(57)【要約】【課題】ショートトリップ運転が何回も繰り返された後に内燃機関を始動する場合に、排気管内の水分の付着による空燃比センサの素子割れを防止しながら空燃比センサを早期に活性化できるようにする。【解決手段】排気管の暖機完了前（排気管内の水分が蒸発して排出される前）にエンジンが停止されるショートトリップ運転の連続回数が所定回数以上になった後にエンジンを始動する場合は、排気管内の水分の付着による空燃比センサの素子割れを防止するためにプレヒート制御を実行する。このプレヒート制御では、空燃比センサのセンサ素子を水分が付着しても素子割れが発生しない温度で予熱するようにヒータの通電を制御する。その際、ショートトリップ運転の連続回数に応じて排気管内の水分量が変化するのに対応して、プレヒート制御の実行時間とヒータ通電量（デューティ比）を設定する。【選択図】図５
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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た排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度を制御する排出ガスセンサのヒータ制御装置において、
前記内燃機関が暖機完了前に停止されるショートトリップ運転を判定するショートトリップ運転判定手段と、
前回の内燃機関運転終了時までに前記ショートトリップ運転の連続回数が所定回数以上になっているときに前記内燃機関を始動する場合にその始動から暫くの期間が経過するまで前記センサ素子をその活性温度よりも低い温度で予熱するように前記ヒータの通電を制御する予熱通電制御を実行する予熱通電制御手段とを備え、
前記予熱通電制御手段は、前記予熱通電制御の実行時間と前記ヒータの通電量のうちの少なくとも一方を前記ショートトリップ運転の連続回数に応じて設定することを特徴とする排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項２】
前記ショートトリップ運転判定手段は、前記ショートトリップ運転を判定する際の判定条件を外気温に応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載の排出ガス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、排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度を制御する排出ガスセンサのヒータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子制御化された内燃機関では、排気管に排出ガスの空燃比やリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ（空燃比センサ、酸素センサ等）を設け、この排出ガスセンサの出力に基づいて実空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量や吸入空気量等をフィードバック制御するようにしている。一般に、排出ガスセンサは、センサ素子の温度が活性温度まで昇温しないと、検出精度が悪いため、排出ガスセンサにヒータを内蔵し、内燃機関の始動時からセンサ素子をヒータで加熱して排出ガスセンサの活性化を促進するようにしている。
【０００３】
ところで、内燃機関の排出ガスには、燃料と空気の燃焼反応によって生成された水蒸気が含まれており、内燃機関の始動直後で排気管温度が低いときには、水蒸気を含んだ排出ガスが排気管内で冷やされるため、排気管内で排出ガス中の水蒸気が凝縮して凝縮水が生じることがある。このため、始動直後に排気管内で生じた凝縮水が排出ガスセンサのセンサ素子に付着する可能性があり、その結果、ヒータで加熱された高温のセンサ素子が凝縮水の付着による局所冷却（熱歪み）によって割れてしまう“素子割れ”が発生することがある。
【０００４】
この対策として、特許文献１（特開２００３−８３１５２号公報）に記載されているように、排気温度と外気温度に基づいて排気管温度を算出し、この排気管温度が所定温度よりも低いときには、排気管内に凝縮水が発生すると判断して、排出ガスセンサの温度を、水分が付着しても素子割れが発生しない温度領域に維持するようにヒータの通電を制御するようにしたものがある。
【特許文献１】特開２００３−８３１５２号公報（第９頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関の始動後に排出ガスの熱で排気管が暖機されて排気管温度が十分に上昇すると、排気管内の水分が蒸発して排出されるが、排気管の暖機完了前（つまり排気管内の水分が蒸発して排出される前）に内燃機関が停止されるショートトリップ運転が繰り返されると、排気管内に水分が蓄積されていく。上記特許文献１の技術では、このようなショートトリップ運転による排気管内の水分増加が全く考慮されていないため、ショートトリップ運転が繰り返された場合は、上述した水分の付着による排出ガスセンサの素子割れを十分に防止できない。
【０００６】
そこで、本発明者らは、ショートトリップ運転の連続回数が所定回数を越えたときに、排気管内に水分が蓄積されていると判断して、内燃機関の運転開始時にセンサ素子の温度をその活性温度よりも低い温度（水分が付着しても素子割れが発生しない温度）に維持するようにヒータの通電を制御する予熱通電制御を実行するシステムを研究しているが、この研究過程で、次のような新たな課題が判明した。
【０００７】
ショートトリップ運転が何回も繰り返された後の内燃機関の始動時に、排気管内の水分が蒸発して排出されるまでの期間に対して予熱通電制御の実行時間が長過ぎると、排出ガスセンサの活性化が遅れてしまい、その分、空燃比フィードバック制御の開始が遅れて、排気エミッションが悪化する可能性がある。一方、排気管内の水分が蒸発して排出されるまでの期間に対して予熱通電制御の実行時間が短過ぎると、排気管内に水分が残った状態でセンサ素子を活性温度まで昇温させるヒータ通電制御が開始されてしまい、水分の付着による排出ガスセンサの素子割れが発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、ショートトリップ運転が何回も繰り返された後に内燃機関を始動する場合に、排気管内の水分の付着による排出ガスセンサの素子割れを防止しながら、排出ガスセンサをできるだけ早期に活性化することができる排出ガスセンサのヒータ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、請求項１に係る発明は、内燃機関の排気管に設けられた排出ガスセンサのセンサ素子を加熱するヒータの通電を制御して該センサ素子の温度を制御する排出ガスセンサのヒータ制御装置において、内燃機関が暖機完了前に停止されるショートトリップ運転を判定するショートトリップ運転判定手段と、前回の内燃機関運転終了時までに前記ショートトリップ運転の連続回数が所定回数以上になっているときに内燃機関を始動する場合にその始動から暫くの期間が経過するまで前記センサ素子をその活性温度よりも低い温度で予熱するように前記ヒータの通電を制御する予熱通電制御を実行する予熱通電制御手段とを備え、前記予熱通電制御手段は、前記予熱通電制御の実行時間（ヒータの通電時間）と前記ヒータの通電量のうちの少なくとも一方を前記ショートトリップ運転の連続回数に応じて設定するようにしたものである。
【００１０】
前述したように、ショートトリップ運転の連続回数に応じて排気管内に蓄積される水分量が変化し、それに伴って内燃機関の始動後に排気管内の水分が蒸発して排出されるまでの期間が変化する。従って、ショートトリップ運転の連続回数に応じて予熱通電制御の実行時間（ヒータの通電時間）やヒータ通電量を設定すれば、ショートトリップ運転の連続回数に応じて排気管内の水分量が変化するのに対応して、予熱通電制御の実行時間やヒータ発熱量（センサ素子の温度）を適正に変化させることができる。これにより、ショートトリップ運転が何回も繰り返されて排出ガスセンサの素子割れの危険性が予知される場合は、排気管内の実際の水分量が多くなるほど、予熱通電制御の実行時間を長くしたり、ヒータ発熱量を低下させてセンサ素子の温度を低下させて、万一、センサ素子に水が付着しても素子割れを生じさせないという制御が可能となる。このようにすれば、ショートトリップ運転が何回も繰り返された後に内燃機関を始動する場合でも、排気管内の水分の付着による排出ガスセンサの素子割れを防止しながら、予熱通電制御の実行時間を排気管内の実際の水分量に応じた適正な時間に設定することが可能となり、排出ガスセンサをできるだけ早期に活性化することができる。
【００１１】
この場合、外気温が高くなるほど排気管内の温度が高くなって排気管内の水分が蒸発しやすくなることを考慮して、請求項２のように、ショートトリップ運転を判定する際の判定条件を外気温に応じて変化させるようにしても良い。このようにすれば、外気温に応じて排気管の暖機完了までの期間（排気管内の水分が蒸発して排出されるまでの期間）が変化するのに対応して、ショートトリップ運転を判定する際の判定条件を適正に変化させることができ、ショートトリップ運転の判定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１３が設けられている。このスロットルバルブ１３の下流側には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１４が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１４の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁１５が取り付けられている。また、吸気管１２には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１６や、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１７が設けられている。更に、吸気温が吸気温センサ１８によって検出される。
【００１３】
一方、エンジン１１の排気管１９には、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２０（排出ガスセンサ）が設けられている。また、排気管１９のうちの空燃比センサ２０の上流側と吸気管１２のうちのスロットルバルブ１３の下流側との間に、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ配管２１が接続され、このＥＧＲ配管２１の途中に排出ガス還流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ弁２２が設けられている。
【００１４】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２３や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にクランク角信号（パルス信号）を出力するクランク角センサ２４が取り付けられている。このクランク角センサ２４のクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１５】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２５に入力される。このＥＣＵ２５は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１５の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。
【００１６】
次に、図２を用いて空燃比センサ２０の構成について説明する。空燃比センサ２０のセンサ素子２６は、絶縁層２７に固体電解質層２８と拡散抵抗層２９と遮蔽層３０とが積層された積層構造型のセンサ素子である。固体電解質層２８は、部分安定化ジルコニア製のシートで形成され、この固体電解質層２８を挟むように拡散層側電極３１と大気側電極３２が対向配置されている。各電極３１，３２は、白金Ｐｔ等により形成されている。
【００１７】
また、拡散抵抗層２９は、拡散層側電極３１へ排出ガスを導入するための多孔質シートで形成され、遮蔽層３０は、排出ガスの透過を抑制するための緻密層で形成されている。これら拡散抵抗層２９と遮蔽層３０は、いずれもアルミナ、ジルコニア等のセラミックをシート成形法等により成形したものであるが、ポロシティの平均孔径及び気孔率の違いによりガス透過率が相違するものとなっている。
【００１８】
一方、絶縁層２７のうち大気側電極３２が配置される部分には、大気ダクト３３が形成され、絶縁層２７の内部には、白金Ｐｔ等により形成されたヒータ３４が埋設されている。このヒータ３４は、バッテリ電源からの通電により発熱する線状の発熱体であり、その発熱によりセンサ素子２６全体を加熱するようになっている。尚、ヒータ３４は、絶縁層２７に埋設される構成（センサ素子２６に内蔵される構成）に限定されず、センサ素子２６に外付けされる構成であっても良い。
【００１９】
センサ素子２６の周囲の排出ガスは、拡散抵抗層２９の側方部から導入されて拡散層側電極３１に達する。排出ガスがリーン雰囲気の場合には、排出ガス中の酸素が、電極３１，３２間の電圧印加により拡散層側電極３１で分解されてイオン化されて固体電解質層２８を通過した後、大気側電極３２より大気ダクト３３に排出される。このときに、大気側電極３２→拡散層側電極３１の向きに電流が流れる。一方、排出ガスがリッチ雰囲気の場合には、大気ダクト３３内の酸素が、大気側電極３２で分解されてイオン化されて固体電解質層２８を通過した後、拡散層側電極３１より排出され、排出ガス中のＨＣやＣＯ等の未燃成分と触媒反応する。このときに、拡散層側電極３１→大気側電極３２の向きに電流が流れる。これにより、空燃比センサ２０は、所定の印加電圧において出力電流（限界電流値）が空燃比と直線的な相関関係を有するようになる。
【００２０】
ＥＣＵ２５は、エンジン運転中に、空燃比センサ２０の出力に基づいて排出ガスの空燃比を検出し、その検出空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量等をフィードバック制御する。また、空燃比センサ２０は、センサ素子２６の温度が活性温度（例えば７５０℃）まで昇温しないと検出精度が悪いため、ＥＣＵ２５は、センサ素子２６の素子インピーダンスに基づいて素子温度を検出し、その素子温度が活性温度になるようにヒータ３４の通電を制御してセンサ素子２６を加熱する。
【００２１】
ところで、エンジン運転開始後に排出ガス等の熱で排気管１９が暖機されて排気管温度が上昇すると、排気管１９内の水分が蒸発して排出されるが、排気管１９の暖機完了前（つまり排気管１９内の水分が蒸発して排出される前）にエンジン１１が停止されるショートトリップ運転が繰り返されると、排気管１９内に水分が蓄積されていく。エンジン始動後に排気管１９内に水分が残った状態でセンサ素子２６を活性温度まで昇温させるヒータ通電制御を開始すると、排気管１９内の水分が空燃比センサ２０の高温のセンサ素子２６に付着して“素子割れ”が発生する可能性がある。
【００２２】
そこで、ＥＣＵ２５は、後述する図３のショートトリップ運転判定プログラムを実行することで、エンジン１１が停止される毎に、エンジン運転時間（エンジン始動からエンジン停止までの経過時間）をショートトリップ運転判定時間と比較して、排気管１９の暖機完了前（つまり、排気管１９内の水分が蒸発して排出される前）にエンジン１１が停止されるショートトリップ運転であるか否かを判定し、ショートトリップ運転の連続回数をカウントする。
【００２３】
更に、ＥＣＵ２５は、後述する図４のヒータ通電制御プログラムを実行することで、ショートトリップ運転の連続回数が所定回数以上の場合には、図５に示すように、ウエットモードヒータ通電制御を実行する。このウエットモードヒータ通電制御では、エンジン運転開始時にセンサ素子２６をその活性温度よりも低い温度（水分が付着しても素子割れが発生しない温度）で予熱するようにヒータ３４の通電を制御するプレヒート制御（予熱通電制御）を実行する。その際、ショートトリップ運転の連続回数に応じてマップ等によりプレヒート制御の実行時間（ヒータ通電時間）とヒータ通電量（例えばデューティ比）を設定する。
【００２４】
一般に、ショートトリップ運転の連続回数が多くなるほど排気管１９内に蓄積される水分量が増加し、それに伴ってエンジン始動後に排気管１９内の水分が蒸発して排出されるまでの期間（以下「排気管内水分蒸発期間」という）が長くなるため、本実施例では、ショートトリップ運転の連続回数が多くなるほど、プレヒート制御の実行時間（ヒータ通電時間）が長くなるように設定される。これにより、ショートトリップ運転の連続回数に応じて排気管内水分蒸発期間（排気管１９内の水分量）が変化するのに対応して、プレヒート制御の実行時間を変化させることができる。更に、ショートトリップ運転の連続回数が少なくなるほど（つまりプレヒート制御の実行時間が短くなるほど）、プレヒート制御のヒータ通電デューティ比（ヒータ３４の発熱量）が大きくなるように設定される。これにより、プレヒート制御の実行時間が変化しても、そのプレヒート制御の実行時間中にヒータ３４に供給する合計電力量ひいてはヒータ３４の合計発熱量を均等化することが可能となり、プレヒート制御の実行時間が変化しても、プレヒート制御終了時のセンサ素子２６の温度を目標予熱温度付近に制御できる。この目標予熱温度は、センサ素子２６に水分が付着しても、素子割れが生じない温度範囲内で設定される。
【００２５】
その後、プレヒート制御開始から設定した実行時間が経過した時点で、素子温度フィードバック制御に移行する。この素子温度フィードバック制御では、センサ素子２６の温度を活性温度に維持するように、センサ素子２６の温度をそのセンサ素子２６のインピーダンス等に基づいて検出しながらヒータ通電デューティ比をフィードバック制御する。
【００２６】
一方、ショートトリップ運転の連続回数が所定回数よりも少なく、外気温が所定温度よりも高い場合には、図６に示すように、第１のドライモードヒータ通電制御を実行する。この第１のドライモードヒータ通電制御では、プレヒート制御を実行することなく、エンジン始動時から素子温度フィードバック制御を実行する。
【００２７】
これに対して、ショートトリップ運転の連続回数が所定回数よりも少なく、外気温が所定温度以下の場合には、図６に示すように、第２のドライモードヒータ通電制御を実行する。この第２のドライモードヒータ通電制御では、エンジン始動時からプレヒート制御を実行し、プレヒート制御開始から所定のディレイ時間が経過した時点で、素子温度フィードバック制御に移行する。
【００２８】
以下、ＥＣＵ２５が実行する図３及び図４のヒータ通電制御用の各プログラムの処理内容を説明する。
【００２９】
［ショートトリップ運転判定］
図３に示すショートトリップ運転判定プログラムは、ＥＣＵ２５の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいうショートトリップ運転判定手段としての役割を果たす。尚、エンジン停止後も暫くの間、本プログラムを実行するために、図示しないＩＧスイッチ（イグニッション）のオフ後も暫くの間、電源ラインのメインリレー（図示せず）をオン状態に維持してＥＣＵ２５への通電が継続されるようになっている。
【００３０】
本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン始動タイミングを読み込むと共に、外気温センサ（図示せず）で検出した外気温を読み込む。尚、外気温センサを備えていない場合は、吸気温センサ１８の出力に基づいて外気温を推定するようにしても良い。
【００３１】
この後、ステップ１０２に進み、外気温に応じてマップ等によりショートトリップ運転判定時間を算出する。一般に、外気温が低くなるほど排気管１９の暖機完了までの期間（排気管１９内の水分が蒸発して排出されるまでの期間）が長くなるため、ショートトリップ運転判定時間のマップは、外気温が低くなるほどショートトリップ運転判定時間が長くなるように設定されている。このショートトリップ運転判定時間のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２５のＲＯＭに記憶されている。
【００３２】
この後、ステップ１０３に進み、現在までのエンジン運転時間（エンジン始動からの経過時間）をカウントアップした後、ステップ１０４に進み、エンジン１１が停止されたか否かを、例えば、ＩＧスイッチがオフされたか否か、或は、エンジン回転速度が所定値以下になったか否か等によって判定する。
【００３３】
このステップ１０４で、エンジン１１が停止されたと判定された時点で、ステップ１０５に進み、エンジン運転時間（エンジン始動からエンジン停止までの経過時間）がショートトリップ運転判定時間よりも短いか否かによって、ショートトリップ運転であるか否かを判定する。
【００３４】
その結果、ショートトリップ運転であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、ショートトリップ運転の連続回数をカウントするカウンタをカウントアップして、本プログラムを終了する。尚、ショートトリップ運転の連続回数は、ＥＣＵ２５のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶され、エンジン停止中も記憶が保持される。
【００３５】
一方、上記ステップ１０５で、ショートトリップ運転ではないと判定された場合には、ステップ１０７に進み、ショートトリップ運転の連続回数のカウンタを「０」にリセットして、本プログラムを終了する。
【００３６】
［ヒータ通電制御プログラム］
図４に示すヒータ通電制御プログラムは、ＥＣＵ２５の電源オン中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、ＥＣＵ２５の不揮発性メモリに記憶されている前回運転終了時までのショートトリップ運転の連続回数を読み込んだ後、ステップ２０２に進み、前回運転終了時までのショートトリップ運転の連続回数が所定回数（例えば１回）以上であるか否かを判定する。
【００３７】
このステップ２０２で、ショートトリップ運転の連続回数が所定回数以上であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、ウエットモードヒータ通電制御を次のようにして実行する。まず、ステップ２０４で、エンジン始動後にセンサ素子２６の温度を活性温度よりも低い温度（水分が付着しても素子割れが発生しない温度）に維持するようにヒータ３４の通電を制御するプレヒート制御を実行する。その際、ショートトリップ運転の連続回数に応じてマップ等によりプレヒート制御の実行時間（ヒータ通電時間）とヒータ通電デューティ比を算出する。このステップ２０４の処理が特許請求の範囲でいう予熱通電制御手段としての役割を果たす。
【００３８】
一般に、ショートトリップ運転の連続回数が多くなるほど排気管１９内に蓄積される水分量が増加し、それに伴ってエンジン始動後に排気管１９内の水分が蒸発して排出されるまでの期間（排気管内水分蒸発期間）が長くなるため、プレヒート制御の実行時間（ヒータ通電時間）のマップは、ショートトリップ運転の連続回数が多くなるほどプレヒート制御の実行時間が長くなるように設定されている。更に、プレヒート制御のヒータ通電デューティ比のマップは、ショートトリップ運転の連続回数が短くなるほど（つまりヒータ通電時間が短くなるほど）、プレヒート制御のヒータ通電デューティ比が大きくなるように設定されている。これらのプレヒート制御の実行時間のマップとヒータ通電デューティ比のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２５のＲＯＭに記憶されている。
【００３９】
尚、プレヒート制御のヒータ通電デューティ比は、プレヒート制御開始からの経過時間に応じて変化させるようにしても良い。
この後、ステップ２０５に進み、プレヒート制御開始から上記プレヒート制御の実行時間が経過したか否かを判定し、プレヒート制御の実行時間が経過していなければ、プレヒート制御を継続する。
【００４０】
その後、ステップ２０５で、プレヒート制御開始から上記プレヒート制御の実行時間がが経過したと判定された時点で、ステップ２１１に進み、素子温度フィードバック制御に移行する。この素子温度フィードバック制御では、センサ素子２６の温度を活性温度に維持するようにヒータ通電デューティ比をフィードバック制御する。
【００４１】
一方、上記ステップ２０２で、ショートトリップ運転の連続回数が所定回数よりも少ないと判定された場合には、ステップ２０６に進み、外気温が所定温度よりも高いか否かを判定する。このステップ２０６で、外気温が所定温度よりも高いと判定された場合には、ステップ２０７に進み、第１のドライモードヒータ通電制御を実行する。この第１のドライモードヒータ通電制御では、プレヒート制御を実行することなく、ステップ２１１に進み、エンジン運転開始時から素子温度フィードバック制御を実行する。
【００４２】
これに対して、上記ステップ２０６で、外気温が所定温度以下であると判定された場合には、ステップ２０８に進み、第２のドライモードヒータ通電制御を次のようにして実行する。まず、ステップ２０９に進み、エンジン始動時からプレヒート制御を実行する。この後、ステップ２１０に進み、プレヒート制御開始から所定のディレイ時間が経過したか否かを判定し、所定のディレイ時間が経過していなければ、プレヒート制御を継続する。その後、ステップ２１０で、プレヒート制御開始から所定のディレイ時間が経過したと判定された時点で、ステップ２１１に進み、素子温度フィードバック制御に移行する。
【００４３】
以上説明した本実施例では、前回のエンジン運転終了時までにショートトリップ運転の連続回数が所定回数以上になっているときにエンジン１１を始動する場合に、センサ素子２６の温度を活性温度よりも低い温度（水分が付着しても素子割れが発生しない温度）に維持するようにヒータ３４の通電を制御するプレヒート制御を実行すると共に、ショートトリップ運転の連続回数に応じてプレヒート制御の実行時間（ヒータ通電時間）を設定するようにしたので、ショートトリップ運転の連続回数に応じて排気管内水分蒸発期間（排気管１９内の水分量）が変化するのに対応して、プレヒート制御の実行時間を適正に変化させることができる。
【００４４】
しかも、本実施例では、ショートトリップ運転の連続回数に応じてヒータ３４の通電量（デューティ比）を設定するようにしたので、ショートトリップ運転の連続回数が少なくなるほど（つまりプレヒート制御の実行時間が短くなるほど）、プレヒート制御のヒータ３４の通電量（デューティ比）が大きくなるように設定することが可能となる。これにより、プレヒート制御の実行時間が変化しても、そのプレヒート制御の実行時間中にヒータ３４に供給する合計電力量ひいてはヒータ３４の合計発熱量を均等化することが可能となり、プレヒート制御の実行時間が変化しても、プレヒート制御終了時のセンサ素子２６の温度を目標予熱温度付近に制御できる。
【００４５】
これにより、ショートトリップ運転が何回も繰り返された後にエンジン１１を始動する場合でも、空燃比センサ２０の素子割れを防止しながら、プレヒート制御の実行時間を排気管１９内の実際の水分量に応じた適正な時間に設定することが可能となり、排出ガスセンサをできるだけ早期に活性化して早期に空燃比フィードバック制御を開始することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００４６】
また、本実施例では、外気温が高くなるほど排気管１９内の温度が高くなって排気管１９内の水分が蒸発しやすくなることを考慮して、ショートトリップ運転を判定する際に、外気温に応じてショートトリップ運転判定時間を変化させるようにしたので、外気温に応じて排気管１９の暖機完了までの期間（排気管１９内の水分が蒸発して排出されるまでの期間）が変化するのに対応して、ショートトリップ運転判定時間を適正に変化させることができ、ショートトリップ運転の判定精度を向上させることができる。
【００４７】
尚、上記実施例では、外気温に応じてショートトリップ運転判定時間を変化させるようにしたが、ショートトリップ運転判定時間と比較するエンジン運転時間を外気温に応じて補正するようにしても良い。
【００４８】
また、上記実施例では、ショートトリップ運転の連続回数に応じてプレヒート制御の実行時間とヒータ３４の通電量（デューティ比）の両方を変化させるようにしたが、いずれか一方を固定値として、他方のみを変化させるようにしても良い。例えば、プレヒート制御の実行時間のみをショートトリップ運転の連続回数に応じて変化させる場合は、プレヒート制御の実行時間が長くなったときに、プレヒート制御終了時のセンサ素子２６の温度が目標予熱温度を超えて高くなり過ぎないようにするために、プレヒート制御のヒータ３４の通電量を少なめに設定すれば良い。
【００４９】
その他、本発明の適用範囲は、積層型のセンサ素子を有する空燃比センサのヒータ制御に限定されず、例えば、コップ型のセンサ素子を有する空燃比センサのヒータ制御や、排出ガスのリッチ／リーンを検出する酸素センサ等、他の排出ガスセンサのヒータ制御に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】空燃比センサのセンサ素子の概略構成図である。
【図３】ショートトリップ運転判定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】ヒータ通電制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】ウエットモードヒータ通電制御の実行例を示すタイムチャートである。
【図６】ドライモードヒータ通電制御の実行例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１３…スロットルバルブ、１５…燃料噴射弁、１９…排気管、２０…空燃比センサ（排出ガスセンサ）、２５…ＥＣＵ（ショートトリップ運転判定手段，予熱通電制御手段）、２６…センサ素子、３４…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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