(57)【要約】【課題】内燃機関始動時に不必要に内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置への給電を禁止することを防止し、早期に精度良く内燃機関の運転状態を制御可能とする給電制御装置を提供する。【解決手段】始動手段及び内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置へのバッテリからの給電を制御する給電制御装置であって、始動手段にて内燃機関を始動させるべく始動手段に給電させる際に、バッテリの電圧が所定値以下の場合には、関連装置への給電を停止する給電停止手段を備える給電制御装置において、関連装置の消費電力を算出する消費電力算出手段をさらに備え、給電停止手段は、消費電力算出手段にて算出された消費電力に応じてバッテリの電圧の所定値を変更する。これにより、不必要に関連装置への給電が禁止されることを防止できる。  【選択図】  図５
2005083338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリからの給電によって内燃機関を始動させる始動手段及びバッテリからの給電によって作動する前記内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置へのバッテリからの給電を制御する給電制御装置であって、
前記始動手段にて内燃機関を始動させるべく当該始動手段に給電させる際に、前記バッテリの電圧が所定値以下の場合には、前記関連装置への給電を禁止する給電禁止手段を備える給電制御装置において、
前記関連装置の消費電力を算出する消費電力算出手段をさらに備え、
前記給電禁止手段は、前記消費電力算出手段にて算出された消費電力に応じて前記バッテリの電圧の所定値を変更することを特徴とする給電制御装置。  
【請求項２】
前記消費電力算出手段は、前記関連装置に付設されるヒータの抵抗値から消費電力を算出することを特徴とする請求項１に記載の給電制御装置。
【請求項３】
前記消費電力算出手段は、前記関連装置に付設されるヒータに流れる電流から消費電力を算出することを特徴とする請求項１に記載の給電制御装置。
【請求項４】
前記始動手段に給電して内燃機関を始動させる前から前記関連装置へ給電することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の給電制御装置。
【請求項５】
内燃機関を始動させる始動手段及び前記内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置へのバッテリからの給電を制御する給電制御装置であって、
前記関連装置への給電を開始した後の積算の給電量を算出する積算給電量算出手段と、
当該積算給電量算出手段にて算出した積算の給電量が、前記始動手段が内燃機関を始動開始させる前であって前記関連装置への給電を開始した時点の前記バッテリの電圧に基づいて定められた所定値以上の場合に、前記関連装置への給電を禁止する給電禁止手段と、を備えることを特徴とする給電制御装置。
【請求項６】
前記関連装置は、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の給電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の運転状態の制御に関連する装置への給電を制御する給電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の内燃機関の空燃比制御においては、該内燃機関の排気系に空燃比センサを設け、該空燃比センサの出力信号が目標空燃比と一致するように燃料噴射量、吸入空気量等のフィードバック制御が行われている。この空燃比センサとして、内燃機関から排出される排気中に含まれる酸素濃度から該内燃機関の排気の空燃比がリーン又はリッチの何れかであるかを判定する酸素センサ（Ｏ２センサ）、及び内燃機関から排出される排気中に含まれる酸素濃度に比例して限界電流を出力する限界電流式酸素濃度検出素子が用いられている。
【０００３】
これらの空燃比センサは、空燃比の検出精度を維持するために活性状態に保たれることが不可欠であり、これに付設されたヒータに通電することにより加熱され、かかる加熱によって活性化し、その後は活性状態に保たれる。そして、内燃機関始動当初から上記フィードバック制御を精度よく行うために、内燃機関の始動前からヒータに通電して空燃比センサを加熱する、プレヒートを実行することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、空燃比センサを加熱するには電力消費を伴い、また、内燃機関の始動においても電力消費が要求されることから、バッテリ電圧が低い場合、空燃比センサを加熱することが、内燃機関の始動に支障を与える場合がある。
【０００５】
そのため、特許文献１においては、かかる支障を回避するため、内燃機関を始動させる際に、バッテリ電圧及び内燃機関温度が所定値以下の場合には、空燃比センサの加熱を禁止している。
【特許文献１】特開平１０−１１１２６９号公報
【特許文献２】特開２００２−１２２０６０号公報
【特許文献３】特開平７−１１９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１においては、電圧所定値を一定としているため、プレヒートの進行状況如何にかかわらず、バッテリ電圧が所定値以下である場合は空燃比センサに付設されたヒータへの通電を禁止して、空燃比センサの加熱を禁止し、プレヒートを禁止する。
【０００７】
しかしながら、プレヒートの進行状況によっては、プレヒート完了までの消費電力が小さく、バッテリ電圧が所定値以下であっても内燃機関の始動に支障を与えない場合もある。また、プレヒート完了前にプレヒートが禁止されると、空燃比センサの加熱が停止されることから、その分空燃比センサが活性状態になることが遅れ、始動当初から上記フィードバック制御を精度よく行うことが困難となる。
【０００８】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関始動時に不必要に空燃比センサ等の内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置への給電を禁止することを防止し、早期に精度良く内燃機関の運転状態を制御可能とする給電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、バッテリからの給電によって内燃機関を始動させる始動手段及びバッテリからの給電によって作動する前記内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置へのバッテリからの給電を制御する給電制御装置であって、前記始動手段にて内燃機関を始動させるべく当該始動手段に給電させる際に、前記バッテリの電圧が所定値以下の場合には、前記関連装置への給電を禁止する給電禁止手段を備える給電制御装置において、前記関連装置の消費電力を算出する消費電力算出手段をさらに備え、前記給電禁止手段は、前記消費電力算出手段にて算出された消費電力に応じて前記バッテリの電圧の所定値を変更することを特徴とする。
【００１０】
ここで、内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置としては、以下のものを例示することができる。（１）低燃費あるいは排気中の有害な物質の低減を実現する運転状態となるように、内燃機関の排気系に配置され、排気の空燃比、すなわち内燃機関の空燃比を検出し、供給する燃料量のフィードバック制御を可能とする空燃比センサ、（２）所望の馬力を出力する運転状態又は低燃費あるいは排気中の有害な物質の低減を実現する運転状態となるように所望の燃料量を噴射する燃料噴射弁、（３）内燃機関の始動当初から、ピストン、シリンダ、コンロッド等の被潤滑部材が円滑に動くような運転状態となるように、高温のオイルを前記被潤滑部材へ供給するオイルポンプ、（４）内燃機関の始動当初から、排気中の有害な物質を低減する運転状態となるように、供給される燃料を気化・霧化し易くするべく、高温に保温・貯留された冷却水を内燃機関のシリンダヘッド等へ供給する冷却水ポンプ。
【００１１】
そして、（１）の空燃比センサにおいては、当該空燃比センサに付設されたヒータにバッテリから給電されることにより、ヒータがセンサ素子を加熱し、当該空燃比センサが早期に活性状態となる。また、（２）の燃料噴射弁においては、当該燃料噴射弁に付設されたヒータにバッテリから給電されることにより、かかるヒータにて当該燃料噴射弁が加熱され、燃料を加熱しつつ噴射することが可能となる。また、（３）のオイルポンプにおいては、バッテリから給電されることにより駆動し、オイルを被潤滑部材へ供給することが可能となる。また、（４）の冷却水ポンプにおいては、バッテリから給電されることにより駆動し、冷却水をシリンダヘッド等へ供給することが可能となる。
【００１２】
このような内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置及びスタータ等の内燃機関を始動させる始動手段へのバッテリからの給電を制御する給電制御装置であって、前記始動手段にて内燃機関を始動させるべく当該始動手段に給電させる際に、前記バッテリの電圧が所定値以下の場合には前記関連装置への給電を禁止する給電禁止手段を備える給電制御装置においては、前記関連装置の消費電力如何に拘らず、前記始動装置が内燃機関を始動できるように、給電禁止手段が、バッテリの電圧が所定値以下の場合には前記関連装置への給電を禁止する。
【００１３】
しかしながら、関連装置の消費電力が小さいときは、バッテリの電圧が所定値以下であっても内燃機関の始動に支障を与えない場合もある。一方、例えば、関連装置が（１）の空燃比センサである場合であって、早期に活性状態とすべく、内燃機関の始動前から、給電させている場合に、当該空燃比センサへの給電が禁止されると、その分空燃比センサが活性状態になることが遅れ、始動当初から精度よく空燃比の検出を行うことが困難となる。
【００１４】
そこで、本発明は、前記関連装置の消費電力を算出する消費電力算出手段をさらに備え、前記給電禁止手段は、例えば、関連装置の消費電力が小さい場合はバッテリの所定値を低くするというように、前記消費電力算出手段にて算出された消費電力に応じて前記バッ
テリの電圧の所定値を変更する。このようにすることで、不必要に給電を禁止することを防止することができる。
【００１５】
また、前記消費電力算出手段は、前記関連装置に付設されたヒータの抵抗値あるいは当該ヒータに流れる電流から消費電力を算出することが好適である。ヒータの抵抗値あるいはヒータに流れる電流を用いると、関連装置の消費電力を正確に算出することができるからである。
【００１６】
また、上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関を始動させる始動手段及び前記内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置へのバッテリからの給電を制御する給電制御装置であって、前記関連装置への給電を開始した後の積算の給電量を算出する積算給電量算出手段と、当該積算給電量算出手段にて算出した積算の給電量が、前記始動手段への給電を開始させる前であって前記関連装置への給電を開始した時点の前記バッテリの電圧に基づいて定められる所定値以上の場合に、前記関連装置への給電を禁止する給電禁止手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
例えば、始動手段への給電を開始させる前であって関連装置への給電を開始した時点のバッテリの電圧に基づいて、始動手段が内燃機関を始動させるのに必要な給電量を考慮して所定値を定め、積算給電量算出手段にて算出した関連装置への給電を開始した後の積算の給電量が、前記所定値以上の場合に、給電禁止手段が前記関連装置への給電を禁止するので、関連装置での消費電力が多くなりすぎることに起因して内燃機関の始動が不能になることを防止することができる。また、不必要に空燃比検出手段等の内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置への給電を禁止することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、内燃機関始動時に不必要に空燃比センサ等の内燃機関の運転状態の制御に関連する関連装置への給電を禁止することを防止し、早期に精度良く内燃機関の運転状態を制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明に係る給電制御装置の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。ここでは、車両駆動用の内燃機関に適用した給電制御装置を例に挙げて説明する。
【００２１】
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ガソリン機関である。
【００２２】
内燃機関１には、吸気枝管３が接続されており、吸気枝管３の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート１ａを介して連通している。
【００２３】
前記吸気枝管３は、吸気管４に接続されている。前記吸気管４における吸気枝管３の直上流に位置する部位には、該吸気管４内を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁５が設けられている。このスロットル弁５には、スロットル開度に応じた電気信号を出力するスロットルセンサ６が取り付けられている。スロットル弁５の上流の吸気管４には、該吸気管４内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ７が取
り付けられている。
【００２４】
また、吸気枝管３には、各気筒２に流入する吸気中へ燃料を噴射する燃料噴射弁８が備えられている。各燃料噴射弁８は、燃料を分配する燃料分配管９に接続されている。
【００２５】
このように構成された吸気系では、吸気は吸気管４を介して吸気枝管３に流入する。吸気枝管３に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２へ流入する。この際に燃料噴射弁８に駆動電流が印加されて燃料噴射弁８が開弁し、その結果、燃料噴射弁８から吸気枝管３内若しくは吸気ポート１ａ内へ燃料が噴射される。噴射された燃料は吸気とともに混合気となって各気筒２に流入する。気筒２内では点火プラグ（図示省略）により点火された混合気が燃焼する。
【００２６】
一方、内燃機関１には、排気枝管１０が接続され、排気枝管１０の各枝管が排気ポート１ｂを介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００２７】
前記排気枝管１０は、排気管１１と接続され、この排気管１１は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。
【００２８】
前記排気管１１の途中には、触媒コンバータ１２が設けられている。この触媒コンバータ１２は、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び酸化窒素（ＮＯｘ）を反応させることにより排気ガスを浄化する。触媒コンバータ１２の上流側には空燃比センサ１３が設けられている。この空燃比センサ１３は、低燃費あるいは排気中の有害な物質の低減等を実現する運転状態となるように、排気の空燃比を検出し、供給する燃料量のフィードバック制御を可能にして、内燃機関１の運転状態の制御に関連する関連装置として機能する。
【００２９】
以上述べたように構成された内燃機関１には、当該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００３０】
ＥＣＵ２０には、各種センサが電気配線を介して接続され、上記したスロットルセンサ６、エアフローメータ７、内燃機関１内の冷却水の温度を検出する水温センサ１４、内燃機関１の出力軸（クランク軸）の回転数である機関回転数を検出可能なクランクポジションセンサ１５等の出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００３１】
一方、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁８等が電気配線を介して接続され、これらを制御することが可能になっている。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１５、エアフローメータ７等の出力信号に基づき、燃料噴射弁８から噴射される燃料量及び噴射する時期を決定する、燃料噴射制御を実行する。
【００３２】
また、ＥＣＵ２０は、ドアスイッチ２２、イグニッション（以下、「ＩＧ」という。）スイッチ２３及びメインリレー２４を介してバッテリ２１に接続されている。メインリレー２４は、接点２４ａと同接点２４ａを開閉駆動するための励磁コイル２４ｂとを備えている。なお、本実施例においては、ドアスイッチ２２は、当該内燃機関１が搭載された車両の運転席のドアが開いている状態で当該スイッチがＯＮになるように構成されている。
【００３３】
そして、本実施例においては、ドアスイッチ２２あるいはＩＧスイッチ２３のいずれかがＯＮにされると、ＥＣＵ２０は、メインリレー駆動回路２０ａへの通電を行い、励磁コイル２４ｂを励磁する。その結果、接点２４ａが閉ざされ、ＥＣＵ２０にバッテリ２１か
ら電力が供給される。これにより、ＥＣＵ２０は、後述するプレヒート制御、始動時給電制御を実行することが可能となる。
【００３４】
一方、ドアスイッチ２２及びＩＧスイッチ２３がＯＦＦにされると、ＥＣＵ２０は、両スイッチがＯＦＦにされた後も、メインリレー２４のＯＦＦ処理要求があるまでは電力が供給され続け、ＯＦＦ処理要求がある場合には、メインリレー駆動回路２０ａに対する通電を停止し、励磁コイル２４ｂを消磁するメインリレーＯＦＦ処理を実行する。これにより、ドアスイッチ２２及びＩＧスイッチ２３がＯＦＦにされた後も、メインリレーＯＦＦ処理が実行されるまでは、ＥＣＵ２０に対して電力が供給される。そして、メインリレーＯＦＦ処理が実行されると接点２４ａが開き、バッテリ２１からＥＣＵ２０自身への電力供給が停止される。なお、バッテリ２１の端子電圧を表す信号が電圧計２７からＥＣＵ２０へ入力されるようになっている。
【００３５】
また、内燃機関１には始動装置としてのスタータ２５が備えられており、スタータスイッチ２６がＯＮにされるとバッテリ２１からスタータ２５へ電力が供給され、内燃機関１が始動させられるようになっている。なお、スタータスイッチ２６は、ＩＧスイッチ２３がＯＮにされたときのみＯＮにされるようになっている。さらに、スタータスイッチ２６のＯＮ／ＯＦＦ信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００３６】
次に、空燃比センサ１３の構成について図２を用いて説明する。
空燃比センサ１３の内部構成を、ＥＣＵ２０との接続回路と共に示す。図２に示す如く、空燃比センサ１３は、その内部に、例えばジルコニア等の材料により構成されたセンサ素子３１と、センサ素子３１を加熱するためのヒータ３２とを備えている。センサ素子３１の一方の端子は定電圧源３３に接続され、また、他方の端子はＥＣＵ２０に接続されていると共に抵抗器３４を介して接地されている。かかる状態でセンサ素子３１に流れる電流（以下、「センサ電流」という。）Ｉは、センサ素子３１の温度が所定の活性化温度Ｔｆ（例えば約７００゜Ｃ）以上の場合に、図１に示す排気管１１内の酸素濃度に応じて変化する。ＥＣＵ２０には、センサ電流Ｉに応じた電圧が入力され、この入力電圧に基づいて、排気ガス中の酸素濃度、すなわち、空燃比が検出される。
【００３７】
一方、ヒータ３２は、通電制御回路３５を介してＥＣＵ２０に接続されている。通電制御回路３５は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号に応じて、バッテリ２１を電源として、ヒータ３２へ通電する電流量を制御する。ヒータ３２には、また、ヒータ電圧検出回路３６及びヒータ電流検出回路３７が接続されている。ヒータ電圧検出回路３６は、ヒータ３２に印可される電圧に応じた信号をＥＣＵ２０に向けて出力する。また、ヒータ電流検出回路３７は、ヒータ３２に流れる電流に応じた信号をＥＣＵ２０に向けて出力する。ＥＣＵ２０は、これらの信号に基づいてヒータ３２の抵抗値（以下、「ヒータ抵抗」という。）Ｒを検出する。
【００３８】
そして、ヒータ抵抗Ｒとヒータ３２の温度（以下、「ヒータ温度」という。）Ｔとは図３（ａ）に示すような相関関係があり、また、ヒータ３２に発生する電圧Ｖが一定であるとすると、ヒータ抵抗Ｒとヒータ３２に流れる電流（以下、「ヒータ電流」という。）Ｉは図３（ｂ）に示すような相関関係がある。それゆえ、ヒータ温度Ｔとヒータ３２の消費電力（以下、「ヒータ電力」という。）Ｐとは図３（ｃ）に示すような相関関係となる。したがって、ヒータ抵抗Ｒを検出することにより、ヒータ３２の温度及びヒータ３２の消費電力Ｐを算出することができる。
【００３９】
ＥＣＵ２０は、センサ素子３１の温度が活性化温度Ｔｆとなるようにヒータ３２への通電量を制御する。その際、ＥＣＵ２０はヒータ抵抗Ｒに基づいてヒータ温度を求め、このヒータ温度をセンサ素子３１の温度として用いる。上述の如く、センサ素子３１の温度が
活性化温度Ｔｆ以上に維持された状態では、センサ電流Ｉは、空燃比に応じて変化する。従って、ＥＣＵ２０は、上記の如くヒータ３２への通電量を制御することで、センサ電流Ｉに基づいて空燃比を検出することが可能となる。そして、ＥＣＵ２０は、検出した空燃比に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行する。
【００４０】
ところで、内燃機関の冷間始動時には、センサ素子３１の温度はほぼ外気温まで低下しているため、空燃比センサ１３のヒータ３２への通電が開始された後、センサ素子３１の温度が活性化温度Ｔｆに達するまで、すなわち、空燃比センサ１３の出力信号に基づく空燃比フィードバック制御が可能となるまでには、ある程度の時間が必要とされる。
【００４１】
このため、運転者により内燃機関１が始動させられた後に空燃比センサ１３のヒータ３２への通電を開始するのでは、センサ素子３１の温度の上昇が間に合わず、機関始動直後から空燃比フィードバック制御を開始できない場合がある。特に、内燃機関１の温度が低い時ほどセンサ素子３１の温度が活性化温度Ｔｆに達するまでに長い時間を要するので、機関始動直後から空燃比フィードバック制御を開始できない可能性が高い。
【００４２】
そこで、本実施例では、内燃機関１の始動直後から空燃比フィードバック制御を可能とすべく、内燃機関１の始動前からヒータ３２への通電が開始される、プレヒートを実行することとしている。
【００４３】
以下、プレヒート制御の際にＥＣＵ２０が実行するルーチンを詳細に説明する。
【００４４】
図４は、プレヒートを行うべくＥＣＵ２０が実行する制御ルーチンのフローチャート図である。本ルーチンは、予めＥＣＵ２０に記憶されており、ＥＣＵ２０に電力が供給されている間、所定時間毎（例えば、６５ｍｓ毎）に繰り返されるルーチンである。
【００４５】
本ルーチンにおいて、先ずＥＣＵ２０は、ステップ（以下、「Ｓ」という。）１０１において、ドアスイッチ（ＳＷ）２２あるいはＩＧスイッチ（ＳＷ）がＯＮとなったか否かを判別する。
【００４６】
そして、Ｓ１０１において、ドアスイッチ２２及びＩＧスイッチ２３がＯＮとなっていないと判別された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において、ドアスイッチ２２あるいはＩＧスイッチがＯＮとなっていると判別された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進む。
【００４７】
Ｓ１０２においては、空燃比センサ１３の活性フラグＦ１が「１」であるか否かを判別する。なお、活性フラグＦ１は、後述するように活性状態である時に「１」にセットされ、ＩＧスイッチ２３がＯＦＦからＯＮに切り替えられるときにリセットされる。そして、Ｆ１＝１である場合はＳ１０３へ進み、後述する素子温フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を実行する。一方、Ｆ１＝１でない場合はＳ１０４へ進む。
【００４８】
Ｓ１０４において、ＥＣＵ２０は、センサ素子３１の温度が活性化温度Ｔｆ以上であるか否かを判別する。そして、センサ素子３１の温度が活性化温度Ｔｆ以上である場合は、空燃比センサ１３の活性フラグＦ１を「１」にセットし、Ｓ１０３へ進む。一方、センサ素子３１の温度が活性化温度Ｔｆより低い場合は、Ｓ１０６へ進み、空燃比センサ１３を早期に活性化させるべくヒータ３２にできるだけ大電力を供給する始動時昇温制御を実行する。
【００４９】
Ｓ１０３にて実行される素子温Ｆ／Ｂ制御は、センサ素子３１の温度が活性化温度Ｔｆ
に達した後に実行されるものであり、センサ素子３１を活性状態に維持するためにヒータ３２への通電を制御するものである。
【００５０】
このようにしてプレヒートを実行することにより、内燃機関１が始動される前からヒータ３２に通電されて電力が供給され空燃比センサ１３が加熱されるので、空燃比センサ１３を早期に活性状態にすることができる。
【００５１】
しかしながら、内燃機関１の始動時において、スタータスイッチ２６がＯＮにされてスタータ２５に電力が供給される際に、バッテリ２１の電圧が低いと、空燃比センサ１３を加熱することが、内燃機関１の始動に支障を与える場合がある。
【００５２】
そこで、本実施例においては、かかる支障を回避するため、空燃比センサ１３の消費電力及びバッテリ２１の電圧に応じて、ヒータ３２に通電させて空燃比センサ１３に電力を供給し続けるか否かを制御する第１の始動時給電制御を実行する。
【００５３】
以下、第１の始動時給電制御の際にＥＣＵ２０が実行するルーチンを詳細に説明する。図５は、第１の始動時給電制御を行うべく給電制御装置として機能するＥＣＵ２０が実行する制御ルーチンのフローチャート図である。本ルーチンは、予めＥＣＵ２０に記憶されており、ＥＣＵ２０に電力が供給されている間、所定時間毎（例えば、６５ｍｓ毎）に繰り返されるルーチンである。
【００５４】
Ｓ２０１では、スタータスイッチ２６がＯＮであるか否かを判別する。そして、スタータスイッチ２６がＯＮであると判別された場合はＳ２０２へ進み、ＯＮではないと判別された場合はＳ２０５へ進む。
【００５５】
Ｓ２０２において、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１３のヒータ３２の消費電力を算出する。ヒータ３２の消費電力を算出する手法としては、上述した手法によりヒータ抵抗Ｒを検出し、図３に示すヒータ抵抗Ｒ、ヒータ温度Ｔ及びヒータ電力Ｐの相関関係に基づいて算出することを例示することができる。ただし、ヒータ抵抗Ｒは、製品毎にバラツキが生じ、ヒータ電力Ｐを全ての製品において精度良く算出することが困難となることも考えられるので、ヒータ電圧検出回路３６による出力及びヒータ電流検出回路３７による出力に基づいて、ヒータ３２の消費電力を算出してもよい。
【００５６】
その後、Ｓ２０３へ進み、バッテリ２１の電圧の所定値Ｖｆを算出する。これは、内燃機関１を始動させるために必要なスタータ２５の消費電力及びＳ２０２において算出したヒータ３２の消費電力を発生させることができる最低の電圧Ｖｍｉｎを所定値Ｖｆとするものである。すなわち、所定値Ｖｆは、ヒータ３２の温度に応じて変化するものであり、ヒータ３２の温度が高くなるにつれて、所定値Ｖｆは低くなる。なお、所定値Ｖｆは、前記最低の電圧Ｖｍｉｎに若干の余裕をもたせて定めてもよい。
【００５７】
その後、Ｓ２０４へ進み、電圧計２７によりＥＣＵ２０に入力されたバッテリ電圧がＳ２０３にて算出した所定値Ｖｆ以上であるか否かを判別する。そして、バッテリ電圧が所定値Ｖｆ以上であると判別された場合はＳ２０５へ進み、ヒータ３２への通電を継続させ本ルーチンの実行を終了する。
【００５８】
一方、バッテリ電圧が所定値Ｖｆより低いと判別された場合はＳ２０６へ進み、ヒータ３２への電力の供給を禁止すべくヒータ３２への通電を停止させる。こうすることにより、空燃比センサ１３を加熱することに起因して、内燃機関１を始動させることができなくなることを防止することができる。
【００５９】
また、上述した第１の始動時給電制御によれば、空燃比センサ１３のヒータ３２の消費電力に応じて所定値Ｖｆを変更し、バッテリ２１が所定値Ｖｆより低い場合にのみヒータ３２への電力の供給が禁止されるので、内燃機関１の始動時に、不必要に空燃比センサ１３への電力の供給を禁止することを防止し、早期に空燃比センサ１３を活性状態にすることができる。その結果、空燃比センサ１３の出力値を基に、早期に精度良く内燃機関の運転状態を制御することができる。
【００６０】
ただし、上述したプレヒート制御においてはドアスイッチ２２がＯＮとなると同時に空燃比センサ１３のヒータ３２へ通電するプレヒートが実行されるが、ドアスイッチ２２がＯＮとなった後、スタータスイッチがＯＮとなり、内燃機関１が始動させられるまでには長期間を要する場合がある。かかる場合、その間も空燃比センサ１３のヒータ３２へ通電され続け、内燃機関１を始動させる時に、バッテリ２１の電圧が、内燃機関１を始動させるのに必要な電圧より低くなるおそれがある。
【００６１】
そこで、次に、かかる弊害を防止することが可能な第２の始動時給電制御について説明する。
【００６２】
図６は、第２の始動時給電制御を行うべく給電制御装置として機能するＥＣＵ２０が実行する制御ルーチンのフローチャート図である。本ルーチンは、予めＥＣＵ２０に記憶されており、ＥＣＵ２０に電力が供給されている間、所定時間毎（例えば、６５ｍｓ毎）に繰り返されるルーチンである。
【００６３】
Ｓ３０１からＳ３０６は、第１の始動時給電制御のＳ２０１からＳ２０６と各々同一なのでその詳細な説明は省略する。
【００６４】
Ｓ３０１にてスタータスイッチがＯＮではないと判別された場合はＳ３０７へ進み、本ステップにおいて内燃機関１が始動しているか否かを判別する。そして、内燃機関１が始動していると判別された場合はＳ３０８へ進み、ヒータ３２へ通電させ、本ルーチンの実行を終了する。一方、内燃機関１が始動していないと判別された場合はＳ３０９へ進む。
【００６５】
Ｓ３０９においては、ヒータ３２へ通電開始してから、これまでにヒータ３２へ供給した電力の積算値である積算ヒータ電力を算出する。これは、ヒータ電圧検出回路３６による出力及びヒータ電流検出回路３７による出力に基づいて算出するものである。
【００６６】
その後、Ｓ３１０へ進み、ヒータ３２へ通電開始時のバッテリ電圧と図７に示すようなマップに基づいて、スタータ２５が内燃機関１を始動させるのに必要となる電力をバッテリ２１が供給することができるようにするためには、Ｓ３０９にて算出した積算ヒータ電力が超えてはいけない所定値Ｐｆを算出する。この所定値Ｐｆは、ヒータ３２へ通電開始時のバッテリ電圧が大きいほど高くなるように算出される。
【００６７】
Ｓ３１１においては、Ｓ３０９にて算出した積算ヒータ電力がＳ３１０にて算出した所定値Ｐｆより低いか否かを判別する。そして、積算ヒータ電力がＳ３１０にて算出した所定値Ｐｆより低い場合は、まだバッテリ電圧は十分に高いので、Ｓ３０８へ進み、ヒータ３２に通電させ、本ルーチンの実行を終了する。
【００６８】
一方、積算ヒータ電力がＳ３１０にて算出した所定値Ｐｆ以上である場合は、Ｓ３１２へ進み、空燃比センサ１３への電力の供給を禁止すべくヒータ３２への通電を停止させる。その後Ｓ３１３へ進み、ＥＣＵ２０の電源をＯＦＦにさせるべくメインリレーのＯＦＦ処理を要求する。
【００６９】
このように、ヒータ３２への通電開始時のバッテリ電圧とヒータ３２へ通電開始後に供給した積算の電力に応じて、ヒータ３２への通電をするかしないかを決定することで、内燃機関１を始動させる際に必要となる電力が不足することを防止することができる。
【００７０】
以上の実施例においては、内燃機関１の運転状態の制御に関連する関連装置として空燃比センサ１３を例示し、当該空燃比センサ１３のヒータ３２への通電を制御し、空燃比センサ１３への給電を制御することについて述べたが、その他、内燃機関１の運転状態の制御に関連する関連装置としては、燃料噴射弁８を例示することができる。
【００７１】
そして、燃料噴射弁８においてもヒータを付設している場合、当該ヒータにバッテリから通電されて燃料噴射弁８が加熱されることにより、燃料を加熱しつつ噴射することが可能となる。
【００７２】
したがって、燃料噴射弁８のヒータへの通電にあたっても上述した空燃比センサ１３のヒータへの通電と同様に制御することで、内燃機関１が始動当初から、加熱された燃料を噴射することが可能となると共に、不必要に燃料噴射弁８への給電を停止することを防止することができる。その結果、内燃機関の運転状態を精度よく制御することができる。
【００７３】
その他、内燃機関１の運転状態の制御に関連する関連装置としては、内燃機関１の始動当初から、ピストン、シリンダ、コンロッド等の被潤滑部材が円滑に動くような運転状態となるように、高温のオイルを前記被潤滑部材へ供給するオイルポンプ（図示省略）、内燃機関１の始動当初から、排気中の有害な物質を低減する運転状態となるように、供給される燃料を気化・霧化し易くするべく、高温に保温・貯留された冷却水を内燃機関１のシリンダヘッド等へ供給する冷却水ポンプ（図示省略）等を例示することができる。
【００７４】
そして、これらのポンプへの給電を、上述した空燃比センサ１３への給電制御と同様に制御することで、内燃機関１が始動前から、高温のオイルあるいは冷却水を供給することが可能となると共に、不必要にこれらのポンプへの給電を停止することを防止することができる。その結果、内燃機関の始動当初から内燃機関の運転状態を精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】空燃比センサの概略構成を示す図である
【図３】ヒータ抵抗、ヒータ温度及びヒータ電力の相関関係を示した図である。
【図４】プレヒート制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図５】第１の始動時給電制御に係る制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図６】第２の始動時給電制御に係る制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図７】ヒータへの通電開始時のバッテリ電圧と積算ヒータ電力の所定値との相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  内燃機関
５  スロットル弁
６  スロットルセンサ
７  エアフローメータ
８  燃料噴射弁
１３  空燃比センサ
１４  水温センサ
１５  クランクポジションセンサ
２０  ＥＣＵ
２１  バッテリ
２２  ドアスイッチ
２３  イグニッションスイッチ
２４  メインリレー
２５  スタータ
２６  スタータスイッチ
３１  センサ素子
３２  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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