(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路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ヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、
内燃機関の始動時に始動条件に応じて前記ヒータへの通電を開始するまでのヒータ通電ディレイ時間を設定するヒータ通電ディレイ時間設定手段と、
内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生する状態になったと判断したときに前記ヒータ通電ディレイ時間を延長するディレイ時間補正手段とを備え、
前記ヒータ通電制御手段は、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生する状態になったと判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ディレイ時間補正手段で延長したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始し、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生しない状態であると判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ヒータ通電ディレイ時間設定手段で設定したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始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】
前記ディレイ時間補正手段は、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生する状態になったと判断し、且つ、前記排出ガスセンサのセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域であると判断したときに、前記ヒータ通電ディレイ時間を延長す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。
【請求項３】
内燃機関の排気通路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ヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、
内燃機関の始動時に始動条件に応じて前記ヒータへの通電を開始するまでのヒータ通電ディレイ時間を設定するヒータ通電ディレイ時間設定手段と、
内燃機関の始動後に前記排気通路内に発生した凝縮水が飛散する状態になったと判断したときに前記ヒータ通電ディレイ時間を延長するディレイ時間補正手段とを備え、
前記ヒータ通電制御手段は、内燃機関の始動後に前記排気通路内に発生した凝縮水が飛散する状態になったと判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ディレイ時間補正手段で延長した前記ヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始し、内燃機関の始動後に前記排気通路内に発生した凝縮水が飛散しない状態であると判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ヒータ通電ディレイ時間設定手段で設定したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始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４】
前記ディレイ時間補正手段は、内燃機関の始動後に前記排気通路内に生じた凝縮水が飛散する状態になったと判断し、且つ、前記排出ガスセンサのセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域であると判断したときに、前記ヒータ通電ディレイ時間を延長することを特徴とする請求項３に記載の排出ガスセンサのヒータ制御装置。
【請求項５】
内燃機関の排気通路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ヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、
内燃機関の始動時に始動条件に応じて前記ヒータへの通電を開始するまでのヒータ通電ディレイ時間を設定するヒータ通電ディレイ時間設定手段と、
内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生しない状態であるときに前記ヒータ通電ディレイ時間を短縮するディレイ時間補正手段とを備え、
前記ヒータ通電制御手段は、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生する状態になったと判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ヒータ通電ディレイ時間設定手段で設定したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始し、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生しない状態であると判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ディレイ時間補正手段で短縮したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始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６】
内燃機関の排気通路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ヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、
内燃機関の始動時に始動条件に応じて前記ヒータへの通電を開始するまでのヒータ通電ディレイ時間を設定するヒータ通電ディレイ時間設定手段と、
内燃機関の始動後に前記排気通路内に生じた凝縮水が飛散しない状態であるときに前記ヒータ通電ディレイ時間を短縮するディレイ時間補正手段とを備え、
前記ヒータ通電制御手段は、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が飛散する状態であると判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ヒータ通電ディレイ時間設定手段で設定したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始し、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が飛散しない状態であると判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ディレイ時間補正手段で短縮したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始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。
【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発明である。
【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）を配置し、この排出ガスセンサの出力に基づいて排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射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、排出ガスセンサに内蔵したヒータでセンサ素子を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】
しかし、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の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、始動直後からセンサ素子をヒータで加熱すると、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２００３−３２８８２１号公報）に記載されているように、内燃機関の始動時の冷却水温に応じてヒータ通電ディレイ時間（ヒータオフ時間）を設定し、始動時からこのヒータ通電ディレイ時間が経過した時点で、排気管温度が排気管内で凝縮水が発生しない温度まで上昇したと判断して、ヒータへの通電を開始するようにしたものがある。
【０００５】
更に、始動時に設定するヒータ通電ディレイ時間の精度を高めるために、特許文献２（特開２００７−３２１５６１号公報）に記載されているように、始動時の冷却水温、吸気温、外気温のうちの最も低い温度に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定すると共に、始動時の冷却水温と外気温との差（又は始動時の冷却水温と吸気温との差）に応じて補正時間を設定し、この補正時間で基準ヒータ通電ディレイ時間を補正して最終的なヒータ通電ディレイ時間を設定し、始動時から最終的なヒータ通電ディレイ時間が経過したときに、ヒータへの通電を開始するようにしたものがある。
【特許文献１】特開２００３−３２８８２１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２１５６１号公報
【特許文献３】特開２００２−４８７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、始動後の運転条件によって始動後の排気熱量が変化して排気管温度が排気管内で凝縮水の発生しない温度に上昇するのに必要な時間（つまり排出ガスセンサの素子割れを防止するのに必要なヒータ通電ディレイ時間）が変化する。
【０００７】
しかし、上記特許文献１，２の技術では、始動後の運転条件による排気熱量の変化を考慮せずに、始動時の冷却水温等の始動条件のみでヒータ通電ディレイ時間を設定するため、ヒータ通電ディレイ時間を安全側の余裕を見込んで長めの時間に設定する必要があり、その分、ヒータへの通電開始が遅れて排出ガスセンサの活性化が遅れてしまい、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という欠点がある。
【０００８】
そこで、特許文献３（特開２００２−４８７４９号公報）に記載されているように、内燃機関の運転状態に基づいて排出ガス熱量（又は排出ガス温度）を算出し、この排出ガス熱量（又は排出ガス温度）と、排出ガスと排気管との間の熱伝達及び排気管と外気との間の熱伝達を数学的にモデル化した熱伝達モデルとに基づいて排気管温度を推定し、この排気管温度が排気管内で排出ガス中の水蒸気が結露しない温度まで上昇したときに、ヒータへの通電を開始するようにしたものがある。
【０００９】
しかし、この特許文献３の技術では、熱伝達モデルによる排気管温度の推定に必要な演算処理が複雑化して制御装置の演算負荷が増大したり、排気管温度の推定精度を高める必要があるという課題がある。
【００１０】
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、従ってその目的は、比較的簡単な処理でヒータ通電ディレイ時間の精度を高めて、排出ガスセンサの早期活性化と素子割れ防止とを両立させ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】
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排気通路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ヒータ通電制御手段を備えた排出ガスセンサのヒータ制御装置において、内燃機関の始動時に始動条件に応じて前記ヒータへの通電を開始するまでのヒータ通電ディレイ時間を設定するヒータ通電ディレイ時間設定手段と、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生する状態になったと判断したときに前記ヒータ通電ディレイ時間を延長するディレイ時間補正手段とを備え、前記ヒータ通電制御手段は、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生する状態になったと判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ディレイ時間補正手段で延長したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始し、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生しない状態であると判断した場合は、内燃機関の始動時から前記ヒータ通電ディレイ時間設定手段で設定したヒータ通電ディレイ時間が経過したときに前記ヒータへの通電を開始することを特徴とするものである。このようにすれば、内燃機関の始動後に排気通路内に凝縮水が発生する状態になったと判断したときに、始動条件に応じて設定されているヒータ通電ディレイ時間を延長することができるため、排気通路内に凝縮水が発生する状態になっている期間にヒータへの通電を確実に停止することができ、排出ガスセンサの素子割れをより確実に防止することができる。
【００１９】
この場合、請求項２のように、内燃機関の始動後に前記排気通路内に凝縮水が発生する状態になったと判断し、且つ、前記排出ガスセンサのセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域であると判断したときに、ヒータ通電ディレイ時間を延長するようにしても良い。このようにすれば、凝縮水が発生する状態になっても、排出ガスセンサの素子割れが発生する可能性がなければ、ヒータ通電ディレイ時間を延長せずに済み、ヒータ通電ディレイ時間の延長を少なくすることができる利点がある。
【００２０】
また、請求項３のように、内燃機関の始動後に排気通路内に発生した凝縮水が飛散する状態になったと判断したときに、始動条件に応じて設定されているヒータ通電ディレイ時間を延長するするようにしても良い。このようにすれば、凝縮水が飛散する状態になっている期間にヒータへの通電を確実に停止することができ、排出ガスセンサの素子割れをより確実に防止することができる。
【００２１】
この場合、請求項４のように、内燃機関の始動後に前記排気通路内に生じた凝縮水が飛散する状態になったと判断し、且つ、前記排出ガスセンサのセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域であると判断したときに、ヒータ通電ディレイ時間を延長するようにしても良い。このようにすれば、凝縮水が飛散する状態になっても、排出ガスセンサの素子割れが発生する可能性がなければ、ヒータ通電ディレイ時間を延長せずに済み、ヒータ通電ディレイ時間の延長を少なくすることができる利点がある。
【００２２】
また、請求項５のように、排気通路内に凝縮水が発生しない状態であるときに、始動条件に応じて設定されているヒータ通電ディレイ時間を短縮するようにしたり、或は、請求項６のように、排気通路内に生じた凝縮水が飛散しない状態であるときに、始動条件に応じて設定されているヒータ通電ディレイ時間を短縮するようにしても良い。このようにすれば、排出ガスセンサの素子割れを防止できる範囲内でヒータ通電ディレイ時間を短縮して、排出ガスセンサの早期活性化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１を図１乃至図４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の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００２５】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８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２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０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２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２６】
一方、エンジン１１の排気管２３（排気通路）には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられ、この触媒２４の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２５，２６（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、各排出ガスセンサ２５，２６には、センサ素子を加熱するヒータ２７，２８が内蔵されている（又は外付けされている）。尚、下流側の排出ガスセンサ２６を省略した構成としても良い。
【００２７】
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２９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パルス信号を出力するクランク角センサ３０が取り付けられている。このクランク角センサ３０の出力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。
【００２８】
これら各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３１に入力される。このＥＣＵ３１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２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。
【００２９】
その際、ＥＣＵ３１は、上流側の排出ガスセンサ２５の出力に基づいて触媒２４の上流側の排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量等をフィードバック補正するメインフィードバック制御を行うと共に、下流側の排出ガスセンサ２６の出力に基づいて触媒２４の上流側の目標空燃比又は燃料噴射量のフィードバック補正量を補正するサブフィードバック制御を行うことで、触媒２４の排出ガス浄化効率を高めるようにしている。
【００３０】
また、排出ガスセンサ２５，２６は、センサ素子の温度が活性温度（例えば７５０℃）まで昇温しないと検出精度が悪いため、エンジン始動後に空燃比フィードバック制御（メイン／サブフィードバック制御）を開始する前に、排出ガスセンサ２５，２６のヒータ２７，２８に通電してセンサ素子を加熱して活性化する必要がある。従って、エンジン始動後に空燃比フィードバック制御を早期に開始するには、排出ガスセンサ２５，２６のセンサ素子を早期に活性化する必要がある。
【００３１】
しかし、エンジン１１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、エンジン１１の始動直後で排気管２３の温度が低いときには、水蒸気を含んだ排出ガスが排気管２３内で冷やされるため、排気管２３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２３内で生じた凝縮水が排出ガスセンサ２５，２６のセンサ素子に付着する可能性があり、始動直後からセンサ素子をヒータ２７，２８で加熱すると、ヒータ２７，２８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。
【００３２】
この対策として、ＥＣＵ３１は、後述する図２のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムを実行することで、エンジン始動後の経過時間が最終ヒータ通電ディレイ時間に達するまで排出ガスセンサ２５，２６のヒータ２７，２８への通電を禁止し、最終ヒータ通電ディレイ時間に達した時点で、排出ガスセンサ２５，２６のヒータ２７，２８への通電を開始してセンサ素子の加熱を開始するようにしている。
【００３３】
この際、前述した特許文献１，２のように、最終ヒータ通電ディレイ時間を始動時の冷却水温等の始動条件のみで設定すると、始動後の運転条件による排気熱量の変化の影響を最終ヒータ通電ディレイ時間に反映させることができない。そこで、本実施例１では、始動時に始動条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定すると共に、始動後の運転条件に応じて延長ディレイ時間を設定し、基準ヒータ通電ディレイ時間に延長ディレイ時間を加算して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定するようにしている。
最終ヒータ通電ディレイ時間＝基準ヒータ通電ディレイ時間＋延長ディレイ時間
【００３４】
これにより、始動条件と始動後の運転条件の両方を考慮して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定することができる。
【００３５】
尚、始動後の運転条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間に対する補正係数を設定して、始動条件に応じて設定した基準ヒータ通電ディレイ時間に補正係数を乗算して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定するようにしても良い。
最終ヒータ通電ディレイ時間＝基準ヒータ通電ディレイ時間×補正係数
【００３６】
以上説明した排出ガスセンサ２５，２６のヒータ通電ディレイ時間の制御は、ＥＣＵ３１によって図２のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムに従って次のように実行される。図２に示すヒータ通電ディレイ時間制御プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、自動変速機のシフトレンジがＰレンジ又はＮレンジであるか否か（停車中であるか否か）を判定し、Ｐレンジ又はＮレンジであれば、ステップ１０２に進み、ヒータ２７，２８への通電が開始されているか否かを判定し、既にヒータ２７，２８への通電が開始されていれば、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００３７】
上記ステップ１０２で、ヒータ通電開始前と判定されれば、ステップ１０３に進み、基準ヒータ通電ディレイ時間が設定されているか否かを判定し、まだ基準ヒータ通電ディレイ時間が設定されていなければ、ステップ１０４に進み、始動条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間をマップ等により設定する。この際、始動条件として、例えば始動時の冷却水温を用い、図３に示すように、始動時の冷却水温が低いほど、基準ヒータ通電ディレイ時間を長くするように設定する。
【００３８】
或は、始動条件として、始動時の冷却水温の他に、吸気温、外気温、油温等も考慮し、それらの中から最も低い温度に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定したり、更に、始動時の冷却水温と外気温との差（又は始動時の冷却水温と吸気温との差）に応じて上記基準ヒータ通電ディレイ時間を補正しても良い。
【００３９】
尚、このステップ１０４の基準ヒータ通電ディレイ時間の設定処理は、上記ステップ１０３の判定処理によって、始動時に１回のみ行われる。このステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいう基準ヒータ通電ディレイ時間設定手段としての役割を果たす。
【００４０】
一方、前述したステップ１０１で、シフトレンジがＰレンジ又はＮレンジからＤレンジに切り替えられていると判定されれば、ステップ１０５に進み、Ｄレンジに対応した延長ディレイ時間を設定する。始動直後の暖機制御中にシフトレンジがＰレンジ又はＮレンジからＤレンジに切り替えられると、目標アイドル回転速度が低下して排気熱量が減少するため、本プログラムでは、始動後の運転条件として、始動後のシフトレンジを用い、Ｄレンジに切り替えられたときに、延長ディレイ時間を設定して最終ヒータ通電ディレイ時間を延長するものである。
【００４１】
本発明は、始動後の運転条件として、シフトレンジの他に、エンジン回転速度、点火時期、吸入空気量のうちの少なくとも１つに応じて延長ディレイ時間を設定しても良い。一般に、エンジン回転速度が高くなるほど排気熱量が増加し、また、点火時期が遅角されると排気温度が上昇し、また、吸入空気量が多くなるほど排気熱量が増加するという関係がある。この関係から、例えば、エンジン回転速度が所定値以上高くなったときに延長ディレイ時間を短縮したり、点火時期が所定値以上進角されたときに延長ディレイ時間を延長したり、吸入空気量が所定値以上増加したときに延長ディレイ時間を短縮するようにしても良い。
【００４２】
尚、上記ステップ１０５で延長ディレイ時間を設定（変更）する回数を所定回数以下又は１回のみに制限するようにしても良い。
【００４３】
以上のようにして、ステップ１０４で、始動条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定すると共に、ステップ１０５で、始動後の運転条件に応じて延長ディレイ時間を設定した後、ステップ１０６に進み、基準ヒータ通電ディレイ時間に延長ディレイ時間を加算して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定する。
最終ヒータ通電ディレイ時間＝基準ヒータ通電ディレイ時間＋延長ディレイ時間
【００４４】
尚、始動後にシフトレンジがＤレンジに切り替えられるまでは、ステップ１０５の延長ディレイ時間の設定処理が行われないため、基準ヒータ通電ディレイ時間がそのまま最終ヒータ通電ディレイ時間に設定される。
最終ヒータ通電ディレイ時間＝基準ヒータ通電ディレイ時間
【００４５】
上記ステップ１０５、１０６の処理が特許請求の範囲でいうディレイ時間補正手段としての役割を果たす。
【００４６】
この後、ステップ１０７に進み、始動後の経過時間が最終ヒータ通電ディレイ時間に達したか否かを判定し、始動後の経過時間が最終ヒータ通電ディレイ時間に達していなければ、ステップ１０９に進み、ヒータ２７，２８への通電を禁止し、始動後の経過時間が最終ヒータ通電ディレイ時間に達した時点で、ステップ１０８に進み、ヒータ２７，２８への通電を開始する。これらのステップ１０７〜１０９の処理が特許請求の範囲でいうヒータ通電制御手段としての役割を果たす。
【００４７】
尚、上流側の排出ガスセンサ２５の最終ヒータ通電ディレイ時間と下流側の排出ガスセンサ２６の最終ヒータ通電ディレイ時間とを別々に設定するようにしても良い。
【００４８】
以上説明した本実施例１の最終ヒータ通電ディレイ時間の制御例を図４のタイムチャートを用いて説明する。図４の例では、時刻ｔ1 で始動時と判定され、その時点ｔ1 の始動条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定する。始動後の経過時間が基準ヒータ通電ディレイ時間に達する前（ｔ3 以前）に、シフトレンジがＰレンジ又はＮレンジからＤレンジに切り替えられると、その時点ｔ2 でＤレンジに対応した延長ディレイ時間を設定して、最終ヒータ通電ディレイ時間を、基準ヒータ通電ディレイ時間に延長ディレイ時間を加算した時間に設定する。その後、始動後の経過時間が最終ヒータ通電ディレイ時間に達した時点ｔ4 で、ヒータ２７，２８への通電を開始する。
【００４９】
尚、始動後の経過時間が基準ヒータ通電ディレイ時間に達する前（ｔ3 以前）に、シフトレンジがＤレンジに切り替えられずに、始動後のＰレンジ又はＮレンジの継続時間が基準ヒータ通電ディレイ時間を越える場合は、基準ヒータ通電ディレイ時間がそのまま最終ヒータ通電ディレイ時間となり、始動後の経過時間が基準ヒータ通電ディレイ時間（最終ヒータ通電ディレイ時間）に達した時点ｔ3 で、ヒータ２７，２８への通電を開始する。      
【００５０】
以上説明した本実施例１によれば、始動条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定すると共に、始動後の運転条件に応じて延長ディレイ時間を設定し、基準ヒータ通電ディレイ時間に延長ディレイ時間を加算して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定するようにしたので、始動条件と始動後の運転条件の両方を考慮して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定することができる。そのため、始動後の運転条件の変化に応じてエンジン１１から排気管２３内に排出される排気熱量が変化して、始動後に排気管２３内の温度が凝縮水の発生しない温度に上昇するのに必要な時間（つまり排出ガスセンサ２５，２６の素子割れを防止するのに必要なヒータ通電ディレイ時間）が変化するのに対応して、始動後にヒータ通電ディレイ時間を適正な時間に補正することができ、比較的簡単な処理でヒータ通電ディレイ時間の精度を高めることができて、排出ガスセンサ２５，２６の早期活性化と素子割れ防止とを両立させることができる。
【実施例２】
【００５１】
図５乃至図７に示す本発明の実施例２では、始動後に運転条件が変化するまでの経過時間に応じて、延長ディレイ時間に対する補正時間を設定することで、運転条件が変化するまでの始動後の経過時間に応じて最終ヒータ通電ディレイ時間を補正するようにしている。その他の点は、前記実施例１と同じである。
【００５２】
本実施例２で実行する図５のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムは、前記実施例１で説明した図２のステップ１０５の後にステップ１０５ａを追加し、図２のステップ１０６の処理をステップ１０６ａの処理に変更したものであり、他の各ステップの処理は図２の各ステップの処理と同じである。
【００５３】
本実施例２では、図７に示すように、始動時ｔ1 に、前記実施例１と同様の方法で、始動条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定した後、運転条件が変化するまでの経過時間として、始動後にＤレンジに切り替えられるまでのＰ，Ｎレンジ継続時間を計測する。そして、Ｄレンジに切り替えられた時点ｔ2 で、前記実施例１と同様の方法で、Ｄレンジに対応した延長ディレイ時間を設定すると共に（ステップ１０５）、図６のマップを参照してＰ，Ｎレンジ継続時間に応じた補正時間を設定し（ステップ１０５ａ）、延長ディレイ時間から補正時間を差し引いた時間を基準ヒータ通電ディレイ時間に加算して、最終ヒータ通電ディレイ時間を設定する（ステップ１０６ａ）。
【００５４】
最終ヒータ通電ディレイ時間
＝基準ヒータ通電ディレイ時間＋延長ディレイ時間−補正時間
【００５５】
ここで、図６の補正時間を設定するマップは、Ｐ，Ｎレンジ継続時間が長くなるほど、補正時間が長くなって、最終ヒータ通電ディレイ時間（延長ディレイ時間）が短くなるように設定されている。その後、始動後の経過時間が最終ヒータ通電ディレイ時間に達した時点ｔ4 で、ヒータ２７，２８への通電を開始する。
【００５６】
尚、延長ディレイ時間を設定する際に、始動後の運転条件とＰ，Ｎレンジ継続時間の両方を考慮してマップ等により延長ディレイ時間を設定するようにしても良い。この場合は、補正時間を設定する処理が不要となる。
【００５７】
また、本実施例２においても、始動後の運転条件として、シフトレンジの他に、エンジン回転速度、点火時期、吸入空気量のうちの少なくとも１つに応じて延長ディレイ時間や補正時間を設定しても良い。
【００５８】
以上説明した本実施例２では、始動後に運転条件が変化するまでの経過時間に応じて最終ヒータ通電ディレイ時間を補正するようにしたので、より精度の良い最終ヒータ通電ディレイ時間を設定することができる。
【００５９】
尚、前記実施例１，２（図２、図５）では、始動後の経過時間が最終ヒータ通電ディレイ時間に達する前に、シフトレンジがＤレンジからＰレンジ又はＮレンジに切り替えられた場合は、図２、図５のステップ１０１で「Ｙｅｓ」と判定されるため、ステップ１０５の延長ディレイ時間の設定処理は行われない。これにより、Ｐレンジ又はＮレンジに切り替えられた後も、Ｄレンジ時に設定された延長ディレイ時間を用いて最終ヒータ通電ディレイ時間が設定される（ステップ１０６、１０６ａ）。従って、シフトレンジの切り替えに応じて最終ヒータ通電ディレイ時間（延長ディレイ時間）を変更する場合は、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れ防止にとって安全側である延長方向への変更のみが許可されるようになっている。
【実施例３】
【００６０】
図８及び図９に示す本発明の実施例３では、最終ヒータ通電ディレイ時間（延長ディレイ時間）の設定後に運転条件の変化に応じて最終ヒータ通電ディレイ時間（延長ディレイ時間）を変更する場合は、延長方向への変更のみを許可するようにしている。その他の点は、前記実施例１と同じである。
【００６１】
本実施例３で実行する図８のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムは、前記実施例１で説明した図２のステップ１０１の処理をステップ１０１ａの処理に変更すると共に、ステップ１０５の処理後にステップ１０５ｂの判定処理を実行して、その判定結果に応じてステップ１０６又はステップ１０７の処理に進むようにしたものであり、他のステップの処理は同じである。
【００６２】
図８のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムでは、まずステップ１０１ａで、運転条件が変化したか否かを判定する。ここで、運転条件としては、シフトレンジ、エンジン回転速度、点火時期、吸入空気量のうちの少なくとも１つを用いれば良い。
【００６３】
始動時は、上記ステップ１０１ａで、運転条件が変化していないと判定されるため、ステップ１０２〜１０４の処理を実行して、始動条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定する。始動後に運転条件が変化するまでは、ステップ１０５の延長ディレイ時間の設定処理が行われないため、基準ヒータ通電ディレイ時間がそのまま最終ヒータ通電ディレイ時間となる（ステップ１０６）。
【００６４】
その後、運転条件が変化した時点で、上記ステップ１０１ａで「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０５に進み、その時点の始動条件に応じて延長ディレイ時間を設定する。この後、ステップ１０５ｂに進み、今回の延長ディレイ時間が前回の延長ディレイ時間よりも長いか否かを判定する。延長ディレイ時間を初めて設定する場合は、前回の延長ディレイ時間が初期値「０」であるため、上記ステップ１０５ｂで「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０６に進み、基準ヒータ通電ディレイ時間に延長ディレイ時間を加算して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定する。
【００６５】
これに対して、延長ディレイ時間の設定が２回目以降の場合、上記ステップ１０５ｂで、今回の延長ディレイ時間が前回の延長ディレイ時間よりも長いと判定されれば、ステップ１０６に進み、基準ヒータ通電ディレイ時間に今回の延長ディレイ時間を加算して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定するが、上記ステップ１０５ｂで、今回の延長ディレイ時間が前回の延長ディレイ時間以下と判定されれば、ステップ１０６の最終ヒータ通電ディレイ時間の設定処理は行われず、前回設定した最終ヒータ通電ディレイ時間がそのまま維持される。
【００６６】
本実施例３の最終ヒータ通電ディレイ時間の制御例を図９のタイムチャートを用いて説明する。
【００６７】
図９の例では、始動時ｔ1 に、前記実施例１と同様の方法で、始動条件に応じて基準ヒータ通電ディレイ時間を設定し、始動後の経過時間が基準ヒータ通電ディレイ時間に達する前（ｔ4 以前）に、運転条件が変化（例えば点火時期が所定値以上進角）すると、その時点ｔ2 で運転条件に応じた延長ディレイ時間を設定して、最終ヒータ通電ディレイ時間を、基準ヒータ通電ディレイ時間に延長ディレイ時間を加算した時間に設定する。
【００６８】
その後、始動後の経過時間が最終ヒータ通電ディレイ時間に達する前（ｔ5 以前）に、運転条件が変化（例えば点火時期が所定値以上遅角）すると、その時点ｔ3 で、運転条件に応じた延長ディレイ時間を設定するが、この際、今回の延長ディレイ時間を前回の延長ディレイ時間と比較して、今回の延長ディレイ時間が前回の延長ディレイ時間以下と判定されれば、今回の延長ディレイ時間を無効とし、前回の最終ヒータ通電ディレイ時間（前回の延長ディレイ時間）をそのまま維持して最終ヒータ通電ディレイ時間を短縮しない。      
【００６９】
以上説明した本実施例３では、最終ヒータ通電ディレイ時間（延長ディレイ時間）の設定後に運転条件の変化に応じて最終ヒータ通電ディレイ時間（延長ディレイ時間）を変更する場合は、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れ防止にとって安全側である延長方向への変更のみが許可されるため、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れをより確実に防止することができる。
【００７０】
尚、前記実施例１〜３において、始動後の経過時間が基準ヒータ通電ディレイ時間を越えた後は、運転条件（シフトレンジ等）が変化しても最終ヒータ通電ディレイ時間（延長ディレイ時間）を変更しないようにしても良い。
【実施例４】
【００７１】
本発明の実施例４では、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン期間中にＥＣＵ３１によって図１０のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムを所定周期で実行することで、始動時に始動条件に応じてヒータ２７，２８への通電を開始するまでのヒータ通電ディレイ時間を設定し、始動後に排気管２３内に凝縮水が発生する条件になったと判断したときにヒータ通電ディレイ時間を延長するようにしている。
【００７２】
図１０のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムが起動されると、まずステップ２００で、ヒータ通電ディレイ時間が設定されているか否かを判定し、まだヒータ通電ディレイ時間が設定されていなければ、ステップ２０１に進み、始動条件（始動時の冷却水温、吸気温、外気温、油温等）に応じてヒータ通電ディレイ時間をマップ等により設定する。このステップ２０１のヒータ通電ディレイ時間の設定処理は、上記ステップ２００の判定処理によって、始動時に１回のみ行われる。このステップ２０１の処理が特許請求の範囲でいうヒータ通電ディレイ時間設定手段としての役割を果たす。
【００７３】
この後、ステップ２０２に進み、始動後に排気管２３内に凝縮水が発生する条件になったか否かを運転条件等に基づいて判定し、凝縮水が発生する条件になっていれば、ステップ２０３に進み、ヒータ通電ディレイ時間を延長し、凝縮水が発生する条件になっていなければ、ヒータ通電ディレイ時間を延長しない。これらのステップ２０２、２０３の処理が特許請求の範囲でいうディレイ時間補正手段としての役割を果たす。
【００７４】
この後、ステップ２０４に進み、始動後の経過時間がヒータ通電ディレイ時間に達したか否か判定し、始動後の経過時間がヒータ通電ディレイ時間に達していなければ、ステップ２０６に進み、ヒータ２７，２８への通電を禁止し、始動後の経過時間がヒータ通電ディレイ時間に達した時点で、ステップ２０５に進み、ヒータ２７，２８への通電を開始する。これらのステップ２０４〜２０６の処理が特許請求の範囲でいうヒータ通電制御手段としての役割を果たす。
【００７５】
以上説明した本実施例４では、始動後に排気管２３内に凝縮水が発生する条件になったと判断したときにヒータ通電ディレイ時間を延長するようにしたので、排気管２３内に凝縮水が発生する状態になっている期間にヒータ２７，２８への通電を確実に停止することができ、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れをより確実に防止することができる。
【実施例５】
【００７６】
本発明の実施例５では、図１１のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムを実行する。図１１のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムは、前記実施例４で説明した図１０のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムのステップ２０２の後にステップ２０２ａの判定処理を追加しただけであり、その他の各ステップの処理は、前記図１０の各ステップの処理と同じである。
【００７７】
図１１のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムでは、ステップ２０２で、始動後に排気管２３内に凝縮水が発生する条件になったと判定されると、ステップ２０２ｂに進み、排出ガスセンサ２５，２６のセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域まで昇温しているか否かを判定し、高温域に昇温していると判定されれば、ヒータ通電ディレイ時間を延長する。この場合、凝縮水が発生する条件になっていても、排出ガスセンサ２５，２６のセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域まで昇温していなければ、ヒータ通電ディレイ時間は延長されない。
【００７８】
以上説明した本実施例５では、凝縮水が発生する条件になっても、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れが発生する可能性がなければ、ヒータ通電ディレイ時間を延長せずに済み、ヒータ通電ディレイ時間の延長を少なくすることができる利点がある。
【００７９】
尚、凝縮水が発生する条件になっていると判定され、且つ、排出ガスセンサ２５，２６のセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域まで昇温している判定された場合に、エンジン運転条件を凝縮水の発生・飛散を抑えるように制御しても良い。
【実施例６】
【００８０】
本発明の実施例６では、図１２のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムを実行する。図１２のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムは、前記実施例４で説明した図１０のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムのステップ２０２の処理をステップ２０２ａの処理に変更しただけであり、その他の各ステップの処理は、前記図１０の各ステップの処理と同じである。
【００８１】
図１２のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムでは、ステップ２０１で、始動条件に応じてヒータ通電ディレイ時間を設定した後、ステップ２０２ａに進み、始動後に排気管２３内に発生した凝縮水が飛散する条件になったか否かを運転条件等に基づいて判定し、凝縮水が飛散する条件になっていれば、ステップ２０３に進み、ヒータ通電ディレイ時間を延長し、凝縮水が発生する条件になっていなければ、ヒータ通電ディレイ時間を延長しない。
【００８２】
以上説明した本実施例６では、始動後に排気管２３内に発生した凝縮水が飛散する条件になったと判断したときにヒータ通電ディレイ時間を延長するようにしたので、排気管２３内に凝縮水が発生する状態になっている期間にヒータ２７，２８への通電を確実に停止することができ、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れをより確実に防止することができる。
【実施例７】
【００８３】
本発明の実施例７では、図１３のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムを実行する。図１３のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムは、前記実施例６で説明した図１２のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムのステップ２０２ａの後にステップ２０２ｂの判定処理を追加しただけであり、その他の各ステップの処理は、前記図１２の各ステップの処理と同じである。
【００８４】
図１３のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムでは、ステップ２０２ａで、始動後に排気管２３内に発生した凝縮水が発生する条件になったと判定されると、ステップ２０２ｂに進み、排出ガスセンサ２５，２６のセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域まで昇温しているか否かを判定し、高温域に昇温していると判定されれば、ヒータ通電ディレイ時間を延長する。この場合、凝縮水が飛散する条件になっていても、排出ガスセンサ２５，２６のセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域まで昇温していなければ、ヒータ通電ディレイ時間は延長されない。      
【００８５】
以上説明した本実施例７では、凝縮水が飛散する条件になっても、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れが発生する可能性がなければ、ヒータ通電ディレイ時間を延長せずに済み、ヒータ通電ディレイ時間の延長を少なくすることができる利点がある。
【００８６】
尚、凝縮水が飛散する条件になっていると判定され、且つ、排出ガスセンサ２５，２６のセンサ素子の温度が被水による素子割れが発生する可能性のある高温域まで昇温している判定された場合に、エンジン運転条件を凝縮水の発生・飛散を抑えるように制御しても良い。
【実施例８】
【００８７】
本発明の実施例８では、図１４のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムを実行する。図１４のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムは、前記実施例４で説明した図１０のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムのステップ２０２で「Ｙｅｓ」と判定された場合に実行するステップ２０３の処理を省略し、その代わりに、ステップ２０２で「Ｎｏ」と判定された場合に実行するステップ２０３ａの処理を追加しただけであり、その他の各ステップの処理は、前記図１０の各ステップの処理と同じである。
【００８８】
図１４のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムでは、ステップ２０１で、始動条件に応じて、ヒータ通電ディレイ時間を前記実施例４よりも長めの時間（つまり排気管２３内に凝縮水が発生する条件になっても排出ガスセンサ２５，２６の素子割れを防止できる時間）に設定する。この後、ステップ２０２に進み、始動後に排気管２３内に凝縮水が発生する条件になったか否かを判定し、凝縮水が発生する条件になっていると判定されれば、ヒータ通電ディレイ時間を変更しないが、排気管２３内に凝縮水が発生する条件になっていないと判定されれば（つまり凝縮水が発生しない状態であると判定されれば）、ステップ２０３ａに進み、ヒータ通電ディレイ時間を短縮する。
【００８９】
このようにすれば、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れを防止できる範囲内でヒータ通電ディレイ時間を短縮して、排出ガスセンサ２５，２６の早期活性化を実現することができる。
【実施例９】
【００９０】
本発明の実施例９では、図１５のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムを実行する。図１５のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムは、前記実施例６で説明した図１２のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムのステップ２０２ａで「Ｙｅｓ」と判定された場合に実行するステップ２０３の処理を省略し、その代わりに、ステップ２０２ａで「Ｎｏ」と判定された場合に実行するステップ２０３ａの処理を追加しただけであり、その他の各ステップの処理は、前記図１０の各ステップの処理と同じである。
【００９１】
図１５のヒータ通電ディレイ時間制御プログラムでは、ステップ２０１で、始動条件に応じて、ヒータ通電ディレイ時間を前記実施例６よりも長めの時間（つまり排気管２３内に発生する凝縮水が飛散する条件になっても排出ガスセンサ２５，２６の素子割れを防止できる時間）に設定する。この後、ステップ２０２ａに進み、始動後に排気管２３内に発生する凝縮水が飛散する条件になったか否かを判定し、凝縮水が飛散する条件になっていると判定されれば、ヒータ通電ディレイ時間を変更しないが、凝縮水が飛散する条件になっていないと判定されれば（つまり凝縮水が飛散しない状態であると判定されれば）、ステップ２０３ａに進み、ヒータ通電ディレイ時間を短縮する。
【００９２】
このようにすれば、排出ガスセンサ２５，２６の素子割れを防止できる範囲内でヒータ通電ディレイ時間を短縮して、排出ガスセンサ２５，２６の早期活性化を実現することができる。
【００９３】
尚、本発明は、上流側の排出ガスセンサ２５のヒータ通電制御のみに適用して実施しても良い等、種々変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の各実施例１〜９に共通するエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】実施例１のヒータ通電ディレイ時間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３】実施例１の始動時の冷却水温に応じて設定した基準ヒータ通電ディレイ時間に延長ディレイ時間を加算して最終ヒータ通電ディレイ時間を設定する方法を説明する図である。
【図４】実施例１の最終ヒータ通電ディレイ時間の制御例を示すタイムチャートである。
【図５】実施例２のヒータ通電ディレイ時間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６】実施例２のＰ，Ｎレンジ継続時間に応じた補正時間を設定するマップの一例を概念的に示す図である。
【図７】実施例２の最終ヒータ通電ディレイ時間の制御例を示すタイムチャートである。
【図８】実施例３のヒータ通電ディレイ時間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９】実施例３の最終ヒータ通電ディレイ時間の制御例を示すタイムチャートである。
【図１０】実施例４のヒータ通電ディレイ時間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１１】実施例５のヒータ通電ディレイ時間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１２】実施例６のヒータ通電ディレイ時間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１３】実施例７のヒータ通電ディレイ時間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１４】実施例８のヒータ通電ディレイ時間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１５】実施例９のヒータ通電ディレイ時間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。
【符号の説明】
【００９５】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管（排気通路）、２４…触媒、２５…上流側の排出ガスセンサ、２６…下流側の排出ガスセンサ、２７，２８…ヒータ、２９…冷却水温センサ、３１…ＥＣＵ（ヒータ通電制御手段，基準ヒータ通電ディレイ時間設定手段，ディレイ時間補正手段，ヒータ通電ディレイ時間設定手段）
【図１】
0005041341.tif 000002
【図２】
0005041341.tif 000003
【図３】
0005041341.tif 000004
【図４】
0005041341.tif 000005
【図５】
0005041341.tif 000006
【図６】
0005041341.tif 000007
【図７】
0005041341.tif 000008
【図８】
0005041341.tif 000009
【図９】
0005041341.tif 000010
【図１０】
0005041341.tif 000011
【図１１】
0005041341.tif 000012
【図１２】
0005041341.tif 000013
【図１３】
0005041341.tif 000014
【図１４】
0005041341.tif 000015
【図１５】
0005041341.tif 000016