(57)【要約】【課題】本発明はヒータ制御装置に関し、１つの検出回路を用いつつ、通常のヒータ駆動制御を停止することなく、複数のヒータの各々を流通するヒータ電流を検出することを目的とする。【解決手段】内燃機関の排気通路に２つの空燃比センサを配置する。これらの空燃比センサの内部にはそれぞれデューティ駆動されるヒータが組み込まれている。ＥＣＵは、新たなデューティ周期の開始時に、第１のヒータをＯＮ状態とする（ステップ１１２、１１４）。また、所定期間ｔ１経過後に、第２のヒータをＯＮ状態とする（ステップ１２０、１２２）。それぞれのヒータにつき、１つのヒータのみがＯＮである状況下に当該ヒータを流れるヒータ電流を検出する（ステップ１２８、１５０）。それらのヒータ電流に基づいて、通常制御中に、個々のヒータの異常を検出する（ステップ１２６〜１５０）。【選択図】        図３
2005003500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のヒータをデューティ駆動するヒータ制御装置であって、
所望の発熱量を得るためのデューティ比をそれぞれのヒータについて１００より小さい値で設定するデューティ比設定手段と、
それぞれのヒータのデューティＯＮタイミングをヒータ毎に変更して前記デューティ比で前記ヒータを駆動するヒータ駆動手段と、
前記複数のヒータを流れる電流の合計値を検知する合計電流検知手段と、
１つのヒータのみがＯＮである状況下で検知される前記合計値を当該ヒータを流れるヒータ電流として検出する処理を前記複数のヒータのすべてについて行うヒータ電流検出手段と、
を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
複数のヒータをデューティ駆動するヒータ制御装置であって、
それぞれのヒータについて１００より小さいデューティ比を設定するデューティ比設定手段と、
前記複数のヒータの各々を所定の電流検出用ＯＮ期間に渡り１つだけＯＮとするヒータ駆動手段と、
前記複数のヒータを流れる電流の合計値を検知する合計電流検知手段と、
何れのヒータの電流検出用ＯＮ期間とも重ならない期間に、それぞれのヒータを、前記デューティ比と前記電流検出用ＯＮ期間との差分だけＯＮとする第２のヒータ駆動手段と、
各々のヒータに対応する前記電流検出用ＯＮ期間に検知される前記合計値を当該ヒータを流れるヒータ電流として検出する処理を前記複数のヒータのすべてについて行うヒータ電流検出手段と、
を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項３】
複数のヒータをデューティ駆動するヒータ制御装置であって、
それぞれのヒータについて１００より小さいデューティ比を設定するデューティ比設定手段と、
所定の電流検出用ＯＮ期間毎に前記複数のヒータのすべてを順次ＯＮするヒータ駆動手段と、
前記複数のヒータを流れる電流の合計値を検知する合計電流検知手段と、
前記ヒータがＯＮ状態にあるか否かを判別する通電状態判別手段と、
それぞれのヒータがＯＮされた時点での前記合計値を当該ヒータを流れる電流の基本データとして検知する基本データ検知手段と、
それぞれのヒータがＯＮされた時点で、既にＯＮとなっているヒータを特定するＯＮヒータ特定手段と、
前記基本データから前記ＯＮヒータ特定手段により特定されたヒータを流れるヒータ電流の合計を差し引くことで、当該ヒータを流れるヒータ電流を検出する処理を前記複数のヒータのすべてについて行うヒータ電流検出手段と、
を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項４】
前記ヒータ駆動手段は、最後にＯＮされるヒータのデューティＯＮタイミングをデューティ周期の終点から遡って設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のヒータ制御装置。
【請求項５】
前記デューティ比設定手段は、前記ヒータ電流の取得に要する測定期間と、ヒータ総数から１を差し引いた数との積で算出される期間以上のデューティＯＦＦ期間が確保されるように前記ディーティ比を設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のヒータ制御装置。
【請求項６】
前記ヒータ電流に基づいて、前記ヒータの異常を検出する異常検出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載のヒータ制御装置。
【請求項７】
前記複数のヒータは、内燃機関の排気通路に配置される複数の排気ガスセンサにそれぞれ組み込まれており、
内燃機関の排気温度に基づいて、前記異常検出の際に用いる判定値を設定する異常判定値設定手段を備え、
前記異常検出手段は、前記ヒータ電流と前記判定値とに基づき、前記ヒータの異常を検出することを特徴とする請求項６記載のヒータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータ制御装置に係り、特に、内燃機関の排気通路に配置される排気ガスセンサのヒータを制御するうえで好適な制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開平７−４３３３６号公報に開示されているように、内燃機関の排気通路に、排気空燃比を検出するための空燃比センサを複数個備えたシステムが知られている。これらの空燃比センサは、それぞれヒータを備えており、ヒータが適切に制御されることで、センサ素子温が所定の活性温度に保たれる。
【０００３】
上記従来の装置は、個々のセンサを流れるヒータ電流を各々制御するためのスイッチ素子を備えている。また、この装置は、複数のヒータに対して共通に用いられる故障検出用回路を備えている。この装置は、通常の制御時には、個々のヒータが目標温度となるように、上記のスイッチ素子が各々制御される。一方、異常を検出する際には、上記のスイッチ素子が１つずつＯＮまたはＯＦＦとされ、その際に個々のヒータにおいて適正な電圧降下が生ずるか否かが判断される。上記従来の装置によれば、ヒータ毎に故障判定用の回路を個別に設ける必要がなく、一つの検出回路で複数のヒータ付空燃比センサの故障を検出することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−４３３３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、故障が発生しているヒータを特定する際に、ヒータを１つずつ検査するために、通常のヒータ駆動制御を一旦停止することが必要となる。
【０００６】
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あり、１つの検出回路を用いつつ、通常のヒータ駆動制御を停止することなく、複数のヒータの各々を流通するヒータ電流を検出することのできる排気ガスセンサのヒータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、複数のヒータをデューティ駆動するヒータ制御装置であって、
所望の発熱量を得るためのデューティ比をそれぞれのヒータについて１００より小さい値で設定するデューティ比設定手段と、
それぞれのヒータのデューティＯＮタイミングをヒータ毎に変更して前記デューティ比で前記ヒータを駆動するヒータ駆動手段と、
前記複数のヒータを流れる電流の合計値を検知する合計電流検知手段と、
１つのヒータのみがＯＮである状況下で検知される前記合計値を当該ヒータを流れるヒータ電流として検出する処理を前記複数のヒータのすべてについて行うヒータ電流検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、複数のヒータをデューティ駆動するヒータ制御装置であって、
それぞれのヒータについて１００より小さいデューティ比を設定するデューティ比設定手段と、
前記複数のヒータの各々を所定の電流検出用ＯＮ期間に渡り１つだけＯＮとするヒータ駆動手段と、
前記複数のヒータを流れる電流の合計値を検知する合計電流検知手段と、
何れのヒータの電流検出用ＯＮ期間とも重ならない期間に、それぞれのヒータを、前記デューティ比と前記電流検出用ＯＮ期間との差分だけＯＮとする第２のヒータ駆動手段と、
各々のヒータに対応する前記電流検出用ＯＮ期間に検知される前記合計値を当該ヒータを流れるヒータ電流として検出する処理を前記複数のヒータのすべてについて行うヒータ電流検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、複数のヒータをデューティ駆動するヒータ制御装置であって、
それぞれのヒータについて１００より小さいデューティ比を設定するデューティ比設定手段と、
所定の電流検出用ＯＮ期間毎に前記複数のヒータのすべてを順次ＯＮするヒータ駆動手段と、
前記複数のヒータを流れる電流の合計値を検知する合計電流検知手段と、
前記ヒータがＯＮ状態にあるか否かを判別する通電状態判別手段と、
それぞれのヒータがＯＮされた時点での前記合計値を当該ヒータを流れる電流の基本データとして検知する基本データ検知手段と、
それぞれのヒータがＯＮされた時点で、既にＯＮとなっているヒータを特定するＯＮヒータ特定手段と、
前記基本データから前記ＯＮヒータ特定手段により特定されたヒータを流れるヒータ電流の合計を差し引くことで、当該ヒータを流れるヒータ電流を検出する処理を前記複数のヒータのすべてについて行うヒータ電流検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記ヒータ駆動手段は、最後にＯＮされるヒータのデューティＯＮタイミングをデューティ周期の終点から遡って設定することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、前記デューティ比設定手段は、前記ヒータ電流の取得に要する測定期間と、ヒータ総数から１を差し引いた数との積で算出される期間以上のデューティＯＦＦ期間が確保されるように前記ディーティ比を設定することを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、前記ヒータ電流に基づいて、前記ヒータの異常を検出する異常検出手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第６の発明において、前記複数のヒータは、内燃機関の排気通路に配置される複数の排気ガスセンサにそれぞれ組み込まれており、
内燃機関の排気温度に基づいて、前記異常検出の際に用いる判定値を設定する異常判定値設定手段を備え、
前記異常検出手段は、前記ヒータ電流と前記判定値とに基づき、前記ヒータの異常を検出することを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のヒータ制御装置を搭載した内燃機関１０を示す。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。排気通路１４には、触媒１６が配置されている。触媒１６の上流および下流には、空燃比センサ１８、２０が配置されている。空燃比センサ１８、２０は、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力を発するセンサである。排気ガス中の酸素濃度は、排気空燃比と相関を有している。このため、空燃比センサ１８、２０によれば、触媒１６の上流および下流で、排気ガスの空燃比を検出することができる。
【００１６】
空燃比センサ１８、２０は、所定の活性温度に加熱されることにより正常な出力特性を発揮する。このため、空燃比センサ１８、２０の内部にはそれぞれヒータが組み込まれている。空燃比センサ１８、２０には、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３０が接続されている。ＥＣＵ３０は、車両のＩＧスイッチがオンされた後、空燃比センサ１８、２０の温度が上記の活性温度に維持されるように、それらのヒータを制御する。
【００１７】
図２は、図１に示すＥＣＵ３０が備えるヒータ制御回路の回路図である。図２において、符号３２、３４は、各々空燃比センサ１８、２０に内蔵されるヒータを示す。以下、空燃比センサ１８に内蔵されるヒータを「第１のヒータ３２」、空燃比センサ２０に内蔵されるヒータを「第２のヒータ３４」と称す。第１のヒータ３２および第２のヒータ３４の一端には、それぞれ電源電圧＋Ｂが供給されている。また、第１のヒータ３２および第２のヒータ３４の他端には、それぞれＥＣＵ３０が備える第１の駆動部３６および第２の駆動部３８が接続されている。第１の駆動部３６と第２の駆動部３８は、同様の内部構造を有している。以下、それらの代表例として、第１の駆動部３６について説明する。
【００１８】
第１の駆動部３６は、直列に接続された抵抗４０とスイッチ素子４２を備えている。スイッチ素子４２のゲートには、第１のポート４４が接続されている。ＥＣＵ３０は、必要に応じて、この第１のポート４４にＯＮ指令を発することによりスイッチ素子４２をＯＮ状態とすることで、第１のヒータ３２を通電させることができる。ＥＣＵ３０は、また、第２の駆動部３８に対応する第２のポート４６を備えている。ＥＣＵ３０は、必要に応じて、この第２のポート４６にＯＮ指令を発することによりスイッチ素子４２をＯＮ状態とすることで、第２のヒータ３４を通電させることができる。
【００１９】
更に、ＥＣＵ３０は、第１のヒータ３２および第２のヒータ３４を流れるヒータ電流を検出するための検出部４８を備えている。検出部４８は、抵抗５０を備えている。抵抗５０は、第１の駆動部３６を介して第１のヒータ３２と直列に接続されていると共に、第２の駆動部３８を介して第２のヒータ３４と直列に接続されている。検出部４８は、また、オペアンプ５２を備えている。オペアンプ５２の出力端子は、抵抗５４を介して接地されていると共に、抵抗５６を介して反転入力端子に帰還されている。また、オペアンプ５２の反転入力端子には、抵抗５８を介して抵抗５０の高圧側の電位が供給されている。他方、オペアンプ５２の非反転入力端子には、電源電圧を抵抗６０、６２で分圧することにより生成された基準電圧が供給されている。
【００２０】
上記の構成によれば、オペアンプ５２の出力端子には、抵抗５０を流れる電流に応じた電圧が表れる。ＥＣＵ３０は、オペアンプ５２の出力電圧をディジタル信号に変換するＡＤＣ６４を備えている。ＥＣＵ３０において、第１のポート４４がＯＮ出力を発すると、抵抗５０には、第１のヒータ３２を流れる電流が流通する。この場合、ＥＣＵ３０は、ＡＤＣ６４から第１のヒータ３２を流れる電流に応じた信号を取り出すことができる。また、ＥＣＵ３０において、第２のポート４６がＯＮ出力を発すると、抵抗５０には、第２のヒータ３４を流れる電流が流通する。この場合、ＥＣＵ３０は、ＡＤＣ６４から第２のヒータ３４を流れる電流に応じた信号を取り出すことができる。
【００２１】
従って、ＥＣＵ３０は、第１のポート４４のみをＯＮとすることにより、或いは、第２のポート４６のみをＯＮとすることにより、第１のヒータ３２を流れる電流および第２のヒータ３４を流れる電流をそれぞれ個別に検出することができる。
【００２２】
図３は、図２に示すヒータ制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図３（Ａ）は、第１のヒータ３２がデューティ駆動される様子を、また、図３（Ｂ）は、第２のヒータ３４がデューティ駆動される様子を示す。更に、図３（Ｃ）は、ＡＤＣ６４から取り出される電圧波形（便宜上、反転させた波形）を示す。
【００２３】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ３０は、第１のヒータ３２および第２のヒータ３４を、それぞれ適当なデューティ比で駆動する。その結果、空燃比センサ１８、２０の素子温は、いずれも所定の活性温度に制御される。
【００２４】
第１のヒータ３２および第２のヒータ３４がこのように制御されるにあたり、双方のヒータが共にＯＮされている期間中は、ＡＤＣ６４に、２つのヒータを流れる電流の和に応じた電圧が表れる。この場合、個々のヒータを流れる電流を個別に検知することはできない。そこで、本実施形態では、通常のヒータ駆動制御時において、個々のヒータの電流値を検出可能とすべく、第１のヒータ３２および第２のヒータ３４のＯＮタイミングをずらすことにより一方のヒータのみがＯＮとなる期間を設けることとした。
【００２５】
より具体的には、図３に示すように、第１のヒータ３２は、所定のデューティ周期Ｔの開始時にＯＮされ、デューティ比に対応する期間ＯＮ状態にされた後にＯＦＦされる。第２のヒータ３４は、第１のヒータ３２のＯＮタイミングから所定期間ｔ１経過後にＯＮされ、周期Ｔが終了するまでの間、所定期間ＯＮ状態とされる。この所定期間ｔ１は、ヒータ電流取得のために必要な測定期間αと等しくなるように設定されている。尚、期間ｔ１は、ｔ１≧αであればよい。
【００２６】
図３中に示す▲１▼の期間は、第１のヒータ３２のみがＯＮ状態とされる期間を示す。図３中に示す▲２▼の期間は、第１のヒータ３２および第２のヒータ３４が共にＯＮ状態となる期間である。また、図３中に示す▲３▼の期間は、第２のヒータ３４のみがＯＮ状態とされる期間である。第１のヒータ３２を流通するヒータ電流は、▲１▼の期間で検出することができ、第２のヒータ３４を流通するヒータ電流は、▲３▼の期間で検出することができる。
【００２７】
本実施形態では、第１および第２のヒータ３２、３４のデューティ比は、それぞれ１００％にならないよう上限を設けている。また、その上限値は、それぞれのＯＦＦ期間がヒータ電流取得のために必要な測定期間α以上の期間となるように設定されている。このような設定によれば、第１および第２のヒータ３２、３４の何れか一方のみがＯＮ状態となる期間が必ず測定期間α以上の期間として確保されるため、個々のヒータを流れる電流を確実に測定することができる。
【００２８】
以下、図４乃至図７を参照して、本実施形態において、ＥＣＵ３０が実行する処理の内容を具体的に説明する。
図４（Ａ）は、ＥＣＵ３０が第１のヒータ３２を所望のデューティ比で駆動するために実行するルーチンのフローチャートである。また、図４（Ｂ）は、ＥＣＵ３０が第２のヒータ３４を所望のデューティ比で駆動するために実行するルーチンのフローチャートである。
【００２９】
図４（Ａ）に示すルーチンでは、先ず、空燃比センサ１８の素子温度が検出される（ステップ１００）。素子温度は、センサ素子の抵抗値と相関を有している。このため、本ステップでは、センサ素子の抵抗値から素子温度を推定することができる。
【００３０】
次に、上記ステップ１００で得られた素子温度推定値と素子温度の目標値との偏差が算出される（ステップ１０２）。次いで、上記の偏差に基づき、第１のヒータ３２の駆動に要求されるデューティ比ＤＵＴＹが算出される（ステップ１０４）。
【００３１】
次に、上記ステップ１０４の処理により算出されたデューティ比ＤＵＴＹが、上限値ＭＡＸ以上か否かが判定される（ステップ１０６）。
その結果、ＤＵＴＹ≧ＭＡＸの成立が判定された場合は、デューティ比ＤＵＴＹが上限値ＭＡＸに置き換えられる（ステップ１０８）。
【００３２】
上記ステップ１０６において、ＤＵＴＹ≧ＭＡＸが成立しないと判定された場合は、デューティ比ＤＵＴＹの要求値が０％か否かが判定される（ステップ１１０）。
その結果、ＤＵＴＹ＝０％の成立が判定された場合は、後述するステップ１１８において、第１のヒータ３２がＯＦＦ状態とされた後、今回の処理サイクルが終了される。
【００３３】
上記ステップ１１０において、ＤＵＴＹ＝０％が成立しないと判定された場合は、上記ステップ１０４で算出されたデューティ比ＤＵＴＹを用いて、以下の処理が行われる。ここでは、先ず、第１のヒータ３２のＯＮタイミングが到来したか否かが判定される（ステップ１１２）。既述した通り、本実施形態では、デューティ周期の開始時を第１のヒータ３２のＯＮタイミングとしている。従って、本ステップでは、新たなデューティ周期の開始時が到来したか否かが判別される。本ステップ１１２の処理は、第１のヒータ３２のＯＮタイミングが到来するまで、繰り返し実行される。
【００３４】
上記ステップ１１２において、第１のヒータ３２のＯＮタイミングが到来したと判別されると、第１のヒータ３２がＯＮ状態とされる（ステップ１１４）。その後、第１のヒータ３２は、上述した処理により算出されたデューティ比ＤＵＴＹに対応するＯＮ期間が経過した時点で（ステップ１１６）、ＯＦＦされる（ステップ１１８）。
上記ルーチンの処理によれば、第１のヒータ３２を図３（Ａ）に示すような波形でデューティ駆動することができる。
【００３５】
次に、図４（Ｂ）に示すフローチャートを用いて、ＥＣＵ３０が第２のヒータ３４をデューディ駆動する際に実行するルーチンについて説明する。尚、図４（Ｂ）において、上記図４（Ａ）に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図４（Ｂ）に示すルーチンは、ステップ１１２、１１４、および１１８がそれぞれステップ１２０、１２２、および１２４に置き換えられている点を除き、図４（Ａ）に示すルーチンと同様である。
【００３６】
図４（Ｂ）に示すルーチンでは、デューティ比ＤＵＴＹの算出処理の後、第１のヒータ３２がＯＮされてから所定期間ｔ１が経過したか否かが判定される（ステップ１２０）。このステップ１２０の処理は、第１のヒータ３２がＯＮされてから所定期間ｔ１を経過するまで、繰り返し実行される。
【００３７】
上記ステップ１２０において、第１のヒータ３２がＯＮされてから所定期間ｔ１が経過したと判別されると、第２のヒータ３４がＯＮ状態とされる（ステップ１２２）。その後、デューティ比ＤＵＴＹに対応するＯＮ期間が経過すると（ステップ１１６）、第２のヒータ３４がＯＦＦされて（ステップ１２４）、今回の処理サイクルが終了する。
【００３８】
上記ルーチンによれば、第２のヒータ３４を図３（Ｂ）に示すような波形でデューティ駆動することができる。このため、上記図４（Ａ）および（Ｂ）に示すルーチンによれば、第１のヒータ３２および第２のヒータ３４のＯＮタイミングをずらして、一方のヒータのみがＯＮとなる期間を設けることができる。
【００３９】
本実施形態では、上記手法で第１および第２のヒータ３２、３４を駆動しつつ、以下に説明する手法により、各ヒータについての異常判定を実行することができる。
図５は、図１に示すＥＣＵ３０が第１のヒータ３２の異常を判定するために実行するルーチンのフローチャートである。尚、このルーチンは、ヒータの駆動に用いられるデューティ周期Ｔ毎に実行されるものとする。
【００４０】
図５に示すルーチンでは、先ず、今回の周期Ｔで使用されるデューティ比ＤＵＴＹがヒータ電流の検出に最低限必要なデューティ比α／Ｔ以上か否かが判定される（ステップ１２６）。
その結果、ＤＵＴＹ≧（α／Ｔ）が成立しないと判定された場合は、ヒータ異常検出処理が行われずに本ルーチンの処理が終了される。
【００４１】
一方、ＤＵＴＹ≧（α／Ｔ）の成立が判定されると、第１のヒータ３２を流通するヒータ電流Ｉが取得される（ステップ１２８）。既述した通り、本実施形態では、第１のヒータ３２がＯＮ状態とされた後、所定期間ｔ１は第１のヒータ３２のみが通電される。このため、ＥＣＵ３０は、第１のヒータ３２のみがＯＮ状態とされた直後に、ＡＤＣ６４の出力を取り込むことで、第１のヒータ３２を流れるヒータ電流Ｉを取得することができる。
【００４２】
次に、今回のデューティ比ＤＵＴＹがその上限値に張り付いた状態にあるか否かが判定される（ステップ１３０）。本実施形態では、ヒータ電流Ｉが素子温を目標温度とするのに不十分である場合に、デューティ比ＤＵＴＹが増やされる。従って、デューティ比ＤＵＴＹは、ヒータ電流Ｉ不足の状態が継続することで、上限値に達する。換言すると、デューティ比ＤＵＴＹが上限値に達していない場合は、ヒータ電流Ｉが十分に確保されていると判断することができ、一方、デューティ比ＤＵＴＹが上限値に達している場合は、ヒータ電流Ｉが不足している可能性が高いと判断できる。
【００４３】
図５に示すルーチンでは、上記ステップ１３０において、今回のデューティ比ＤＵＴＹが上限値に張り付いていると判定されると、先ず、断線の有無を判断するため、ヒータ電流Ｉが判定値ＩＬより大きいか否かが判定される（ステップ１３２）。ヒータが断線している場合には、ヒータには電流が流通しない。判定値ＩＬは、そのようなヒータの断線を判定するために設定された小さな電流値である。このため、ヒータ電流Ｉ＞ＩＬの不成立が認められる場合は、ヒータの断線が判定できる。
【００４４】
図５に示すルーチンでは、上記ステップ１３２において、ヒータ電流Ｉ＞ＩＬが成立しないと判定された場合は、第１のヒータ３２の断線が判定された後（ステップ１３４）、今回の処理サイクルが終了される。一方、上記ステップ１３２において、ヒータ電流Ｉ＞ＩＬの成立が判定された場合は、次に、ヒータ性能の低下を判断するための判定値ＩＭが読み出される（ステップ１３６）。
【００４５】
ヒータの性能が低下したか否かは、ヒータに適当な電流が流通するか否かにより判断することができる。つまり、ヒータは、その抵抗が大きくなり、十分な電流を流通させることができなくなった場合に性能が低下したと判断すべきものである。具体的には、本実施形態のシステムでは、デューティ比ＤＵＴＹが上限値に張り付いた状態でヒータ電流Ｉが十分に流れていない場合に、ヒータの性能低下を判断することができる。上記の判定値ＩＭは、その判断を下すための判定値である。
【００４６】
図６中に符号ＩＭを付して示す曲線は、判定値ＩＭと推定排気温との関係を示す。また、符号Ｉを付して示す曲線は、正常なヒータ電流Ｉと排気温との関係を示す。内燃機関の始動後におけるヒータの温度は、排気温の上昇と共に上昇する。従って、暖機の過程では、ヒータ温度と排気温の間に相関が認められる。ヒータの抵抗は、ヒータの温度が高いほど大きくなる。つまり、暖機の過程では、ヒータの抵抗は排気温度が上がるにつれて大きくなる。従って、ヒータ電流Ｉは、図６に示すように、排気温度が上昇するにつれて小さな値となる。ヒータ電流Ｉが上記のような温度特性を示すため、ヒータの性能低下を判断するうえでは、その判定値にも温度特性を与えることが望ましい。そこで、本実施形態では、図６に示すように、判定値ＩＭを排気温度に応じて変化させることとした。すなわち、ＥＣＵ３０は、図６に示すように、排気温との関係で定めた判定値ＩＭのマップを記憶している。そして、上記ステップ１３６では、このマップを参照して排気温に対応する判定値ＩＭが設定される。尚、上記ステップ１３２において用いられる判定値ＩＬは、一定値であり、排気温との関係では図６に示すように表すことができる。
【００４７】
ここで、本実施形態のＥＣＵ３０は、排気温とヒータ通電積算時間（または積算吸入空気量）との関係で定めたマップを記憶しており、既述した排気温の推定値はヒータ通電積算時間（または積算吸入空気量）に基づいて算出するものとする。尚、ここでは、推定排気温に基づいて判定値ＩＭを設定することとしているが、ヒータ温度を推定し、その推定値より判定値ＩＭを設定してもよい。
【００４８】
図５に示すルーチンでは、次に、ヒータ電流Ｉが判定値ＩＭより大きいか否かが判定される（ステップ１３８）。
その結果、ヒータ電流Ｉ＞ＩＭが成立しないと判定された場合は、十分な電流が流通していないと判断され、第１のヒータ３２の性能低下が判定される（ステップ１４０）。
【００４９】
上記ステップ１３８において、ヒータ電流Ｉ＞ＩＭの成立が判定された場合は、ヒータ電流Ｉが十分に流通していると判断できる。この場合、第１のヒータ３２が正常状態にあると判定される（ステップ１４２）。
【００５０】
一方、上記ステップ１３０において、今回のデューティ比ＤＵＴＹがその上限値に張り付いていないと判定された場合、すなわち、ヒータ電流Ｉが十分に確保されていると判断できる場合には、次いで、ヒータが過電流であるか否かを判断するための判定値ＩＨが読み出される（ステップ１４４）。ＥＣＵ３０は、図６に示すように、排気温との関係で定めた判定値ＩＨのマップを記憶している。判定値ＩＨには、既述した判定値ＩＭと同様の温度特性が与えられている。そして、上記ステップ１４４では、このマップを参照して排気温に対応する判定値ＩＨが設定される。
【００５１】
図５に示すルーチンでは、次に、ヒータ電流Ｉが判定値ＩＨより大きいか否かが判定される（ステップ１４６）。
その結果、ヒータ電流Ｉ＞ＩＨの成立が判定された場合は、第１のヒータ３２が過電流状態であると判定される（ステップ１４８）。
【００５２】
上記ステップ１４６において、ヒータ電流Ｉ＞ＩＨが成立しないと判定された場合は、次いで、上記ステップ１３６、１３８の処理が実行され、第１のヒータ３２が正常状態にあるか、或いは、その性能が低下しているかが判定される。
【００５３】
以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、第１のヒータ３２のみがＯＮである状況下でＡＤＣ６４の出力を見ることで、第１のヒータ３２を流れるヒータ電流Ｉを正確に検知することができる。そのうえで、ヒータ電流Ｉを判定値ＩＬ、ＩＭ、ＩＨと比較することで、第１のヒータ３２の異常を判定することができる。また、ここでは、図６に示すように、判定値ＩＭ、ＩＨに温度特性を与えているため、排気温、或いは、ヒータ温度に関わらず、第１のヒータ３２に異常が生じているか否かを正確に判定することができる。
【００５４】
次に、ＥＣＵ３０が第２のヒータ３４の異常を判定するために実行する処理について説明する。図７は、その処理を実現するためにＥＣＵ３０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、このルーチンは、ヒータの駆動に用いられるデューティ周期Ｔ毎に実行されるものとする。また、図７において、上記図５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５５】
図７に示すルーチンは、図５に示すルーチンのステップ１２８の処理がステップ１５０の処理に置き換えられている点を除き、図５に示すルーチンと同様である。すなわち、図７に示すルーチンは、第２のヒータ３４のヒータ電流Ｉを取得するタイミングが、第１のヒータ３２の取得タイミングと異なる他は図５に示すルーチンと同様である。
【００５６】
図７に示すルーチンでは、ステップ１５０において、第２のヒータ３４を流通するヒータ電流Ｉが取得される。既述した通り、本実施形態の設定では、第１のヒータ３２がＯＦＦ状態とされた後、所定期間は第２のヒータ３４のみが通電される。このため、ＥＣＵ３０は、第１のヒータ３２がＯＦＦ状態とされた直後に、ＡＤＣ６４の出力を取り込むことで、第２のヒータ３４を流れるヒータ電流Ｉを取得することができる。
【００５７】
図７に示すルーチンでは、上記ステップ１５０の処理により取得された第２のヒータ３４のヒータ電流Ｉに基づいて、それ以降の処理が実行される。図５に示すルーチンの場合と同様の原理により、第２のヒータ３４の異常判定が行われる。上記図７に示すルーチンによれば、図６に示すマップを参照して、第２のヒータ３４を流れるヒータ電流Ｉを正確に検知することができ、また、排気温やヒータ温度に関わらず、第２のヒータ３４の異常判定を正確に行うことができる。
【００５８】
以上説明した通り、本実施形態のシステムによれば、通常のヒータ駆動制御時において、個々のヒータ電流Ｉを検出することが可能となる。更に、そのヒータ電流Ｉに基づいて、個々のヒータの異常判定を行うことができる。
【００５９】
ところで、上述した実施の形態１においては、第１のヒータ３２がＯＮされてから所定期間ｔ１が経過した時点を、第２のヒータ３４のＯＮタイミングとしているが、そのタイミングの決定手法はこれに限定されるものではない。すなわち、第１のヒータ３２と第２のヒータ３４のデューティ比は、それぞれ独立して設定されるものである。このため、実施の形態１の決定手法によると、第１のヒータ３２がＯＮである期間中に第２のヒータ３４がＯＦＦされる事態が生じ得る。この場合、第２のヒータ３４のみがＯＮとなる期間が確保できないことになる。これに対して、例えば、第２のヒータ３４のＯＮタイミングを、そのＯＮ期間の終点がデューティ周期Ｔの終点と一致するように設定すれば、第２のヒータ３４のみがＯＮとなる期間を常に確保することができる。このため、第２のヒータ３４のＯＮタイミングは、デューティ周期Ｔの終点から遡って設定することとしてもよい。
【００６０】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１０４〜１０８の処理を実行することにより前記第１乃至第３の発明における「デューティ比設定手段」が、図４に示すルーチン中の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「ヒータ駆動手段」が、上記ステップ１２８および１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ヒータ電流検出手段」がそれぞれ実現されている。また、検出部４８およびＡＤＣ６４が前記第１乃至第３の発明における「合計電流検知手段」に相当している。
また、ＥＣＵ３０が、図５および図７に示すルーチン中の一連の処理を実行することにより前記第６の発明における「異常検出手段」が実行されている。
また、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１３６および１４４の処理を実行することにより前記第７の発明における「異常判定値設定手段」が実現されている。また、空燃比センサ１８、２０が前記第７の発明における「排気ガスセンサ」に相当している。
【００６１】
実施の形態２．
次に、図８乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態では、内部にヒータが組み込まれている空燃比センサを４つ備える内燃機関に、本発明を適用した例を示す。尚、このような構成は、例えば、Ｖ型エンジンにおいて用いられることがある。
【００６２】
図８は、本実施形態において用いられるＥＣＵ７０が備えるヒータ制御回路の回路図である。尚、図８において、上記図２に示す構成要素と同一の部分には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図８において、符号７２、７４、７６、７８は、本実施形態が備える４つの空燃比センサに内蔵されるヒータをそれぞれ示している。以下、これらの４つのヒータを「第１のヒータ７２」、「第２のヒータ７４」、「第３のヒータ７６」、「第４のヒータ７８」と称す。
【００６３】
図８に示すヒータ制御回路は、ヒータの総数が２つから４つに変更されたことに伴う変更、すなわち、ヒータ３２、３４がヒータ７２、７４、７６、７８に変更されている点、更に、ヒータ７６に対応した第３の駆動部８０および第３のポート８４、並びにヒータ７８に対応した第４の駆動部８２および第４のポート８６が追加されている点を除き、図２に示す回路と同様である。
【００６４】
上記の構成によれば、ＥＣＵ７０は、第１乃至第４のポート４４、４６、８４、８６のいずれか１つのポートのみをＯＮとすることにより、第１乃至第４のヒータ７２、７４、７６、７８のうち、ＯＮされたポートに対応するヒータを流れる電流をそれぞれ個別に検出することができる。
【００６５】
図９は、図８に示すヒータ制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）は、それぞれ第１乃至第４のヒータ７２、７４、７６、７８がデューティ駆動される様子を示す。更に、図９（Ｅ）は、ＡＤＣ６４から取り出される電圧波形（便宜上、反転させた波形）を示す。
【００６６】
本実施形態では、通常のヒータ駆動制御時において、個々のヒータの電流値を検出可能とすべく、第１乃至第４のヒータ７２、７４、７６、７８が１つだけＯＮとなる期間（図９中にｔ２で示す期間）を、それぞれのヒータについて設けることとしている。尚、所定期間ｔ２は、実施の形態１における期間ｔ１と同様に、ヒータ電流取得のために必要な測定期間α以上の値である。
【００６７】
より具体的には、図９に示すように、第１のヒータ７２は、所定のデューティ周期Ｔの開始時にＯＮされ、期間ｔ２だけＯＮ状態とされた後にＯＦＦされる。第２のヒータ７４は、第１のヒータ７２がＯＦＦされた時点でＯＮされ、期間ｔ２だけＯＮ状態とされた後にＯＦＦされる。更に、第３のヒータ７６についても、第２のヒータ７４と同様にしてＯＮ、ＯＦＦされる。次いで、第４のヒータ７８は、第３のヒータ７６がＯＦＦされた時点でＯＮされ、以後、デューティ比に対応するＯＮ期間が経過した後にＯＦＦされる。
【００６８】
本実施形態では、第４のヒータ７８がＯＮされた後に、期間ｔ２が経過すると、第１乃至第３のヒータ７２、７４、７６は共にＯＮとされ、その後、所望のデューティ比を実現するのに必要な期間だけＯＮ状態に維持される。このような設定によれば、１つのデューティ期間中に、個々のヒータにつき所望のＯＮ期間を確保しつつ、すべてのヒータにつきその期間を確保することができる。このため、ＥＣＵ７０は、何れのヒータ７２、７４、７６、７８についても、そのヒータのみを流れるヒータ電流を検出することができる。以下、それぞれのヒータに対応する期間ｔ２を「電流検出用ＯＮ期間」と称し、その期間の開始タイミングを「電流検出用ＯＮタイミング」と称する。
【００６９】
本実施形態では、第１乃至第４のヒータ７２、７４、７６、７８のデューティ比に上限値を設けている。ここで、第１のヒータ７２を例に説明すると、他のヒータにおいて、ヒータ電流検出が行われている期間中は、第１のヒータ７２がＯＦＦ状態とされている必要がある。このため、本実施形態では、デューティ比の上限値は、それぞれのヒータにおけるＯＦＦ期間が３α（３つのヒータがヒータ電流取得のために必要な測定時間）以上の期間となるように設定されている。このような設定によれば、それぞれ唯一のヒータのみがＯＮ状態となる期間が必ず確保されるため、個々のヒータを流れる電流を確実に測定することができる。
【００７０】
以下、図１０を参照して、本実施形態において、ＥＣＵ７０が実行する処理の内容を具体的に説明する。
図１０（Ａ）は、ＥＣＵ７０が第１のヒータ７２を所望のデューティ比で駆動するために実行するルーチンのフローチャートである。また、図１０（Ｂ）は、ＥＣＵ７０が第４のヒータ７８を所望のデューティ比で駆動するために実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１０において、実施の形態１における上記図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。また、第２および第３のヒータ７４、７６に対する処理については、図１０（Ａ）のフローチャートを引用して、第１のヒータ７２に対する処理と異なる点のみ説明する。
【００７１】
図１０（Ａ）に示すルーチンは、ステップ１１２がステップ１５２〜１６０に置き換えられている点を除き、図４（Ａ）に示すルーチンと同様である。
図１０（Ａ）に示すルーチンでは、デューティ比ＤＵＴＹの算出処理の後（ステップ１００〜１１０）、第１のヒータ７２の電流検出用ＯＮタイミングが到来したか否かが判定される（ステップ１５２）。既述した通り、本実施形態では、デューティ周期の開始時を第１のヒータ３２の電流検出用ＯＮタイミングとしている。従って、本ステップでは、新たなデューティ周期の開始時が到来したか否かが判別される。本ステップ１５２の処理は、そのＯＮタイミングが到来するまで、繰り返し実行される。
【００７２】
上記ステップ１５２において、第１のヒータ７２の電流検出用ＯＮタイミングが到来したと判別されると、第１のヒータ７２がＯＮ状態とされる（ステップ１５４）。その後、電流検出用ＯＮ期間が経過した時点で、第１のヒータ７２が一時ＯＦＦされる（ステップ１５６）。
【００７３】
次に、上記ステップ１０４で算出されたデューティ比ＤＵＴＹに対応するＯＮ期間が、電流検出用ＯＮ期間以上か否かが判定される（ステップ１５８）。
その結果、上記ステップ１５８において、デューティＯＮ期間が電流検出用ＯＮ期間以上でないと判定された場合は、電流検出用ＯＮ期間のみで、第１のヒータ７２のデューティＯＮ期間が確保されたと判断され、その後速やかに今回の処理サイクルが終了する。
【００７４】
一方、上記ステップ１５８において、デューティＯＮ期間が電流検出用ＯＮ期間以上であると判定された場合は、以後、残りのデューティＯＮ期間が経過するまで、第１のヒータ７２をＯＮ状態とする必要がある。記述した通り、第１のヒータ７２は、残りのヒータの電流検出用ＯＮ期間がすべて終了するまで、つまり、第４のヒータ７８の電流検出用ＯＮ期間が終了するまでＯＦＦとしておく必要がある。このため、ここでは、第４のヒータ７８の電流検出用ＯＮ期間が終了したか否かが判定される（ステップ１６０）。尚、本ステップ１６０の処理は、第４のヒータ７８の電流検出用ＯＮ期間が終了するまで、繰り返し実行される。
【００７５】
上記ステップ１６０において、第４のヒータ７８の電流検出用ＯＮ期間が終了したと判定されると、その後、残りのデューティＯＮ期間が経過するまで第１のヒータ７２をＯＮとする処理が実行された後、今回の処理サイクルが終了する（ステップ１６２〜１６６）。
上記ルーチンによれば、第１のヒータ７２を図９（Ａ）に示すような波形でデューティ駆動することができる。
【００７６】
次に、ＥＣＵ７０が第２または第３のヒータ７４、７６をデューディ駆動するための処理について説明する。これらの処理は、実質的に図１０（Ａ）に示すルーチンと同様の処理を行うことで実現される。但し、本実施形態では、既述した通り、第２のヒータ７４の電流検出用ＯＮタイミングを第１のヒータ７２の電流検出用ＯＮ期間の終了時とし、また、第３のヒータ７６の電流検出用ＯＮタイミングを第２のヒータ７４の電流検出用ＯＮ期間の終了時としている。このため、それらのＯＮタイミングを判定するステップ（上記ステップ１５２に対応するステップ）では、それぞれ第１のヒータ７２の電流検出用ＯＮ期間、或いは、第２のヒータ７４の電流検出用ＯＮ期間が終了したかを判定するものとする。
【００７７】
次に、図１０（Ｂ）に示すフローチャートを用いて、ＥＣＵ７０が第４のヒータ７８をデューディ駆動するための処理について説明する。図１０（Ｂ）に示すルーチンにおいて、デューティ比ＤＵＴＹの算出処理（ステップ１００〜１１０）については、図１０（Ａ）の場合と同様である。このＤＵＴＹ算出処理が終了すると、先ず、第４のヒータ７８の電流検出用ＯＮタイミングが到来したか否かが判定される（ステップ１６８）。具体的には、第３のヒータ７６のＯＮ期間が終了したか否かが判定される。ここで、第４のヒータ７８の電流検出用ＯＮタイミングが到来したと判別されると、第４のヒータ７８がＯＮ状態とされる（ステップ１７０）。第４のヒータ７８については、他のヒータと異なり、電流検出用ＯＮ期間の終了時に、その駆動を停止する必要がない。このため、図１０（Ｂ）に示すルーチンでは、以後、デューティＯＮ期間が経過するまで第４のヒータ７８をＯＮとする処理が実行された後、今回の処理サイクルが終了する（ステップ１７２、１７４）。
上記ルーチンによれば、第４のヒータ７８を図９（Ｄ）に示すような波形でデューティ駆動することができる。
【００７８】
以上説明した一連のルーチンの処理によれば、何れのヒータ７２、７４、７６、７８についても、それぞれのデューティ周期Ｔ中にヒータ電流検出用のＯＮ期間を設けることができ、そのうえ、それぞれのヒータを所望のデューティ比で駆動することができる。従って、本実施形態の装置によれば、４つのヒータをそれぞれ所望のデューティ比で駆動しつつ、それらを流れるヒータ電流Ｉを個別に検知することができる。更に、ＥＣＵ７０に、それらのヒータ電流Ｉを対象として、図５または図７に対応するルーチンを実行させることにより、４つのヒータの各々につき異常判定を行うことができる。
【００７９】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ７０が、図１０に示すルーチン中の一連の処理を実行することにより前記第２の発明における「ヒータ駆動手段」および「第２のヒータ駆動手段」が、上記ステップ１２８および１５０と同様の処理を実行することにより前記第２の発明における「ヒータ電流検出手段」が、それぞれ実現されている。
【００８０】
実施の形態３．
次に、図１１および図１２を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態の装置は、実施の形態２の場合と同様のシステム構成で実現できる（図８参照）。但し、本実施形態において、ＥＣＵ７０は、実施の形態２の場合とは異なる手法で、４つのヒータをデューティ駆動し、また、実施の形態２の場合とは異なる手法で個々のヒータを流れるヒータ電流を取得する。
【００８１】
図１１は、図８に示すヒータ制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図１１（Ａ）乃至図１１（Ｄ）は、それぞれ第１乃至第４のヒータ７２、７４、７６、７８がデューティ駆動される様子を示す。更に、図１１（Ｅ）は、ＡＤＣ６４から取り出される電圧波形（便宜上、反転させた波形）を示す。
【００８２】
図１１（Ａ）乃至図１１（Ｄ）に示すように、第１乃至第４のヒータ７２、７４、７６、７８が所定期間ｔ３毎に順次ＯＮ状態とされる。また、それらのヒータは、個々のヒータにつき設定されたＯＮ期間だけ継続的にＯＮ状態とされ、その期間が終了した時点でＯＦＦとされる。尚、所定期間ｔ３は、実施の形態２における期間ｔ２と同様に、ヒータ電流取得のために必要な測定期間α以上の値である。また、ヒータの駆動デューティには、実施の形態２の場合と同様に、３α以上のＯＦＦ期間が確保されるように設定されている。尚、第１乃至第４のヒータ７２、７４、７６、７８を、図１１（Ａ）乃至図１１（Ｄ）に示すように駆動する手法は、原理的に図４や図１０に示すルーチンで用いられる手法と同じであるため、ここでは、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
上記設定によれば、第１のヒータ７２がＯＮされた後の所定期間ｔ３では、第１のヒータ７２のみＯＮされる期間が確保されるため、この期間で第１のヒータ７２を流通する電流を検出することができる。第１のヒータを流れる電流が検知できると、第２のヒータ７４がＯＮされた後に尚、第１のヒータ７２がＯＮされていても、その時点で検出される電流から上記第１のヒータ７２を流れる電流を差し引くことで、第２のヒータ７４を流通する電流を算出することができる。以下、第３および第４のヒータ７６，７８についても、同様の手法により、その都度得られた電流値から既知の電流値を差し引くことでヒータ電流を算出することができる。
【００８４】
以下、図１２を参照して、本実施形態において、ＥＣＵ７０が個々のヒータを流れる電流を検知するために実行する処理の内容を具体的に説明する。
【００８５】
第１のヒータ７２を流れる電流については、実施の形態１の場合と同様に、第１のヒータ７２がＯＮされた直後に、ＡＤＣ６４の出力を取り込むことで取得することができる。尚、この電流は、以下、符号ＩＨＴ１を付して記すものとする。
【００８６】
第２のヒータ７４については、図１２（Ａ）に示すような手順でそこを流れる電流ＩＨＴ２を取得することができる。すなわち、ここでは、先ず、第１のヒータ７２がＯＮ状態にあるか否かが判定される（ステップ１７６）。
その結果、上記ステップ１７６において、第１のヒータ７２がＯＮ状態でないと判定された場合は、第２のヒータ７４のみがＯＮ状態であると判断できる。この場合、ＡＤＣ６４の出力信号に対応する電流（以下「ＩＯＵＴ」とする）が、第２のヒータ７４を流れるヒータ電流ＩＨＴ２として取得される（ステップ１７８）。
【００８７】
一方、上記ステップ１７６において、第１のヒータ７２がＯＮ状態にあると判定された場合は、第１のヒータ７２と第２のヒータ７４が共にＯＮ状態にあると判断できる。この場合は、ＡＤＣ６４の出力信号に対応する電流ＩＯＵＴから第１のヒータ７２を流れる電流ＩＨＴ１を差し引くことで、第２のヒータ７４を流れるヒータ電流ＩＨＴ２を取得することができる（ステップ１８０）。
【００８８】
第３のヒータ７６については、図１２（Ｂ）に示すような手順でそこを流れる電流ＩＨＴ３を取得することができる。すなわち、ここでは、先ず、第１および第２のヒータ７２、７４が共にＯＦＦ状態にあるか否かが判定される（ステップ１８２）。
その結果、上記ステップ１８２において、第１および第２のヒータ７２、７４が共にＯＦＦ状態にあると判定された場合は、第３のヒータ７６のみがＯＮ状態であると判断できる。この場合、ＡＤＣ６４の出力信号に対応する電流ＩＯＵＴが、第３のヒータ７６を流れるヒータ電流ＩＨＴ３として取得される（ステップ１８４）。
【００８９】
一方、上記ステップ１８２において、第１および第２のヒータ７２、７４が共にＯＦＦ状態でないと判定された場合は、ＡＤＣ６４の出力信号に対応する電流ＩＯＵＴからＯＮ状態にあるヒータを流れる電流の和を差し引くことで第３のヒータ７６を流れるヒータ電流ＩＨＴ３を取得することができる（ステップ１８６）。
【００９０】
第４のヒータ７８については、図１２（Ｃ）に示すような手順でそこを流れる電流ＩＨＴ４を取得することができる。尚、この手順（ステップ１８８〜１９２）は、実質的に図１２（Ｂ）に示す手順と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００９１】
上記の処理によれば、第１乃至第４のヒータ７２、７４、７６、７８を流れるヒータ電流ＩＨＴ１〜ＩＨＴ４を個別に取得することができる。本実施形態では、ＥＣＵ７０に、これらの電流ＩＨＴ１〜ＩＨＴ４を対象として図５または図７に示すルーチンを実行させることにより、各ヒータの異常判定を行うことができる。
【００９２】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ７０が、図４に示すルーチン中の処理と同様の処理を実行することにより前記第３の発明における「ヒータ駆動手段」が、上記ステップ１７６、１８２、１８８の処理を実行することにより前記第３の発明における「通電状態判別手段」および「ＯＮヒータ特定手段」が、図１２中に示すルーチン中の一連の処理を実行することにより前記第３の発明における「ヒータ電流検出手段」が、それぞれ実現されている。また、ＡＤＣ６４の出力信号に対応する電流ＩＯＵＴが第３の発明における「基本データ」に、検出部４８およびＡＤＣ６４が第３の発明における「基本データ検知手段」に、それぞれ相当している。
【００９３】
ところで、上述した実施の形態１〜３においては、ＥＣＵ３０およびＥＣＵ７０の制御対象がヒータを備える空燃比センサ（排気ガス中の酸素濃度に応じた出力を発するセンサ）に限定されているが、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、ヒータを備えていれば空燃比センサに限らず、排気空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた出力を発する酸素センサに適用することとしてもよい。更に、本発明は、ヒータ付空燃比センサに限らず、１つの検出回路を用いつつ複数の制御対象をデューティ駆動させる制御装置に適用することとしてもよい。
【００９４】
【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、複数のヒータにそれぞれ所望の熱量を発生させながら、すべてのヒータにつき、１つのヒータのみがＯＮとなる期間を確保することができる。このため、本発明によれば、１つの検出回路を用いつつ、通常のヒータ駆動制御を停止することなく、複数のヒータの各々を流通するヒータ電流を個別に検出することができる。
【００９５】
第２の発明によれば、それぞれのヒータにつき、１つのヒータのみがＯＮとなる所定の電流検出用ＯＮ期間に検出される電流を当該ヒータを流れるヒータ電流として確実に検出することができる。このため、本発明によれば、１つの検出回路を用いつつ、通常のヒータ駆動制御を停止することなく、複数のヒータの各々を流通するヒータ電流を個別に検出することができる。
【００９６】
第３の発明によれば、１番目にＯＮされるヒータ（以下、「第１のヒータ」と称す）については、既にＯＮとなっているヒータがないため、基本データを当該ヒータを流れるヒータ電流として検出することができる。２番目にＯＮされるヒータ（以下、「第２のヒータ」と称す）については、第２のヒータがＯＮされた時点で第１のヒータがＯＮ状態であれば、第１のヒータを流れるヒータ電流（既知）を、基本データから差し引くことで、当該ヒータを流れるヒータ電流を検出することができる。一方、第１のヒータが既にＯＦＦされている場合は、今回検知された基本データを当該ヒータを流れるヒータ電流として検出することができる。本発明によれば、複数のヒータの各々を流れるヒータ電流を上記の手法で順次検出することができる。このため、本発明によれば、１つの検出回路を用いつつ、通常のヒータ駆動制御を停止することなく、複数のヒータの各々を流通するヒータ電流を個別に検出することができる。
【００９７】
第４の発明によれば、最後にＯＮされるヒータのみがＯＮとなる期間を、デューティ周期の終点近傍に設定することができる。このため、本発明によれば、他のヒータのデューティ比に関わらず、最後にＯＮされるヒータを流れるヒータ電流を確実に検出することができる。
【００９８】
第５の発明によれば、個々のヒータが１つだけＯＮとなる期間をヒータ電流の取得に要する測定期間以上に確保することができる。このため、本発明によれば、個々のヒータを流れるヒータ電流を確実に検出することができる。
【００９９】
第６の発明によれば、ヒータ電流に基づいて、個々のヒータの異常を検出することができる。このため、本発明によれば、１つの検出回路を用いつつ、通常のヒータ駆動制御を停止することなく、複数のヒータの各々について異常を検出することができる。
【０１００】
第７の発明によれば、排気温度に基づいて、異常判定のための判定値を適宜変更することができる。このため、本発明によれば、排気温度がヒータ温度に及ぼす影響に左右されることなく、複数のヒータの各々について異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のヒータ制御装置を搭載した内燃機関を示す図である。
【図２】図１に示すＥＣＵが備えるヒータ制御回路の回路図である。
【図３】図２に示すヒータ制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図１に示すＥＣＵが実施の形態１のヒータを所望のデューティ比で駆動するために実行するルーチンのフローチャートである。
【図５】図１に示すＥＣＵが第１のヒータの異常を判定するために実行するルーチンのフローチャートである。
【図６】図５または図７に示すルーチン中で判定値ＩＭ、ＩＨを算出する際に参照されるマップの一例を示す図である。
【図７】図１に示すＥＣＵが第２のヒータの異常を判定するために実行するルーチンのフローチャートである。
【図８】実施の形態２および実施の形態３のＥＣＵが備えるヒータ制御回路の回路図である。
【図９】実施の形態２のおいて、図８に示すヒータ制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図８に示すＥＣＵが実施の形態２のヒータを所望のデューティ比で駆動するために実行するルーチンのフローチャートである。
【図１１】実施の形態３において、図８に示すヒータ制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】実施の形態３において、図８に示すＥＣＵがヒータ電流取得のために実行する処理の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  内燃機関
１４  排気通路
１８、２０  空燃比センサ
３０、７０  ＥＣＵ
３２、７２  第１のヒータ
３４、７４  第２のヒータ
７６  第３のヒータ
７８  第４のヒータ
６４  ＡＤＣ
【図１】
2005003500.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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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（Ａ）】
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【図１０（Ｂ）】
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【図１１】
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【図１２】
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