(57)【要約】【課題】電熱ヒータを有する排気ガスセンサを始動直後の被水による熱衝撃破損を防止しながら速やかに活性化温度まで加熱可能な排気ガスセンサの温度制御装置を得る。【解決手段】排気ガスセンサ１０７の近傍に設置された電熱ヒータ１１９は、ＲＯＭ１２１ａと協働するＣＰＵ１２０ａから、開閉素子１２５ａを介して給電制御される。内燃機関の始動直後は、第一の予熱手段により被水蒸発のための低圧給電を行い、続いて、第二の予熱手段により熱衝撃防止のための強化予熱を行う。その後、加熱制御手段により、適正活性化温度を目標とする自動制御が行われる。第一の予熱手段による制御温度は、被水による急冷破損を生じることなく且つ被水蒸発が可能な温度レベルに設定されている。【選択図】　　　　図１
2004101274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管に設けられて排気ガスの特定成分濃度を検出するための排気ガスセンサの温度制御装置であって、
前記排気ガスセンサを加熱するための電熱ヒータと、
前記電熱ヒータに直列接続されて前記電熱ヒータへの給電をＯＮ／ＯＦＦする開閉素子と、
前記開閉素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して前記排気ガスセンサの温度を所定値に維持するための温度制御手段とを備え、
前記温度制御手段は、
前記排気ガスセンサの温度に応じて前記排気ガスセンサの加熱制御を行う加熱制御手段と、
前記内燃機関の始動時に前記排気ガスセンサを予熱するための第一および第二の予熱手段とを有し、
前記加熱制御手段は、
前記排気ガスセンサまたは前記電熱ヒータの抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、
前記抵抗値に基づいて前記排気ガスセンサが適正活性化温度の近傍温度にあるか否かを判定する温度判定手段と、
前記適正活性化温度を目標温度として、前記目標温度と前記抵抗値との相関特性に応じて前記開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するフィードバック制御手段とを含み、
前記第一の予熱手段は、第一期間中に、前記電熱ヒータに対して第一の電圧を印加する第一の通電制御手段を含み、
前記第二の予熱手段は、前記第一期間に続く第二期間中に、前記電熱ヒータに対して、前記第一の電圧よりも高い第二の電圧を印加する第二の通電制御手段を含み、
前記第一および第二の予熱手段は、前記フィードバック制御手段の動作に先立って動作することを特徴とする排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項２】
前記第二の予熱手段は、時間経過にともなって前記第二の電圧を漸増させる予熱強化手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項３】
前記温度制御手段は、
前記排気ガスセンサに関連した信号線の異常を検出するセンサライン異常検出手段と、
前記センサライン異常検出手段に応答して前記排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持手段とを含み、
前記センサライン異常検出手段は、前記排気ガスセンサの信号線の断線状態または短絡状態を検出したときにセンサライン異常判定信号を生成し、
前記加熱維持手段は、前記センサライン異常判定信号の生成時に、前記第一の電圧よりも高い第三の電圧を前記電熱ヒータに継続的に印加するための第三の通電制御手段を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項４】
前記第一の予熱手段は、前記内燃機関の始動直後の予熱を回避するために、前記内燃機関の始動開始時から所定の掃気期間が経過してから動作を開始する遅延給電手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項５】
前記掃気期間は、前記内燃機関の始動クランキング期間に比例した期間に設定されたことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項６】
前記掃気期間は、前記内燃機関の吸気総量が所定値に達するまでの期間に設定されたことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項７】
前記第一の予熱手段は、前記内燃機関の始動時環境温度に依存した所定の有効期間を設定する有効期間設定手段を含み、前記有効期間にわたって有効化され、
前記第二の予熱手段は、前記有効期間の経過後に有効化されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項８】
前記始動時環境温度は、前記内燃機関の冷却水温または外気温のいずれか一方の低い温度に依存して設定されることを特徴とする請求項７に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項９】
前記有効期間設定手段は、前記始動時環境温度が正常に取得されない場合に、前記第一期間を所定の最大時間に設定するための最大予熱時間設定手段を含むことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項１０】
前記温度制御手段は、前記第二の予熱手段に対する予熱完了判定手段を含み、
前記排気ガスセンサは、
ガス拡散多孔質材からなるガス通路壁と、
ジルコニア固体電解質材からなる酸素ポンプ素子および酸素濃淡電池素子により構成されたガス検出室と、
前記酸素濃淡電池素子の一端面を酸素基準面として、前記酸素濃淡電池素子に酸素基準生成電流を供給する酸素基準生成電流供給回路と、
前記酸素濃淡電池素子の端子間電圧が規定値となるように前記酸素ポンプ素子に流れるポンプ電流を制御することにより、前記ガス検出室の酸素濃度が規定値となるように前記ガス検出室の酸素を排出または供給するポンプ電流制御回路とを含み、前記ポンプ電流を検出することにより前記ガス検出室の酸素濃度を測定するリニアセンサとして機能し、
前記予熱完了判定手段は、前記酸素濃淡電池素子の端子間電圧が所定値以下になった時点で予熱完了を判定して、前記加熱制御手段を有効化することを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項１１】
前記温度制御手段は、
前記第二の予熱手段の異常を検出する予熱異常検出手段と、
前記予熱異常検出手段に応答して前記排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持制御手段とを含み、
前記予熱異常検出手段は、前記第二の予熱手段による予熱が開始してから所定時間を経過しても、前記酸素濃淡電池素子の端子間電圧が所定値以下にならない場合に予熱異常検出信号を生成し、
前記加熱維持制御手段は、前記予熱異常検出信号の生成時に、前記第一の電圧よりも高い第四の電圧を継続的に印加するための第四の通電制御手段を含むことを特徴とする請求項１０に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項１２】
前記温度制御手段は、
前記酸素濃淡電池素子に対して定期的にサンプリング給電される一定高周波電流と、前記一定高周波電流に対応した高周波電圧との比率に基づいて、前記排気ガスセンサの内部抵抗値を算出する内部抵抗値演算手段と、
前記内部抵抗値演算手段の演算開始を判定する演算開始判定手段とを含み、
前記演算開始判定手段は、前記予熱完了判定手段が前記第二の予熱手段に対する予熱完了を判定した時点から前記内部抵抗値の算出を開始することを特徴とする請求項１０に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項１３】
前記温度制御手段は、
前記酸素濃淡電池素子に対して定期的にサンプリング給電される一定高周波電流と、前記一定高周波電流に対応した高周波電圧との比率に基づいて、前記排気ガスセンサの内部抵抗値を算出する内部抵抗値演算手段と、
前記ポンプ電流の通電開始を指令する通電開始指令手段とを含み、
前記通電開始指令手段は、前記排気ガスセンサが適正活性化温度よりも低い活性化開始温度に到達した時点で、前記酸素ポンプ素子に対するポンプ電流の給電を開始することを特徴とする請求項１０または請求項１２に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項１４】
内燃機関の排気管に設けられて排気ガスの特定成分濃度を検出するための排気ガスセンサの温度制御装置であって、
前記排気ガスセンサを加熱するための電熱ヒータと、
前記電熱ヒータに直列接続されて前記電熱ヒータへの給電をＯＮ／ＯＦＦする開閉素子と、
前記開閉素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して前記排気ガスセンサの温度を所定値に維持するための温度制御手段とを備え、
前記温度制御手段は、
前記排気ガスセンサの温度に応じて前記排気ガスセンサの加熱制御を行う加熱制御手段と、
前記内燃機関の始動時に前記排気ガスセンサを予熱するための予熱手段とを有し、
前記加熱制御手段は、
前記排気ガスセンサまたは前記電熱ヒータの抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、
前記抵抗値に基づいて前記排気ガスセンサが適正活性化温度の近傍温度にあるか否かを判定する温度判定手段と、
前記適正活性化温度を目標温度として、前記目標温度と前記抵抗値との相関特性に応じて前記開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するフィードバック制御手段とを含み、
前記予熱手段は、所定期間中に前記電熱ヒータに対して予熱電圧を印加する第一の通電制御手段を含み、前記フィードバック制御手段の動作に先立って動作し、
前記温度制御手段は、
前記排気ガスセンサの異常を検出するセンサライン異常検出手段と、
前記センサライン異常検出手段に応答して前記排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持手段とを含み、
前記センサライン異常検出手段は、前記排気ガスセンサの信号線の断線状態または短絡状態を検出したときにセンサライン異常判定信号を生成し、
前記加熱維持手段は、前記センサライン異常判定信号の生成時に、前記予熱電圧よりも高い維持電圧を前記電熱ヒータに継続的に印加するための第二の通電制御手段を含むことを特徴とする排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項１５】
前記第一の予熱手段は、前記内燃機関の始動時環境温度に依存した所定の有効期間を設定する有効期間設定手段を含み、前記有効期間にわたって有効化され、
前記加熱維持手段は、前記有効期間の経過後に有効化されることを特徴とする請求項３または請求項１４に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項１６】
前記温度制御手段は、
前記電熱ヒータの抵抗値を測定するヒータ抵抗値測定手段と、
前記電熱ヒータの抵抗値に基づいて前記排気ガスセンサの温度を推定するセンサ温度推定手段と、
前記電熱ヒータの異常状態を判定記憶するヒータ異常記憶手段と、
前記ヒータ異常記憶手段に応答して前記電熱ヒータに対する給電駆動を停止させる駆動停止手段とを含み、
前記ヒータ異常記憶手段は、
前記電熱ヒータに対する給電用の開閉素子を導通駆動したときの通電電流が所定値を超過している場合には、前記電熱ヒータまたは前記電熱ヒータへの給電回路が短絡している短絡異常状態を判定記憶し、
前記電熱ヒータに対する給電用の開閉素子を遮断したときに、前記開閉素子に並列接続された断線検出抵抗器に対する通電電流が所定値以下を示す場合には、前記電熱ヒータまたは前記給電回路が開路している断線異常状態を判定記憶し、前記駆動停止手段は、少なくとも前記ヒータ異常記憶手段が前記短絡異常状態を記憶しているときには、前記電熱ヒータに対する給電駆動を停止させることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項または請求項１４または請求項１５に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【請求項１７】
前記温度制御手段は、前記開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ比率を制御するためのマイクロプロセッサを有し、
前記マイクロプロセッサは、前記内燃機関に対する燃料噴射制御機能を含むことを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の排気ガスセンサの温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の排気ガス中の特定成分濃度を検出するための排気ガスセンサの温度制御装置に関し、特に内燃機関の始動直後に排気ガスセンサを早期活性化するために電熱ヒータをセンサ近傍に設置した装置において、寒冷始動時の排気ガスに含まれる凝縮水分の飛散（被水）に起因した排気ガスセンサや電熱ヒータの急冷破損および急加熱破損（熱衝撃破損）を防止しつつ、速やかに活性化温度になるように加熱可能な排気ガスセンサの温度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出し、内燃機関への供給混合気の空燃比（空気／燃料比率）をフィードバック制御して、排気ガスの浄化や燃費の改善を行う技術は良く知られている。
【０００３】
このとき、空燃比のフィードバック制御を正確に行うためには、排気ガスセンサの温度を活性化領域（８００℃程度）に維持し、酸素濃度の検出特性を安定化させる必要がある。
【０００４】
したがって、従来より、排気ガスセンサに内蔵されたセラミックヒータの通電を制御して、排気ガスセンサの温度を一定（８００℃程度）に維持する排気ガスセンサの温度制御装置が提案されている。
また、内燃機関の始動時においては、排気ガスセンサを急速に加熱して適正な活性化温度に上昇させることが望ましい。
【０００５】
この種の制御装置の基礎技術となる排気ガスセンサの温度検出方法は、たとえば特開２００２−２１６３１号公報（従来例１）に記載の「排気ガスセンサ用ヒータ制御装置」において参照することができる。
【０００６】
この公報に記載の装置においては、排気ガスセンサの内部抵抗値を検出し、内部抵抗値に基づいて排気ガスセンサ自身の温度を推測する方法や、排気ガスセンサに内蔵されたヒータの抵抗値を測定することにより排気ガスセンサの周辺温度を検出する方法などが用いられている。
【０００７】
また、特開２００２−４８７６３号公報（従来例２）に記載の「ガス濃度センサのヒータ制御装置」においては、急加熱時の熱衝撃による素子破損を防止するために、内燃機関の寒冷始動時でのヒータの急加熱を回避して、始動中には減電圧による予熱制御を行う方法が開示されている。
【０００８】
また、特開２００１−７３８２７号公報（従来例３）に記載の「排気ガスセンサおよびその制御装置」においては、寒冷始動時での凝縮水の飛散に起因した急冷熱衝撃による素子破損を防止するために、二重構造プロテクタ、プロテクタヒータおよびセンサヒータを複合利用する方法が開示されている。
【０００９】
さらに、特開２００１−４１９２３号公報（従来例４）に記載の「酸素濃度検出装置」においては、寒冷始動時での凝縮水の飛散に起因した急冷熱衝撃による素子破損を防止するために、凝縮水の有無判定手段と、ヒータへの通電制限制御手段とが開示されている。
【００１０】
しかしながら、従来例１、２においては、寒冷始動時での凝縮水の飛散に起因した被水急冷熱衝撃について論及しておらず、寒冷始動時における素子破損を回避することはできない。
また、従来例３、４においては、始動時の急加熱による熱衝撃について論及しておらず、急加熱による素子破損を回避することはできない。
【００１１】
周知のように、内燃機関の始動時に排気ガスセンサを早期活性化することは、熱衝撃による排気ガスセンサや電熱ヒータの破損を招き易いので、素子破損を防止しつつ排気ガスセンサの早期活性化（相反する問題を発生する目的）を達成することは、極めて困難となっている。
たとえば、従来例３においては、２種類のヒータ制御を必要とするため、全体構造が複雑となりコストアップにつながる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の排気ガスセンサの温度制御装置は、以上のように種々の改良案が提示されているものの、排気ガスセンサや電熱ヒータの破損防止と、排気ガスセンサの早期活性化とを総合的に改善することができないという問題点があった。
【００１３】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、急冷および急加熱破損を防止しつつ速やかに活性化温度を得るための電熱ヒータの制御手段を備えた排気ガスセンサの温度制御装置を得ることを目的とする。
【００１４】
また、この発明は、排気ガスセンサ自体が正常にもかかわらず、配線の短絡や断線などによって排気ガスの検出が不可能になった場合でも、排気ガスセンサの汚損劣化を防止するために必要な電熱ヒータの制御手段を備えた排気ガスセンサの温度制御装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置は、内燃機関の排気管に設けられて排気ガスの特定成分濃度を検出するための排気ガスセンサの温度制御装置であって、排気ガスセンサを加熱するための電熱ヒータと、電熱ヒータに直列接続されて電熱ヒータへの給電をＯＮ／ＯＦＦする開閉素子と、開閉素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して排気ガスセンサの温度を所定値に維持するための温度制御手段とを備え、温度制御手段は、排気ガスセンサの温度に応じて排気ガスセンサの加熱制御を行う加熱制御手段と、内燃機関の始動時に排気ガスセンサを予熱するための第一および第二の予熱手段とを有し、加熱制御手段は、排気ガスセンサまたは電熱ヒータの抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、抵抗値に基づいて排気ガスセンサが適正活性化温度の近傍温度にあるか否かを判定する温度判定手段と、適正活性化温度を目標温度として、目標温度と抵抗値との相関特性に応じて開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するフィードバック制御手段とを含み、第一の予熱手段は、第一期間中に、電熱ヒータに対して第一の電圧を印加する第一の通電制御手段を含み、第二の予熱手段は、第一期間に続く第二期間中に、電熱ヒータに対して、第一の電圧よりも高い第二の電圧を印加する第二の通電制御手段を含み、第一および第二の予熱手段は、フィードバック制御手段の動作に先立って動作するものである。
【００１６】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による第二の予熱手段は、時間経過にともなって第二の電圧を漸増させる予熱強化手段を含むものである。
【００１７】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による温度制御手段は、排気ガスセンサに関連した信号線の異常を検出するセンサライン異常検出手段と、センサライン異常検出手段に応答して排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持手段とを含み、センサライン異常検出手段は、排気ガスセンサの信号線の断線状態または短絡状態を検出したときにセンサライン異常判定信号を生成し、加熱維持手段は、センサライン異常判定信号の生成時に、第一の電圧よりも高い第三の電圧を電熱ヒータに継続的に印加するための第三の通電制御手段を含むものである。
【００１８】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による第一の予熱手段は、内燃機関の始動直後の予熱を回避するために、内燃機関の始動開始時から所定の掃気期間が経過してから動作を開始する遅延給電手段を含むものである。
【００１９】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による掃気期間は、内燃機関の始動クランキング期間に比例した期間に設定されたものである。
【００２０】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による掃気期間は、内燃機関の吸気総量が所定値に達するまでの期間に設定されたものである。
【００２１】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による第一の予熱手段は、内燃機関の始動時環境温度に依存した所定の有効期間を設定する有効期間設定手段を含み、有効期間にわたって有効化され、第二の予熱手段は、有効期間の経過後に有効化されるものである。
【００２２】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による始動時環境温度は、内燃機関の冷却水温または外気温のいずれか一方の低い温度に依存して設定されるものである。
【００２３】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による有効期間設定手段は、始動時環境温度が正常に取得されない場合に、第一期間を所定の最大時間に設定するための最大予熱時間設定手段を含むものである。
【００２４】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による温度制御手段は、第二の予熱手段に対する予熱完了判定手段を含み、排気ガスセンサは、ガス拡散多孔質材からなるガス通路壁と、ジルコニア固体電解質材からなる酸素ポンプ素子および酸素濃淡電池素子により構成されたガス検出室と、酸素濃淡電池素子の一端面を酸素基準面として、酸素濃淡電池素子に酸素基準生成電流を供給する酸素基準生成電流供給回路と、酸素濃淡電池素子の端子間電圧が規定値となるように酸素ポンプ素子に流れるポンプ電流を制御することにより、ガス検出室の酸素濃度が規定値となるようにガス検出室の酸素を排出または供給するポンプ電流制御回路とを含み、ポンプ電流を検出することによりガス検出室の酸素濃度を測定するリニアセンサとして機能し、予熱完了判定手段は、酸素濃淡電池素子の端子間電圧が所定値以下になった時点で予熱完了を判定して、加熱制御手段を有効化するものである。
【００２５】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による温度制御手段は、第二の予熱手段の異常を検出する予熱異常検出手段と、予熱異常検出手段に応答して排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持制御手段とを含み、予熱異常検出手段は、第二の予熱手段による予熱が開始してから所定時間を経過しても、酸素濃淡電池素子の端子間電圧が所定値以下にならない場合に予熱異常検出信号を生成し、加熱維持制御手段は、予熱異常検出信号の生成時に、第一の電圧よりも高い第四の電圧を継続的に印加するための第四の通電制御手段を含むものである。
【００２６】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による温度制御手段は、酸素濃淡電池素子に対して定期的にサンプリング給電される一定高周波電流と、一定高周波電流に対応した高周波電圧との比率に基づいて、排気ガスセンサの内部抵抗値を算出する内部抵抗値演算手段と、内部抵抗値演算手段の演算開始を判定する演算開始判定手段とを含み、演算開始判定手段は、予熱完了判定手段が第二の予熱手段に対する予熱完了を判定した時点から内部抵抗値の算出を開始するものである。
【００２７】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による温度制御手段は、酸素濃淡電池素子に対して定期的にサンプリング給電される一定高周波電流と、一定高周波電流に対応した高周波電圧との比率に基づいて、排気ガスセンサの内部抵抗値を算出する内部抵抗値演算手段と、ポンプ電流の通電開始を指令する通電開始指令手段とを含み、通電開始指令手段は、排気ガスセンサが適正活性化温度よりも低い活性化開始温度に到達した時点で、酸素ポンプ素子に対するポンプ電流の給電を開始するものである。
【００２８】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置は、内燃機関の排気管に設けられて排気ガスの特定成分濃度を検出するための排気ガスセンサの温度制御装置であって、排気ガスセンサを加熱するための電熱ヒータと、電熱ヒータに直列接続されて電熱ヒータへの給電をＯＮ／ＯＦＦする開閉素子と、開閉素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して排気ガスセンサの温度を所定値に維持するための温度制御手段とを備え、温度制御手段は、排気ガスセンサの温度に応じて排気ガスセンサの加熱制御を行う加熱制御手段と、内燃機関の始動時に排気ガスセンサを予熱するための予熱手段とを有し、加熱制御手段は、排気ガスセンサまたは電熱ヒータの抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、抵抗値に基づいて排気ガスセンサが適正活性化温度の近傍温度にあるか否かを判定する温度判定手段と、適正活性化温度を目標温度として、目標温度と抵抗値との相関特性に応じて開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するフィードバック制御手段とを含み、予熱手段は、所定期間中に電熱ヒータに対して予熱電圧を印加する第一の通電制御手段を含み、フィードバック制御手段の動作に先立って動作し、温度制御手段は、排気ガスセンサの異常を検出するセンサライン異常検出手段と、センサライン異常検出手段に応答して排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持手段とを含み、センサライン異常検出手段は、排気ガスセンサの信号線の断線状態または短絡状態を検出したときにセンサライン異常判定信号を生成し、加熱維持手段は、センサライン異常判定信号の生成時に、予熱電圧よりも高い維持電圧を電熱ヒータに継続的に印加するための第二の通電制御手段を含むものである。
【００２９】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による第一の予熱手段は、内燃機関の始動時環境温度に依存した所定の有効期間を設定する有効期間設定手段を含み、有効期間にわたって有効化され、加熱維持手段は、有効期間の経過後に有効化されるものである。
【００３０】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による温度制御手段は、電熱ヒータの抵抗値を測定するヒータ抵抗値測定手段と、電熱ヒータの抵抗値に基づいて排気ガスセンサの温度を推定するセンサ温度推定手段と、電熱ヒータの異常状態を判定記憶するヒータ異常記憶手段と、ヒータ異常記憶手段に応答して電熱ヒータに対する給電駆動を停止させる駆動停止手段とを含み、ヒータ異常記憶手段は、電熱ヒータに対する給電用の開閉素子を導通駆動したときの通電電流が所定値を超過している場合には、電熱ヒータまたは電熱ヒータへの給電回路が短絡している短絡異常状態を判定記憶し、電熱ヒータに対する給電用の開閉素子を遮断したときに、開閉素子に並列接続された断線検出抵抗器に対する通電電流が所定値以下を示す場合には、電熱ヒータまたは給電回路が開路している断線異常状態を判定記憶し、駆動停止手段は、少なくともヒータ異常記憶手段が短絡異常状態を記憶しているときには、電熱ヒータに対する給電駆動を停止させるものである。
【００３１】
また、この発明に係る排気ガスセンサの温度制御装置による温度制御手段は、開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ比率を制御するためのマイクロプロセッサを有し、マイクロプロセッサは、内燃機関に対する燃料噴射制御機能を含むものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック構成図、図２はこの発明の実施の形態１による動作を示すフローチャートであり、図３〜図６はこの発明の実施の形態１による動作を示す説明図である。
【００３３】
図１において、温度制御装置１００ａは、車両用内燃機関の燃料噴射制御装置としての機能を兼ね備えており、たとえば１２Ｖ系の車載バッテリ（以下、単に「バッテリ」と記す）１０１から、電源スイッチ１０２および電源端子１０３を介して給電されている。
【００３４】
センサスイッチ群１０４は、周知のクランク角センサ、内燃機関回転センサおよび車速センサなどを含み、デジタルのＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する。センサスイッチ群１０４の出力端子は、温度制御装置１００ａの制御端子群１０５ａに接続されている。
【００３５】
アナログセンサ群１０６は、検出レベルに応じた電圧信号を生成するセンサ、たとえば、エアフローセンサ、アクセルセンサ、水温センサ、外気温センサなどを含む。アナログセンサ群１０６の出力端子は、温度制御装置１００ａの制御端子群１０５ｂに接続されている。
【００３６】
排気ガスセンサ１０７は、内燃機関の排気管（図示せず）に設けられて、排気ガスの特定成分濃度を検出する。排気ガスセンサ１０７の出力端子は、温度制御装置１００ａの制御端子群１０５ｃに接続されている。
【００３７】
電気負荷群１０８は、燃料噴射用電磁弁、点火コイル、変速機用電磁弁などのアクチュエータを含む。電気負荷群１０８の出力端子は、温度制御装置１００ａの出力端子群１０９ａに接続されている。
温度制御装置１００ａの出力端子１０９ｂには、後述する電熱ヒータ１１９が接続されている。
【００３８】
排気ガスセンサ１０７は、以下の構成要素１１０〜１１８を含む。
酸素ポンプ素子（ＩｐＣｅｌｌ）１１０および酸素濃淡電池素子（ＶｓＣｅｌｌ）１１１は、それぞれジルコニア固体電解質材により構成されている。
【００３９】
酸素ポンプ素子１１０は、ポンプ電流制御回路１３６（後述する）から供給されたポンプ電流Ｉｐの正負および大小に応じた量の酸素Ｏ２を、ガス検出室１１３（後述する）内から汲み出すか、またはガス検出室１１３内に供給する。
また、酸素濃淡電池素子１１１は、酸素基準生成電流供給回路１３１（後述する）から供給された酸素基準生成電流Ｉｃｐにより、電池素子電極１１７ｂ（後述する）側を酸素基準として、ガス検出室１１３側の酸素濃度に応じた電池素子端子間電圧Ｖｓを生成する。
【００４０】
一対のガス通路壁１１２ａ、１１２ｂは、ガス拡散多孔質材により構成されており、酸素ポンプ素子１１０および酸素濃淡電池素子１１１の間に配設されている。
【００４１】
ガス検出室１１３は、酸素ポンプ素子１１０および酸素濃淡電池素子１１１と、一対のガス通路壁１１２ａおよび１１２ｂとによって形成されている。
矢印１１４ａ、１１４ｂは、ガス検出室１１３における排気ガスの通過方向を示している。
【００４２】
矢印１１４ａ、１１４ｂのように、排気ガス流の一部は、ガス通路壁１１２ａからガス検出室１１３に導入され、ガス通路壁１１２ｂを通過して、排気ガスセンサ１０７の外部に排出されるようになっている。
【００４３】
一対のポンプ素子電極１１５ａおよび１１５ｂは、酸素ポンプ素子１１０の各面に対向配置されている。
保護層１１６は、ポンプ素子電極１１５ａを被覆している。
【００４４】
一対の電池素子電極１１７ａおよび１１７ｂは、酸素濃淡電池素子１１１の各面に対向配置されている。
保護層１１８は、電池素子電極１１７ｂを被覆している。
【００４５】
各電極１１５ａ、１１７ｂ、１１５ｂおよび１１７ａは、温度制御装置１００ａの制御端子群１０５ｃに接続されている。
【００４６】
酸素濃淡電池素子１１１の電池素子電極１１７ａおよび１１７ｂは、温度制御装置１００ａ内の酸素基準生成電流供給回路１３１に接続されており、酸素基準生成電流供給回路１３１から供給された酸素基準生成電流Ｉｃｐにより、電池素子電極１１７ｂ側を酸素基準として、ガス検出室１１３側の酸素濃度に応じた電池素子端子間電圧Ｖｓを生成する。
【００４７】
また、酸素ポンプ素子１１０のポンプ素子電極１１５ａおよび１１５ｂは、温度制御装置１００ａ内のポンプ電流制御回路１３６に接続されており、ポンプ電流制御回路１３６から供給されたポンプ電流Ｉｐの正負および大小に応じた量の酸素Ｏ２を、ガス検出室１１３内から汲み出すか、またはガス検出室１１３内に供給する。
【００４８】
これにより、ガス検出室１１３の酸素濃度が規定値となるように、ガス検出室１１３の酸素を排出または供給するようになっている。
したがって、排気ガスセンサ１０７は、ポンプ電流を検出することにより、ガス検出室１１３の酸素濃度を測定可能なリニアセンサとして機能する。
【００４９】
電熱ヒータ１１９は、排気ガスセンサ１０７と一体化されたセラミックスにより構成されており、一端が温度制御装置１００ａの出力端子１０９ｂに接続されている。また、ここでは図示されていないが、電熱ヒータ１１９の他端は、電源スイッチ１０２を介してバッテリ１０１に接続されている。
【００５０】
温度制御装置１００ａは、以下の構成要素１２０〜１２７および１３０〜１３７を含む。
ＣＰＵ１２０ａは、マイクロプロセッサとして機能し、不揮発性プログラムメモリ（フラッシュメモリなど）となるＲＯＭ１２１ａと、演算メモリとなるＲＡＭ１２２とを有し、ＲＯＭ１２１ａおよびＲＡＭ１２２と協働して動作する。
【００５１】
ＲＯＭ（プログラムメモリ）１２１ａは、ＣＰＵ１２０ａおよびＲＡＭ１２２と協働して、開閉素子１２５ａをＯＮ／ＯＦＦ制御して排気ガスセンサ１０７の温度を所定値に維持するための温度制御手段として機能する。
【００５２】
温度制御手段は、排気ガスセンサ１０７の温度に応じて排気ガスセンサ１０７の加熱制御を行う加熱制御手段と、内燃機関の始動時に排気ガスセンサ１０７を予熱するための第一および第二の予熱手段とを含む。
【００５３】
また、ＣＰＵ１２０ａにより構成される温度制御手段は、排気ガスセンサ１０７または電熱ヒータ１１９の抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、抵抗値測定手段により検出された抵抗値に基づいて排気ガスセンサ１０７が適正活性化温度の近傍温度にあるか否かを判定する温度判定手段とを含む。
【００５４】
さらに、温度制御手段は、排気ガスセンサ１０７の適正活性化温度を目標温度として、目標温度と抵抗値との相関特性に応じて開閉素子１２５ａのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するフィードバック制御手段を含む。
【００５５】
第一の予熱手段は、第一期間中に、電熱ヒータ１１９に対して第一の電圧を印加する第一の通電制御手段をみ、第二の予熱手段は、第一期間に続く第二期間中に、電熱ヒータ１１９に対して、第一の電圧よりも高い第二の電圧を印加する第二の通電制御手段を含む。
第一および第二の予熱手段は、フィードバック制御手段の動作に先立って動作するようになっている。
【００５６】
インタフェース１２３は、ＣＰＵ１２０ａの入力回路を構成しており、入力信号に対する電圧レベル変換機能、ノイズフィルタ機能およびデータセレクタ機能を備えている。
【００５７】
センサスイッチ群１０４からの入力信号は、インタフェース１２３を介して、ＣＰＵ１２０ａのＤＩポート（センサスイッチ群からの入力端子）に入力されている。
【００５８】
多チャンネルのＡ／Ｄ変換器１２４ａは、アナログセンサ群１０６からのアナログ入力信号を、デジタル信号に変換して、ＣＰＵ１２０ａのＡＩポート（アナログ入力信号群の入力端子）に入力している。
【００５９】
開閉素子１２５ａは、ＣＰＵ１２０ａのＤＲＨポート（ヒータ駆動信号の出力端子）に接続されたパワートランジスタからなる。
開閉素子１２５ａは、ＣＰＵ１２０ａからの可変ＯＮ／ＯＦＦ比率（可変デューティ比）の制御信号により駆動されて、電熱ヒータ１１９の給電制御を行うようになっている。
【００６０】
インタフェース１２６は、ＣＰＵ１２０ａの出力回路を構成しており、出力ラッチメモリおよびパワートランジスタなどにより構成されている。
ＣＰＵ１２０ａは、インタフェース１２６を介して、電気負荷群１０８を駆動制御するようになっている。
【００６１】
制御電源１２７は、バッテリ１０１から、電源スイッチ１０２および電源端子１０３を介して給電されており、ＤＣ５Ｖの安定化電源を生成して、温度制御装置１００ａ内の各回路素子に給電するようになっている。
【００６２】
センサインタフェース回路１３０ａは、制御端子群１０５ｃを介して排気ガスセンサ１０７に接続されている。また、センサインタフェース回路１３０ａの出力端子は、ＡＤ変換器１２４ａに接続されている。
【００６３】
センサインタフェース回路１３０ａにおいて、酸素基準生成電流（Ｉｃｐ）供給回路１３１は、酸素濃淡電池素子１１１に対して、１０μＡ〜２５μＡ程度の微小電流を供給し、電池素子電極１１７ｂ側を酸素基準として設定するようになっている。
【００６４】
電池素子端子間電圧検出回路１３２は、酸素濃淡電池素子１１１の端子間電圧である出力電圧Ｖｓを検出する。
なお、出力電圧Ｖｓは、理論空燃比Ａ／Ｆ（＝１４．５７）において、基準電圧４５０ｍＶを発生するようになっている。
【００６５】
図３はＶｓ出力電圧検出回路１３２の出力特性を示す説明図であり、図３において、横軸は空燃比（リッチ、リーンまたは理論空燃比）、縦軸は電池素子端子間電圧Ｖｓを示している。
【００６６】
再び図１において、内部抵抗検出回路１３３は、酸素濃淡電池素子１１１の内部抵抗値Ｒを検出している。
内部抵抗検出回路１３３は、たとえば、１００ｍｓｅｃ程度の周期で定期的に短時間のサンプリングを実行して、供給された一定高周波電流Ｉ０に対応した高周波電圧Ｖを測定し、高周波電圧Ｖと一定高周波電流Ｉ０との比率からなる内部インピーダンスＺ０（＝Ｖ／Ｉ０）に基づいて、内部抵抗値Ｒを算出するようになっている。
【００６７】
なお、内部抵抗値Ｒを高周波電流を用いて測定する理由は、電極界面抵抗の影響を除去するためである。周知のように、電極界面抵抗には、比較的容量の大きい静電容量成分が並列的に寄生しているので、高周波電流に対しては低インピーダンス特性を示す性質を有している。
【００６８】
また、一定の高周波電圧Ｖ０を印加して高周波電流Ｉを測定した場合には、インピーダンスＺ（＝Ｖ０／Ｉ）の比率演算が必要となるが、上記のように、一定の高周波電流Ｉ０を供給したときの給電電圧Ｖを測定すれば、インピーダンスＺ０（＝Ｖ／Ｉ０）∝Ｖとなり、複雑な比率演算が不要となる。
【００６９】
図４は上記のように算出された内部抵抗値Ｒと排気ガスセンサ１０７の温度との関係を示した説明図である。
図４において、たとえば、排気ガスセンサ１０７の温度が制御目標となる適正活性化温度８００℃である場合に、内部抵抗値Ｒは７５Ωを示している。
【００７０】
再び、図１において、センサインタフェース回路１３０ａ内の基準電圧発生回路１３４は、電池素子端子間電圧Ｖｓの目標値となる基準電圧値４５０ｍＶを生成するようになっている。
【００７１】
比較制御回路１３５は、電池素子端子間電圧検出回路１３２の出力電圧と基準電圧発生回路１３４からの基準電圧値とを比較し、比較結果に基づいてポンプ電流（Ｉｐ電流）制御回路１３６を制御するようになっている。
【００７２】
すなわち、比較制御回路１３５は、電池素子端子間電圧検出回路１３２によって検出された電池素子端子間電圧Ｖｓが基準電圧値４５０ｍＶに等しくなるように、ポンプ電流制御回路１３６を制御し、このときに必要としたポンプ電流Ｉｐの値により、ガス検出室１１３の酸素濃度の値を検出するようになっている。
【００７３】
なお、ガス検出室１１３内の酸素濃度（空燃比Ａ／Ｆに対応する）は、ポンプ電流制御回路１３６により供給されたポンプ電流Ｉｐの大小または正負によって増減するようになっている。
図５は空燃比Ａ／Ｆに対するポンプ電流Ｉｐ［ｍＡ］の関係を示す説明図である。
【００７４】
図１において、断線・短絡検出回路１３７は、排気ガスセンサ１０７と温度制御装置１００ａとの間の接続配線の短絡や断線など（センサライン異常：以下、単に「センサ異常」と記す）を検出した場合に、異常判定信号ＥＲを生成してＣＰＵ１２０ａのＥＲポートに入力する。
【００７５】
なお、断線・短絡検出回路１３７は、配線異常の検出機能のみならず、各種信号電圧が所定範囲（上下限値）を超えたか否かなどの信号判定機能を具備していてもよい。
【００７６】
ＣＰＵ１２０ａに対する入力信号としては、ＤＩポートを介したセンサスイッチ群１０４からのスイッチ入力信号群と、ＡＩポートを介したアナログセンサ群１０６および排気ガスセンサ１０７からのアナログ入力信号群と、ＥＲポートを介した断線・短絡検出回路１３７からの異常判定信号と、があげられる。
【００７７】
また、ＣＰＵ１２０ａからの出力信号としては、ＤＲＰポートからポンプ電流制御回路１３６への通電開始指令信号（動作開始指令）と、ＤＲＨポートから開閉素子１２５ａへのヒータ駆動信号と、ＤＲポートから電気負荷群１０８への負荷駆動信号群と、があげられる。
【００７８】
さらに、多チャンネルＡ／Ｄ変換器１２４ａに対する入力信号としては、ポンプ電流制御回路１３６からのポンプ電流検出信号Ｉｐと、Ｖｓ出力電圧検出回路１３２からの電池素子端子間電圧検出信号Ｖｓと、内部抵抗検出回路１３３からの内部抵抗検出信号Ｖｒと、バッテリ１０１からの電源電圧Ｖｂと、があげられる。
【００７９】
次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による概略的な動作について説明する。
図１において、電源スイッチ１０２が閉路されて内燃機関（図示せず）が始動されると、ＣＰＵ１２０ａは、センサスイッチ群１０４やアナログセンサ群１０６および排気ガスセンサ１０７からの入力信号に応じて、電気負荷群１０８や電熱ヒータ１１９などを駆動制御する。
【００８０】
特に、ＣＰＵ１２０ａは、電気負荷群１０８に含まれる燃料噴射用電磁弁に対し、ポンプ電流検出信号Ｉｐの値を参照しながら、実際の検出空燃比を目標空燃比に一致させるように、燃料噴射量のフィードバック制御を実行する。
【００８１】
また、ＣＰＵ１２０ａは、電熱ヒータ１１９を駆動するための開閉素子１２５ａに対して、内部抵抗検出信号Ｖｒ、電池素子端子間電圧検出信号Ｖｓおよび異常判定信号ＥＲを用いた制御処理（図２参照）を実行し、排気ガスセンサ１０７の温度制御を行う。
【００８２】
次に、図２のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による温度制御装置１００ａの具体的な動作について説明する。
図２において、まず、ステップ２００により、電熱ヒータ１１９に対する制御動作が開始する。
【００８３】
続いて、ステップ２０１において、たとえば、内燃機関の回転速度が所定値以上になったか否か（または、始動スイッチがＯＮされていないかどうか、などの判定結果）により、内燃機関の始動が完了したか否かを判定する。
【００８４】
ステップ２０１において、始動完了（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ２０２に進み、始動完了ではない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、電熱ヒータ１１９に対する制御動作の終了ステップ２０３に進み、図２の処理ルーチンを抜け出る。
【００８５】
ステップ２０２においては、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂが過大となっているか否かを判定する。
ステップ２０２において、電源電圧Ｖｂが過大（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、動作終了ステップ２０３に進み、電源電圧Ｖｂが正常（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ２１０に進む。
【００８６】
なお、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂが過大となる状態は、たとえばバッテリ端子が外れて、充電発電機（図示せず）から給電されている状態に相当する。
また、動作終了ステップ２０３においては、ＣＰＵ１２０ａが他の制御動作を実行した後に、再度、動作開始ステップ２００に進むようになっている。
【００８７】
ステップ２１０においては、後述のステップ２１９によって予熱完了フラグが既にセットされた（予熱制御が実行された）か否かにより、今回が初回動作であるか否かを判定する。
【００８８】
ステップ２１０において、既に予熱制御が実行されて予熱完了しており初回動作ではない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ２３０（後述する）に進み、まだ予熱制御が実行されていない初回動作である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ２１１に進む。
【００８９】
ステップ２１１において、ＣＰＵ１２０ａは、アナログセンサ群１０６から、内燃機関冷却水の水温センサの値（冷却水温）および外気温を読み出す。
続いて、ステップ２１３において、第一の予熱時間（第一期間）を決定する。
【００９０】
このとき、必要とされる第一の予熱時間［秒］は、図６の説明図に示す特性にしたがい、内燃機関の水温［℃］に応じて決定される。
図６において、第一の予熱時間は、冷却水温が０℃以下の場合には一定時間（４０秒）に設定され、冷却水温が０℃〜２０℃の場合には、温度上昇につれて減少設定される。
【００９１】
また、冷却水温が２０℃以上の場合には、０秒に設定される。
すなわち、内燃機関の冷却水温が２０℃以上であれば、第一の予熱時間は不要となる。
【００９２】
なお、図２内のステップ２１３においては、内燃機関の冷却水温に代えて、外気温を参照して第一の予熱時間を設定してもよく、冷却水温および外気温のうちのいずれか一方（低い方）の温度に基づいて第一の予熱時間を設定してもよい。
【００９３】
たとえば、寒冷始動時に温水が補給されたような場合には、外気温に基づいて第一の予熱時間を設定することが望ましい。すなわち、複数の環境温度測定手段により検出される各環境温度のうちの低い方の温度に基づいて、低温時が判定された場合のみに、ステップ２１７（後述する）により第一の予熱通電を実行することが望ましい。
【００９４】
ステップ２１３に続いて、ステップ２１５において、バッテリ１０１からの電源電圧Ｖｂの値を読み出し、ステップ２１６において、開閉素子１２５ａのＯＮ／ＯＦＦ比率を決定し、ステップ２１７において、第一の予熱期間における電熱ヒータ１１９に対する予熱通電を行う。
【００９５】
このとき、たとえばステップ２１５で読み出された電源電圧Ｖｂ（たとえば、１４Ｖ）に基づいて、ステップ２１７による第一の予熱期間における電熱ヒータ１１９に対する実効電圧をＶ１（たとえば、３．５Ｖ）とし、電熱ヒータ１１９のＯＮ／ＯＦＦ周期をＴ０とした場合、ステップ２１６で決定されるＯＮ／ＯＦＦ比率（ＯＮ／ＯＦＦ周期Ｔ０に対するＯＮ時間ｔの比率）は、以下の式（１）、（２）で表わされる。
【００９６】
2004101274.tif 000003
【００９７】
したがって、ステップ２１７においては、式（２）のように決定されたＯＮ／ＯＦＦ比率（＝ｔ／Ｔ０）に基づいて、電熱ヒータ１１９に対して、第一の電圧（＝３．５Ｖ）を印加し、第一の通電制御手段による第一の予熱通電を行う。
【００９８】
続いて、ステップ２１８においては、ステップ２１３で決定された予熱時間（第一期間）を超過したか否かを判定する。
ステップ２１８において、予熱時間を超過していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ２１７に戻って予熱通電を継続し、予熱時間を超過した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ２１９に進み、予熱完了フラグをセットする。
【００９９】
なお、第一の予熱通電制御（ステップ２１７）による電熱ヒータ１１９の温度レベルは、たとえば２００℃に設定されている。この予熱制御温度（２００℃）は、排気ガス中に含まれる水分が排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９に付着して急冷されても、排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９を破損させない程度の温度であって、且つ、排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９に付着した凝縮水を蒸発させることのできる温度である。
【０１００】
ステップ２１９に続いて、ステップ２２０においては、排気ガスセンサ１０７内の酸素濃淡電池素子１１１の端子間電圧Ｖｓの値が過大であるか否かを判定する。
このとき、ステップ２２０における判定基準値は、たとえば図３で示すように、１．７Ｖに設定されている。
【０１０１】
なお、酸素濃淡電池素子１１１の端子間電圧Ｖｓは温度依存性が高く、低温状態では、酸素濃淡電池素子１１１の内部抵抗値Ｒが非常に高いことから、電池素子端子間電圧Ｖｓ（＝酸素起電力＋Ｒ×酸素基準生成電流）も大きな値となっている。
【０１０２】
ステップ２２０において、電池素子端子間電圧Ｖｓが判定基準値１．７Ｖ以下（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ２３０（後述する）に進み、電池素子端子間電圧Ｖｓが判定基準値１．７Ｖよりも高い（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ２２１に進む。
【０１０３】
ステップ２２１においては、電池素子端子間電圧Ｖｓの過大状態が第二の予熱予定時間（たとえば、５秒）を超過して継続したか否かを判定する。
ステップ２２１において、第二の予熱予定時間を超過していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ２２２に進み、第二の予熱予定時間を超過した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ２２５に進む。
【０１０４】
ステップ２２２においては、たとえば電熱ヒータ１１９に対する実効給電電圧Ｖ２を１２Ｖに昇圧して予熱通電を強化し、ステップ２２０に戻る。
その後、ステップ２２２による第二の予熱通電制御を継続しても、電池素子端子間電圧Ｖｓの過大状態が解消せず、ステップ２２１において第二期間（５秒）の超過が判定されれば、ステップ２２５（異常フラグセット処理）に進む。
【０１０５】
すなわち、第二の予熱通電制御（予熱強化）を第二期間（５秒）にわたって実行しても、電池素子端子間電圧Ｖｓが判定基準値（１．７Ｖ）以下にならない場合には、ステップ２２５において異常フラグがセットされ、ステップ２３１（後述する）に進む。
【０１０６】
前述のように、ステップ２１０において、電熱ヒータ１１９の予熱通電が初回動作ではないと判定された場合、または、ステップ２２０において、排気ガスセンサ１０７内の電池素子端子間電圧Ｖｓが過大ではないと判定された場合には、ステップ２３０の判定処理が実行される。
【０１０７】
ステップ２３０においては、断線・短絡検出回路１３７（図１参照）からの異常判定信号ＥＲが入力された（センサ異常状態）か否かを判定する。
ステップ２３０において、センサ異常ではない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ２４０（後述する）に進み、センサ異常（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ２３１に進む。
【０１０８】
ステップ２３１においては、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂの値を読み出す。続いて、ステップ２３２において、電熱ヒータ１１９に対して実効電圧Ｖ３（たとえば、１１Ｖ）を印加するように、開閉素子１２５ａのＯＮ／ＯＦＦ比率を決定する。
【０１０９】
次に、ステップ２３３において、ステップ２３２で決定されたＯＮ／ＯＦＦ比率を用いて電熱ヒータ１１９を加熱維持した後、ステップ２０３に進み、図２の処理ルーチンの動作を終了する。
【０１１０】
なお、ステップ２３３による加熱維持処理は、排気ガスセンサ１０７と温度制御装置１００ａとの間の接続ラインに短絡や断線が発生して、排気ガスセンサ１０７を用いた燃料噴射制御（フィードバック制御）が実行不可能な状態になっても、排気ガスセンサ１０７を継続的に加熱しておいて、リンや硫黄などによる被毒劣化を防止するために実行される。
【０１１１】
前述のように、ステップ２３０において、センサ異常ではないと判定された場合には、ステップ２４０が実行される。
ステップ２４０においては、内部抵抗検出回路１３３（図１参照）からの内部抵抗検出信号Ｖｒ（内部抵抗値Ｒ）を読み出す。
【０１１２】
続いて、ステップ２４１において、ステップ２４０で読み出された内部抵抗値Ｒが、第一基準値Ｒ１（図４内の目標抵抗値７５Ω）以上であるか否かを判定する。
【０１１３】
ステップ２４１において、Ｒ＜Ｒ１（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ２４７（後述する）に進み、Ｒ≧Ｒ１（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ２４２に進む。
【０１１４】
ステップ２４２においては、ステップ２４０で読み出された内部抵抗値Ｒが目標抵抗値Ｒ１（＝７５Ω）に等しいか否かを判定する。
ステップ２４２において、Ｒ＝Ｒ１（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、動作終了ステップ２０３に進み、内部抵抗値Ｒが大きく（温度が低く）、Ｒ＞Ｒ１（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ２４３に進む。
【０１１５】
ステップ２４３においては、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂの値を読み出す。続いて、ステップ２４４において、開閉素子１２５ａのＯＮ／ＯＦＦ比率を現在値よりも微小量だけ増加させる。
【０１１６】
次に、ステップ２４５において、ステップ２４０で読み出された内部抵抗値Ｒが、活性化開始温度に対応した第二基準値Ｒ２（図４内の抵抗値２２０Ω）以下になったか否かを判定する。
【０１１７】
ステップ２４５において、Ｒ＞Ｒ２（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、動作終了ステップ２０３に進み、Ｒ≦Ｒ２（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ２４６（通電開始指令手段）に進む。
【０１１８】
ステップ２４６においては、ＣＰＵ１２０ａのＤＲＰポートから通電開始指令信号を生成して、ポンプ電流制御回路１３６の動作開始を指令し、動作終了ステップ２０３に進む。
【０１１９】
前述のように、ステップ２４１において、内部抵抗値Ｒが第一基準値Ｒ１（＝７５Ω）よりも小さい（高温状態）と判定された場合には、ステップ２４７が実行される。
【０１２０】
ステップ２４７においては、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂの値を読み出す。続いて、ステップ２４８において、開閉素子１２５ａのＯＮ／ＯＦＦ比率を現在値よりも微小量だけ減少させ、動作終了ステップ２０３に進む。
【０１２１】
ここで、図２に示した処理動作を各機能の実行手段に置き換えて説明すると、ステップ２０１（始動完了判定処理）は、クランキング期間中に掃気操作（初期排気ガスの一掃操作）を実行するための「遅延給電手段」を構成している。
【０１２２】
すなわち、内燃機関が始動するまでのクランキング期間においては、排気管に残留していた凝縮水を掃気し、この期間中は、電熱ヒータ１１９に対する給電を停止するようになっている。
【０１２３】
ステップ２１７（第一の予熱通電制御）は、内燃機関の寒冷始動時にしばらくの間に発生する凝縮水により、排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９が受ける水分を蒸発させるための「第一の予熱手段」を構成している。
また、ステップ２１３（予熱時間決定処理）は、第一の予熱手段の「有効期間設定手段」を構成している。
【０１２４】
ステップ２２２（第二の予熱制御：予熱強化制御）は、排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９の急速加熱による熱衝撃破損を防止するための「第二の予熱手段」を構成している。
【０１２５】
また、ステップ２２０（電池素子端子電圧Ｖｓの過大判定処理）は、「予熱完了判定手段（演算開始判定手段）」を構成し、ステップ２２１（時間超過の判定処理）は、「予熱異常判定手段」を構成している。
【０１２６】
「予熱完了判定手段」（ステップ２２０）」および「予熱異常判定手段」（ステップ２２１）は、所定時間内に予熱が完了して電池素子端子間電圧Ｖｓが判定基準値（＝１．７Ｖ）以下にならなければ、予熱異常状態であると判定するようになっている。
【０１２７】
ステップ２４４（電熱ヒータ１１９のＯＮ／ＯＦＦ比率増加処理）およびステップ２４８（電熱ヒータ１１９のＯＮ／ＯＦＦ比率減少処理）は、内部抵抗値Ｒを目標抵抗値Ｒ１（＝７５Ω）に制御して排気ガスセンサ１０７の適正活性化温度（＝８００℃）を得るためのフィードバック制御を実行する「加熱制御手段」を構成している。
【０１２８】
すなわち、「加熱制御手段」（ステップ２４４、２４８）は、測定された内部抵抗値Ｒが目標抵抗値Ｒ１よりも大きい（低温状態を示す）場合には、ステップ２４４を繰返し実行することにより、電熱ヒータ１１９に対する給電電圧を漸増させる。
【０１２９】
また、「加熱制御手段」は、内部抵抗値Ｒが目標抵抗値Ｒ１よりも小さい（高温状態を示す）場合には、ステップ２４８を繰返し実行することにより、電熱ヒータ１１９に対する給電電圧を漸減させる。
【０１３０】
ステップ２３３（加熱維持処理）は、排気ガスセンサ１０７の配線異常や、ステップ２２１における予熱異常の発生により、排気ガスセンサ１０７が無効となっていても、電熱ヒータ１１９の動作を継続させるための「加熱維持手段」および「加熱維持制御手段」を構成している。
【０１３１】
ここでは、センサ異常に応答する加熱維持手段と、予熱異常に応答する加熱維持制御手段とが、同一の処理ブロック（ステップ２３３）により構成されているので、以下、ステップ２３３（加熱維持手段および加熱維持制御手段）を、単に「加熱維持手段」と総称する。
【０１３２】
加熱維持手段および加熱維持制御手段（ステップ２３３）は、排気ガスセンサ１０７を高温環境に維持しておくことにより、排気ガス成分による排気ガスセンサ１０７の劣化を防止するようになっている。
【０１３３】
以上のように、ＲＯＭ（不揮発メモリ）１２１ａと協働するＣＰＵ１２０ａにより、排気ガスセンサ１０７の近傍に設置された電熱ヒータ１１９に対して、開閉素子１２５ａを介した給電制御を行う。
【０１３４】
すなわち、内燃機関の始動直後には、第一の予熱手段により被水蒸発用の低圧給電を実行し、続いて第二の予熱手段により熱衝撃防止用の強化予熱を実行し、その後、加熱制御手段により、適正活性化温度（＝８００℃）を目標値とする自動フィードバック制御が実行される。
【０１３５】
このとき、第一の予熱手段は、被水急冷破損を生じない程度で、且つ被水蒸発が十分に可能な温度レベルに設定されているので、電熱ヒータ１１９を有する排気ガスセンサ１０７に対し、始動直後の被水急冷破損および急加熱破損を防止しつつ、速やかに適正活性化温度に到達可能な加熱制御を実現することができる。
【０１３６】
すなわち、図１および図２において、第一の予熱手段（ステップ２１７）と、第二の予熱手段（ステップ２２２）と、温度検出手段（ステップ２２０、２４１）と、加熱制御手段（ステップ２４４、２４８）とを備え、第一の予熱手段は、排気ガスセンサ１０７に付着した凝縮水を蒸発するために、電熱ヒータ１１９に対して第一期間中に第一の低電圧を印加し、第二の予熱手段は、電熱ヒータ１１９に対する急速最大給電を回避するために、第一の予熱手段に続く第二期間中において第一の低電圧よりも高い第二の低電圧を印加する。
【０１３７】
また、温度検出手段は、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗値Ｒまたは電熱ヒータ１１９の抵抗値Ｒｈを検出して、排気ガスセンサ１０７が活性温度近傍の温度状態にあるか否かを判定し、加熱制御手段は、排気ガスセンサ１０７の適正活性化温度を目標温度とし、目標温度と温度検出手段による検出抵抗の相関特性に応じて開閉素子１２５ａの導通状態をフィードバック制御する。
また、第一および第二の予熱手段による電熱ヒータ１１９の予熱通電は、フィードバック制御に先立って実行される。
【０１３８】
したがって、凝縮水による急冷破損や急加熱による熱衝撃破損が防止されて、電熱ヒータ１１９を有する排気ガスセンサ１０７の寿命を延長することができるうえ、排気ガスセンサ１０７の温度を速やかに適正活性化温度にすることができる。
【０１３９】
また、第一の予熱手段は、内燃機関の始動開始時から所定の掃気期間が経過してから動作を開始する遅延給電手段（ステップ２０１）を含み、これにより、排気に過剰な水分が含まれている始動直後の予熱を回避することができる。
【０１４０】
すなわち、前回の運転停止後の残留水分によって、過剰な凝縮水分が含まれている可能性がある場合でも、今回始動直後の予熱通電をしばらくの間だけ回避して、バッテリ１０１の負荷を軽減し、内燃機関の始動電動機への給電を増強することができる。
【０１４１】
このとき、掃気期間は、内燃機関の始動クランキング期間に比例した期間、または、内燃機関の吸気総量が所定値に達するまでの期間として設定される。
たとえば、凝縮水が多くなり易い低温始動時においては始動時間も長くなることに注目して、始動クランキング期間に比例した掃気期間を設定することにより、バランスのとれた掃気時間を確保することができる。
【０１４２】
また、始動時に所定量の排気が行われるように、吸気総量が所定値に達するまでの期間を掃気期間として設定することにより、確実に残留凝縮水の掃気または除水が行われてから第一の予熱を開始することができる。
【０１４３】
また、第一の予熱手段は、有効期間設定手段（ステップ２１３）を含み、有効期間設定手段は、内燃機関の始動時環境温度に依存した所定の有効期間において第一の予熱手段を有効とし、有効期間の経過にともなって第二の予熱手段または加熱維持手段（ステップ２３３）が有効化される。
【０１４４】
したがって、排気ガスセンサ１０７の不使用時においても、加熱維持手段によって排気ガスセンサ１０７に不純物が付着するのを抑制し、排気ガスセンサ１０７の被毒劣化を防止することができる。
また、極力短い時間で第一の予熱を完了することができ、高温環境下では第一の予熱を省略して、速やかに第二の予熱動作に進むこともできる。
【０１４５】
このとき、環境温度は、内燃機関の冷却水温または外気温のいずれか一方の低い方の温度に依存して決定される。
したがって、たとえば、内燃機関の始動を容易にするために、冷却水として温水が補給された場合でも、第一の予熱時間が異常に短縮されることはなく、予熱通電制御の信頼性を向上させることができる。
【０１４６】
また、第二の予熱手段に対する予熱完了判定手段（ステップ２２０）を備え、予熱完了判定手段は、酸素濃淡電池素子１１１の端子間電圧Ｖｓが所定値以下になったことによって予熱完了を判定し、予熱完了後に加熱制御手段を有効化させる。
したがって、予熱完了時点を正確に判定して、速やかに正常な温度制御状態に移行することができる。
【０１４７】
また、予熱異常検出手段（ステップ２２１、２２５）を備え、予熱異常検出手段は、第二の予熱手段による予熱開始後に所定時間が経過しても酸素濃淡電池素子１１１の端子間電圧Ｖｓが所定値以下にならないことを検出する。
【０１４８】
加熱維持手段は、予熱異常検出手段が異常を検出しているときに、第一の予熱手段に続いて有効化され、第一の電圧よりも高い所定の低電圧を継続的に通電制御し、排気ガスセンサ１０７への不純物付着を抑制する。
【０１４９】
したがって、電池素子端子間電圧Ｖｓの検出回路１３２の異常や排気ガスセンサ１０７に対する配線異常などによって予熱異常が発生した場合でも、加熱維持手段によって排気ガスセンサ１０７に不純物が付着して被毒劣化するのを抑制することができる。
【０１５０】
また、温度検出手段は、酸素濃淡電池素子１１１に対して定期的にサンプリング給電される一定の高周波電流と、この高周波電流に対応した高周波電圧との比率から算出される内部抵抗値Ｒに基づいて温度を検出する。
【０１５１】
また、温度検出手段は、内部抵抗値Ｒの演算開始判定手段を含み、演算開始判定手段は、予熱完了判定手段が第二の予熱通電に対する完了判定を実行した時点から、内部抵抗値Ｒの算出を開始する。
したがって、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗値Ｒを簡単且つ正確に測定することができるうえに、不必要な測定を回避することができる。
【０１５２】
また、温度検出手段は、ポンプ電流の通電開始指令手段（ステップ２４５、２４６）を含み、通電開始指令手段は、温度検出手段が排気ガスセンサ１０７の適正活性化温度よりも低い活性化開始温度に到達した時点で、酸素ポンプ素子１１０に対するポンプ電流の給電を開始する。
【０１５３】
したがって、温度検出手段は、排気ガスセンサ１０７の適正活性化温度よりも低い活性化開始温度に到達したことによって、酸素ポンプ素子１１０に対するポンプ電流の給電を速やかに開始することができる。
【０１５４】
さらに、開閉素子１２５ａのＯＮ／ＯＦＦ比率を制御するＣＰＵ１２０ａは、内燃機関に対する燃料噴射制御機能を含む。
したがって、独立した温度制御装置を構成した場合と比べて、装置全体が小型化するとともに、安価に構成することができる。
【０１５５】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、排気ガスセンサ１０７の温度を検出するために、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗値Ｒを検出したが、電熱ヒータ１１９の電流値からヒータ抵抗値を検出し、ヒータ抵抗値に基づいて排気ガスセンサ１０７の温度を検出してもよい。
【０１５６】
以下、図７のブロック構成図を参照しながら、ヒータ電流検出信号Ｖｈを用いて排気ガスセンサ１０７の温度を検出するように構成したこの発明の実施の形態２について説明する。
図７において、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１５７】
この場合、温度制御装置１００ｂは、前述（図１参照）と対応した要素として、ＲＯＭ（プログラムメモリ）１２１ｂと協働するＣＰＵ１２０ｂと、多チャンネルのＡ／Ｄ変換器１２４ｂと、パワートランジスタからなる開閉素子１２５ｂと、排気ガスセンサ１０７に接続されたセンサインタフェース回路１３０ｂとを備えている。
【０１５８】
図７内のセンサインタフェース回路１３０ｂは、前述（図１内）のセンサインタフェース回路１３０ａと比べて、内部抵抗検出回路１３３を有していない点が異なる。
【０１５９】
温度制御装置１００ｂは、上記要素に加えて、開閉素子１２５ｂに関連した回路要素７０１〜７０５を備えている。
各回路要素７０１〜７０５は、ヒータ電流検出信号Ｖｈを生成するヒータ電流検出回路を構成している。
【０１６０】
駆動抵抗器７０１は、一端が開閉素子１２５ｂのベース端子に接続され、他端がマイクロプロセッサ１２５ｂのヒータ駆動信号端子（ＤＲＨポート）に接続されている。
通電電流検出抵抗器７０２は、開閉素子１２５ｂのエミッタ端子とグランドとの間に挿入されている。
【０１６１】
分圧抵抗器７０３および７０４は、互いに直列接続されて、開閉素子１２５ｂのエミッタ・コレクタ端子間に挿入されており、断線検出回路を構成している。
【０１６２】
増幅器７０５は、ヒータ電流検出回路の出力回路として機能しており、分圧抵抗器７０３および７０４の接続点の電位を増幅し、ヒータ電流検出信号Ｖｈとして出力している。ヒータ電流検出信号Ｖｈは、Ａ／Ｄ変換器１２４ｂを介して、ＣＰＵ１２０ｂのＡＩポートに入力されている。
【０１６３】
次に、図３および図６の説明図とともに、図８のフローチャートを参照しながら、図７に示したこの発明の実施の形態２による温度制御装置１００ｂの具体的な動作について説明する。
【０１６４】
図８において、各ステップ８００〜８４８は、それぞれ、前述（図２参照）のステップ２００〜２４８に対応している。
ただし、この場合、後述するように、ステップ８２２および８２４において、通常時において２段階（１１Ｖ、１３Ｖ）の予熱強化制御が実行される。
【０１６５】
また、ステップ８４０（後述する）においては、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗値Ｒではなく、電熱ヒータ１１９の抵抗値を算出する。
また、この場合、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗値（温度上昇に応じて減少する）とは逆に、電熱ヒータ１１９の内部抵抗値は、温度上昇に応じて増加するので、ステップ８４１の判定結果に応じたＯＮ／ＯＦＦ比率の増減制御は、前述（図２）とは逆になる。
【０１６６】
まず、ステップ８００により電熱ヒータ１１９の制御動作が開始すると、ステップ８０１において、内燃機関が回転中であるか否かを判定し、内燃機関が停止中である（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、動作終了ステップ８０３に進み、図８の処理ルーチンを抜け出る。
なお、動作終了ステップ８０３においては、ＣＰＵ１２０ｂが他の制御動作を実行した後に、再度動作開始ステップ８００に進む。
【０１６７】
一方、ステップ８０１において、内燃機関が回転中である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８１０ａに進み、ステップ８１９（後述する）による予熱完了フラグのセット状態に基づいて、初回動作であるか否かを判定する。
【０１６８】
ステップ８１０ａにおいて、予熱完了フラグがセット（予熱完了）状態であって初回動作ではない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ８３０（後述する）に進み、予熱完了フラグが未セット（予熱制御が行われていない）状態であって初回動作である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８１０ｂに進む。
【０１６９】
ステップ８１０ｂにおいては、アナログセンサ群１０６（図７参照）内のエアフローセンサにより測定された内燃機関の吸気量を積分して吸気総量を求め、吸気総量が所定値に達したか否かを判定する。
【０１７０】
ステップ８１０ｂにおいて、吸気総量が所定値に達していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、再度ステップ８１０ｂを実行し、吸気総量が所定値に達した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８１１に進む。
【０１７１】
ステップ８１１においては、水温センサから内燃機関の冷却水温の値を読み出す。
続いて、ステップ８１２において、水温センサから読み取られた冷却水温の値が正常か否かを判定する。
【０１７２】
ステップ８１２において、冷却水温の値が正常（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８１３に進み、冷却水温の値が異常（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ８１４に進む。
【０１７３】
ステップ８１３においては、図６に示す特性にしたがって、必要とされる第一の予熱時間を決定する。
また、ステップ８１４においては、ステップ８１２で異常状態が判定されているので、第一の予熱時間を最低温状態（図６参照）での予熱時間（＝４０秒）に設定する。
【０１７４】
なお、判定ステップ８１２においては、たとえば水温センサの入力回路の断線や短絡などによって、入力信号値が上下限値の範囲を超えるような場合に異常と判定するようになっている。
【０１７５】
ステップ８１３または８１４に続いて、ステップ８１５においては、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂの値を読み出す。
また、ステップ８１６において、開閉素子１２５ｂのＯＮ／ＯＦＦ比率を決定する。
【０１７６】
このとき、前述（図２）のステップ２１６と同様に、ステップ８１６で決定されるＯＮ／ＯＦＦ比率（ｔ／Ｔ０）は、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂ（たとえば、１４Ｖ）、ステップ８１７（後述する）による第一の予熱期間における電熱ヒータ１１９に対する実効電圧Ｖ１（たとえば、３．５Ｖ）を用いて、前述の式（１）、（２）のように表わされる。
【０１７７】
続いて、ステップ８１７において、ステップ８１６で決定されたＯＮ／ＯＦＦ比率に基づいて、電熱ヒータ１１９に対して第一の予熱通電を行う。
【０１７８】
次に、ステップ８１８において、ステップ８１３または８１４で決定された第一の予熱時間を超過したか否かを判定する。
【０１７９】
ステップ８１８において、第一の予熱時間を未超過（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ８１７に戻って第一の予熱通電を継続し、第一の予熱時間を超過した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８１９に進み、予熱完了フラグをセットする。
【０１８０】
なお、ステップ８１７（第一の予熱通電）による電熱ヒータ１１９の制御温度は、たとえば２００℃のレベルであり、排気ガス中に含まれる水分が付着して急冷されても排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９が破損しない程度で、且つ付着した凝縮水が蒸発可能な温度に設定されている。
【０１８１】
前述の通り、電池素子端子間電圧Ｖｓは、温度依存性が高く、低温状態においては、内部抵抗値Ｒが非常に高いことから、端子間電圧Ｖｓ（＝酸素起電力＋酸素基準生成電流×内部抵抗値Ｒ）も大きな値となっている。
【０１８２】
ステップ８２０において、排気ガスセンサ１０７が低温状態であって電池素子端子間電圧Ｖｓが高すぎる（Ｖｓ＞１．７Ｖ）（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８２１に進み、第二の予熱予定時間（たとえば、３秒）を超過したか否かを判定する。
【０１８３】
ステップ８２１において、第二の予熱予定時間を超過していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ８２２に進み、第二の予熱予定時間を超過した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８２３に進む。
【０１８４】
ステップ８２２においては、電熱ヒータ１１９に対する実効給電電圧を、Ｖ１（＝３．５Ｖ）からＶ２ａ（たとえば、１１Ｖ）に昇圧し、判定ステップ８２０に戻る。
【０１８５】
一方、第二の予熱予定時間を超過した場合には、ステップ８２３において、さらに、補助的な第二の予熱強化予定時間（たとえば、２秒）を超過したか否かを判定する。
【０１８６】
ステップ８２３において、補助的な第二の予熱強化予定時間を超過していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ８２４に進み、補助的な第二の予熱強化予定時間を超過した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８２５に進む。
【０１８７】
ステップ８２４においては、電熱ヒータ１１９に対する実効給電電圧をＶ２ｂ（たとえば、１３Ｖ）に昇圧し、判定ステップ８２０に戻る。
ステップ８２５においては、異常フラグをセットして、ステップ８３１（後述する）に進む。
【０１８８】
すなわち、ステップ８２２により第二の予熱通電を所定時間（３秒間）だけ継続しても、また、ステップ８２４により補助的な第二の予熱通電を所定時間（２秒間）だけ継続しても、電池素子端子間電圧Ｖｓが所定値（１．７Ｖ）以下にならない場合には、Ｖｓ出力電圧検出回路１３２が異常であったり、接続配線の異常などが原因と見なされるので、異常フラグをセットする。
【０１８９】
前述のように、ステップ８１０ａにおいて、初回動作ではないと判定された場合、または、ステップ８２０において、電池素子端子間電圧Ｖｓが過大ではないと判定された場合には、ステップ８３０に進み、図７内の断線・短絡検出回路１３７から異常判定信号ＥＲが入力された（センサ異常状態）か否かを判定する。
【０１９０】
ステップ８３０において、異常判定信号ＥＲが入力されていない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ８４０（ヒータ抵抗値算出に基づく温度検出手段）に進み、異常判定信号ＥＲが入力された（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８３１に進む。
【０１９１】
ステップ８３１においては、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂの値を読み出す。続いて、ステップ８３２において、電熱ヒータ１１９に対して、実効電圧Ｖ３（たとえば、１１Ｖ）を印加するように、開閉素子１２５ｂのＯＮ／ＯＦＦ比率を決定する。
【０１９２】
次に、ステップ８３３において、ステップ８３２で決定されたＯＮ／ＯＦＦ比率により電熱ヒータ１１９を加熱維持し、動作終了ステップ８０３に進む。
ステップ８３３は、前述（図２）のステップ２３３と同様に、排気ガスセンサ１０７と温度制御装置１００ｂとの間の短絡や断線などによって排気ガスセンサ１０７を用いた燃料噴射フィードバック制御が実行不可能な場合でも、排気ガスセンサ１０７を継続的に加熱して被毒劣化を防止するためのものである。
【０１９３】
ステップ８４０においては、センサ異常ではない場合に、図９のフローチャート（後述する）のように、電熱ヒータ１１９の内部抵抗値Ｒｈを算出する。
続いて、ステップ８４１において、ステップ８４０で算出した内部抵抗値Ｒｈが第一の目標抵抗値Ｒｈ１を超過しているか否かを判定する。
【０１９４】
ステップ８４１において、Ｒｈ＞Ｒｈ１（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８４７（後述する）に進み、Ｒｈ≦Ｒｈ１（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ８４２に進む。
【０１９５】
ステップ８４２においては、ステップ８４０で算出された内部抵抗値Ｒｈが第一の目標抵抗値Ｒｈ１に等しいか否かを判定し、Ｒｈ＝Ｒｈ１（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、直ちに動作終了ステップ８０３に進む。
【０１９６】
また、ステップ８４２において、Ｒｈ＜Ｒｈ１（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、電熱ヒータ１１９の内部抵抗値Ｒｈが小さすぎる（すなわち、温度が低すぎる）と見なし、ステップ８４３に進む。
【０１９７】
ステップ８４３においては、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂの値を読み出す。続いて、ステップ８４４において、開閉素子１２５ｂのＯＮ／ＯＦＦ比率を現在値よりも微小量だけ増加させる。
【０１９８】
次に、ステップ８４５において、ステップ８４０で算出された内部抵抗値Ｒｈが活性化開始温度に対応した第二の目標抵抗値Ｒｈ２以上になったか否かを判定し、Ｒｈ＜Ｒｈ２（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、直ちに動作終了ステップ８０３に進む。
【０１９９】
また、ステップ８４５において、Ｒｈ≧Ｒｈ２（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ８４６（通電開始指令手段）において、ＤＲＰポート（図７参照）から通電開始指令信号を生成して、ポンプ電流制御回路１３６の動作開始を指令し、動作終了ステップ８０３に進む。
【０２００】
一方、前述のステップ８４１において、Ｒｈ＞Ｒｈ１（高温状態）が判定された場合には、ステップ８４７に進み、バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂの値を読み出す。
【０２０１】
続いて、ステップ８４８において、開閉素子１２５ｂのＯＮ／ＯＦＦ比率を現在値よりも微小量だけ減少させて、動作終了ステップ８０３に進む。
【０２０２】
ここで、図８に示した処理動作を各機能の実行手段に置き換えて説明すると、ステップ８１０ｂ（吸気総量の判定処理）は、前述（図２）のステップ２０１に対応しており、掃気操作のための遅延給電手段を構成している。
【０２０３】
すなわち、内燃機関が始動してから吸気総量が所定値に達するまでの期間においては、排気管に残留していた凝縮水を掃気するとともに、電熱ヒータ１１９に対する給電を停止するようになっている。
【０２０４】
ステップ８１７は、前述（図２）のステップ２１７と同様に、寒冷始動時の凝縮水により排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９が被水したときに、水分を蒸発させるための第一の予熱手段を構成している。
【０２０５】
また、ステップ８１３またはステップ８１４は、第一の予熱手段の有効期間設定手段を構成しており、このうち、ステップ８１４は、最大予熱時間設定手段を構成している。
【０２０６】
ステップ８２２は、前述（図２）のステップ２２２と同様に、排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９の急速加熱による熱衝撃破損を防止するための第二の予熱手段を構成している。
また、ステップ８２４（補助的な第二の予熱通電制御）は、第二の予熱手段に含まれる漸増予熱強化手段（予熱再強化手段）を構成している。
【０２０７】
ステップ８２０は、前述（図２）のステップ２２０と同様に、予熱完了判定手段（演算開始判定手段）を構成している。
また、ステップ８２３（時間超過の判定処理）は、前述（図２）のステップ２２１と同様に、予熱異常判定手段を構成している。
【０２０８】
ステップ８４４および８４８は、前述（図２）のステップ２４４および２４８と同様に、目標抵抗値Ｒｈ１（センサ温度８００℃）を得るためのフィードバック制御を実行する加熱制御手段を構成している。
【０２０９】
すなわち、ステップ８４０によって算出された電熱ヒータ１１９の内部抵抗値Ｒｈが第一の目標抵抗値Ｒｈ１よりも小さい場合（低温状態）には、ステップ８４４を繰返し実行して、電熱ヒータ１１９に対する給電電圧を漸増させる。
【０２１０】
また、内部抵抗値Ｒｈが第一の目標抵抗値Ｒｈ１よりも大きい場合（高温状態）には、ステップ８４８を繰返し実行して、電熱ヒータ１１９に対する給電電圧が漸減させる。
【０２１１】
ステップ８３３は、前述（図２）のステップ２３３と同様に、加熱維持手段および加熱維持制御手段を構成しており、排気ガスセンサ１０７の配線異常や、ステップ８２３における予熱異常の発生により、排気ガスセンサ１０７が無効となっていても、電熱ヒータ１１９の動作を継続させて、排気ガスセンサ１０７の劣化を防止する。
【０２１２】
次に、図９のフローチャートを参照しながら、図８内のステップ８４０による電熱ヒータ１１９の内部抵抗値Ｒｈの算出処理について具体的に説明する。
図９において、まず、ステップ８４０ａにより動作開始される。
ステップ８４０ａは、図８内のステップ８３０において、センサ異常ではないと判定されたときに有効化される。
【０２１３】
続いて、ステップ９０１において、電熱ヒータ１１９が異常であるか否かを判定する。
ステップ９０１のヒータ異常判定処理は、ステップ９０５または９０７（後述する）が異常フラグを記憶しているか否かにより実行される。
【０２１４】
ステップ９０１において、電熱ヒータ１１９が異常である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、図８内の動作終了ステップ８０３に進む。
また、電熱ヒータ１１９が異常ではない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ９０２ａに進む。
【０２１５】
ステップ９０２ａにおいては、開閉素子１２５ｂが導通しているときのヒータ電流検出信号Ｖｈを一時記憶する。
また、ステップ９０２ｂにおいて、電源電圧Ｖｂを一時記憶する。
【０２１６】
続いて、ステップ９０２ｃにおいて、ステップ９０２ｂにより一時記憶された電源電圧Ｖｂを、ステップ９０２ａにより一時記憶されたヒータ電流検出信号Ｖｈに基づくヒータ電流Ｉｈで除算して、電熱ヒータ１１９のヒータ抵抗値Ｒｈ（＝Ｖｂ／Ｉｈ）を算出する。
【０２１７】
次に、ステップ９０３において、ステップ９０２ｃで算出されたヒータ抵抗値Ｒｈが所定の上下限値内に入っているか否かを判定する。
ステップ９０３において、ヒータ抵抗値Ｒｈが所定範囲内に入っている（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、電熱ヒータ１１９を正常状態と見なして、ステップ８４０ｂに進む。
【０２１８】
ステップ８４０ｂにおいては、図８内のステップ８４１に復帰する。
一方、ステップ９０３において、ヒータ抵抗値Ｒｈが所定範囲内に入っていない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、電熱ヒータ１１９を異常状態と見なして、ステップ９０４に進む。
【０２１９】
ステップ９０４においては、電熱ヒータ１１９の異常状態が、過大異常か否（過小異常）かを判定する。
ステップ９０４において、ヒータ回路の断線などの過大異常（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップ９０５に進み、ヒータ回路の短絡などの過小異常（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップ９０７に進む。
【０２２０】
ステップ９０５においては、断線異常を記憶し、ステップ９０７においては、短絡異常を記憶し、ステップ９０６に進む。
ステップ９０６においては、ＤＲＨポートから開閉素子１２５ｂへのヒータ駆動信号の出力を停止させ、図８内の動作終了ステップ８０３に進む。
【０２２１】
なお、図９において、ステップ９０２ｃは、間接的に排気ガスセンサ１０７の温度を検出するためのヒータ抵抗値測定手段（温度検出手段）を構成している。また、ステップ９０５は断線検出記憶手段を構成し、ステップ９０７は短絡検出記憶手段を構成し、ステップ９０６は駆動停止手段を構成している。
【０２２２】
このように、排気ガスセンサ１０７を早期活性化するための電熱ヒータ１１９に対するフィードバック温度制御に先立って、目的を異にする第一および第二の予熱手段を、第一期間および第二期間において有効化して実行する。
また、単に電熱ヒータ１１９に対する漸増給電のみを目的とするのみでなく、第一期間および第二期間を決定するための手段を備えている。
【０２２３】
また、第一の予熱手段および加熱維持手段に加え、排気ガスセンサ１０７に対する配線の切断や短絡などによって電熱ヒータ１１９による温度制御が不可能な場合に異常判定信号を生成するセンサ異常検出手段を備えている。
【０２２４】
したがって、加熱維持手段は、センサ異常検出手段による異常検出時に、第一の予熱手段に続いて動作し、第一の電圧よりも高い所定の低電圧を継続的に印加し、排気ガスセンサ１０７の不使用時においても、排気ガスセンサ１０７への不純物の付着を抑制し、排気ガスセンサ１０７の被毒劣化を防止する。
【０２２５】
また、第二の予熱手段は、段階的な予熱強化手段（ステップ８２２、８２４）を含み、時間経過にともなって、第二の電圧を可変増加（たとえば、１１Ｖ→１３Ｖ）する。
【０２２６】
これにより、排気ガスセンサ１０７の温度を、さらに速やかに適正活性化温度にすることができるうえ、排気ガスセンサ１０７や電熱ヒータ１１９に対する加熱ストレスをさらに軽減させることができる。
【０２２７】
また、有効期間設定手段は、最大予熱時間設定手段（ステップ８１４）を含み、始動時環境温度の正常読出が不可能な場合には、第一の予熱時間を所定の最大時間に設定するので、安全性を向上させることができる。
【０２２８】
また、温度検出手段は、電熱ヒータ１１９の抵抗値測定手段により検出されたヒータ抵抗値Ｒｈに基づいて排気ガスセンサ１０７の温度を推定ており、短絡検出記憶手段（ステップ９０７）および断線検出記憶手段（ステップ９０５）の少なくとも一方と、駆動停止手段（ステップ９０６）とを備えている。
【０２２９】
ここで、短絡検出記憶手段は、電熱ヒータ１１９への給電用の開閉素子１２５ｂを導通駆動したときの通電電流が所定値を超過している場合に、電熱ヒータ１１９または給電回路が短絡していると判定記憶する。
【０２３０】
また、断線検出記憶手段は、開閉素子１２５ｂの遮断時における断線検出抵抗器７０３、７０４に対する通電電流が所定値以下である場合に、電熱ヒータ１１９または給電回路が開路していると判定記憶する。
【０２３１】
さらに、駆動停止手段は、少なくとも短絡検出記憶手段が短絡異常を記憶している場合に、電熱ヒータ１１９に対する給電駆動を停止させるので、電熱ヒータ１１９や開閉素子１２５ｂの破損を防止することができる。
【０２３２】
この場合も、予熱異常検出手段は、第二の予熱手段による予熱開始から所定時間が経過しても、酸素濃淡電池素子１１１の端子間電圧Ｖｓが所定値以下にならないことを検出する。
【０２３３】
また、加熱維持手段は、予熱異常検出手段による異常（電池素子端子間電圧検出回路１３２の異常や、排気ガスセンサ１０７に対する配線異常など）の検出時に、第一の予熱手段に続いて動作し、第一の電圧よりも高い所定の低電圧を継続的に印加し、排気ガスセンサ１０７への不純物の付着して被毒劣化するのを抑制する。
【０２３４】
なお、上記各実施の形態１、２の温度制御装置１００ａ、１００ｂは、内燃機関全体の制御装置（燃料噴射制御や点火制御などを含む）の一部機能として構成されており、電熱ヒータ１１９の給電制御は、たとえば燃料噴射制御用のマイクロプロセッサにより実行されている。
【０２３５】
ただし、センサインタフェース回路１３０ａ、１３０ｂの中に、電熱ヒータ１１９に対する制御回路を一体化した集積回路素子を構成して、独立したマイクロプロセッサまたはハードウエア回路によって制御してもよい。
【０２３６】
また、上記各実施の形態１、２では、排気ガスセンサ１０７として、ポンプ電流制御回路１３６を有するリニアセンサを用いているが、排気ガスセンサ１０７は、限界電流方式のリニアセンサで構成してもよく、また、酸素濃淡電池素子１１１のみを用いた非線形センサで構成してもよい。
【０２３７】
また、排気ガスセンサ１０７として、酸素濃淡電池素子１１１のみの非線形センサを用いた場合には、電池素子端子間電圧Ｖｓを監視することにより、現在の実空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５７）以上であるか否かを知ることができる。したがって、燃料噴射制御は、理論空燃比を基準として、燃料の増量制御または減量制御を行うことができる。
【０２３８】
また、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗値Ｒや電熱ヒータ１１９の内部抵抗値Ｒｈは、製品毎にバラツキがあるが、内部抵抗値ＲまたはＲｈの初期値を測定して学習記憶値とすることにより、補正手段を併用して制御精度を向上させることができる。
【０２３９】
また、学習記憶値の経年変化によって排気ガスセンサ１０７の劣化を検出する機能や、異常発生時に異常状態を記憶して警報表示を行う機能などを付加することができる。
【０２４０】
さらに、上記各実施の形態１、２では、第一および第二の予熱手段と、排気ガスセンサ１０７などの異常検出に応じて動作する加熱維持手段とを設けたが、第一の予熱手段および加熱維持手段のみを設け、第二の予熱手段を省略してもよい。
【０２４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、内燃機関の排気管に設けられて排気ガスの特定成分濃度を検出するための排気ガスセンサの温度制御装置であって、排気ガスセンサを加熱するための電熱ヒータと、電熱ヒータに直列接続されて電熱ヒータへの給電をＯＮ／ＯＦＦする開閉素子と、開閉素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して排気ガスセンサの温度を所定値に維持するための温度制御手段とを備え、温度制御手段は、排気ガスセンサの温度に応じて排気ガスセンサの加熱制御を行う加熱制御手段と、内燃機関の始動時に排気ガスセンサを予熱するための第一および第二の予熱手段とを有し、加熱制御手段は、排気ガスセンサまたは電熱ヒータの抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、抵抗値に基づいて排気ガスセンサが適正活性化温度の近傍温度にあるか否かを判定する温度判定手段と、適正活性化温度を目標温度として、目標温度と抵抗値との相関特性に応じて開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するフィードバック制御手段とを含み、第一の予熱手段は、第一期間中に、電熱ヒータに対して第一の電圧を印加する第一の通電制御手段を含み、第二の予熱手段は、第一期間に続く第二期間中に、電熱ヒータに対して、第一の電圧よりも高い第二の電圧を印加する第二の通電制御手段を含み、第一および第二の予熱手段は、フィードバック制御手段の動作に先立って動作するようにしたので、寒冷始動時の排気ガスに含まれる凝縮水分の飛散に起因した排気ガスセンサや電熱ヒータの急冷熱衝撃破損（急冷破損および急加熱破損）を防止しつつ速やかに活性化温度を得ることのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２４２】
また、この発明によれば、第二の予熱手段は、時間経過にともなって第二の電圧を漸増させる予熱強化手段を含むので、排気ガスセンサの温度をより速やかに適正活性化温度にするとともに、排気ガスセンサや電熱ヒータに対する加熱ストレスを軽減した排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２４３】
また、この発明によれば、温度制御手段は、排気ガスセンサに関連した信号線の異常を検出するセンサライン異常検出手段と、センサライン異常検出手段に応答して排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持手段とを含み、センサライン異常検出手段は、排気ガスセンサの信号線の断線状態または短絡状態を検出したときにセンサライン異常判定信号を生成し、加熱維持手段は、センサライン異常判定信号の生成時に、第一の電圧よりも高い第三の電圧を電熱ヒータに継続的に印加するための第三の通電制御手段を含むので、排気ガスセンサ自体が正常にもかかわらず、配線の短絡や断線などによって排気ガスの検出が不可能になった場合でも、排気ガスセンサの不使用時でも加熱維持手段によって排気ガスセンサに不純物が付着するのを抑制し、排気ガスセンサの被毒汚損劣化を防止した排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２４４】
また、この発明によれば、第一の予熱手段は、内燃機関の始動直後の予熱を回避するために、内燃機関の始動開始時から所定の掃気期間が経過してから動作を開始する遅延給電手段を含むので、前回の運転停止後の残留水分によって今回の始動直後に過剰な凝縮水分が含まれている可能性がある場合でも、予熱通電制御をしばらく回避してバッテリ負荷を軽減し、始動電動機への給電を増強することのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２４５】
また、この発明によれば、掃気期間は、内燃機関の始動クランキング期間に比例した期間に設定されたので、凝縮水が多くなり易い低温始動時にも、バランスのとれた掃気時間を確保することのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２４６】
また、この発明によれば、掃気期間は、内燃機関の吸気総量が所定値に達するまでの期間に設定されたので、所定量の排気により、確実に残留凝縮水の掃気または除水が行われてから第一の予熱を開始することのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２４７】
また、この発明によれば、第一の予熱手段は、内燃機関の始動時環境温度に依存した所定の有効期間を設定する有効期間設定手段を含み、有効期間にわたって有効化され、第二の予熱手段は、有効期間の経過後に有効化されるので、極力短い時間で第一の予熱を完了することができ、高温環境下においては、第一の予熱を省略して、速やかに第二の予熱動作に進むことのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２４８】
また、この発明によれば、始動時環境温度は、内燃機関の冷却水温または外気温のいずれか一方の低い温度に依存して設定されるので、冷却水として温水が補給された場合でも、第一の予熱時間が異常に短縮されることがなく、制御信頼性を向上させた排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２４９】
また、この発明によれば、有効期間設定手段は、始動時環境温度が正常に取得されない場合に、第一期間を所定の最大時間に設定するための最大予熱時間設定手段を含むので、始動時環境温度の正常読出が不可能な場合でも、第一の予熱時間を所定の最大時間に設定することによって安全性を向上させることのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２５０】
また、この発明によれば、温度制御手段は、第二の予熱手段に対する予熱完了判定手段を含み、排気ガスセンサは、ガス拡散多孔質材からなるガス通路壁と、ジルコニア固体電解質材からなる酸素ポンプ素子および酸素濃淡電池素子により構成されたガス検出室と、酸素濃淡電池素子の一端面を酸素基準面として、酸素濃淡電池素子に酸素基準生成電流を供給する酸素基準生成電流供給回路と、酸素濃淡電池素子の端子間電圧が規定値となるように酸素ポンプ素子に流れるポンプ電流を制御することにより、ガス検出室の酸素濃度が規定値となるようにガス検出室の酸素を排出または供給するポンプ電流制御回路とを含み、ポンプ電流を検出することによりガス検出室の酸素濃度を測定するリニアセンサとして機能し、予熱完了判定手段は、酸素濃淡電池素子の端子間電圧が所定値以下になった時点で予熱完了を判定して、加熱制御手段を有効化するので、予熱完了時点を正確に判定して、速やかに正常な温度制御状態に移行することのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２５１】
また、この発明によれば、温度制御手段は、第二の予熱手段の異常を検出する予熱異常検出手段と、予熱異常検出手段に応答して排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持制御手段とを含み、予熱異常検出手段は、第二の予熱手段による予熱が開始してから所定時間を経過しても、酸素濃淡電池素子の端子間電圧が所定値以下にならない場合に予熱異常検出信号を生成し、加熱維持制御手段は、予熱異常検出信号の生成時に、第一の電圧よりも高い第四の電圧を継続的に印加するための第四の通電制御手段を含むので、電池素子端子間電圧検出回路の異常や排気ガスセンサに対する配線異常などの予熱異常が発生したときに、加熱維持手段によって排気ガスセンサに不純物が付着して被毒劣化するのを抑制した排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２５２】
また、この発明によれば、温度制御手段は、酸素濃淡電池素子に対して定期的にサンプリング給電される一定高周波電流と、一定高周波電流に対応した高周波電圧との比率に基づいて、排気ガスセンサの内部抵抗値を算出する内部抵抗値演算手段と、内部抵抗値演算手段の演算開始を判定する演算開始判定手段とを含み、演算開始判定手段は、予熱完了判定手段が第二の予熱手段に対する予熱完了を判定した時点から内部抵抗値の算出を開始するようにしたので、排気ガスセンサの内部抵抗値を簡単且つ正確に測定するとともに、不必要な測定を回避した排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２５３】
また、この発明によれば、温度制御手段は、酸素濃淡電池素子に対して定期的にサンプリング給電される一定高周波電流と、一定高周波電流に対応した高周波電圧との比率に基づいて、排気ガスセンサの内部抵抗値を算出する内部抵抗値演算手段と、ポンプ電流の通電開始を指令する通電開始指令手段とを含み、通電開始指令手段は、排気ガスセンサが適正活性化温度よりも低い活性化開始温度に到達した時点で、酸素ポンプ素子に対するポンプ電流の給電を開始するようにしたので、温度検出手段が排気ガスセンサの適正活性化温度よりも低い活性化開始温度に到達した時点で、酸素ポンプ素子に対するポンプ電流の給電を速やかに開始することのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２５４】
また、この発明によれば、内燃機関の排気管に設けられて排気ガスの特定成分濃度を検出するための排気ガスセンサの温度制御装置であって、排気ガスセンサを加熱するための電熱ヒータと、電熱ヒータに直列接続されて電熱ヒータへの給電をＯＮ／ＯＦＦする開閉素子と、開閉素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して排気ガスセンサの温度を所定値に維持するための温度制御手段とを備え、温度制御手段は、排気ガスセンサの温度に応じて排気ガスセンサの加熱制御を行う加熱制御手段と、内燃機関の始動時に排気ガスセンサを予熱するための予熱手段とを有し、加熱制御手段は、排気ガスセンサまたは電熱ヒータの抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、抵抗値に基づいて排気ガスセンサが適正活性化温度の近傍温度にあるか否かを判定する温度判定手段と、適正活性化温度を目標温度として、目標温度と抵抗値との相関特性に応じて開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するフィードバック制御手段とを含み、予熱手段は、所定期間中に電熱ヒータに対して予熱電圧を印加する第一の通電制御手段を含み、フィードバック制御手段の動作に先立って動作し、温度制御手段は、排気ガスセンサの異常を検出するセンサライン異常検出手段と、センサライン異常検出手段に応答して排気ガスセンサの加熱状態を維持するための加熱維持手段とを含み、センサライン異常検出手段は、排気ガスセンサの信号線の断線状態または短絡状態を検出したときにセンサライン異常判定信号を生成し、加熱維持手段は、センサライン異常判定信号の生成時に、予熱電圧よりも高い維持電圧を電熱ヒータに継続的に印加するための第二の通電制御手段を含むので、排気ガスセンサ自体が正常にもかかわらず、配線の短絡や断線などによって排気ガスの検出が不可能になった場合でも、排気ガスセンサの不使用時でも加熱維持手段によって排気ガスセンサに不純物が付着するのを抑制し、排気ガスセンサの被毒汚損劣化を防止した排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２５５】
また、この発明によれば、第一の予熱手段は、内燃機関の始動時環境温度に依存した所定の有効期間を設定する有効期間設定手段を含み、有効期間にわたって有効化され、加熱維持手段は、有効期間の経過後に有効化されるので、極力短い時間で第一の予熱を完了することができ、高温環境下では第一の予熱を省略して速やかに第二の予熱動作に進むことのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２５６】
また、この発明によれば、温度制御手段は、電熱ヒータの抵抗値を測定するヒータ抵抗値測定手段と、電熱ヒータの抵抗値に基づいて排気ガスセンサの温度を推定するセンサ温度推定手段と、電熱ヒータの異常状態を判定記憶するヒータ異常記憶手段と、ヒータ異常記憶手段に応答して電熱ヒータに対する給電駆動を停止させる駆動停止手段とを含み、ヒータ異常記憶手段は、電熱ヒータに対する給電用の開閉素子を導通駆動したときの通電電流が所定値を超過している場合には、電熱ヒータまたは電熱ヒータへの給電回路が短絡している短絡異常状態を判定記憶し、電熱ヒータに対する給電用の開閉素子を遮断したときに、開閉素子に並列接続された断線検出抵抗器に対する通電電流が所定値以下を示す場合には、電熱ヒータまたは給電回路が開路している断線異常状態を判定記憶し、駆動停止手段は、少なくともヒータ異常記憶手段が短絡異常状態を記憶しているときには、電熱ヒータに対する給電駆動を停止させるので、少なくとも短絡検出記憶手段が短絡異常を記憶しているときには、電熱ヒータに対する給電駆動を停止して電熱ヒータや開閉素子の破損を防止することのできる排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【０２５７】
また、この発明によれば、温度制御手段は、開閉素子のＯＮ／ＯＦＦ比率を制御するためのマイクロプロセッサを有し、マイクロプロセッサは、内燃機関に対する燃料噴射制御機能を含むので、装置全体を小型化するとともにコストダウンを実現した排気ガスセンサの温度制御装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による排気ガスセンサの空燃比Ａ／Ｆに対する電池素子端子間電圧Ｖｓの特性を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗値Ｒに対する温度特性を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による排気ガスセンサの空燃比Ａ／Ｆに対するポンプ電流の特性を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１による冷却水温に対する第一の予熱有効時間の特性を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２を示すブロック構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２による動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８内のヒータ抵抗値算出処理（ステップ８４０）を詳細に説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１００ａ、１００ｂ　温度制御装置、１０１　バッテリ、１０２　電源スイッチ、１０４　センサスイッチ群、１０６　アナログセンサ群、１０７　排気ガスセンサ、１０８　電気負荷群、１１０　酸素ポンプ素子、１１１　酸素濃淡電池素子、１１２ａ、１１２ｂ　ガス通路壁、１１３　ガス検出室、１１５ａ、１１５ｂ　ポンプ素子電極、１１６、１１８　保護層、１１７ａ、１１７ｂ　電池素子電極、１１９　電熱ヒータ、１２０ａ、１２０ｂ　ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、１２１ａ、１２１ｂ　ＲＯＭ（プログラムメモリ）、１２２　ＲＡＭ（演算メモリ）、１２４ａ、１２４ｂ　Ａ／Ｄ変換器、１２５ａ、１２５ｂ　開閉素子、１２７　制御電源、１３１　酸素基準生成電流供給回路、１３２　電池素子端子間電圧検出回路、１３３　内部抵抗検出回路（温度検出手段）、１３４　基準電圧発生回路、１３５　比較制御回路、１３６　ポンプ電流制御回路、１３７断線・短絡検出回路（センサ異常検出手段）、２０１　遅延給電手段、２１３有効期間設定手段、２１７　第一の予熱手段、２２０　予熱完了判定手段（演算開始判定手段）、２２１　予熱異常検出手段、２２２　第二の予熱手段、２３０　センサ異常検出手段、２３３　加熱維持手段、２４４　加熱制御手段、２４６　通電開始指令手段、２４８　加熱制御手段、７０２　通電電流検出抵抗器、７０３、７０４　分圧抵抗器（断線検出回路）、７０５　増幅器、８１０ｂ　遅延給電手段（吸気総量判定）、８１３　有効期間設定手段、８１４　最大予熱時間設定手段、８１７　第一の予熱手段、８２０　予熱完了判定手段（演算開始判定手段）、８２２　第二の予熱手段、８２３　予熱異常検出手段、８２４　予熱強化手段、８３３　加熱維持手段、８４０　ヒータ抵抗値測定手段（温度検出手段）、８４４　加熱制御手段、８４６　通電開始指令手段、８４８　加熱制御手段、９０２ｃ　ヒータ抵抗値測定手段（温度検出手段）、９０５　断線検出記憶手段、９０６　駆動停止手段、９０７　短絡検出記憶手段、ＡＩ　アナログ入力信号群、ＤＩ　スイッチ入力信号群、ＤＲ　負荷駆動信号群、ＤＲＨ　ヒータ駆動信号、ＤＲＰ　通電開始指令信号、ＥＲ　異常判定信号、Ｉｐ　ポンプ電流検出信号、Ｖｂ　電源電圧、Ｖｈ　ヒータ電流検出信号、Ｖｒ　内部抵抗検出信号、Ｖｓ　電池素子端子間電圧検出信号。
【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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