(57)【要約】【課題】  酸素検出素子の劣化に応じて精度よくヒータを制御することができ、誤判定しない。【解決手段】  ＥＣＵは、酸素センサが冷えていると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、ヒータへの通電を開始するステップ（Ｓ１１００）と、ヒータに対して予め定められた電力量が供給されると（Ｓ１２００にてＹＥＳ）、アドミタンス値を算出するステップ（Ｓ１３００）と、算出されたアドミタンス値が予め定められた範囲内であると（Ｓ１４００にてＹＥＳ）、正常であると判定されて（Ｓ１５００）、目標アドミタンス値を設定するステップ（Ｓ１６００）と、算出されたアドミタンス値が予め定められた範囲内でないと（Ｓ１４００にてＮＯ）、異常であると判定されて（Ｓ１８００）、警告ランプを点灯させるステップ（Ｓ１９００）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図６
2005214662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられる酸素センサの制御装置であって、前記酸素センサは、酸素濃度に応じた電気信号を出力する酸素濃度検出素子と、電力の供給を受けて、前記酸素濃度検出素子を加熱するための加熱手段とを含み、前記酸素濃度検出素子のインピーダンスは温度特性を有し、
前記制御装置は、
前記加熱手段の作用により、前記酸素濃度検出素子が予め定められた活性状態であることを検知するための検知手段と、
前記活性状態であることが検知されると、前記インピーダンスの関連値を算出するための算出手段と、
前記算出された関連値に基づいて、目標値を設定する設定手段と、
前記加熱手段に対して供給する電力量を制御するための電力制御手段とを含み、
前記電力制御手段は、前記関連値が、前記設定された目標値になるように、前記電力量を制御するための手段を含む、酸素センサの制御装置。
【請求項２】
前記検知手段は、前記電力制御手段により制御された前記電力量と、予め定められた電力量とに基づいて、前記酸素濃度検出素子が前記活性状態であることを検知するための手段を含む、請求項１に記載の酸素センサの制御装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記算出された関連値と予め記憶されたマップとに基づいて、前記目標値を設定する、請求項１または２に記載の酸素センサの制御装置。
【請求項４】
前記設定手段は、前記エンジンの吸気通路に吸気される空気の温度と、前記エンジン内を流通する冷却水の温度とに基づいて補正された値を、前記目標値として設定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の酸素センサの制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記算出された関連値が予め定められた範囲外であると、前記酸素濃度検出素子が異常であると判定するための手段をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の酸素センサの制御装置。
【請求項６】
前記関連値は、前記酸素濃度検出素子のインピーダンス値またはアドミタンス値である、請求項１〜５のいずれかに記載の酸素センサの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素センサの制御装置に関し、特に、温度特性を有する酸素濃度検出素子を有する酸素センサの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気通路には、排気ガスの酸素濃度を検知するための酸素センサ（または空燃比センサ）が設けられる。酸素センサにより、排気ガス中の酸素濃度を検知して、排気ガス中の空気と燃料との比である空燃比を検知することにより、エンジンの燃焼状態を把握することができる。酸素センサは、酸素濃度を検知するための酸素濃度検出素子と、酸素濃度検出素子を活性化した状態に加熱するためのヒータとから構成される。
【０００３】
酸素濃度検出素子は、温度特性を有する。そのため、精度よく酸素濃度を検出するために、酸素濃度検出素子を暖めて活性化した状態（活性温度）にする必要がある。そこで、酸素濃度検出素子が活性化した状態になるようにヒータにより加熱される。
【０００４】
酸素濃度検出素子を、ヒータで加熱すると、その温度特性によりインピーダンスは低下する。インピーダンスが下がったことにより活性化したと判断することができる。よって、インピーダンスに基づいて、活性化した状態を精度よく検知することができる。
【０００５】
このような構成における酸素センサにおいては、排気温または付着物による経時変化に伴い、酸素濃度検出素子の電極部が劣化する。電極部が劣化するとインピーダンスは上昇する。そのため、ヒータの加熱により酸素濃度検出素子の温度は上がってもインピーダンスが下がらない。
【０００６】
劣化前と同様にして、インピーダンスに基づいて、活性化した状態を検知すると（すなわち、インピーダンスが低い状態を活性化した状態として検知すると）、活性化した状態であると判断するインピーダンスに下がるまで、ヒータによりさらに温度を上げる制御が行なわれる。その結果、酸素濃度検出素子は加熱されすぎて、故障に至る可能性があった。そのため、酸素濃度検出素子の劣化に応じてヒータの加熱制御を行なう必要があった。
【０００７】
このような特性を有する酸素濃度検出素子について以下のような技術が開示されている。特開２０００−６５７８４号公報（特許文献１）は、センサ素子インピーダンスを被検出ガス状態に応じて補正する空燃比センサの抵抗検出装置を開示する。この抵抗検出装置は、酸素濃度検出素子と、酸素濃度検出素子を活性化するヒータと、酸素濃度検出素子に電圧を印加することにより被検出ガス中の酸素濃度に比例した電流を酸素濃度検出素子から検出して被検出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段とを備える。抵抗検出装置は、酸素濃度検出素子に電圧を印加して酸素濃度検出素子のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、ヒータへ供給される電力量を算出する電力量算出手段と、電力量算出手段により算出された電力量に応じて、インピーダンス検出手段により検出された酸素濃度検出素子のインピーダンスを補正する補正手段とを備える。
【０００８】
特許文献１によると、所定期間中ヒータへ供給された積算電力量から酸素濃度検出素子の劣化の度合いを判断して、同素子のインピーダンスを補正し、同素子の素子温制御目標値を適切に制御でき、酸素濃度検出素子やヒータへの過加熱を防止する。
【特許文献１】特開２０００−６５７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１において、酸素濃度検出素子の劣化に応じたヒータの制御および酸素濃度検出素子の異常判定は、所定時間毎にヒータに対して供給される積算電力量に基づいて行なわれる。そのため、排気温が高い場合には、供給された電力量以上に加熱される場合等があり、正常であるにも関わらず異常であると誤判定される可能性があった。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、酸素検出素子の劣化に応じて精度よくヒータを制御することが可能で、さらに誤判定しない酸素センサの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る酸素センサの制御装置は、エンジンの排気通路に設けられる酸素センサの制御装置である。酸素センサは、酸素濃度に応じた電気信号を出力する酸素濃度検出素子と、電力の供給を受けて、酸素濃度検出素子を加熱するための加熱手段とを含む。酸素濃度検出素子のインピーダンスは温度特性を有する。制御装置は、加熱手段の作用により、酸素濃度検出素子が予め定められた活性状態であることを検知するための検知手段と、活性状態であることが検知されると、インピーダンスの関連値を算出するための算出手段と、前記算出された関連値に基づいて、目標値を設定する設定手段と、加熱手段に対して供給する電力量を制御するための電力制御手段とを含む。電力制御手段は、関連値が、設定された目標値になるように、電力量を制御するための手段を含む。
【００１２】
第１の発明によると、酸素濃度検出素子のインピーダンスは、温度特性を有する。制御装置は、加熱手段の作用により、酸素濃度検出素子が予め定められた活性状態（たとえば、加熱手段に対して予め定められた電力量が供給された状態）であることを検知するための検知手段と、活性常態であることが検知されると、インピーダンスの関連値（たとえば、インピーダンス値あるいはアドミタンス値）を算出するための算出手段と、算出された関連値に基づいて、目標値を設定する設定手段と、加熱手段に対して供給する電力量を制御するための電力制御手段を含む。電力制御手段は、関連値が、設定された目標値になるように、電力量を制御する。酸素濃度検出素子は、加熱手段に同じ電力量が供給されて加熱されても（すなわち、酸素濃度検出素子に同じ熱量が加えられても）、酸素濃度検出素子の劣化に応じて異なるインピーダンスを有する。そこで、加熱手段に対して予め定められた電力量が供給されて活性化した状態が検知手段により検知されると、酸素濃度検出素子のインピーダンスの関連値を算出する。算出された関連値に基づいて、たとえば、マップ等を用いて目標値を設定することにより、酸素濃度検出素子の劣化を考慮した目標値を設定することができる。そのため、電力制御手段により、酸素濃度検出素子の関連値が目標値になるように供給される電力量を、たとえば、通電状態と非通電状態とを制御するいわゆるデューティ制御により制御される。また、関連値が予め定められた範囲外となると、酸素濃度検出素子が異常であると判定することができる。したがって、酸素濃度検出素子の劣化に応じて、活性化した状態（活性温度）になるように精度よく加熱手段を制御することが可能で、さらに誤判定しない酸素センサの制御装置を提供することができる。
【００１３】
第２の発明に係る酸素センサの制御装置は、第１の発明の構成に加えて、検知手段は、電力制御手段により制御された電力量と、予め定められた電力量とに基づいて、酸素濃度検出素子が活性状態であることを検知するための手段を含む。
【００１４】
第２の発明によると、電子制御手段により制御された電力量と、予め定められた電力量とに基づいて、酸素濃度検出素子が活性化したことを検知することにより、酸素濃度検出素子を予め定められた活性状態にすることができる。
【００１５】
第３の発明に係る酸素センサの制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、設定手段は、算出された関連値と予め記憶されたマップとに基づいて、目標値を設定する。
【００１６】
第３の発明によると、設定手段は、算出されたインピーダンスの関連値（たとえば、インピーダンス値あるいはアドミタンス値）と予め記憶されたマップとに基づいて、目標値を設定する。これにより、算出された関連値に基づいた目標値を設定することができる。すなわち、酸素濃度検出素子の劣化に応じた目標値を設定することができる。
【００１７】
第４の発明に係る酸素センサの制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、設定手段は、エンジンの吸気通路に吸気される空気の温度と、エンジン内を流通する冷却水の温度とに基づいて補正された値を、目標値として設定するための手段を含む。
【００１８】
第４の発明によると、設定手段は、エンジンの吸気通路に吸気される空気の温度とエンジン内を流通する冷却水の温度とに基づいて、補正された値を目標値として設定する。予め定められた電力量が供給された時における酸素濃度検出素子のインピーダンスは、センサが冷えた状態（たとえば、エンジン始動時）の酸素センサの温度により誤差を有する。そこで、たとえば、吸気温およびエンジン内の水温のうちいずれか低い方をエンジン始動時の酸素センサの温度として、目標値を補正することにより、精度よく目標値を設定することができる。
【００１９】
第５の発明に係る酸素センサの制御装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、算出された関連値が予め定められた範囲外であると、酸素濃度検出素子が異常であると判定するための手段をさらに含む。
【００２０】
第５の発明によると、算出された関連値が予め定められた範囲外であると、酸素濃度検出素子が異常であると判定する。これにより、たとえば、加熱手段に対して、予め定められた電力量が供給されたときに、算出された関連値が劣化により予め定められた範囲外であると、酸素濃度検出素子の異常であると判定することができる。
【００２１】
第６の発明に係る酸素センサの制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、関連値は、酸素濃度検出素子のインピーダンス値またはアドミタンス値である。
【００２２】
第６の発明によると、インピーダンスの関連値としてインピーダンス値あるいはアドミタンス値を算出して、目標値を設定することにより、精度よく加熱手段を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る酸素センサの制御装置について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態に係る酸素センサの制御装置が搭載された車両は、エンジン１５０と、吸気系１５２と、排気系１５４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。
【００２５】
吸気系１５２は、吸気通路１１０と、エアクリーナ１１８と、吸気温センサ１０４と、スロットルモータ１１４と、スロットル弁１１２と、スロットルポジションセンサ１１６とを含む。
【００２６】
エアクリーナ１１８から吸気された空気は、吸気通路１１０を通り、エンジン１５０に流通する。吸気通路１１０の途中には、スロットル弁１１２が設けられる。スロットル弁１１２は、スロットルモータ１１４が作動することにより開閉される。このとき、スロットル弁１１２の開度は、スロットルポジションセンサ１１６により検知することが可能となる。エアクリーナ１１８とスロットル弁１１２との間における吸気通路には、吸気温センサ１０４が設けられており、吸気された空気の温度を検知する。吸気温センサ１０４は、検知した吸気温を、吸気温検知信号としてＥＣＵ１００に送信する。
【００２７】
エンジン１５０は、冷却水通路１２２と、シリンダブロック１２４と、インジェクタ１２６と、ピストン１２８と、クランクシャフト１３０と、水温センサ１０６とを含む。
【００２８】
シリンダブロック１２４の気筒数に対応した数のシリンダ内には、それぞれピストン１２８が設けられる。ピストン１２８上部の燃焼室において、インジェクタ１２６から噴射された燃料と吸気通路１１０を通って吸気された空気との混合気が点火プラグ（図示せず）の点火により燃焼する。燃焼が生じると、ピストン１２８が押し下げられる。このとき、ピストン１２８の上下運動は、クランク機構を介して、クランクシャフト１３０の回転運動に変換される。
【００２９】
シリンダブロック１２４内には、冷却水通路１２２が設けられており、ウォータポンプ（図示せず）の作動により、冷却水が循環する。この冷却水通路１２２内の冷却水は、冷却水通路１２２に接続されたラジエータ（図示せず）へと流通して冷却ファン（図示せず）により放熱される。冷却水通路１２２の通路上には水温センサ１０６が設けられており、冷却水通路１２２内の冷却水の温度を検知する。水温センサ１０６は、検知した水温を、水温検知信号としてＥＣＵ１００に送信する。
【００３０】
排気系１５４は、排気通路１０８と、酸素センサ１０２と、三元触媒１２０とを含む。エンジン１５０の排気側に接続された排気通路１０８は、三元触媒１２０に接続される。すなわち、エンジン１５０において燃焼室内の混合気の燃焼により生じる排気ガスは、三元触媒１２０に流入する。流入した排気ガス中に含まれるＮＯｘは、三元触媒１２０において、還元される。また、流入した排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ２は、三元触媒１２０において酸化される。そして、この三元触媒１２０の下流側には、酸素センサ１０２が設けられる。酸素センサ１０２は、三元触媒１２０を通過した排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検知する。酸素の濃度を検知することにより、排気ガス中に含まれる燃料と空気との比、いわゆる空燃比を検知することができる。酸素センサ１０２は、酸素濃度検出素子と酸素濃度検出素子を活性化した状態に加熱するためのヒータとから構成される。なお、酸素センサ１０２は、空燃比センサの一部である酸素濃度を検出する部分に適用してもよい。すなわち、本発明の実施の形態に係る酸素センサ１０２の制御装置は、空燃比センサへの適用も可能である。
【００３１】
酸素センサ１０２は、排気ガス中の酸素濃度に応じた起電力を発生させる。酸素センサ１０２は、発生した起電力に応じた酸素濃度検知信号としてＥＣＵ１００に送信する。また、酸素センサ１０２は、酸素濃度検出素子の温度に応じてインピーダンスが変化する温度特性を有している。すなわち、酸素濃度検出素子は、起電力成分とインピーダンス成分とで等価的に表すことができる。
【００３２】
ここで、酸素濃度検出素子の構造、等価回路およびインピーダンスの特性について以下に説明する。図２は、酸素濃度検出素子の構造を示す図である。図２（Ａ）は、酸素濃度検出素子の断面図を示す図である。図２（Ｂ）は、電解質部の部分拡大図である。図３は、酸素濃度検出素子の等価回路を示す図である。図３において、Ｒ１はたとえばジルコニアからなる電解質のバルク抵抗（図２（Ｂ）のグレイン部）、Ｒ２は電解質の粒界抵抗（図２（Ｂ）のグレイン境界部）、Ｒ３はたとえば白金からなる電極の界面抵抗を示し、Ｃ２は電解質の粒界の容量成分、Ｃ３は電極界面の容量成分を示し、Ｚ（Ｗ）は交流による分極が行なわれると周期的に界面濃度が変化するために生じるインピーダンス分を示す。
【００３３】
酸素濃度検出素子は、排気温あるいは、電極表面に付着する付着物による経時変化に伴い、劣化する。酸素濃度検出素子は、劣化すると、図４に示すような温度特性を有する。ここでアドミタンスとは、インピーダンスの逆数を示す、インピーダンスに関連した値である。これによると、同じアドミタンスにおいても、劣化すると、酸素濃度検出素子の温度は、Ｔ（１）からＴ（２）へと変化する。劣化により、同じアドミタンスにおいても温度が高くなる。そのため、酸素濃度検出素子の劣化に関わらず、アドミタンス値を一定になるようにヒータ２０４を加熱制御しようとすると、酸素濃度検出素子に対して不要な熱を加えることとなる。その結果、酸素濃度検出素子が活性温度よりも高くなり、過熱により故障する可能性がある。
【００３４】
そこで、本実施の形態に係る酸素センサ１０２の制御装置であるＥＣＵ１００は、予め定められた電力量をヒータ２０４に供給した後に算出される酸素濃度検出素子のインピーダンスの関連値に基づいて、目標値を設定する。そして、設定された目標値になるようにヒータ２０４を制御することを特徴とする。なお、本実施の形態において、インピーダンスの関連値としてアドミタンス値を用いるが特に限定されない。たとえば、インピーダンス値を用いてもよい。
【００３５】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示せず）、各種データおよびプログラムが記憶されたメモリ（図示せず）、電子回路から構成される。
【００３６】
図５は、本実施の形態に係る酸素センサ１０２の制御装置であるＥＣＵ１００の制御ブロック図である。ＥＣＵ１００の内部には、ハードウェアあるいはソフトウェアにより、アドミタンス値算出部２０６と、異常判定部２０８と、目標アドミタンス値設定部２１２と、ヒータ制御部２１０とを含む。酸素センサ１０２は、ヒータ２０４と、酸素濃度検出素子２０２とから構成される。
【００３７】
アドミタンス値算出部２０６は、酸素濃度検出素子２０２のアドミタンス値を算出する。具体的には、アドミタンス値算出部２０６は、酸素センサ１０２に含まれる酸素濃度検出素子２０２に電力を供給し、その電力に関連する値からアドミタンス値を算出する。酸素濃度検出素子２０２は、起電力式のセンサであるため、酸素濃度検出素子２０２に対してセンサ出力を取り出すことができない。このため、アドミタンス値算出部２０６は、アドミタンス値を検出すべきときに、酸素濃度検出素子２０２に対して電力を供給する。そして、このとき、酸素濃度検出素子２０２の両端に作用する印加電圧Ｖと、酸素濃度検出素子２０２を流れる流通電流Ｉとの間に成立する関係（Ｖ＝（１／アドミタンス値）×Ｉ）に基づいて、アドミタンス値を算出する。
【００３８】
異常判定部２０８は、算出されたアドミタンス値に基づいて、酸素濃度検出素子２０２の動作が異常であるか否かを判定する。酸素濃度検出素子２０２の異常判定は、本実施の形態において、算出されたアドミタンス値が予め定められた範囲内か否かにより行なわれる。予め定められた範囲は、特に限定されるものではないが、たとえば、実験により求められる値である。
【００３９】
目標アドミタンス値設定部２１２は、アドミタンス値算出部２０６において算出されたアドミタンス値に基づいて、制御すべき目標アドミタンス値を設定する。本実施の形態において、目標アドミタンス値は、予め記憶された、目標アドミタンス値と算出されたアドミタンス値との関係を示すマップに基づいて設定される。目標アドミタンス値は、酸素濃度検出素子２０２が予め定められた活性温度になる値である。
【００４０】
ヒータ制御部２１０は、設定された目標アドミタンス値に基づいて、ヒータへ供給する電力量を制御する。ヒータへの電力の供給は、通電開始から予め定められた電力量になるまでは、通電状態を維持するように制御される。そして、通電開始から予め定められた電力量となると、通電状態と非通電状態とを制御するいわゆるデューティ制御を行なう。
【００４１】
図６を参照して、本実施の形態に係る酸素センサの制御装置であるＥＣＵ１００が実行するプログラムの制御構造について説明する。
【００４２】
ステップ（以下、ステップをＳと略して記載する。）１０００にて、ＥＣＵ１００は、酸素センサ１０２が冷えているか否かの判断を行なう。酸素センサ１０２が冷えているか否かの判断は、特に限定されるものではないが、たとえば、水温センサ１０６により検知される冷却水の水温または吸気温センサ１０４に検知される吸気温等に基づいて、エンジンの始動時であると判断される。すなわち、酸素センサ１０２が冷えていると判断される。酸素センサ１０２が冷えていると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１００に移される。もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、処理は終了される。
【００４３】
Ｓ１１００にて、ＥＣＵ１００は、ヒータ２０４に電力を供給する制御を行なう。このとき、ヒータ制御部２１０は、ヒータ２０４を通電状態にする。
【００４４】
Ｓ１２００にて、ＥＣＵ１００は、ヒータ２０４に対して供給された電力が予め定められた電力量になるか否かを判断する。なお、予め定められた電力量になるか否かの判断は、たとえば、算出された電力量が予め定められた電力量になるか否かに基づいて行なわれてもよいし、通電開始から予め定められた電力量となるまでの時間をメモリに記憶しておき、通電開始から記憶された時間が経過するか否かに基づいて行なわれてもよい。供給された電力が予め定められた電力量になると（Ｓ１２００にてＹＥＳ）、処理はＳ１３００に移される。もしそうでないと（Ｓ１２００にてＮＯ）、予め定められた電力量になるまで処理を繰返す。
【００４５】
Ｓ１３００にて、ＥＣＵ１００は、酸素濃度検出素子２０２のアドミタンス値を算出する。すなわち、アドミタンス算出部２０６において、アドミタンス値が算出される。
【００４６】
Ｓ１４００にて、ＥＣＵ１００は、算出されたアドミタンス値が予め定められた範囲内であるか否かを判断する。すなわち、異常判定部２０８において、算出されたアドミタンス値に基づいて動作が正常であるか否かが判定される。予め定められた範囲は、特に限定されるものではないが、たとえば、実験等により求められる値である。算出されたアドミタンス値が予め定められた範囲内であると（Ｓ１４００にてＹＥＳ）、処理はＳ１５００に移される。もしそうでないと（Ｓ１４００にてＮＯ）、処理は、Ｓ１８００に移される。
【００４７】
Ｓ１５００にて、ＥＣＵ１００は、酸素濃度検出素子２０２の動作は正常であると判定する。Ｓ１６００にて、ＥＣＵ１００は、算出されたアドミタンス値に基づいて、目標アドミタンス値を設定する。目標アドミタンス値は、予め定められた関数に基づいて、設定してもよいが特に限定されない。本実施の形態においては、たとえば、メモリに図７に示すような予め定められた電力量が供給されたときに算出されるアドミタンス値と算出されたアドミタンス値に対応する目標アドミタンス値との関係を示すマップを予め記憶させておく。そして、目標アドミタンス値設定部２１２は、メモリに予め記憶されたマップに基づいて、目標アドミタンス値を設定する。また、予め定められた電力量が供給された時における酸素濃度検出素子２０２のアドミタンスは、酸素センサ１０２が冷えた状態すなわち、エンジン始動時における酸素センサ１０２の温度により誤差を有する。そこで、たとえば、吸気温およびエンジン内の水温のうちいずれか低い方をエンジン始動時の酸素センサ１０２の温度として、目標アドミタンス値を補正してもよい。具体的には、たとえば、酸素センサ１０２の温度と補正量との関係を示すマップをメモリに予め記憶しておく。そして、吸気温センサ１０４および水温センサ１０６により検知される吸気温および水温のうちいずれか低い方を酸素センサ１０２の温度として補正量を算出する。算出された補正量に基づいて、目標アドミタンス値を補正する。これにより、より精度よく目標アドミタンス値を設定することができる。
【００４８】
Ｓ１７００にて、ＥＣＵ１００は、酸素濃度検出素子２０２が設定された目標アドミタンス値になるようにヒータ２０４を加熱制御する。すなわち、ヒータ制御部２１０は、酸素濃度検出素子２０２のアドミタンス値が設定された目標アドミタンス値になるようにヒータ２０４に対してデューティ制御を開始する。
【００４９】
Ｓ１８００にて、ＥＣＵ１００は、酸素濃度検出素子２０２の動作は異常であると判定する。Ｓ１９００にて、ＥＣＵ１００は、酸素センサ１０２の異常を示す警告ランプを点灯させて、メモリに酸素センサ１０２の異常に対応するコードを記憶させる。
【００５０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る酸素センサ１０２の制御装置であるＥＣＵ１００の動作について図８を用いて説明する。
【００５１】
運転者がエンジンのイグニッションキーをオンにしてエンジンを起動すると、酸素センサ１０２は冷えているため（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、ヒータ２０４が通電状態とされる（Ｓ１１００）。そして、ヒータ２０４に対して供給された電力量が予め定められた電力量になる時間ｔ（１）になると（Ｓ１２００にてＹＥＳ）、アドミタンス値が算出される（Ｓ１３００）。算出されたアドミタンス値が予め定められた範囲内であると（Ｓ１４００にてＹＥＳ）、算出されたアドミタンス値がたとえば、Ａ（１）であれば、図７のマップに基づいて、目標アドミタンス値はＢ（１）が設定される（Ｓ１６００）。同様に、算出されたアドミタンス値がＡ（２）、Ａ（３）であれば、目標アドミタンス値は、それぞれＢ（２）、Ｂ（３）と設定される。
【００５２】
そして、算出されたアドミタンス値がＡ（１）であれば、アドミタンス値がＢ（１）になるようにヒータ２０４のデューティ制御が開始される（Ｓ１７００）。算出されたアドミタンス値が予め定められた範囲外であると（Ｓ１４００にてＮＯ）、酸素センサ１０２は異常であると判定される（Ｓ１８００）。
【００５３】
以上のようにして、本実施の形態に係る酸素センサの制御装置によると、酸素濃度検出素子は、ヒータに同じ電力量が供給されても、すなわち、同じ熱量が加えられても、酸素濃度検出素子の劣化に応じて異なるアドミタンス値を有する。そこで、ヒータに対して予め定められた電力量が供給されると、酸素濃度検出素子のアドミタンス値が算出される。算出されたアドミタンス値に基づいて、マップ等を用いて目標アドミタンス値を設定することにより、酸素濃度検出素子の劣化を考慮した目標アドミタンス値を設定することができる。そして、酸素濃度検出素子のアドミタンスが目標アドミタンス値になるようにヒータを加熱制御される。また、関連値が予め定められた範囲外となると、酸素濃度検出素子が異常であると判定することができる。したがって、酸素濃度検出素子の劣化に応じて、活性化した状態（活性温度）になるように精度よくヒータを制御することが可能で、さらに誤判定しない酸素センサの制御装置を提供することができる。
【００５４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施の形態に係る酸素センサの制御装置が搭載される車両のエンジンの構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る酸素濃度検出素子の構造を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る酸素濃度検出素子の等価回路を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る酸素濃度検出素子の温度特性を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る酸素センサの制御装置であるＥＣＵの制御ブロックを示す図である。
【図６】本実施の形態に係る酸素センサの制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態に係る算出されたアドミタンス値と、目標アドミタンス値との関係を示すマップである。
【図８】本実施の形態に係る酸素濃度検出素子のアドミタンス値の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１００  ＥＣＵ、１０２  酸素センサ、１０４  吸気温センサ、１０６  水温センサ、１０８  排気通路、１１０  吸気通路、１１２  スロットル弁、１１４  スロットルモータ、１１６  スロットルポジションセンサ、１１８  エアクリーナ、１２０  三元触媒、１２２  冷却水通路、１２４  シリンダブロック、１２６  インジェクタ、１２８  ピストン、１３０  クランクシャフト、１５０  エンジン、１５２  吸気系、１５４  排気系、２０２  酸素濃度検出素子、２０４  ヒータ、２０６  アドミタンス値算出部、２０８  異常判定部、２１０  ヒータ制御部、２１２  目標アドミタンス値設定部。
【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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