(57)【要約】【課題】本発明は、酸素濃度センサの出力補償装置に関し、酸素濃度センサの周囲を流れるガスの流速によらずに、常に精度良くそのガス中の酸素濃度に応じた出力を生成することを目的とする。【解決手段】雰囲気中の酸素濃度に応じた出力を発するセンサ素子と、センサ素子を過熱するためのヒータとを備える酸素濃度センサを吸気通路に配置する。吸気ガスの流速を検出推定する（ステップ１００）。その流速に基づいて、センサ素子の目標温度（目標インピーダンス）を設定する（ステップ１０２）。この際、目標温度（目標インピーダンス）は、流速に起因するセンサ出力誤差が相殺されるように設定する。更に、上記の流速に基づいて基準ヒータ電力Ｗ０を設定する（ステップ１０４）。上記の目標温度（目標インピーダンス）が実現されるように、ヒータに対する供給電力をフィードバック制御（インピーダンス制御）する。【選択図】　　　　図５
2004061184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雰囲気中の酸素濃度に応じた出力を発するセンサ素子と、前記センサ素子を過熱するためのヒータとを備える酸素濃度センサの出力補償装置であって、
前記センサ素子の温度が目標温度となるように、前記ヒータに対する供給電力を制御するヒータ電力制御手段と、
前記酸素濃度センサの周囲を流れる雰囲気ガスの流速を検出する流速検出手段と、
前記流速に基づいて、前記目標温度を変更する目標温度変更手段と、
を備えることを特徴とする酸素濃度センサの出力補償装置。
【請求項２】
前記目標温度変更手段は、前記雰囲気ガスが前記ヒータの発する熱を受けながら前記センサ素子に辿り着く過程で酸素と反応する燃料成分の割合が、前記流速によらず実質的に一定となるように、前記流速に基づいて前記目標温度を変更することを特徴とする請求項１記載の酸素濃度センサの出力補償装置。
【請求項３】
前記ヒータ電力制御手段は、
前記流速に応じて、前記ヒータに供給する供給電力の基本値を設定する基本電力設定手段と、
前記目標温度と、前記センサ素子の実温度との差に基づいて、前記供給電力の基本値に補正を施す供給電力補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の酸素濃度センサの出力補償装置。
【請求項４】
雰囲気中の酸素濃度に応じた出力を発するセンサ素子と、前記センサ素子を過熱するためのヒータとを備える酸素濃度センサの出力補償装置であって、
前記ヒータに対する供給電力を所定規則に従って制御するヒータ電力制御手段と、
前記酸素濃度センサの周囲を流れる雰囲気ガスの流速を検出する流速検出手段と、
前記雰囲気ガスの流速と前記センサ素子の出力誤差との関係を記憶している出力誤差記憶手段と、
前記関係を参照して前記流速に対応する出力誤差を特定する誤差特定手段と、
前記センサ素子の出力を特定された前記出力誤差で補正することにより、補正センサ出力を算出する補正センサ出力算出手段と、
を備えることを特徴とする酸素濃度センサの出力補償装置。
【請求項５】
前記ヒータ電力制御手段は、前記センサ素子の実温度が一定の目標温度となるように、前記供給電力を制御することを特徴とする請求項４記載の酸素濃度センサの出力補償装置。
【請求項６】
前記センサ素子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段を備え、
前記目標温度は、前記センサ素子の目標インピーダンスであり、
前記ヒータ電力制御手段は、前記センサ素子のインピーダンスが前記目標インピーダンスと一致するように前記供給電力を制御することを特徴とする請求項３または５記載の酸素濃度センサの出力補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素濃度センサの出力補償装置に係り、特に、内燃機関の吸気通路において酸素濃度を測定するためのセンサの出力を補償する装置として好適な出力補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１１−２１５３号公報に開示されるように、内燃機関の吸気系に酸素濃度センサを備えるシステムが知られている。このシステムが備える酸素濃度センサは、センサ素子を活性温度に過熱するためのヒータを備えている。酸素濃度センサの出力を安定させるためには、ヒータにより、センサ素子を安定して活性温度に過熱しておく必要がある。
【０００３】
この要求を満たすため、上記従来のシステムは、吸入空気量と、センサの雰囲気温度とに基づいて、ヒータへの供給電力を制御することとしている。このような構成によれば、吸入空気量の変動や、雰囲気温度の変動に伴って、酸素濃度センサを取り巻く熱的環境が変化しても、センサ素子を安定して過熱することができ、センサ出力を安定化させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のシステムにおいて、酸素濃度センサは、吸気通路を流れるガス中の空燃比を検出することを目的として配置されている。すなわち、吸気通路を流れるガス中に燃料成分が含まれていると、そのガスがヒータの近傍を流通する際に、燃料成分と酸素との反応が生ずる。酸素濃度センサは、ヒータの近傍を通過したガスがセンサ素子の近傍に到達するように構成されている。従って、ガス中に燃料成分が含まれている場合、センサ素子の近傍には、大気中の酸素濃度に比して燃料成分の濃度相当分だけ酸素濃度の低いガスが到達する。このため、上述した酸素濃度センサの出力によれば、内燃機関の吸気通路を流れるガス中の燃料成分濃度、すなわち、空燃比を検知することができる。
【０００５】
ところで、酸素濃度センサが備えるヒータの近傍の温度分布は、その近傍を流れるガスの流速、つまり、吸気通路を流れるガスの流速が変化することにより変化する。より具体的には、そのヒータの近傍における温度は、その近傍を流れるガスの流速が早くなるほど低温となり易い。更に、吸気通路を流れるガスの流速が速いほど、そのガスがヒータ近傍の高温領域を通過する際の時間、つまり、燃料成分を酸素と反応させるために確保できる時間が短くなる。
【０００６】
これらの理由により、ガス中の燃料成分および酸素は、吸入空気の流速が早くなるに連れて、未反応のままセンサ素子の近傍に到達し易くなる。つまり、ガス中の酸素濃度（燃料成分濃度）が同じであっても、センサ素子の近傍には、吸気流速が早くなるに連れて、多量の酸素が到達することとなる。
【０００７】
上記従来のシステムでは、上述した現象、すなわち、吸気流速の上昇と共にセンサ素子の近傍に到達する酸素の量が増加する現象につき、何らの配慮もなされていなかった。このため、上記従来のシステムでは、吸気流速に影響されることなく常に優れた精度で吸気ガス中の酸素濃度を検出することが困難であった。
【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、酸素濃度センサの周囲を流れるガスの流速によらずに、常に精度良くそのガス中の酸素濃度に応じた出力を生成することのできる酸素濃度センサの出力補償装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、雰囲気中の酸素濃度に応じた出力を発するセンサ素子と、前記センサ素子を過熱するためのヒータとを備える酸素濃度センサの出力補償装置であって、
前記センサ素子の温度が目標温度となるように、前記ヒータに対する供給電力を制御するヒータ電力制御手段と、
前記酸素濃度センサの周囲を流れる雰囲気ガスの流速を検出する流速検出手段と、
前記流速に基づいて、前記目標温度を変更する目標温度変更手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記目標温度変更手段は、前記雰囲気ガスが前記ヒータの発する熱を受けながら前記センサ素子に辿り着く過程で酸素と反応する燃料成分の割合が、前記流速によらず実質的に一定となるように、前記流速に基づいて前記目標温度を変更することを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記ヒータ電力制御手段は、
前記流速に応じて、前記ヒータに供給する供給電力の基本値を設定する基本電力設定手段と、
前記目標温度と、前記センサ素子の実温度との差に基づいて、前記供給電力の基本値に補正を施す供給電力補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、雰囲気中の酸素濃度に応じた出力を発するセンサ素子と、前記センサ素子を過熱するためのヒータとを備える酸素濃度センサの出力補償装置であって、
前記ヒータに対する供給電力を所定規則に従って制御するヒータ電力制御手段と、
前記酸素濃度センサの周囲を流れる雰囲気ガスの流速を検出する流速検出手段と、
前記雰囲気ガスの流速と前記センサ素子の出力誤差との関係を記憶している出力誤差記憶手段と、
前記関係を参照して前記流速に対応する出力誤差を特定する誤差特定手段と、
前記センサ素子の出力を特定された前記出力誤差で補正することにより、補正センサ出力を算出する補正センサ出力算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記ヒータ電力制御手段は、前記センサ素子の実温度が一定の目標温度となるように、前記供給電力を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、第６の発明は、第３または第５の発明において、前記センサ素子のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段を備え、
前記目標温度は、前記センサ素子の目標インピーダンスであり、
前記ヒータ電力制御手段は、前記センサ素子のインピーダンスが前記目標インピーダンスと一致するように前記供給電力を制御することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図を示す。図１に示すように、本実施形態のシステムは、キャニスタ１０を備えている。キャニスタ１０には、ベーパ通路１２を介して図示しない燃料タンクが接続されている。キャニスタ１０は、燃料タンクの内部で発生し、ベーパ通路１２を通って流入してくる蒸発燃料（ベーパ）を吸着保持することができる。
【００１７】
キャニスタ１０には、大気導入孔１４が設けられていると共に、パージ通路１６が連通している。パージ通路１６は、その他端において内燃機関の吸気通路１８と連通している。以下、パージ通路１６と吸気通路１８の連通箇所をパージポート２０と称す。
【００１８】
パージ通路１６の途中には、パージＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｖａｌｖｅ）２２が配置されている。パージＶＳＶ２２は、デューティ駆動されることにより任意のデューティ比で開閉し、その結果、実質的に任意の開度を実現する制御弁である。
【００１９】
吸気通路１８は、パージポート２０の上流側にスロットルバルブ２４を備えている。スロットルバルブ２４の更に上流には、吸気通路１８を流れる空気量、すなわち、吸入空気量Ｇａを検出するエアフロメータ２５が配置されている。一方、パージポート２０の下流には、サージタンク２６が設けられている。サージタンク２６には、その内部を流れるガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ２８が組み付けられている。尚、酸素濃度センサ２８の構成については、後に詳細に説明する。
【００２０】
サージタンク２６の下流において、吸気通路１８は、内燃機関３２の吸気ポート３４に連通している。吸気ポート３４には、内燃機関３２に対して燃料を噴射するための燃料噴射弁３６が配置されている。
【００２１】
本実施形態のシステムは、図１に示すように、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、パージＶＳＶ２２や燃料噴射弁３６の動作を制御するためのユニットである。上述したエアフロメータ２５や酸素濃度センサ２８の出力は、何れもＥＣＵ４０に供給されている。更に、ＥＣＵ４０には、機関回転数ＮＥを検出するための回転数センサ４２が接続されている。
【００２２】
図１に示すシステムにおいて、キャニスタ１０は、上記の如く燃料タンク内で発生するベーパを吸着保持することができる。ＥＣＵ４０は、内燃機関３２の運転中に、所定のパージ条件が成立すると、パージＶＳＶ２２を適当にデューティ駆動する。パージＶＳＶ２２が開弁されると、キャニスタ１０に吸気負圧が導入され、キャニスタ１０に吸着されているベーパが空気と共に吸気通路１８にパージされる。
【００２３】
キャニスタ１０から吸気通路１８にベーパがパージされている間、ＥＣＵ４０は、酸素濃度センサ２８の出力に基づいて、サージタンク２６を流れるガス中の酸素濃度を検出する。ＥＣＵ４０は、更に、その酸素濃度に基づいて公知の手法でキャニスタ１０からパージされてくるベーパ量を算出する。そして、そのベーパ量が相殺されるように燃料噴射弁３６から噴射される燃料の量を減量補正する。このため、本実施形態のシステムによれば、キャニスタ１０内のベーパを、大きな空燃比ずれを生じさせることなく内燃機関３２にパージすることができる。
【００２４】
図２は、図１に示す酸素濃度センサ２８の拡大図を示す。
図２に示すように、酸素濃度センサ２８は、アウタカバー５０およびインナカバー５２を備えている。それらのカバー５０，５２には、それぞれサージタンク２８を流れるガス（以下、「吸気ガス」と称す）の一部が流通するための開口が設けられている。図２において、実線で示す２本の矢印は、その開口を通って流れる吸気ガスの流れを示す。
【００２５】
インナカバー５２の内部には、拡散層５４が配設されている。拡散層５４は、適当な拡散速度で、その内部空間に吸気ガスを拡散させる多孔質の部材である。拡散層５４の内部には、ヒータ５６が配置されていると共に、その内部空間に導かれた雰囲気ガス中の酸素濃度に応じた出力を発するセンサ素子（図示省略）が配置されている。
【００２６】
センサ素子は、７００〜８００℃程度の活性温度に過熱されると、雰囲気中の酸素をポンピングして、その雰囲気中の酸素濃度に応じた出力を発生することができる。ヒータ５６は、センサ素子を上記の活性温度に過熱することができるように設けられている。
【００２７】
また、ヒータ５６は、インナカバー５２の内部に導かれた吸気ガスが、拡散層５４に到達するまでの間に、そのガスを十分に過熱することができるように設けられている。吸気ガスに燃料成分が含まれている場合、ヒータ５６により十分な過熱がなされると、吸気ガスが拡散層５４に到達する過程で燃料成分と酸素の反応が生ずる。その結果、拡散層５４の内部に拡散する雰囲気ガス中の酸素濃度は、燃料成分の濃度分だけ、大気中の酸素濃度より低い値となる。つまり、この場合、拡散層５４の内部に位置するセンサ素子の近傍には、吸気ガス中の燃料濃度に対応した酸素濃度を有するガスが到達する。従って、ＥＣＵ４０は、酸素濃度センサ２８の出力に基づいて、吸気ガス中の燃料濃度を検知することができる。
【００２８】
次に、本実施形態のシステムの動作について説明する。
本実施形態において、ＥＣＵ４０は、酸素濃度センサ２８のセンサ素子（電極）の温度が、常に目標の活性温度に維持されるように、ヒータ５６のインピーダンス制御を実行している。このインピーダンス制御では、センサ素子のインピーダンスが目標インピーダンスに一致するように、ヒータ５６への供給電力がフィードバック制御される。センサ素子のインピーダンスは、センサ素子の温度に対して高精度な相関を示す。従って、ヒータ５６への供給電力を上記の如くインピーダンス制御すれば、センサ素子を、精度良く目標の活性温度に維持することができる。
【００２９】
酸素濃度センサ２８は、記述した通り、吸気ガスに含まれる燃料成分が、ヒータ５６の発する熱により酸素と反応することを利用して、燃料成分の濃度の対応するセンサ出力を生成している。ところで、ヒータ５６の近傍には、図３に示すように、ヒータ５６までの距離に応じた温度の勾配が生ずる。尚、図３は、ヒータ５６の温度を８００℃とした場合に形成される温度勾配の一例を示したものである。
【００３０】
燃料成分と酸素との反応は、雰囲気温度が高いほど発生し易い。従って、吸気ガスに含まれる燃料成分は、ヒータ５６の近傍に高温領域が大きく形成されているほどその全てが酸素と反応し易い。しかしながら、図３に示すような温度の分布は、吸入空気量Ｇａが変化し、拡散層５４の周囲を流れる吸気ガスの流速が変化することにより容易に変化する。より具体的には、ヒータ５６近傍における高温領域は、吸気ガスの流速が増すことにより狭小となり易い。
【００３１】
ヒータ５６の近傍における高温領域が狭小となると、拡散層５４に到達するまでに吸気ガスが受ける熱量が減少するため、その内部の燃料成分と酸素との反応が生じ難くなる。また、吸気ガスは、その流速が高いほど短時間で拡散層５４に到達し易くなる。これらの理由により、吸気ガス中の酸素は、吸気ガスの流速が高くなるに連れて、燃料成分と反応しないまま拡散層５４の表面に到達し易くなる。その結果、酸素濃度センサ２８の出力は、図４に示すように、吸気ガスの流速が上がるに連れて大きな値にシフトする傾向を示す。尚、図４に示す特性は、吸気ガス中の燃料成分の濃度を一定とし、その流速だけを変化させた場合に得られた酸素濃度センサ２８の出力の実測結果である。
【００３２】
上述したセンサ出力の誤差は、例えば、吸気ガスの流速が上がるに連れてヒータ５６に対する供給電力を増やすことにより減少させることができる。しかしながら、ヒータ５６への供給電力を単にオープンループで増大させるだけでは、必ずしも流速の影響を精度良く相殺することはできない。そこで、本実施形態では、正確なセンサ出力を得るためにセンサ素子の温度（インピーダンス）と、吸気ガスの流速とが満たすべき関係を予め実験的に定めておき、その関係に従ってセンサ素子の目標温度（目標インピーダンス）設定し、更に、その目標温度（目標インピーダンス）を用いてヒータ５６に対する供給電力をフィードバック制御（インピーダンス制御）することとした。
【００３３】
以下、図５および図６を参照して、上記の機能を実現するための具体的な処理の内容について説明する。
図５は、本実施形態において、ＥＣＵ４０が、ヒータ５６に供給する電力の基準値（基準ヒータ電力）Ｗ０を設定するために実行する制御ルーチンにフローチャートである。
【００３４】
図５に示すルーチンでは、先ず、エアフロメータ２５により検出される吸入空気量Ｇａ、および回転数センサ４２により検出される機関回転数ＮＥに基づいて、吸気ガスの流速が推定される（ステップ１００）。
【００３５】
次に、上記ステップ１００において推定された流速に基づいて、正しいセンサ出力を得るための目標インピーダンスＺｔが設定される（ステップ１０２）。
本実施形態において、ＥＣＵ４０には、吸気ガスの流速と、酸素濃度センサ２８のセンサ素子において実現すべき目標インピーダンスＺｔとの関係を定めたマップが記憶されている。また、このマップにおいて、目標インピーダンスＺｔは、吸気ガスがヒータ５６の発する熱を受けながらセンサ素子に辿り着く過程で酸素と反応する燃料成分の割合が、吸気ガスの流速によらず実質的に一定となるように、その流速との関係で定められている。
ＥＣＵ４０は、本ステップ１０２において、上記のマップを参照して、現在の流速に対応する目標インピーダンスＺｔを設定する。従って、本ステップ１０２によれば、図４に示すようなセンサ出力の誤差を相殺することができるような目標インピーダンスＺｔを設定することができる。
【００３６】
図５に示すルーチンでは、次に、目標インピーダンスＺｔを達成するための基準ヒータ電力Ｗ０が設定される（ステップ１０４）。
ＥＣＵ４０には、目標インピーダンスＺｔと基準ヒータ電力Ｗ０との関係を定めたマップが記憶されている。本ステップ１０４では、そのマップに基づいて、上記ステップ１０２で設定された目標インピーダンスＺｔに対応する基準ヒータ電力Ｗ０が設定される。
【００３７】
上記ステップ１０２では、より具体的には、吸気ガスの流速が速いほど、つまり、拡散層５４の近傍温度が低温に成りやすいほど、大きな目標インピーダンスＺｔが設定される。より大きな目標インピーダンスＺｔを達成するためには、センサ素子をより高温とする必要がある。このため、目標インピーダンスＺｔが高いほど、上記ステップ１０４では、大きな基準ヒータ電力Ｗ０が設定される。従って、図５に示すルーチンによれば、吸気ガスの流速が速く、拡散層５４近傍が低温となりやすい場合ほど、基準ヒータ電力Ｗ０を大きな値とすることができる。
【００３８】
図６は、本実施形態において、ＥＣＵ４０が、ヒータ５６のインピーダンス制御を実現すべく実行する制御ルーチンのフローチャートである。
図６に示すルーチンでは、先ず、図５に示すルーチンで設定された目標インピーダンスＺｔが読み込まれる（ステップ１１０）。
【００３９】
次に、酸素濃度センサ２８が備えるセンサ素子の実インピーダンスＺが検出される（ステップ１１２）。
【００４０】
次いで、上記図５に示すルーチンで設定された基準ヒータ電力Ｗ０が読み込まれる（ステップ１１４）。
【００４１】
それらの処理に続いて、目標インピーダンスＺｔが実インピーダンスＺより大きいか否かが判別される（ステップ１１６）。
【００４２】
その結果、Ｚｔ＞Ｚが成立すると判別された場合は、センサ素子の温度が目標温度より低温であると判断できる。この場合、電力補正項ΔＷが、所定値αだけ増量される（ステップ１１８）。
【００４３】
一方、上記ステップ１１６において、Ｚｔ＞Ｚが成立しないと判別された場合は、センサ素子の温度が目標温度以上になっていると判断できる。この場合、電力補正項ΔＷが所定値αだけ減量される（ステップ１２０）。
【００４４】
最後に、上記ステップ１１４で読み込まれた基準ヒータ電力Ｗ０に電力補正項ΔＷを加算することにより、ヒータ５６に対する供給電力Ｗが算出される（ステップ１２２）。
本ステップ１２２の処理が実行されると、以後、ヒータ５６に対して、本ステップ１２２で算出された供給電力Ｗが供給される。
【００４５】
以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、基準ヒータ電力Ｗ０を、吸気ガスの流速に応じて、その流速に起因する酸素濃度センサ２８の出力誤差をほぼ相殺することのできる値に設定することができる。そして、図６に示すルーチンによれば、その基準ヒータ電力Ｗ０を基準の値として、センサ素子のインピーダンス（温度）が目標温度（目標インピーダンス）となるように、ヒータ５６に対する供給電力Ｗを高精度にフィードバック制御（インピーダンス制御）することができる。
【００４６】
このため、本実施形態の装置によれば、吸気ガスの流速によらずに、常に精度良くサージタンク２６の内部を流れるガス中の酸素濃度、すなわち、燃料濃度を検出することができる。更に、上述した手法によれば、吸気ガスの流速が急変した直後においても、即座に供給電力Ｗを変化後の状態に適応させることができる。従って、本実施形態の装置によれば、吸気ガスの流速の変化に対して優れた応答性を確保することもできる。
【００４７】
ところで、上述した実施の形態１においては、内燃機関３２を、エアフロメータ２５を備えるＬ−Ｊ型に限定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、エアフロメータ２５の代わりに吸気圧センサを備えるＤ−Ｊ型の内燃機関にも適用することができる。この場合、上記ステップ１００において、吸気管圧力ＰＭとＮＥ（ＶＶＴ機構を備える場合は、更にバルブタイミング）に基づいて吸気ガスの流速を求めることにより、上述した実施の形態１の場合と同様の機能を実現することができる。
【００４８】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１１０〜１２２の処理を実行することにより前記第１の発明における「ヒータ電力制御手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「流速検出手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「目標温度変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００４９】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第３の発明における「基本電力設定手段」が、上記ステップ１１４〜１２２の処理を実行することにより前記第３の発明における「供給電力補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００５０】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記第６の発明における「インピーダンス測定手段」が実現されている。
【００５１】
実施の形態２．
次に、図７を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態の装置は、実施の形態１の装置において、ＥＣＵ４０に、上記図５に示すルーチンに変えて図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５２】
上述した実施の形態１の装置は、酸素濃度センサ２８のセンサ素子に到達する酸素の数（濃度）が、吸気ガスの流速に応じて変化しないように、ヒータ５６の供給電力Ｗを適切に制御することとしている。これに対して、本実施形態の装置は、吸気ガスの流速に応じて、センサ素子に到達する酸素の数（濃度）が変化することを許容し、センサ素子の発する出力を補正することで酸素濃度、或いは燃料濃度を正しく表す出力を得る点に特徴を有している。
【００５３】
本実施形態において、ＥＣＵ４０は、図６に示すルーチンおよび図７に示すルーチンを実行することで上記の機能を実現する。但し、本実施形態において、図６に示すインピーダンス制御のルーチンは、目標インピーダンスＺｔが一定であり、かつ、基準ヒータ電力Ｗ０が一定であるものとして実行される。
【００５４】
図７は、本実施形態においてＥＣＵ４０が、センサ出力を補正するための実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。
図７に示すルーチンでは、先ず、エアフロメータ２５により検出される吸入空気量Ｇａ、および回転数センサ４２により検出される機関回転数ＮＥに基づいて、吸気ガスの流速が推定される（ステップ１３０）。
【００５５】
次に、上記ステップ１３０において推定された流速に基づいて、その流速に起因して酸素濃度センサの出力に生ずる誤差ΔＶが検出される（ステップ１３２）。
ＥＣＵ４０には、吸気ガスの流速と、酸素濃度センサ２８の出力誤差ΔＶとの関係を定めたマップ（図４に近似するマップ）が記憶されている。本ステップ１３２では、そのマップに従って、現在の流速に対応する誤差ΔＶが読み出される。
【００５６】
図７に示すルーチンでは、次に、酸素濃度センサ２８が現実に発している出力Ｖ０が検出される（ステップ１３４）。
【００５７】
最後に、上記ステップ１３４で検出された実出力Ｖ０に、上記ステップ１３２で検出された誤差ΔＶを加算することにより、補正出力Ｖが生成される（ステップ１３４）。
【００５８】
補正出力Ｖは、実出力Ｖ０から、吸気ガスの流速に起因して生ずる誤差ΔＶを除去した値、つまり、吸気ガス中の酸素濃度、或いは燃料濃度を正確に表した値である。従って、本実施形態の装置によれば、吸気ガスの流速に影響されることなく、常に精度良くサージタンク２６の内部を流れるガス中の酸素濃度、すなわち、燃料濃度を検出することができる。
【００５９】
ところで、上述した実施の形態２においては、内燃機関３２を、エアフロメータ２５を備えるＬ−Ｊ型に限定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、内燃機関３２は、実施の形態１の場合と同様にＤ−Ｊ型であってもよい。
【００６０】
また、上述した実施の形態１および２においては、酸素濃度センサ２８が、内燃機関３２の吸気通路１８に配置されているが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。すなわち、内燃機関の分野においては、排気通路に酸素濃度センサを配設して、そのセンサ出力に基づいて排気ガス中の燃料成分（ＨＣ成分等）濃度、或いは排気空燃比を検出する手法が知られている。酸素濃度センサ２８のヒータ電力をガス流量に基づいて補正する発明（実施の形態１に対応する発明）、および酸素濃度センサ２８のセンサ出力をガス流量に基づいて補正する発明（実施の形態２に対応する発明）は、上記の如く排気通路に配置される酸素濃度センサに対して適用することとしてもよい。
【００６１】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１１０〜１２２の処理を実行することにより前記第４の発明における「ヒータ電力制御手段」が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第４の発明における「流速検出手段」が、上記ステップ１３２で参照されるマップを記憶することにより前記第４の発明における「出力誤差記憶手段」が、上記ステップ１３２の処理を実行することにより前記第４の発明における「誤差特定手段」が、上記ステップ１３４の処理を実行することにより前記第４の発明における「補正センサ出力算出手段」が、それぞれ実現されている。
【００６２】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明によれば、雰囲気ガスの流速に応じてセンサ素子の目標温度を適当に変更することで、雰囲気ガスがヒータ近傍を通過する際に反応する燃料成分と酸素との割合を、流速に関わらず一定とすることができる。このため、本発明によれば、雰囲気ガスの流速に関わらず、そのガス中の酸素濃度に応じた出力を、常に優れた精度で生成することができる。
【００６３】
第２の発明によれば、ヒータ近傍で反応する燃料成分と酸素との割合が流速によらずほぼ一定となるように目標温度を変更することができる。このため、本発明によれば、第１の発明の効果を確実に実現することができる。
【００６４】
第３の発明によれば、ヒータに供給する供給電力の基本値を流速に基づいて設定したうえで、センサ素子の目標温度と実温度との差に基づくフィードバック制御を行うことができる。このため、本発明によれば、流速の急変時にも、優れた応答性をもって精度良く雰囲気ガス中の酸素濃度を検出することができる。
【００６５】
第４の発明によれば、雰囲気ガスの流速に基づいてセンサ素子の出力に生ずる出力誤差を特定し、その出力誤差に基づいて、流速の影響を受けない補正センサ出力を得ることができる。このため、本発明によれば、雰囲気ガスの流速に関わらず、そのガス中の酸素濃度に応じた出力を、常に優れた精度で生成することができる。
【００６６】
第５の発明によれば、センサ素子の実温度が一定の目標温度となるようにヒータへの供給電力が制御されるため、センサ素子の状態を安定に維持しつつ、上記第４の発明の効果を享受することができる。
【００６７】
第６の発明によれば、センサ素子のインピーダンスを目標インピーダンスに一致させることにより、センサ素子の温度を目標温度に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す酸素濃度センサの拡大図である。
【図３】図２に示す酸素濃度センサの拡散層の近傍に形成される温度勾配の一例を説明するための図である。
【図４】酸素濃度センサの出力と吸気ガスの流速との関係を説明するための図である。
【図５】実施の形態１の装置において基準ヒータ電力を設定するための実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】実施の形態１または２の装置においてインピーダンス制御を実現するための実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】実施の形態２の装置においてセンサ出力を補正するために実行されるルーチンにフローチャートである。
【符号の説明】
１０　キャニスタ
２５　エアフロメータ
２８　酸素濃度センサ
３２　内燃機関
４０　ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）
５４　拡散層
５６　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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