(57)【要約】      （修正有）【課題】被水によりセンサ素子に素子割れが発生することを防止可能とするとともに、空燃比制御も早期に実行できるようにし、以って排気エミッションの早期低減を図ることも可能にするガスセンサ用の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関５０の排気系２０に配設されるとともに、電圧の印加により排気中の酸素濃度に応じた電流の出力を発生させるとともに、一対の電極に接する酸素の濃度差により排気中の酸素濃度に応じた電圧の出力を発生させることが可能なＡ／Ｆセンサ２３に関する制御を行うＥＣＵ１であって、排気ポート５２ｂの壁面、またはＡ／Ｆセンサ２３付近の排気通路の壁面に水分が付着しているときに、ヒータに対して通電量を制限して通電させる通電制限手段が、少なくともヒータに対して通電量を制限して通電させているときに、Ａ／Ｆセンサ２３から電圧の出力を検出する特定出力検出手段を備える。【選択図】図１
2008191112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に配設されるとともに、電圧の印加により排気中の検知対象物質の濃度に応じた電流の出力を発生させるとともに、一対の電極に接する検知対象物質の濃度差により排気中の検知対象物質の濃度に応じた電圧の出力を発生させることが可能なガスセンサに関する制御を行うガスセンサ用の制御装置であって、
前記排気系の排気通路の壁面に水分が付着しているときに、前記ガスセンサのヒータに対して通電量を制限して通電させる通電制限手段が、少なくとも前記ヒータに対して通電量を制限して通電させているときに、前記ガスセンサから電圧の出力を検出する特定出力検出手段を備えることを特徴とするガスセンサ用の制御装置。
【請求項２】
前記ガスセンサが限界電流式のガスセンサであるとともに、該ガスセンサで電流の出力を発生させるか、或いは電圧の出力を発生させるかを制御可能な出力制御手段を備え、さらに該出力制御手段が、少なくとも前記通電制御手段が前記ヒータに対して通電量を制限して通電させているときに、前記ガスセンサで電圧の出力を発生させる特定出力制御手段であることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ用の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスセンサ用の制御装置に関し、特にヒータを備えるガスセンサから出力として電流と電圧を検出するガスセンサ用の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気系には酸素センサ、空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサと称す）などのガスセンサが取り付けられている。係るガスセンサは一般にヒータを備えており、このヒータによりセンサ素子を早期活性化させて、より早く意図通りの出力を得ることができるようになっている。ところが、センサ素子が昇温した状態で凝縮水などを被水すると、被水した部分の温度が急激に低下する結果、センサ素子に素子割れが発生してしまうことがある。このため従来から被水による素子割れを防止するための技術が提案されている（例えば特許文献１または２参照）。特許文献１が提案する技術は、排気通路の壁面に水分が付着していると判定したときにヒータの温度を通常よりも低温に維持すべく通電することで、仮にセンサ素子が被水してしまったときでも素子割れが発生することを防止しようとするものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８３１５２号公報
【特許文献２】特開２００１−４１９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、Ａ／Ｆセンサから排気ガスの酸素濃度に応じたリニアな電流出力を検出するためには、一般にセンサ素子温を７５０℃程度に維持する必要がある。一方、Ａ／Ｆセンサの電流出力を利用して、少なくとも排気空燃比がリッチであるかリーンであるかだけでも判定できるようにするためには、センサ素子温は最低でも５００℃乃至６００℃程度必要とされる。したがって、エミッションの早期低減を図るべく、Ａ／Ｆセンサの電流出力を利用して空燃比制御を行おうとすると、最低でも５００℃乃至６００℃程度の素子温が必要とされることになる。
【０００５】
しかしながら、Ａ／Ｆセンサについて素子割れが発生しない程度の温度（例えば３００℃）に素子温を抑制すべく通電制限を行った場合には、素子割れが発生する虞を防止できる代わりに、電流出力を空燃比制御に利用できなくなってしまう。すなわち、排気エミッションの早期低減を図ることが困難になってしまう。逆に、素子温を５００℃乃至６００℃程度に抑制すべく通電制限を行った場合には、排気エミッションの早期低減を図ることができる代わりに、素子温が素子割れの発生しない程度の温度を大きく超えてしまう。すなわち、通電制限を行っても素子割れの発生する虞が依然として高い状態になってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、被水によりセンサ素子に素子割れが発生することを防止可能とするとともに、空燃比制御も早期に実行できるようにし、以って排気エミッションの早期低減を図ることも可能にするガスセンサ用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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は内燃機関の排気系に配設されるとともに、電圧の印加により排気中の検知対象物質の濃度に応じた電流の出力を発生させるとともに、一対の電極に接する検知対象物質の濃度差により排気中の検知対象物質の濃度に応じた電圧の出力を発生させることが可能なガスセンサに関する制御を行うガスセンサ用の制御装置であって、前記排気系の排気通路の壁面に水分が付着しているときに、前記ガスセンサのヒータに対して通電量を制限して通電させる通電制限手段が、少なくとも前記ヒータに対して通電量を制限して通電させているときに、前記ガスセンサから電圧の出力を検出する特定出力検出手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、Ａ／Ｆセンサとしての電流出力を空燃比制御に利用するにあたっては、前述の通り最低でも５００℃乃至６００℃の素子温が必要とされるところ、酸素センサとしての電圧出力は素子温が３００℃程度あれば空燃比制御に利用できる。係る点に鑑みた本発明によれば、排気通路の壁面に水分が付着しているときには、素子温を素子割れが発生しない程度の温度に抑制すべく通電制限を行うことで、被水によりセンサ素子に素子割れが発生することを防止できるとともに、ガスセンサから電圧の出力を検出することで、空燃比制御も早期に実行できるようにし、以って排気エミッションの早期低減を図ることも可能になる。
【０００９】
なお、排気通路は具体的には例えば排気ポートやガスセンサ付近の排気管の排気通路であることが好ましいが、１ケ所に限られず、例えば排気ポートとガスセンサ付近の排気管の排気通路であることがさらに好ましい。これは、排気ポートを形成するシリンダヘッドのほうが排気通路を形成する排気管に比して熱容量が大きいことや、シリンダヘッドが冷却水で冷却されることなどによるものである。
【００１０】
すなわち、具体的には内燃機関によっては冷間始動した場合に、排気管の排気通路の壁面温度が露点を超えた後でも排気ポートの壁面温度が露点に達していない状態が生じることがあり、この結果、排気管の排気通路の壁面温度が露点を超えた後でも排気ポートで凝縮水が継続的に発生し、これをセンサ素子が被水してしまうことが発生し得ることによるものである。また、内燃機関の再始動時などには、排気管の壁面温度のほうが排気ポートの壁面温度よりも低くなる状態が生じることもあり、このときには排気管の壁面で凝縮水が発生し、これをセンサ素子が被水してしまうことも発生し得ることによるものである。
【００１１】
またこれに関連し、壁面に水分が付着しているときとは、具体的には例えばこれら排気通路の壁面のいずれか一方に水分が付着しているときであることが好ましい。また、水分が付着しているとき、とは、現に水分が付着しているときに限られず、水分が付着していると推定されるときや凝縮水の発生が推定されるときも含む意である。一方、水分が付着しているときとは、僅かでも水分が付着していればすべて水分が付着しているときに含む意図を有するものではなく、飛沫によりセンサ素子が被水する虞がない程度の水分の付着であれば、水分が付着しているときには含まれない。これらは例えば、壁面に水分が付着しているときを、壁面の温度が所定値以下であるときとすることで相応の状態を規定できるが、これに限られず、適宜の方法で検出できるようにしてよい。
【００１２】
また本発明は前記ガスセンサが限界電流式のガスセンサであるとともに、該ガスセンサで電流の出力を発生させるか、或いは電圧の出力を発生させるかを制御可能な出力制御手段を備え、さらに該出力制御手段が、少なくとも前記通電制御手段が前記ヒータに対して通電量を制限して通電させているときに、前記ガスセンサで電圧の出力を発生させる特定出力制御手段であってもよい。
【００１３】
すなわち、ガスセンサから電圧の出力を検出するにあたって、ガスセンサが限界電流式のガスセンサである場合には、上記のような出力制御手段を備えるとともに、この出力制御手段がさらに上記のようにガスセンサで電圧の出力を発生させる特定出力制御手段であることが好適である。なお、本発明に対して請求項１記載の発明は、電流及び電圧の出力を個別に発生させることが可能な構造を備えたガスセンサが存在することに鑑みてなされたものとなっている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被水によりセンサ素子に素子割れが発生することを防止可能とするとともに、空燃比制御も早期に実行できるようにし、以って排気エミッションの早期低減を図ることも可能にするガスセンサ用の制御装置を提供できる。
【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。
【００１６】
図１はＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１で実現されている本実施例に係るガスセンサ用の制御装置を内燃機関システム１００とともに模式的に示す図である。内燃機関システム１００は吸気系１０と排気系２０と燃料噴射系３０と内燃機関５０とを有して構成されている。吸気系１０は内燃機関５０に空気を導入するための構成であり、吸気を濾過するためのエアクリーナ１１や、吸入空気量ＧＡを計測するエアフロメータ１２や、吸気の流量を調節するスロットル弁１３や、吸気を一時的に貯蔵するサージタンク１４や、吸気を内燃機関５０の各気筒に分配するインテークマニホールド１５や、これらの間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。
【００１７】
排気系２０はエキゾーストマニホールド２１と、三元触媒２２と、図示しない消音器と、これらの構成の間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。エキゾーストマニホールド２１は各気筒からの排気を合流させるための構成である。三元触媒２２は排気を浄化するための構成であり、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの酸化と窒素酸化物ＮＯｘの還元を行う。排気系２０には、排気中の酸素濃度（検出対象物質の濃度）に基づき空燃比をリニアに検出するための限界電流式のＡ／Ｆセンサ２３が三元触媒２２の上流に配設されている。また排気系２０には、排気の温度を検知するための排気温センサ２４が、排気の流れ方向に対してＡ／Ｆセンサ２３とほぼ同じ位置に配設されている。
【００１８】
燃料噴射系３０は燃料を供給及び噴射するための構成であり、燃料噴射弁３１や燃料噴射ポンプ３２や燃料タンク３３などを有して構成されている。燃料噴射弁３１は燃料を噴射するための構成であり、ＥＣＵ１の制御のもと、適宜の噴射時期に開弁されて燃料を噴射する。また燃料噴射量は、ＥＣＵ１の制御のもと燃料噴射弁３１が閉弁されるまでの間の開弁期間の長さで調節される。燃料噴射ポンプ３２は燃料を加圧して噴射圧を発生させるための構成であり、ＥＣＵ１の制御のもと噴射圧を適宜の噴射圧に調節する。
【００１９】
内燃機関５０はシリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、点火プラグ５４と、吸気弁５５と、排気弁５６とを有して構成されている。本実施例に示す内燃機関５０は直列４気筒のガソリンエンジンである。但し内燃機関５０は本発明を実施可能な内燃機関であれば特に限定されず、例えば他の適宜の気筒配列構造及び気筒数を有していてもよく、ディーゼルエンジンや代替燃料を使用するエンジンなどであってもよい。また図１では内燃機関５０に関し、各気筒の代表としてシリンダ５１ａについて要部を示しているが本実施例では他の気筒についても同様の構造となっている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内には、ピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５７はシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３に囲まれた空間として形成されている。
【００２０】
シリンダヘッド５２には燃焼室５７に吸気を導くための吸気ポート５２ａのほか、燃焼したガスを燃焼室５７から排気するための排気ポート５２ｂが形成され、さらにこれら吸排気ポート５２ａ及び５２ｂを開閉するための吸排気弁５５及び５６が配設されている。またシリンダヘッド５２には図示しない可変バルブタイミング機構が配設されている。点火プラグ５４は、燃焼室５７の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。そのほか内燃機関５０には、回転数ＮＥに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ７１や、内燃機関５０の水温を検出するための水温センサ７２などの各種のセンサが配設されている。
【００２１】
ＥＣＵ１は主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例では空燃比センサ２３のヒータ２３ｂなども制御している。ＥＣＵ１にはこのヒータ５４のほか、可変バルブタイミング機構など各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ１にはエアフロメータ１２や、温度センサ２４や、クランク角センサ７１や、水温センサ７２などの各種のセンサが接続されている。
【００２２】
次にＡ／Ｆセンサ２３の出力検出方法及びヒータ２３ｂの制御方法について詳述する。図２はＡ／Ｆセンサ２３をＥＣＵ１とともに模式的に示す図である。Ａ／Ｆセンサ２３は具体的には酸化ジルコニム（ＺｒＯ２）からなるセンサ素子２３ａとヒータ２３ｂを有して構成されている。またＥＣＵ１は具体的には図示しない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変換器及びＤ／Ａ変換器などを有して構成されている。
【００２３】
Ａ／Ｆセンサ２３の電流出力を検出するにあたって、マイコン２はセンサ素子２３ａ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２３ａに電圧を印加する。この電圧印加時にマイコン２はＡ／Ｆセンサ２３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２３ａ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。
【００２４】
図３はセンサ回路４の概略回路構成図である。センサ回路４はオペアンプＯＰ１からＯＰ５までと、抵抗Ｒ１からＲ１０までと、第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２を有して構成されている。第１のスイッチＳＷ１は白金（Ｐｔ）からなるＡ／Ｆセンサ２３の大気側電極Ｐ１に接続されており、第２のスイッチＳＷ２は同じく白金からなるＡ／Ｆセンサ２３の排気側電極Ｐ２に接続されている。これら第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接点Ｔ１夫々は、抵抗Ｒ２を介して繋がっている。また、第１のスイッチＳＷ１の接点Ｔ２はＡ／Ｄ変換器を介してマイコン２に接続されており、第２のスイッチＳＷ２の接点Ｔ２は接地されている。さらに第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２はマイコン２に接続されており、マイコン２の制御のもと、接点が切り替わるようになっている。
【００２５】
ここでマイコン２が電流出力を検出すべく、電圧を印加するための信号を出力すると、図３に示すように抵抗Ｒ２に例えば０．４Ｖの電圧が発生する。また電流出力を検出するにあたって、マイコン２はさらに第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接点を接点Ｔ１に切り替えるように制御する。これにより、抵抗Ｒ２で発生している電圧に基づき、センサ素子２３ａに電圧が印加される。さらにこのときオペアンプＯＰ３及びＡ／Ｄ変換器を介して抵抗Ｒ７を流れる電流を検出することでＡ／Ｆセンサとしての電流出力を検出できる。
【００２６】
一方、電圧出力を検出するにあたっては、マイコン２は第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接点を接点Ｔ２に切り替えるように制御する。このときには一対の電極Ｐ１、Ｐ２に接する酸素の濃度差に応じて大気側電極Ｐ１、排気側電極Ｐ２間を酸素イオンが流通するようになり、この結果、これらの電極Ｐ１、Ｐ２間に酸素イオンの量に応じた起電力が発生するようになる。また、単位時間当たりに流れる酸素イオンの量は大気と排気の酸素濃度差に応じて変化するため、上記起電力を電圧出力として取り出すことで、排気中の酸素濃度に応じた電圧出力を得ることができる。すなわち、この起電力を第１のスイッチＳＷ１の接点Ｔ２及びＡ／Ｄ変換器を介して検出することで、酸素センサとしての電圧出力を検出できる。なお、電圧出力を検出するにあたっては、第２のスイッチＳＷ２の接点を必ずしも接点Ｔ２に切り替えなくてもよい。
【００２７】
図４は電流及び電圧の出力と素子温との相関関係を模式的に示す図である。電流及び電圧の出力はＡ／Ｆセンサ２３の素子温と相関関係を有しており、例えばこれらの出力を空燃比制御に利用するにあたっては、これらの出力に適した素子温の下で出力を発生させることが必要とされる。これに対して図４に示すように、例えば素子温が７００℃以上のときに電流出力を発生させることで、空燃比制御に利用可能な、すなわち空燃比に比例した電流出力を発生させることができる。また例えば素子温が３００℃乃至４００℃程度の温度であるときに電圧出力を発生させることで、空燃比制御に利用可能な、すなわち排気中の酸素濃度に応じた電圧出力を発生させることができる。
【００２８】
図２に戻り、ヒータ２３ｂの制御にあたって、ヒータ制御回路５６はマイコン２の制御のもと、ヒータ２３ｂへの通電を制御する。マイコン２がヒータ２３ｂ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２３ｂへ電力が供給される。同時にこのときヒータ制御回路５はマイコン２の制御のもと、ヒータ２３ｂへの通電をデューティ制御する。またマイコン２はこのときヒータ制御回路５及びＡ／Ｄ変換器を介してヒータ２３ｂの電流、電圧を検出するとともに、検出値に基づきアドミタンスを算出する。なお、このアドミタンスは素子温と相関関係を有しており、例えば素子温を所定の温度に維持すべく通電をデューティ制御するにあたって、検出したアドミタンス値をこの所定の温度に対応したアドミタンス値に維持すべく、デューティ制御をＦ／Ｂ（フィードバック）制御で行うためなどに用いられる。
【００２９】
マイコン２のＲＯＭは、ＣＰＵが実行する種々の処理やマップデータなどを格納するための構成であり、内燃機関５０制御用プログラムやＡ／Ｆセンサ２３の出力検出用プログラムやヒータ制御用のプログラムのほか、Ａ／Ｆセンサ２３で電流の出力を発生させるか、或いは電圧の出力を発生させるかを制御するための出力制御用プログラムや、排気ポート５２ｂの壁面温度Ｔｐ及びＡ／Ｆセンサ２３付近の排気通路の壁面温度Ｔｑを検出するための壁面温度検出用プログラムや、排気ポート５２ｂの壁面及びＡ／Ｆセンサ２３付近の排気通路の壁面（以下、単にセンサ壁面と称す）に水分が付着しているか否かを判定するための付着判定用プログラムなども格納している。なお、これらのプログラムは内燃機関５０制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。
【００３０】
内燃機関５０制御用プログラムは、具体的にはＡ／Ｆセンサ２３の出力に基づき、燃料噴射量を制御することで空燃比制御を行う空燃比制御用プログラムを有して構成されている。この空燃比制御用プログラムは、さらに具体的にはＡ／Ｆセンサ２３から検出した出力が電圧である場合に応じた第１の空燃比制御用プログラムと、Ａ／Ｆセンサ２３から検出した出力が電流である場合に応じた第２の空燃比制御用プログラムとを有して構成されている。
【００３１】
壁面温度検出用プログラムは、本実施例では具体的には予め作成した壁面温度Ｔｐのマップデータや各種のパラメータに基づいて壁面温度Ｔｐを推定することで、壁面温度Ｔｐを検出するように作成されている。壁面温度Ｔｐを検出するにあたって、この壁面温度検出用プログラムは、本実施例では具体的には吸入空気量ＧＡや燃料噴射量や点火時期やバルブ開閉タイミングや水温など各種のパラメータを読み込んで壁面温度Ｔｐのマップデータを参照するとともに、参照して得られた壁面温度Ｔｐを補正することで壁面温度Ｔｐを検出するように作成されている。また、壁面温度Ｔｐを検出するにあたっては、さらに排気が排気ポート５２ｂに与える熱の伝熱係数なども利用される。但し、これに限られず、例えば壁面温度Ｔｐを検知できる温度センサなどを備えるとともに、係るセンサの出力に基づいて、壁面温度Ｔｐを検出するように壁面温度検出用プログラムを作成してもよい。
【００３２】
さらに壁面温度検出用プログラムは、本実施例では具体的には以下に示すようにして壁面温度Ｔｑを検出するように作成されている。壁面温度Ｔｑを検出するにあたって、壁面温度検出用プログラムは、まず空燃比センサ２３付近の排気温ＴEA1を、回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡで定義された排気温ＴEA1のマップデータから読み取るように作成されている。このマップデータは台上試験などで予め作成したものであり、排気温ＴEA1はこのマップデータで回転数ＮＥが大きくなるほど、また吸入空気量ＧＡが大きくなるほど高くなるように設定されている。
【００３３】
また壁面温度検出用プログラムは、続いて読み取った排気温ＴEA1と、エアフロメータ１２が備える図示しない吸気温センサの出力に基づいて検出した外気温Ｔ0Aとから、次式に基づき壁面温度Ｔｑを算出することで、壁面温度Ｔｑを検出するように作成されている。
Ｔｑ＝α（ＴEA1−Ｔ0A）
ここで、αは定数である。なお、排気温ＴEA1は例えば排気温センサ２４の出力に基づいて検出されてもよく、また壁面温度検出用プログラムはこれに限られず、壁面温度Ｔｑを適宜の方法で検出するように作成されてよい。
【００３４】
付着判定用プログラムは、本実施例では具体的には検出された壁面温度Ｔｐに応じて、壁面温度Ｔｐが所定値（例えば露点となる５４℃）以下であるときに排気ポート５２ｂの壁面に水分が付着していると判定するように作成されている。また付着判定用プログラムは、同様に検出された壁面温度Ｔｑに応じて、壁面温度Ｔｑが上記所定値以下であるときにセンサ壁面に水分が付着していると判定するように作成されている。すなわちこの付着判定用プログラムによって、壁面温度ＴｐまたはＴｑのうち、いずれか一方の壁面温度が上記所定値以下であれば、水分が付着していると判定されることになる。
【００３５】
ヒータ制御用のプログラムは通電制限用プログラムを有して構成されている。通電制限用プログラムは、付着判定用プログラムに基づき水分が付着していると判定されたときに、ヒータ２３ｂに対して通電量を制限して通電させるように作成されている。この通電制限用プログラムは、通電量の制限については、素子温を所定値（例えば３００℃から４００℃までの間の温度）に抑制できる通電量に制限するように作成されている。またヒータ制御用のプログラムは、付着判定用プログラムに基づき水分が付着していないと判定されたときには、素子温を所定の温度（例えば７００℃）に昇温すべく通電量の制限を緩和して通電させるとともに、素子温がこの所定の温度に達した後には、さらに素子温をこの所定の温度に維持すべく通電のデューティ制御を行うように作成されている。
【００３６】
出力制御用プログラムは第１及び第２の特定出力制御用プログラムを有して構成されている。第１の特定出力制御用プログラムは、少なくとも通電制御用プログラムに基づき、ヒータ２３ｂが通電量を制限して通電されているときに、Ａ／Ｆセンサ２３で電圧の出力を発生させるように作成されている。Ａ／Ｆセンサ２３で電圧の出力を発生させるにあたって、この第１の特定出力制御用プログラムは、本実施例では具体的にはセンサ素子２３ａに電圧の印加を行うことなく、第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接点を、接点Ｔ２に切り替える制御を行うように作成されている。また本実施例では、第１の特定出力制御用プログラムに基づき制御された出力状態は、第２の特定出力制御用プログラムに基づく出力制御が開始されるまでの間、維持されるようになっている。
【００３７】
第２の特定出力制御用プログラムは、素子温が電流出力を空燃比制御に利用することが可能な所定の温度（例えば７００℃）に達したときに、Ａ／Ｆセンサ２３で電流の出力を発生させるように作成されている。素子温が上記所定の温度に達したか否かは、例えばアドミタンス値を算出するとともに、算出したアドミタンス値が上記の所定温度に対応したアドミタンス値以上であるか否かで判定できる。Ａ／Ｆセンサ２３で電流の出力を発生させるにあたって、この第２の特定出力制御用プログラムは、本実施例では具体的にはセンサ素子２３ａに電圧の印加を行うとともに、第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接点を接点Ｔ１に切り替える制御を行うように作成されている。
【００３８】
出力検出用プログラムは第１及び第２の特定出力検出用プログラムを有して構成されている。出力検出用プログラムは、本実施例では空燃比制御用プログラムの一部として構成されており、具体的には第１の特定出力検出用プログラムが第１の空燃比制御用プログラムの一部として、第２の特定出力検出用プログラムが第２の空燃比制御用プログラムの一部として夫々構成されている。
【００３９】
第１の特定出力検出用プログラムは、少なくとも通電制御用プログラムに基づき、ヒータ２３ｂが通電量を制限して通電されているときに、Ａ／Ｆセンサ２３から電圧の出力を検出するように作成されている。この第１の特定出力検出用プログラムは、本実施例では具体的には第１の特定出力制御用プログラムに基づく出力制御に応じてＡ／Ｆセンサ２３が電圧の出力を発生させているときに、Ａ／Ｆセンサ２３から出力を検出するように作成されている。これにより上記のように電圧の出力を検出できるようになる。
【００４０】
第２の特定出力検出用プログラムは、素子温が電流出力を空燃比制御に利用することが可能な所定の温度（例えば７００℃）に達したときに、Ａ／Ｆセンサ２３から電流の出力を検出するように作成されている。この第２の特定出力検出用プログラムは、本実施例では具体的には第２の特定出力制御用プログラムに基づく出力制御に応じてＡ／Ｆセンサ２３が電流の出力を発生させているときに、Ａ／Ｆセンサ２３から出力を検出するように作成されている。これにより上記のように電流の出力を検出できるようになる。
【００４１】
本実施例ではマイコン２と上述の各種プログラムとで各種の制御手段や判定手段や検出手段などが実現されており、特に第１の特定出力検出用プログラムとで特定出力検出手段が、マイコン２と第１の特定出力制御用プログラムとで特定出力制御手段が夫々実現されている。
【００４２】
次にＥＣＵ１で行われる処理を図５に示すフローチャートを用いて詳述する。ＥＣＵ１は、ＣＰＵがＲＯＭに格納された上述の各種プログラムに基づき、フローチャートに示す処理を実行することでヒータ２３ｂを制御するとともに、Ａ／Ｆセンサ２３の出力制御を行い、さらにＡ／Ｆセンサ２３の出力を検出するとともに空燃比制御を実行する。なお、本フローチャートは例えば内燃機関５０始動時に開始される。
【００４３】
ＣＰＵは排気ポート５２ｂの壁面、或いはセンサ壁面に水分が付着しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１１）。具体的には壁面温度Ｔｐ及びＴｑを検出するとともに、これら壁面温度ＴｐまたはＴｑのうち、いずれか一方が所定値（例えば露点となる５４℃）以下であるか否かを判定する。肯定判定であれば、ＣＰＵは第１のヒータ制御処理を実行する（ステップＳ１２）。具体的には第１のヒータ制御処理として、素子温を所定値（例えば３００℃から４００℃までの間の温度）に抑制できる通電量に制限して、ヒータ２３ｂに対して通電させるための処理を実行する。
【００４４】
続いてＣＰＵは第１のセンサ出力処理を実行する（ステップＳ１３）。具体的には第１のセンサ出力処理として、センサ素子２３ａに電圧の印加を行うことなく、第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接点を、接点Ｔ２に切り替えるための処理を実行する。さらにＣＰＵは第１の空燃比制御実行処理を行う（ステップＳ１４）。具体的には、Ａ／Ｆセンサ２３から検出した出力が電圧である場合に応じた第１の空燃比制御を行うための処理を実行するとともに、Ａ／Ｆセンサ２３から電圧の出力を検出する。これにより、被水による素子割れの発生を防止できるとともに、空燃比制御も早期に実行できることから、以って排気エミッションも早期に低減できる。
【００４５】
一方、ステップＳ１１で否定判定であれば、ＣＰＵは第２のヒータ制御処理を実行する（ステップＳ２１）。具体的には第２のヒータ制御処理として、素子温を所定の温度（例えば７００℃）に昇温すべく通電量の制限を緩和して通電させるとともに、素子温がこの所定の温度に達した後には、さらに素子温をこの所定の温度に維持すべく通電のデューティ制御を行うための処理を実行する。続いてＣＰＵは素子温が上記所定の温度に達したか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ２２）。否定判定であれば、肯定判定されるまでの間、ステップＳ２２を繰り返す。
【００４６】
一方、肯定判定であれば、ＣＰＵは第２のセンサ出力処理を実行する（ステップＳ２３）。具体的には、第２のセンサ出力処理として、センサ素子２３ａに電圧を印加するための処理を行うとともに、第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の接点を接点Ｔ１に切り替えるための処理を実行する。続いてＣＰＵは第２の空燃比制御実行処理を行う（ステップＳ２４）。具体的には、Ａ／Ｆセンサ２３から検出した出力が電流である場合に応じた第２の空燃比制御を行うための処理を実行するとともに、Ａ／Ｆセンサ２３から電流の出力を検出する。これにより、引き続きエミッションの低減を図ることができる。以上により、被水によりセンサ素子２３ａに素子割れが発生することを防止できるとともに、空燃比制御も早期に実行でき、以って排気エミッションの早期低減を図ることができるＥＣＵ１を実現できる。
【００４７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ＥＣＵ１を内燃機関システム１００とともに模式的に示す図である。
【図２】Ａ／Ｆセンサ２３をＥＣＵ１とともに模式的に示す図である。
【図３】センサ回路４の概略回路構成図である。
【図４】電流及び電圧の出力と素子温との相関関係を模式的に示す図である。
【図５】ＥＣＵ１で行われる処理をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ＥＣＵ
２  マイコン
５  ヒータ制御回路
１０  吸気系
２０  排気系
２３  Ａ／Ｆセンサ
２３ａ  センサ素子
２３ｂ  ヒータ
２４  排気温センサ
３０  燃料噴射系
５０  内燃機関
５２ｂ  排気ポート
【図１】
2008191112.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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