど、より多くの新規凝縮水量Ｑｗ１が生成されたと推定する。他方、エンジン運転時間が一定時間を超えると気化される度合も高くなるため、運転時間が長くなるほど、より少ない新規凝縮水量Ｑｗ１が生成されたと推定する。またいずれの場合も、始動時冷却水温ＴＨＷ０が低いほど、より多くの新規凝縮水量Ｑｗ１が生成されたと推定する。なお、この新規凝縮水量Ｑｗ１の値が、前述の窪み４０１（図４）の中に溜まった凝縮水量に相当することは既述のとおりである。
【００７８】
そして、続くステップＳ４３で、ＥＣＵ５０内のバックアップＲＡＭに格納されているその時の残留凝縮水量Ｑｗ２に対して上記ステップＳ４２で算出した新規凝縮水量Ｑｗ１を加算することにより、同バックアップＲＡＭ内の残留凝縮水量Ｑｗ２を更新する（Ｑｗ２＝Ｑｗ１＋Ｑｗ２）。
【００７９】
他方、上記ステップＳ４１でフラグＦ１に「０」が設定されている旨判断された場合には、エンジン１０が始動されて十分な運転時間に達してから同エンジン１０が停止された（先の図７のステップＳ２４で始動後経過時間が総遅れ時間ＤＴｃ以上になった旨判断された）として、続くステップＳ４４で、ＥＣＵ５０内のバックアップＲＡＭに格納されている残留凝縮水量Ｑｗ２をリセットする（Ｑｗ２＝０）。
【００８０】
本実施形態では、上記図７、図８、及び図１１の処理を通じて、ヒータ通電許可フラグＦ１の値が設定される。すなわち、上記総遅れ時間ＤＴｃ、ひいてはヒータ駆動禁止時間（ヒータ通電許可フラグＦ１に「１」が設定されるまでの時間）が、残留凝縮水量Ｑｗ２に応じて可変設定されることは、上述したとおりである。こうすることで、より短いヒータ駆動禁止時間で前述したセンサ４２ａの被水による劣化や破損等を的確に回避（又は抑制）するようにしている。
【００８１】
次に、図１３及び図１４を参照して、上記ＥＣＵ５０（本実施形態のセンサ加熱制御装置）によるセンサ加熱制御の一態様について簡単に説明する。ここでは、残留凝縮水量Ｑｗ２がリセットされた状態（Ｑｗ２＝０）でエンジン１０が十分長い期間運転された場合の動作態様を図１３に、また、同エンジン１０について始動後すぐに停止されるような短期の運転が行われた後に十分長い期間の運転がなされた場合の動作態様を図１４に、それぞれ示して、両者を対比しつつ説明を行う。なお、これら図１３及び図１４において、（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ（ａ）始動後経過時間、（ｂ）エンジン回転速度、（ｃ）吸入空気量（エアフロメータ３２による実測値）、（ｄ）排気温度（排気温度センサ４１ａによる実測値）、（ｅ）排気管フランジ部内壁温度（例えば排気管内壁温度センサ４１ｂによる実測値）、（ｆ）その時々の凝縮水量（フランジ部４００の窪み４０１の中に溜まった凝縮水量）、（ｇ）ヒータ通電許可フラグＦ１（図７の処理を通じて設定、エンジン始動時の初期値は「０」）、といった上記センサ加熱制御に関わる各パラメータの推移を示すタイミングチャートである。
【００８２】
まず図１３に示す例では、タイミングｔ１１で、エンジン１０が始動されると、初期においてはまだ排気管フランジ部内壁温度（始動時冷却水温ＴＨＷ０として推定可能）が十分高くない（図１３（ｅ））ため、その運転により凝縮水が生成され、フランジ部４００の凝縮水量が増加する（図１３（ｆ））。そしてその後、例えばタイミングｔ１２で、排気管フランジ部内壁温度が十分高くなると、凝縮水の生成よりもフランジ部４００での凝縮水の気化が促進されるようになり、窪み４０１内の凝縮水量が減少し始める。本実施形態では、図８のステップＳ３２で、始動時冷却水温ＴＨＷ０に基づいて、始動運転により生成された窪み４０１内の凝縮水量が十分少なくなる（例えば所定量未満になる）ために必要な時間（ヒータ駆動禁止時間）を算出して、これを総遅れ時間ＤＴｃ（＝ＤＴａ）として設定するようにしている。すなわち、この時間（図１３中の期間ｔ１１〜ｔ１３に相当）が経過するまで、ヒータ４２２の駆動は禁止される（ヒータ通電許可フラグＦ１＝０）ことになる。換言すれば、タイミングｔ１３でヒータ４２２の駆動が許可される（ヒータ通電許可フラグＦ１＝１）。これにより、凝縮水量が多い状態では、すなわち酸素濃度センサ４２ａの被水が想定される状況では、ヒータ４２２の駆動を行わず、凝縮水量が少ない状態、すなわち同センサ４２ａが被水していないと想定される状況においてのみ、ヒータ４２２の駆動を行うことが可能になり、ひいては前述した被水による劣化や破損を抑制しつつ同センサ４２ａを活性化させることが可能になる。
【００８３】
一方、図１４に示す例では、タイミングｔ２１でエンジン１０が始動されて、すぐにタイミングｔ２２で停止される。このため、その始動運転により生成された凝縮水が、気化されないまま、フランジ部４００の窪み４０１内に残留凝縮水として残る。そして、この残留凝縮水は、基本的には、次回始動時まで残る。したがって、その後のタイミングｔ２３では、その残留凝縮水が残っている状態で、エンジン１０が始動されることになる。そしてこの場合も、その後は先の図１３の例と同様、タイミングｔ２４で、窪み４０１内の凝縮水量が減少し始め、タイミングｔ２５でヒータ４２２の駆動が許可される（ヒータ通電許可フラグＦ１＝１）。ただしこの場合は、始動運転により生成された新規凝縮水量だけでなく、エンジン１０を始動する際に既に残留している残留凝縮水量も加味して、ヒータ駆動禁止時間（図１４中の期間ｔ２３〜ｔ２５に相当）を設定するようにしている。すなわちこの場合は、先の図１３の場合と比較して、残留凝縮水量の分だけヒータ駆動禁止時間が長くなる。
【００８４】
詳しくは、この例では、エンジン１０が停止されるタイミングｔ２２で、図１１の処理が実行される。そして、同図１１のステップＳ４３にて、始動運転により生成された凝縮水がその時の残留凝縮水量Ｑｗ２の値に加算されるかたちで、残留凝縮水量Ｑｗ２が更新される。この残留凝縮水量Ｑｗ２は、次回始動時、すなわちタイミングｔ２３の時点で、窪み４０１内にどれだけの残留凝縮水が残っているかを示すパラメータであり、主に図８の処理において遅れ時間ＤＴｂの算出に用いられる。この遅れ時間ＤＴｂは、残留凝縮水量が気化して無くなるまでの時間に相当する。したがって、この図１４の例では、先の図１３の場合と比較して、この遅れ時間ＤＴｂだけヒータ駆動禁止時間（総遅れ時間ＤＴｃ）が長くなる。具体的には、次回始動時（タイミングｔ２３）において、図８の処理により、その時の始動運転による新規凝縮水量（始動時冷却水温ＴＨＷ０から推定）と上記残留凝縮水量Ｑｗ２との和である総凝縮水量が十分少なくなる（例えば所定量未満になる）ために必要な時間（エンジン１０の運転等により窪み４０１内の残留凝縮水が加熱除去されるまでの時間）が算出され、これが総遅れ時間ＤＴｃ（＝ＤＴａ＋ＤＴｂ）として設定される。そして、この総遅れ時間ＤＴｃに基づくタイミングｔ２５で、上記ヒータ通電許可フラグＦ１が「０（禁止）」から「１（許可）」へ変更されることになる。こうして、この例でも、窪み４０１内の凝縮水量（総凝縮水量）が十分少なくなった時にヒータ４２２の駆動が許可されることになる。
【００８５】
なお、タイミングｔ２１よりもさらに前に既に短期の運転が行われていた場合も、基本的には、上記と同様にしてヒータ通電許可フラグＦ１が設定される。すなわちこの場合、１回目の短期運転により生成された残留凝縮水量は、そのエンジン停止時に上記残留凝縮水量Ｑｗ２に格納される。したがってこの場合は、タイミングｔ２１の時点で既に窪み４０１内に残留凝縮水が存在しており、その時の残留凝縮水量Ｑｗ２の値がその量に相当する。そして、その後のタイミングｔ２１で２回目の短期運転がなされると、そのエンジン停止時（タイミングｔ２２）に、その時の残留凝縮水量Ｑｗ２に対し、さらにその２回目の短期運転により生成された新規凝縮水量が追加されることになる。すなわち、上記図１１のステップＳ４３で残留凝縮水量Ｑｗ２を更新する際には、１回目の短期運転による残留凝縮水量に対して２回目の短期運転による残留凝縮水量が加算される。そしてこれにより、その残留凝縮水量Ｑｗ２が、タイミングｔ２３の時点で残っている残留凝縮水量を示すようになる。したがってこの場合も、上記と同様に総遅れ時間ＤＴｃを設定することで、窪み４０１内の凝縮水量（総凝縮水量）が十分少なくなった時にヒータ４２２の駆動が許可されることになる。
【００８６】
このように、短期の運転がなされる都度、上記図１１のステップＳ４３にてその運転により生成された凝縮水量が加算（積算）されるとともに、エンジン１０の長期運転がなされる都度、上記図１１のステップＳ４４にてその残留凝縮水量Ｑｗ２がリセットされることで、上記残留凝縮水量Ｑｗ２は、その時々の残留凝縮水量を示すものとなっている。そして本実施形態では、このような残留凝縮水量Ｑｗ２に基づいて、ヒータ駆動禁止時間（総遅れ時間ＤＴｃ）を可変設定することで、ヒータ４２２の駆動に伴い発生し得る不都合を好適に回避又は抑制するようにしている。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の凝縮水量検出装置及びセンサ加熱制御装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
【００８８】
（１）内燃機関（エンジン１０）で生成された凝縮水量を検出する装置（エンジン制御用ＥＣＵ５０）として、エンジン１０が始動されて十分な運転時間に達する前に同機関が停止された場合（図７のステップＳ２４，Ｓ２５及び図１１のステップＳ４１により判断）に、その運転によりエンジン１０の排気通路（排気管４０）に生成された凝縮水量を検出して、該凝縮水量を示すパラメータ、及び、同凝縮水量を用いて求められたパラメータ、にそれぞれ相当する新規凝縮水量Ｑｗ１及び残留凝縮水量Ｑｗ２（いずれも凝縮水量パラメータ）を取得するプログラム（凝縮水量取得手段、図１１）を備える構成とした。こうした構成であれば、凝縮水量パラメータ（新規凝縮水量Ｑｗ１及び残留凝縮水量Ｑｗ２）により、酸素濃度センサ４２ａに装着された発熱装置（ヒータ４２２）の駆動に伴い発生し得る不都合（センサ素子４２１の亀裂発生等）を、より好適に回避又は抑制することができるようになる。
【００８９】
（２）凝縮水量パラメータ（新規凝縮水量Ｑｗ１及び残留凝縮水量Ｑｗ２）を、エンジン１０の停止後もデータ保持可能とする所定の記憶装置（ＥＣＵ５０内のバックアップＲＡＭ）に対して格納（新規凝縮水量Ｑｗ１は残留凝縮水量Ｑｗ２に変換して格納）するプログラム（凝縮水量格納手段、図１１のステップＳ４３）を備える構成とした。こうすることで、上記凝縮水量パラメータを、より容易に、次回運転時にも使用可能な状態で保存することが可能になる。
【００９０】
（３）エンジン１０が始動される都度、同エンジン１０の停止までの運転時間に基づいて、ＥＣＵ５０内のバックアップＲＡＭに格納された凝縮水量パラメータ（残留凝縮水量Ｑｗ２）を更新するプログラム（凝縮水量更新手段、図１１）を備える構成とした。こうすることで、上記凝縮水量パラメータを高い精度の値に維持することが可能になる。
【００９１】
（４）図１１の一連の処理においては、エンジン１０の停止までの運転時間が十分長い場合（ステップＳ４１にて判断）には、ＥＣＵ５０内のバックアップＲＡＭに格納された凝縮水量パラメータ（残留凝縮水量Ｑｗ２）をリセットする（ステップＳ４４）とともに、エンジン１０の停止までの運転時間が十分長くない場合（ステップＳ４１にて判断）には、同バックアップＲＡＭに格納されている凝縮水量パラメータ（残留凝縮水量Ｑｗ２）に対して今回ステップＳ４２にて取得された凝縮水量パラメータを加算する（ステップＳ４３）ようにした。こうすることで、高い精度で上記凝縮水量パラメータ（残留凝縮水量Ｑｗ２）を取得することができるようになる。
【００９２】
（５）図１１のステップＳ４２においては、エンジン１０の本体温度（エンジン冷却水温ＴＨＷ０として検出）と同エンジン１０の始動から停止までの運転時間とに基づいて、その運転により生成された凝縮水量（新規凝縮水量Ｑｗ１）を推定するようにした。こうすることで、高い精度で上記凝縮水量パラメータを取得（推定）することが可能になる。
【００９３】
（６）駆動状態で発熱して駆動量が大きくなるほど発熱量を大きくする発熱装置（ヒータ４２２）が装着された状態でエンジン１０（内燃機関）の排気通路（排気管４０）に設けられて所定の温度領域（例えば「７００℃」近傍）で活性化されて高い検出能力を発揮する所定の対象センサ（酸素濃度センサ４２ａ）に適用され、ヒータ４２２の駆動量を制御する。こうしたセンサ加熱制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ５０）として、エンジン１０を始動する際には、既に残留している残留凝縮水量と今回の始動により新たに生成される新規凝縮水量との和に応じて、ヒータ４２２の駆動量に関する制御態様を可変設定するプログラム（加熱制御手段、図７のステップＳ２４，Ｓ２５及び図８のステップＳ３４，Ｓ３５及び図２のステップＳ１２〜Ｓ１６）を備える構成とした。こうすることで、対象とするセンサ（酸素濃度センサ４２ａ）の加熱制御をより好適に行うことが可能になる。
【００９４】
（７）またこの際、上記残留凝縮水量と新規凝縮水量との和に基づいて、ヒータ４２２の通常駆動に先立つ期間としてその駆動を禁止する期間（遅れ期間）の長さ（総遅れ時間ＤＴｃ）を可変設定するようにした。詳しくは、それら残留凝縮水量と新規凝縮水量との和が大きい値であるほど総遅れ時間ＤＴｃをより長い時間に設定するようにした。こうすることで、前述の被水状態でのセンサ加熱に起因した亀裂発生等をより好適に防ぐ（又は抑制する）ことが可能になる。
【００９５】
（８）総遅れ時間ＤＴｃの算出、設定に用いられる残留凝縮水量及び前記新規凝縮水量を、酸素濃度センサ４２ａの排気上流側近傍に形成された窪み（凹部）の中に溜まった凝縮水量、詳しくはエンジン１０の使用状態（例えば車両に搭載した状態）において同エンジン１０の排気通路（排気管４０）の鉛直方向下側に形成される窪み４０１（図４）の中に溜まった凝縮水量とした。こうすることで、センサ加熱制御をより好適に行うことが可能になる。
【００９６】
（９）窪み４０１が、排気管４０を接続するためのフランジ４００ａ，４００ｂに形成され、酸素濃度センサ４２ａが、排気管４０の鉛直方向上側に取り付けられており、フランジ４００ａ，４００ｂの近傍には、排気流を鉛直方向上側へ向ける隆起（突部４０２）が設けられたシステム（図４）を適用対象とした。本実施形態のセンサ加熱制御装置（ＥＣＵ５０）によれば、こうしたフランジを用いた場合にも、センサ加熱制御を好適に行うことが可能になる。
【００９７】
（１０）酸素濃度センサ４２ａが、エンジン１０の排気通路（排気管４０）にあって同エンジン１０から排出される排気を浄化する触媒４１（排気浄化装置）よりも排気上流側に設けられたシステム（図１）を適用対象とした。本実施形態のセンサ加熱制御装置（ＥＣＵ５０）によれば、対象センサがこのような配設環境にあっても、前述の被水状態でのセンサ加熱に起因した亀裂発生等をより好適に防ぐ（又は抑制する）ことが可能になる。
【００９８】
（１１）加熱（活性化）の対象とするセンサを、エンジン１０の燃焼行程後に排気の排出される排気通路（排気管４０）に設けられた排気系センサ、詳しくは内燃機関であるエンジン１０から排出される排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ４２ａとした。上記構成によれば、対象センサが、被水の生じ易い排気系センサであれ、あるいは特に被水に弱い酸素濃度センサであれ、同センサについて生じ得る被水に起因した破損等を好適に回避又は抑制することができるようになる。
【００９９】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１００】
・上記実施形態において、突部４０２が、配管やフランジとは別体の部材（例えば留め金具等）によって形成されている場合にも、本発明は基本的には上記と同様に適用することができる。
【０１０１】
・上記実施形態では、図８のステップＳ３２にて、始動時冷却水温ＴＨＷ０に基づいて遅れ時間ＤＴａを算出するようにした。また、図１１のステップＳ４２では、始動時冷却水温ＴＨＷ０とエンジン運転時間とに基づいて、新規凝縮水量Ｑｗ１を算出（推定）するようにした。しかしこれに限られず、エンジン始動時のエンジン本体温度を示す複数種の所定パラメータ、例えばエンジン１０の冷却水温、エンジン１０の潤滑油温、吸気温度、外気温度、及び排気管温度（例えば排気管内壁温度センサ４１ｂによる実測値）のうち、最も低い検出値に基づいて、上記遅れ時間ＤＴａや新規凝縮水量Ｑｗ１を算出するようにしてもよい。こうした構成であれば、前述の被水状態でのセンサ加熱に起因した亀裂発生等をより確実に防ぐ（又は抑制する）ことが可能になる。
【０１０２】
・上記実施形態においては、図６のステップＳ１６で、ヒータ４２２の駆動を禁止するようにした。しかしこれに限られず、例えば禁止まではせずに、同ステップＳ１６において、上記ヒータ４２２の駆動量を通常制御（ステップＳ１５）の場合よりも少量側に制限するようにしてもよい。例えばヒータ駆動量の制御目標値を通常制御の場合よりも小さな値に設定する、あるいはヒータ駆動量の設定可能な範囲の上限（上限側ガード値）を通常制御の場合よりも小さな値に設定することで、ヒータ駆動量を通常制御の場合よりも少量側に制限することができる。
【０１０３】
・上記実施形態では、上記残留凝縮水量Ｑｗ２のリセット（図１１のステップＳ４４）を、エンジン停止時に行うようにした。しかしこれに限られず、このリセット処理を、運転時間が十分長いと分かった時（例えばエンジン始動後に所定時間が経過した時）などに行うようにしてもよい。
【０１０４】
・窪み４０１（図４）の中に溜まった凝縮水量は、排気管内壁温度センサ４１ｂの出力に基づいて検出するようにしてもよい。詳しくは、発明者の実験等によれば、排気管フランジ部の温度（例えば排気管内壁温度センサ４１ｂによる実測値）と単位吸入空気量あたりの凝縮水発生量とは、図１５に示すような関係となる。したがって、こうした関係に基づいて（例えば所定のマップ等を用いて）、排気管内壁温度センサ４１ｂの出力とエアフロメータ３２の出力とエンジン始動後経過時間とから、上記凝縮水量を導き出す（検出する）ことができる。これを式に表せば「凝縮水発生量（ｇ）＝単位吸入空気量あたりの凝縮水発生量（ｇ／空気１ｇ）×吸気量（ｇ／sec）×エンジン始動後経過時間（sec）」となる。しかも、こうしたセンサ出力によれば、より高い精度での検出が可能になる。
【０１０５】
・上記実施形態では、凝縮水量パラメータとして、凝縮水量を示すパラメータ（新規凝縮水量Ｑｗ１）、及び、同凝縮水量を用いて求められたパラメータ（残留凝縮水量Ｑｗ２）、の２種類のパラメータを取得するようにした。しかしこれに限られず、どちらか一方のみを取得するように構成してもよい。また、こうした凝縮水量パラメータ（新規凝縮水量Ｑｗ１や残留凝縮水量Ｑｗ２）は、センサ加熱制御には用いずに、例えばデータ蓄積によるデータ解析等だけに用いるようにしてもよい。
【０１０６】
・排気系センサ（酸素濃度センサ４２ａ）の排気上流側近傍に形成された窪み４０１（図４）の中に溜まった凝縮水量を検出するプログラムを備える内燃機関の凝縮水量検出装置も有効である。そして、この装置により検出された凝縮水量についてもこれを、センサ加熱制御には用いずに、例えばデータ蓄積によるデータ解析等だけに用いるようにしてもよい。
【０１０７】
・上記実施形態では、ヒータ４２２の駆動禁止中（図６のステップＳ１６）に、エンジン１０の運転により窪み４０１内の残留凝縮水を加熱除去するようにした。しかし、エンジン始動に先立ち、例えばエンジン始動装置（スタータ装置）によりクランク軸１０ｄを強制的に運動（回転）させることで発生する熱（摩擦熱）によりシリンダ２０や吸排気系の配管（吸気管３０や排気管４０）を加熱して上記残留凝縮水を加熱除去する（蒸発させる）ようにしてもよい。また、例えば電気ヒータ等を配管（吸気管３０や排気管４０）又はシリンダ２０の周辺に設けることで、上記残留凝縮水を加熱除去することも可能になる。
【０１０８】
・エンジン始動の少し前から、センサの加熱、すなわち同センサに装着された発熱装置（例えば電気ヒータ）への通電（ヒータの駆動）を開始するセンサ加熱制御、いわゆるプリヒート制御を行う構成とすることもできる。ここで、エンジン始動の少し前に相当するセンサ加熱（プリヒート）の開始タイミングは、例えば車両ドアの開閉状態変化、車両ドアロック機構のオン／オフ状態変化、運転席の荷重変化、又はキーシリンダ内のキーの有無、さらにキーレスシステムにおいては作業者の遠隔操作に応じて送信される信号等に基づいて検出することができる。そしてこの場合は、例えばセンサ加熱（プリヒート）の実行に先立ち、上記残留凝縮水量Ｑｗ２に基づいて、センサ加熱の有無（実行か中止か）を決定する構成とすることが有効である。
【０１０９】
・対象センサの種類は、リニア検出式の酸素濃度センサ（いわゆるＡ／Ｆセンサ）に限られず、例えば２値検出式の酸素濃度センサ（いわゆるＯ2センサ）であってもよい。また、他のガスセンサ（ガス成分を検出するセンサ）、例えばＮＯｘセンサやＮＨ3センサ等を、対象センサとしてもよい。さらには、ガスセンサ以外のセンサであっても、所定の温度領域で活性化されるものであれば任意のセンサ（例えば圧力センサ等）を、対象センサとすることができる。
【０１１０】
・対象センサの配設場所も、エンジンの排気通路に限られず、エンジンの吸気通路であってもよい。ただし、上述のセンサ被水が排気通路で特に生じ易いことは既述のとおりである。
【０１１１】
・制御対象とするエンジンの種類（筒内噴射式のガソリンエンジンや圧縮着火式のディーゼルエンジン等も含む）やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。例えば上記排気管内壁温度センサ４１ｂ等は割愛可能である。そして、上記実施形態についてこうした構成の変更を行う場合には、上述した各種の処理（プログラム）についても、その細部を、実際の構成に応じて適宜最適なかたちに変更（設計変更）することが好ましい。
【０１１２】
・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に係る内燃機関の凝縮水量検出装置及びセンサ加熱制御装置の一実施形態について、それら各装置の搭載されるエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図２】（ａ）は、同システムに用いられる酸素濃度センサの概観構造を示す側面図、（ｂ）は同センサの内部構造を示す断面図。
【図３】同システムに搭載されるセンサ加熱制御装置のセンサ加熱制御に係る部分（回路）を示す機能別の回路図。
【図４】酸素濃度センサの排気上流側近傍における排気管内の様子を拡大して示す模式図。
【図５】排気管の内側を排気上流側から覗き見た場合の模式図。
【図６】本実施形態に係るヒータ制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態に係るヒータ通電許可判断の処理手順を示すフローチャート。
【図８】同実施形態において、遅れ時間を設定する際の処理手順を示すフローチャート。
【図９】同遅れ時間の設定処理について、その設定態様を示すグラフ。
【図１０】同遅れ時間の設定処理について、その設定態様を示すグラフ。
【図１１】本実施形態に係る凝縮水量検出の処理手順を示すフローチャート。
【図１２】同凝縮水量の検出処理について、その検出態様を示すグラフ。
【図１３】本実施形態に係るセンサ加熱制御について、（ａ）〜（ｇ）は、それぞれそのセンサ加熱制御に関わる各パラメータの推移を示すタイミングチャート。
【図１４】同実施形態に係るセンサ加熱制御について、（ａ）〜（ｇ）は、それぞれそのセンサ加熱制御に関わる各パラメータの推移を示すタイミングチャート。
【図１５】凝縮水量の検出処理について、その検出態様の変形例を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１１４】
１０…エンジン、２０…シリンダ（気筒）、４０…排気管、４０ａ〜４０ｃ…配管、４１…触媒、４１ａ…排気温度センサ、４１ｂ…排気管内壁温度センサ、４２ａ、４２ｂ…酸素濃度センサ、５０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、４００…フランジ部、４００ａ、４００ｂ…フランジ、４０２…突部、４２１…センサ素子、４２２…ヒータ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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