(57)【要約】    【課題】  排気量の小さい２輪車用内燃機関において、排気センサの素子割れを回避できるヒータ制御装置を提供する。    【解決手段】  機関回転速度が所定値未満、かつ、機関の吸入空気量が所定値未満である状態、又は、車速が所定値を超える状態が、所定時間以上継続すると、排気管の温度低下により凝縮水が発生し、これが空燃比センサの素子に当たって熱衝撃を発生させる可能性があるものと判断し、ヒータの印加電圧を強制的に低下させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管に設けられ排気中の特定成分濃度を検出する排気センサに備えられるヒータの制御装置であって、
前記排気管の温度の低下条件が所定時間以上継続したときに、前記ヒータへの印加電圧を強制的に低下させることを特徴とする排気センサのヒータ制御装置。
【請求項２】
前記排気管温度の低下条件を、機関回転速度，吸入空気量，車速のうちの少なくとも１つに基づいて判定することを特徴とする請求項１記載の排気センサのヒータ制御装置。
【請求項３】
機関回転速度が所定速度未満で、かつ、吸入空気量が所定量未満である状態、又は、車速が所定速度を超える状態を、前記排気管温度の低下条件として判定することを特徴とする請求項２記載の排気センサのヒータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気センサのヒータ制御装置に関し、特に、２輪車などに使用される排気量の小さい機関に好適なヒータ制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気中の酸素濃度に基づいて混合気の空燃比を検出する排気センサに、該センサを活性状態に保持するためのヒータを設け、該ヒータによる加熱で活性状態に保持される排気センサの検出信号に基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装置が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９−０８８６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、２輪車用の内燃機関では、４輪車に比べて排気量が小さくかつ排気管の熱容量が小さいために排気管の温度が変動し易く、排気管温度の変化に伴って排気凝縮水が発生し、これがヒータで暖められている排気センサの素子に当たることで熱衝撃を生じ、素子割れが発生することがあるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、２輪車用等の排気量の小さい内燃機関であっても、排気センサの素子割れを回避できるヒータ制御装置を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため請求項１記載の発明では、排気管の温度の低下条件が所定時間以上継続したときに、ヒータへの印加電圧を強制的に低下させる構成とした。
【０００６】
かかる構成によると、排気管の温度の低下条件が所定時間以上継続し、凝縮水の発生が推定されるときに、ヒータへの印加電圧を強制的に低下させることで、凝縮水がセンサ素子に当たったときの熱衝撃を小さくし、熱衝撃による素子割れの発生を回避する。
【０００７】
請求項２記載の発明では、排気管温度の低下条件を、機関回転速度，吸入空気量，車速のうちの少なくとも１つに基づいて判定する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、機関回転速度及び／又は吸入空気量から、排気熱量を推定でき、また、車速に基づいて排気管の冷却度合いを推定でき、以って、排気管の温度が低下する条件を判定できる。
【０００９】
請求項３記載の発明では、機関回転速度が所定速度未満で、かつ、吸入空気量が所定量未満である状態、又は、車速が所定速度を超える状態を、前記排気管温度の低下条件として判定する構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、機関回転速度が所定速度未満で、かつ、吸入空気量が所定量未満である状態であれば、排気熱量が小さいために排気管の温度が低下して凝縮水が発生するものと予測し、また、車速が所定速度を超える状態では、排気管の熱が大気中に奪われて排気管の温度が低下し、凝縮水が発生するものと予測する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、実施形態における２輪車用の単気筒内燃機関のシステム構成図である。
【００１３】
図１において、機関１の吸気管２には、スロットルバルブ３が介装され、該スロットルバルブ３で機関１の吸入空気量が制御される。
【００１４】
前記スロットルバルブ３下流の吸気管２には燃料噴射弁４が設けられ、該燃料噴射弁４から噴射された燃料と、スロットルバルブ３を通過した空気とによって混合気が形成される。
【００１５】
前記混合気は、燃焼室５内で点火プラグ６による火花点火により着火燃焼し、燃焼排気は、途中に触媒コンバータ７が介装される排気管８を介して排出される。
【００１６】
前記燃料噴射弁４は、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット１０からの前記噴射パルス信号（空燃比フィードバック制御信号）に応じて開弁駆動され、前記噴射パルス信号のパルス幅によって燃料噴射量が制御される。
【００１７】
前記コントロールユニット１０には、各種センサからの検出信号が入力され、該検出信号に基づく演算処理によって前記噴射パルス信号を出力する。
【００１８】
前記各種センサとしては、スロットルバルブ３上流側で吸入空気量を検出するエアフローメータ１１，機関１の回転速度を検出する回転センサ１２，前記触媒コンバータ７上流側の排気管８内の酸素濃度（特定成分濃度）に基づいて空燃比を検出する排気センサとしての空燃比センサ１３、車速を検出する車速センサ１４が設けられている。
【００１９】
前記空燃比センサ１３には、センサ素子を加熱するヒータ１３ａが設けられている。
【００２０】
尚、前記空燃比センサ１３は、排気中の酸素濃度から空燃比を広域に検出する広域空燃比センサであっても良いし、理論空燃比に対するリッチ・リーンのみを検出するリッチ・リーンセンサであっても良い。
【００２１】
ここで、前記コントロールユニット１３は、前記空燃比センサ１３で検出される空燃比が目標空燃比に一致するように、前記燃料噴射弁４に出力する噴射パルス信号のパルス幅、即ち、燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００２２】
更に、コントロールユニット１３は、前記空燃比センサ１３に備えられたヒータ１３ａの印加電圧を制御する。
【００２３】
図２のフローチャートは、前記コントロールユニット１０によるヒータ印加電圧の制御を示す。
【００２４】
ステップＳ１では、車速，機関回転速度，機関吸入空気量などの各種運転条件の読み込みを行う。
【００２５】
ステップＳ２では、ヒータ制御の許可条件が成立しているか否かを判定する。
【００２６】
ここでは、例えば、各部品及びシステムの故障判定がなされていないこと、また、機関１の始動から所定時間以上経過していることなどを、ヒータ制御の許可条件として判定する。
【００２７】
ヒータ制御の許可条件が成立していないときには、ステップＳ３でヒータ１３ａへの通電を遮断してステップＳ１へ戻る。
【００２８】
一方、ヒータ制御の許可条件が成立しているときには、ステップＳ４へ進み、排気管８の温度低下条件が成立しているか否かを判定する。
【００２９】
前記排気管８の温度低下条件とは、機関回転速度が所定値（１）未満、かつ、機関の吸入空気量が所定値（２）未満であるとき、又は、車速が所定値（３）を超える状態である。
【００３０】
前記機関回転速度及び吸入空気量は、排気熱量を判断するためのパラメータであり、車速は排気管８からの放熱を判断するためのパラメータである。
【００３１】
但し、車速が所定値（３）を超える状態であっても、機関回転速度及び／又は吸入空気量が所定の最大値を超えるときには、排気管８の温度低下条件の不成立を判定することが好ましい。
【００３２】
また、機関回転速度及び吸入空気量から車速の閾値を設定し、該閾値とそのときの車速とから温度低下条件であるか否かを判断させることもできる。
【００３３】
この場合、低回転・低吸気量のときほど車速の閾値を小さくし、実際の車速が閾値を超えるときに、排気管８の温度低下条件であると判断する。
【００３４】
排気管８の温度低下条件が成立しているときには、ステップＳ５へ進み、前記温度低下条件が所定時間以上継続しているか否かを判別する。
【００３５】
ここで、温度低下条件が所定時間以上継続していると判断されたときには、排気管８の温度低下により凝縮水が発生し、これが空燃比センサ１３の素子に当たって熱衝撃を発生させる可能性があるものと判断する。
【００３６】
そして、この場合には、ステップＳ６へ進み、ヒータ１３ａの印加電圧を予め設定された低電圧に固定するか、又は、ヒータ１３ａへの通電を遮断する処理を行わせ、通常よりもヒータ１３ａによる加熱度合いを低下させる。
【００３７】
ヒータ１３ａの印加電圧を低下させるか、ヒータ１３ａへの通電を遮断すれば、センサ温度が低下するから、凝縮水が当たったときの熱衝撃を小さくでき、以って、熱衝撃による素子割れの発生を未然に防止できる。
【００３８】
尚、ステップＳ６へ進んだ場合には、前記空燃比センサ１３の検出信号に基づく空燃比フィードバック制御を停止させるか、ゲインを小さくして行わせることが好ましい。
【００３９】
一方、温度低下条件ではないか、又は、温度低下条件であってもその継続時間が所定時間未満であるときには、ステップＳ７へ進み、通常にヒータ１３ａの印加電圧を制御する。
【００４０】
前記通常のヒータ制御とは、例えば、機関負荷・回転速度に応じて印加電圧を記憶したマップを参照し、そのときの機関負荷・回転速度に対応する電圧をヒータ１３ａに印加する制御や、空燃比センサ１３の内部抵抗からセンサ温度を推定し、該温度と目標温度との偏差に基づいて印加電圧をフィードバック制御するヒータ制御などである。
【００４１】
尚、排気管８の温度低下条件として、外気温度を含めるようにしても良い。
【００４２】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項３記載の排気センサのヒータ制御装置において、
車速が所定速度を超える状態であっても、機関回転速度及び／又は吸入空気量が所定の最大値を超えるときに、温度低下条件の不成立を判定することことを特徴とする排気センサのヒータ制御装置。
【００４３】
かかる構成によると、低速ギヤで高負荷・高回転運転されて、高い車速になっている場合を、排気管の温度低下条件から除外することができ、排気管の温度低下を精度良く判断できる。
（ロ）請求項２記載の排気センサのヒータ制御装置において、
機関回転速度及び吸入空気量に基づいて車速の閾値を設定し、該閾値と実際の車速との比較に基づいて、排気管の温度低下条件であるか否かを判断することを特徴とする排気センサのヒータ制御装置。
【００４４】
かかる構成によると、機関回転速度及び吸入空気量に基づいて推定される排気の熱量と、車速による放熱度合いとの双方を考慮して、排気管の温度低下条件であるか否かを判断することになり、排気管の温度低下を精度良く判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】実施形態におけるヒータ制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１…内燃機関、２…吸気管、３…スロットルバルブ、４…燃料噴射弁、５…燃焼室、６…点火プラグ、７…触媒コンバータ、８…排気管、１０…コントロールユニット、１１…エアフローメータ、１２…回転センサ、１３…空燃比センサ（排気センサ）、１３ａ…ヒータ、１４…車速センサ
【図１】
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【図２】
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