(57)【要約】【課題】温度の急激な変化によるセンサ素子の損傷を防止しながら、排気ガス中の水蒸気による被毒を回避する排気ガス用センサおよびその制御方法を提供する。【解決手段】排気ガス用センサ３０は、センサ素子３１、電極３２ａ、３２ｂ、ヒータ３３、および制御装置３８を備え、制御装置３８が、電極３２ａ、３２ｂに通電する前に、ヒータ３３への通電によってセンサ素子３１の温度を、雰囲気温度θ０からセンサ素子３１の周囲の水分が蒸発する温度の近傍の温度に設定された被毒回避温度θαまで昇温した後に、素子活性化温度θβまで昇温する制御を行うように構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン伝導体で構成されたセンサ素子と、このセンサ素子に接合された電極と、この電極に通電する際に前記センサ素子の温度を予め設定された素子活性化温度まで昇温するヒータとを備え、内燃機関の排気通路に配置されて、排気ガスの成分を検出する排気ガス用センサにおいて、
前記電極に通電する前に、前記ヒータへの通電によって前記センサ素子の温度を、雰囲気温度から前記センサ素子の周囲の水分が蒸発する温度の近傍の温度に設定された被毒回避温度まで昇温した後に、前記素子活性化温度まで昇温する制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする排気ガス用センサ。
【請求項２】
前記被毒回避温度が、１００℃以上、１５０℃以下の温度に設定された請求項１に記載の排気ガス用センサ。
【請求項３】
前記制御装置が、前記ヒータへの通電と通電停止による前記センサ素子の昇温と昇温停止とを繰り返して、前記センサ素子の温度を、前記被毒回避温度から、その被毒回避温度および前記素子活性化温度の間に設定された少なくとも一つの中間温度を経て、前記素子活性化温度まで段階的に昇温する制御を行う構成にした請求項１または２に記載の排気ガス用センサ。
【請求項４】
前記制御装置が、前記センサ素子の温度を前記被毒回避温度から前記素子活性化温度まで徐々に連続的に昇温する制御を行う構成にした請求項１または２に記載の排気ガス用センサ。
【請求項５】
前記素子活性化温度が、前記センサ素子の周囲に存在する芳香族化合物が燃焼する温度に設定された請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガス用センサ。
【請求項６】
電極に通電する際に、ヒータへの通電によりセンサ素子を予め設定された素子活性化温度まで昇温する排気ガス用センサの制御方法において、
前記ヒータへの通電により前記センサ素子の温度を、雰囲気温度から前記センサ素子の周囲の水分が蒸発する温度の近傍の温度に設定された被毒回避温度まで昇温するステップと、
その被毒回避温度から前記素子活性化温度まで昇温するステップと、
前記センサ素子の温度が前記素子活性化温度まで昇温した後に、前記電極に通電するステップと、を含むことを特徴とする排気ガス用センサの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス用センサ及びその制御方法に関し、より詳細には、内燃機関の始動時などにおける排気ガス用センサのセンサ素子の昇温の際に、温度の急激な変化によるセンサ素子の損傷を防止しながら、水蒸気による被毒を回避する排気ガス用センサ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、排気通路に配置された排気ガス用センサを用いて、排気ガス中の酸素濃度や窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度などの成分をセンシングすることにより、燃料噴射量などを制御している。この排気ガス用センサとしては、ラムダセンサ（酸素センサ）やＮＯｘセンサを例示できる。
【０００３】
排気ガス用センサは、イオン伝導体で構成されたセンサ素子と、このセンサ素子に接合された電極と、そのセンサ素子を温めるヒータとを備えている。この排気ガス用センサは、電極へ通電する前に、ヒータへの通電によりセンサ素子の温度をセンサ素子が活性化する素子活性化温度まで昇温させる必要がある。
【０００４】
これに関して、エンジン始動時にヒータへの通電によりセンサ素子の温度を素子活性温度まで昇温する際に、この昇温を段階的に行う装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの装置は、ヒータへの通電によりセンサ素子の温度を雰囲気温度から素子活性化温度まで段階的に昇温することで、温度の急激な変化によるセンサ素子の被水や煤などの燃焼による損傷を防止している。
【０００５】
しかし、それらの装置は繰り返し使用すると、排気ガス用センサの初期値（イニシャル値）がずれてしまい、排気ガス中の成分を精度良く検出できなくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の発明者は、それらの装置におけるヒータへの通電によるセンサ素子の昇温開始の際の最初の目標温度に着目した。それらの装置では、ヒータへの通電によりセンサ素子の温度を昇温する際に、最初の目標温度が２００℃以上の温度に設定されていた。
【０００７】
そして、発明者は、ヒータへの通電によりセンサ素子が雰囲気温度から一気に２００℃以上の温度に昇温すると、センサ素子の周囲の水分が急激に蒸発して水蒸気となり、この水蒸気による水蒸気被毒が、排気ガス用センサの初期値がずれる原因になることを見出した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０８３１５２号公報
【特許文献２】特表２００８−５３０５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、内燃機関の始動時などにおける排気ガス用センサのセンサ素子の昇温の際に、温度の急激な変化によるセンサ素子の損傷を防止しながら、水蒸気による被毒を回避することができる排気ガス用センサ及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成する本発明の排気ガス用センサは、イオン伝導体で構成されたセンサ素子と、このセンサ素子に接合された電極と、この電極に通電する際に前記センサ素子の温度を予め設定された素子活性化温度まで昇温するヒータとを備え、内燃機関の排気通路に配置されて、排気ガスの成分を検出する排気ガス用センサにおいて、前記電極に通電する前に、前記ヒータへの通電によって前記センサ素子の温度を、雰囲気温度から前記センサ素子の周囲の水分が蒸発する温度の近傍の温度に設定された被毒回避温度まで昇温した後に、前記素子活性化温度まで昇温する制御を行う制御装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記の目的を達成する本発明の排気ガス用センサの制御方法は、電極に通電する際に、ヒータへの通電によりセンサ素子を予め設定された素子活性化温度まで昇温する排気ガス用センサの制御方法において、前記ヒータへの通電により前記センサ素子の温度を、雰囲気温度から前記センサ素子の周囲の水分が蒸発する温度の近傍の温度に設定された被毒回避温度まで昇温するステップと、その被毒回避温度から前記素子活性化温度まで昇温するステップと、前記センサ素子の温度が前記素子活性化温度まで昇温した後に、前記電極に通電するステップと、を含むことを特徴とする方法である。
【００１２】
なお、ここでいう排気ガス用センサとしては、排気ガスの空気過剰率、空燃比、あるいは酸素濃度を検出するラムダセンサ（酸素センサ）や、排気ガスに含有されるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを例示できる。
【００１３】
また、ここでいうセンサ素子の周囲の水分とは、排気ガス用センサの内壁や排気通路の内壁に存在している液滴状の水分、及び排気ガス用センサに流入する排気ガスに含有される液滴状の水分のことをいう。
【００１４】
また、ここでいう雰囲気温度とは、排気ガス用センサの周囲の温度のことであり、例えば、始動直後であれば大気温度を、排気ガスが排出された状態であれば排気ガスの温度を示す。
【発明の効果】
【００１５】
この排気ガス用センサ及びその制御方法によれば、内燃機関の始動時などにおける排気ガス用センサのセンサ素子の昇温の際に、ヒータによるセンサ素子の温度の昇温の最初の段階の目標値としての被毒回避温度が、センサ素子の周囲の水分が蒸発する温度の近傍の温度に設定されたことで、ヒータへの通電によりセンサ素子を雰囲気温度からその被毒回避温度に昇温する際に、センサ素子の周囲の水分が急激に水蒸気になることを抑制することができる。そして、排気ガス中の水分が徐々に水蒸気になった後に、センサ素子を被毒回避温度から素子活性化温度まで昇温することで、温度の急激な変化によるセンサ素子の損傷を防止しながら、水蒸気による被毒を回避することができる。
【００１６】
これにより、排気ガス用センサを繰り返し使用しても、その初期値がずれることなく、高精度に排気ガス中の成分を検出できるので、その検出値に基づいて内燃機関を制御することで、排気ガス中の有害成分の浄化率や燃費を向上できる。
【００１７】
なお、被毒回避温度は、１００℃以上、１５０℃以下の温度に設定されることが望ましい。この被毒回避温度が、１００℃以上、１５０℃以下の温度に設定されることで、センサ素子の周囲の水分が急激に水蒸気になることをより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の排気ガス用センサを搭載した内燃機関を例示する構成図である。
【図２】図１の排気ガス用センサを例示する構成図である。
【図３】本発明の排気ガス用センサの制御方法を例示するフロー図である。
【図４】排気ガス用センサの電極に通電が開始されるまでの、センサ素子の温度の推移を例示するタイムチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態からなる排気ガス用センサ３０を搭載したエンジン１０を例示している。この排気ガス用センサ３０は、ラムダセンサ（酸素センサ）であって、排気通路２０に排出された排気ガスＧ１中の空気過剰率を検出するものである。なお、排気ガス用センサ３０としては、この他に、排気ガスＧ１中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを例示できる。
【００２０】
図１に示すように、エンジン１０においては、吸気通路１１へ吸入された吸気Ａ１が、ターボチャージャー１２のコンプレッサ１２ａにより圧縮されて高温になり、インタークーラ１３で冷却される。その後、この吸気Ａ１は、インテークマニホールド１４から吸気バルブ１５を経て気筒１６に供給される。気筒１６に供給された吸気Ａ１は、燃料噴射弁１７から噴射された燃料と混合されて燃焼して熱エネルギーを発生させた後に、排気ガスＧ１となる。
【００２１】
そして、その排気ガスＧ１は、排気バルブ１８からエキゾーストマニホールド１９を経由して排気通路２０へ排気される。この排気された排気ガスＧ１は、ターボチャージャー１２のタービン１２ｂを駆動した後に、酸化触媒２１、捕集フィルタ２２、及び尿素水噴射弁２３から噴射された尿素水を還元剤とする選択的還元触媒２４の順に通過して浄化されてから大気中へ放出される。
【００２２】
また、排気ガスＧ１の一部は、排気通路２０からＥＧＲ通路２５へ分岐し、ＥＧＲクーラー２６で冷却された後に、ＥＧＲバルブ２７からＥＧＲガスＧ２として吸気通路１１に還流される。
【００２３】
排気ガス用センサ３０は、酸化触媒２１よりも上流側の排気通路２０に配置される。なお、排気ガス用センサ３０の配置位置は特に限定されるものではない。例えば、排気ガス用センサ３０としてＮＯｘセンサを用いる場合には、そのＮＯｘセンサが選択的還元触媒２４よりも下流側に配置されてもよい。
【００２４】
図２は、排気ガス用センサ３０の構成を例示している。排気ガス用センサ３０は、センサ素子３１と、電極３２ａ、３２ｂと、ヒータ３３とを備える。センサ素子３１は、ジルコニア（ＺｒＯ２）などの酸素イオン伝導体で構成される。一対の電極３２ａ、３２ｂはセンサ素子３１に接合されており、電極３２ａは大気雰囲気中に、電極３２ｂは排気ガス雰囲気中にそれぞれ配置される。ヒータ３３は、電力が供給されると発熱するセラミックヒータを例示できる。また、このヒータ３３は、電極３２ａ、３２ｂに通電する際にセンサ素子３１の温度を予め設定された素子活性化温度θβまで昇温するヒータである。
【００２５】
それらのセンサ素子３１、電極３２ａ、３２ｂ、及びヒータ３３は、ハウジング３４の内部に収納される。ハウジング３４には、排気ガスＧ１が流入する排気ガス用孔３５と、大気（基準空気）が流入する大気用孔３６とが形成される。
【００２６】
なお、上記の構成は、排気ガス用センサ３０がラムダセンサの場合の構成であり、この構成に限定されない。例えば、電極として、ラムダセンサでは一対の電極３２ａ、３２ｂ
が備えられるが、ＮＯｘセンサの場合は、複数組みの電極が備えられる。
【００２７】
この排気ガス用センサ３０においては、ヒータ３３に電力が供給されて、センサ素子３１が加熱される。このヒータ３３の通電によってヒータ３３が昇温し、このヒータ３３によるセンサ素子３１の加熱によって、センサ素子３１の温度が、センサ素子３１の酸素イオンの導電性を高まる温度に設定された素子活性化温度θβまで昇温する。そして、電極３２ａ、３２ｂに通電すると、酸素イオンが、電極３２ａが配置された大気雰囲気中の酸素部圧と電極３２ｂが配置された排気ガス雰囲気中の酸素分圧との差に応じてセンサ素子３１を介して移動する。この酸素分圧の差に基づく酸素イオンの移動による起電力の変化量から、排気ガス用センサ３０は空気過剰率を検出する。
【００２８】
このような排気ガス用センサ３０において、電極３２ａ、３２ｂに通電する前に、ヒータ３３への通電によりセンサ素子３１の温度を、雰囲気温度θ０から被毒回避温度θαまで昇温した後に、素子活性化温度θβまで昇温する制御を行う制御装置３８を備えて構成される。
【００２９】
つまり、この排気ガス用センサ３０においては、制御装置３８が、通電前のプレヒートでセンサ素子３１の温度を雰囲気温度θ０から被毒回避温度θαまで昇温し、そのプレヒートが完了した後に、センサ素子３１の温度を素子活性化温度θβまで昇温する制御を行うように構成される。
【００３０】
制御装置３８は、各種処理を行うＣＰＵ、その各種処理を行うために用いられるプログラムが一時的に格納されるＲＯＭ、処理結果を読み書き可能なＲＡＭ、及び各種インターフェースなどから構成される。この制御装置３８は、信号線を介して排気ガス用センサ３０の端子３７に接続される。また、この制御装置３８は、燃料噴射弁１７、尿素水噴射弁２３、及びＥＧＲバルブ２７などにも接続される。
【００３１】
この制御装置３８は、燃料噴射量の調節、尿素水の噴射量の調節、ＥＧＲガスＧ２の還流量の調節などの制御を行う他に、排気ガス用センサ３０のヒータ３３の温度を調節する制御を行うように構成される。なお、この実施形態では、排気ガス用センサ３０のヒータ３３の温度を調節する制御を行う制御装置としては、エンジン１０の制御を行う制御装置と相互に通信可能な別体の制御装置でもよい。
【００３２】
被毒回避温度θαは、センサ素子３１の周囲の水分が蒸発する温度の近傍に設定される。このセンサ素子３１の周囲の水分とは、排気ガス用センサ３０の内壁や排気通路２０の内壁に存在している液滴状の水分、及び排気ガス用センサ３０に流入する排気ガスＧ１に含有される液滴状の水分のことをいう。
【００３３】
この被毒回避温度θαが、１００℃未満の温度に設定されると、通電前のプレヒートとしての温度が低く、素子活性化温度θβまで昇温したときにセンサ素子３１が損傷するおそれがある。一方、この被毒回避温度θαが、１５０℃超の温度に設定されると、センサ素子３１の周囲の水分が急激に水蒸気に変化して、排気ガス用センサ３０が水蒸気被毒に侵される。
【００３４】
従って、この被毒回避温度θαは、１００℃以上、１５０℃以下の温度に設定されることが望ましい。被毒回避温度θαがこのような温度に設定されると、ヒータ３３によりセンサ素子３１を素子活性化温度θβまで昇温したときに、急激な温度変化を回避でき、かつ、センサ素子３１の周囲の水分が急激に水蒸気に変化することを回避できる。
【００３５】
また、上記の排気ガス用センサ３０において、素子活性化温度θβが、センサ素子３１
の周囲に存在する芳香族化合物が燃焼する温度に設定されることが望ましい。この芳香族化合物としては、キシレンを例示できる。
【００３６】
この素子活性化温度θβが７８０℃未満の温度に設定されると、芳香族化合物の一部が燃焼せずにこの芳香族化合物により被毒した状態を回避することができない。一方で、素子活性化温度θβが９００℃超の温度に設定されると、センサ素子３１に損傷が生じるおそれがある。そこで、素子活性化温度θβとしては、７８０℃以上、９００℃以下の温度が好ましい。
【００３７】
このように、素子活性化温度θβが、センサ素子３１の周囲に存在する芳香族化合物が燃焼する温度に設定されると、センサ素子３１が芳香族化合物により被毒することを回避することができるので、排気ガスＧ１の成分をより高精度に検出することができる。
【００３８】
以下、排気ガス用センサ３０の制御方法について、図３のフロー図を参照しながら制御装置３８の機能として説明する。なお、この制御方法は、エンジン１０が始動してから開始されるものとする。また、スタート時には、変数ｘはαが、終了判定値ｙはβが入力されているものとする。また、変数ｘの変化はｎが加算されるごとにα、βの順に変化するものとする。
【００３９】
まず、ステップＳ１０では、制御装置３８が、現在値θａにθ（ｘ−ｎ）を入力する。次いで、ステップＳ２０では、制御装置３８が、目標値θｂにθ（ｘ）を入力する。
【００４０】
例えば、一回目のステップＳ１０、Ｓ２０では、現在値θａに雰囲気温度θ０を、目標値θｂに被毒回避温度θαをそれぞれ入力する。また、二回目のステップＳ１０、Ｓ２０では、現在値θａに被毒回避温度θαを、目標値θｂに素子活性化温度θβをそれぞれ入力する。なお、この雰囲気温度θ０は、排気ガス用センサ３０の周囲の温度のことである。つまり、この雰囲気温度θ０は、例えば、始動直後であれば大気温度に、排気ガスが排出された状態であれば排気ガスＧ１の温度に設定される。
【００４１】
次いで、ステップＳ３０では、制御装置３８が、ヒータ３３に供給される電力を、センサ素子３１の温度を現在値θａから目標値θｂにする値に設定する。このステップＳ３０は、例えば、制御装置３８が記憶している、現在値θａと目標値θｂとに基づいたヒータ３３へ供給される電力が設定されたマップデータを参照し、そのマップデータに応じた電力を設定するステップを例示できる。次いで、ステップＳ４０では、制御装置３８が、設定された電力をヒータ３３に供給する。
【００４２】
次いで、ステップＳ５０では、制御装置３８が、ヒータ３３に電力が供給された時間Δｔをカウントする。次いで、ステップＳ６０では、制御装置３８が、カウントされた時間Δｔが予め設定された経過時間Δｔｘが経過した否かを判定する。
【００４３】
経過時間Δｔｘは、電力が供給されたヒータ３３によりセンサ素子３１の温度が目標値θｂまで確実に昇温したことが判定可能な時間に設定される。この経過時間Δｔｘは、制御装置３８に記憶され、予め実験や試験により作成されたマップデータを用いて算出するとよい。なお、マップデータとしては、現在値θａ、目標値θｂ、及びヒータ３３に供給される電力をパラメータとして、この経過時間Δｔｘが設定されたものを例示できる。
【００４４】
このステップＳ６０で、カウントされた時間Δｔが経過時間Δｔｘを経過したと判定すると、ステップＳ７０へ進む。一方、カウントされた時間Δｔが経過時間Δｔｘを経過していないと判定するとステップＳ４０へ戻る。
【００４５】
次いで、ステップＳ７０では、制御装置３８が、変数ｘをカウントする。次いで、ステップＳ８０では、制御装置３８が、変数ｘが終了判定値ｙ以上か否かを判定する。このステップＳ８０で、変数ｘが終了判定値ｙ未満と判定すると、ステップＳ１０へ戻る。一方、変数ｘが終了判定値ｙ以上と判定すると、ステップＳ９０へ進む。
【００４６】
次いで、ステップＳ９０では、制御装置３８が、電極３２ａ、３２ｂに通電を開始して、この制御方法は完了する。
【００４７】
このように、雰囲気温度θ０からヒータ３３の加熱よりセンサ素子３１の温度を昇温する際の目標値θｂとして、センサ素子３１の周囲の水分が蒸発する温度の近傍に設定された被毒回避温度θαを用いることで、その水分が急激に水蒸気になることを抑制することができる。
【００４８】
そして、その水分が徐々に水蒸気になった後に、センサ素子３１を被毒回避温度θαから素子活性化温度θβまで昇温することで、センサ素子３１の温度の急激な変化による損傷を防止しながら、水蒸気による被毒を回避することができる。
【００４９】
これにより、排気ガス用センサ３０を繰り返し使用しても、その初期値がずれることなく、高精度に排気ガスＧ１中の成分を検出できるので、その検出値に基づいてエンジン１０を制御することで、排気ガスＧ１中の有害成分の浄化率や燃費を向上できる。
【００５０】
排気ガス用センサ３０の制御方法として、現在値θａと目標値θｂとをそれぞれ設定して、現在値θａから目標値θｂになるような電力を設定する開ループ制御を例に説明した。一方で、この制御方法としては、排気ガス用センサ３０がセンサ素子３１の温度を検出するセンサを別途備える場合に、そのセンサの検出する検出値と目標値θｂとを比較して、それらが一致するような電力を設定する閉ループ制御も例示できる。
【００５１】
図４は、排気ガス用センサ３０の電極３２ａ、３２ｂに通電が開始されるまでの、センサ素子３１の温度の推移を例示している。この図４では、この実施形態のセンサ素子３１の温度変化の推移の第一例を実線で、第二例を一点鎖線で、従来技術のセンサ素子の温度変化の推移を点線でそれぞれ示している。
【００５２】
上記の排気ガス用センサ３０においては、ヒータ３３によるセンサ素子３１の温度を被毒回避温度θαから素子活性化温度θβまで昇温する際に、その温度を徐々に、あるいは、段階的に昇温することが望ましい。
【００５３】
そこで、第一例としては、制御装置３８が、センサ素子３１の温度を被毒回避温度θαから素子活性化温度θβまで徐々に昇温する制御を行うように構成される。
【００５４】
また、第二例としては、制御装置３８が、ヒータ３３による昇温と昇温停止とを繰り返して、センサ素子３１の温度を、被毒回避温度θαから、少なくとも一つの中間温度θγを経て、素子活性化温度θβまで段階的に昇温する制御を行うように構成される。なお、この第二例の場合に、上記の制御方法の変数ｘの変化はｎが加算されるごとに、α、γ、βの順に変化するものとする。
【００５５】
中間温度θγは、被毒回避温度θαと素子活性化温度θβとの間の温度に設定される。この中間温度θγとしては、センサ素子３１に付着したＳＯＦ（可用性有機成分）の一部が燃焼する温度である２００℃以上、２５０℃以下の温度を例示できる。また、この中間温度θγとしては、センサ素子３１に付着した煤が燃焼する温度である５００℃以上、６００℃以下の温度も例示できる。さらに、この中間温度θγを複数設定することもできる。
【００５６】
従って、例えば、センサ素子３１の温度を、被毒回避温度θαから２００℃以上、２５０℃以下に設定された第一の中間温度θγに昇温した後に、その第一の中間温度θγから５００℃以上、６００℃以下の温度に設定した第二の中間温度θγに昇温し、さらに、その後に第二の中間温度θγから素子活性化温度θβまで昇温するように構成することもできる。
【００５７】
図４に示すように、第一例は、時間ｔ１でセンサ素子３１の温度が被毒回避温度θαに昇温する。次いで、時間ｔ２までセンサ素子３１の温度が被毒回避温度θαに維持される。次いで、時間ｔ３でセンサ素子３１の温度が素子活性化温度θβに昇温し、その時間ｔ３から電極３２ａ、３２ｂに通電が開始される。
【００５８】
この時間ｔ２から時間ｔ３までの間のセンサ素子３１の温度の上昇率は、後期の上昇率を初期の上昇率よりも大きくすることが好ましい。この上昇率を変化させる制御としては、例えば、雰囲気温度θ０、被毒回避温度θα、及び素子活性化温度θβをパラメータとして、電力の上昇率が設定されたマップデータを用いる制御が例示できる。このように、ある程度の温度まではセンサ素子３１の温度を緩やかに昇温した後に、素子活性化温度θβまで昇温することで、急激な温度変化によるセンサ素子３１の損傷を防止することができる。
【００５９】
第二例は、時間ｔ４でセンサ素子３１の温度が中間温度θγに昇温する。次いで、時間ｔ５までセンサ素子３１の温度が中間温度θγに維持される。次いで、時間ｔ６でセンサ素子３１の温度が素子活性化温度θβに昇温し、その時間ｔ６から電極３２ａ、３２ｂに通電が開始される。
【００６０】
第一例と第二例とを比較すると、電極３２ａ、３２ｂへの通電が開始されるまでの時間が、第一例では、センサ素子３１の温度を昇温する際に、中間温度θγに維持される時間Δｔγが無い分だけ、第一例の方が短縮されている。従って、第一例では、電極３２ａ、３２ｂに通電するまでの時間が短縮されるので、その分だけ早く排気ガスＧ１中の成分を検出することが可能となり、排気ガスＧ１中の有害成分の浄化率や燃費の向上に有利になる。
【００６１】
一方で、第一例では、前述したように、センサ素子３１を被毒回避温度θαから素子活性化温度θβまで昇温する際に、後期の上昇率を初期の上昇率よりも大きくする必要があり、その分だけ制御が複雑になる。そのため、第二例では、制御が単純化される。
【００６２】
また、従来技術と第一例及び第二例を比較すると、従来技術においては、まず、センサ素子３１の温度が雰囲気温度θ０から被毒回避温度θαを上回る温度まで昇温される。このときに、センサ素子３１の周囲の水分が急激に水蒸気に変化するので、その水蒸気によって排気ガス用センサ３０が水蒸気被毒に侵される。この水蒸気被毒により、排気ガス用センサ３０の初期値がずれるために、高精度の検出ができなくなる。
【００６３】
この図４から明らかなように、この排気ガス用センサ３０は、従来技術よりもプレヒートの温度を下げることにより、センサ素子３１の周囲に存在する水分が急激に水蒸気に変化することを回避して、水蒸気被毒を防止することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  エンジン
２０  排気通路
３０  排気ガス用センサ
３１  センサ素子
３２ａ、３２ｂ  電極
３３  ヒータ
３８  制御装置
Ｇ１  排気ガス
θ０  雰囲気温度
θα  被毒回避温度
θβ  素子活性化温度
【図１】
2017078674.tif 000003
【図２】
2017078674.tif 000004
【図３】
2017078674.tif 000005
【図４】
2017078674.tif 000006