JPH0348150A - 酸素センサ用ヒータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明１友　内燃機関の空燃比制御のために機関排気系
に取り付けられる酸素センサの検出部の温度を一定に制
御する酸素センサ用ヒータの制御装置に関する。

［従来の技術］ 内燃機関の出力陶工　燃費低減　排気浄化のために種々
の制御装置が開発されているが、その制御に欠かせない
のが排気中の酸素濃度を測定する酸素センサである。酸
素センサは固体電解質又は半導体等で構成されるが、そ
の出力は固体電解質環、検出部の温度に依存する。

例えば検出部にチタニア（Ｔｉｄｅ）を用いた酸素セン
サで（Ａ　その検出部の温度Ｔにより作動空燃比（Ａ／
Ｆ）が第１３図の曲線のように変化することが知られて
いる。第１３図の縦軸は八／Ｆであるが、理論空燃比の
値をはさんで、Ａ／Ｆｈ（ａｔ以下である（燃料がリッ
チである）と排気中の炭化水素（ＨＣ）成分が過多にな
り、逆に＾／Ｆｈ＜ａ２以上である（燃料がリーンであ
る）と酸化窒素（Ｎ　Ｏ、）が増加する。この酸素セン
サの作動空燃比を理論空燃比近くの狭い範囲（ａｌ−ａ
２）内にしておくために（上　検出部の温度を狭い範囲
ＴＩ−Ｔ２内に保つように制御しておかねばならない。

このため、従来より、酸素センサにヒータを設け、その
ヒータの抵抗値が所定の抵抗値になるようにヒータへの
供給電力を制御することにより、検出部の温度を一定に
制御する装置が知られている（例え（戴　特開昭５７−
１９７４５９号、６０−１６４２４１号、６〇−２０２
３４８号等）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のセンサの温度制御は、ヒータの抵抗値がセン
サの温度に応じて変化することを利用したものであるが
、より詳しく検討すると、ヒータの抵抗値を所定値に制
御するのみで（飄　ヒータへの通電を開始した直後の検
出部の温度を良好に制御することができないことがある
。

つまりヒータの抵抗値１１　　センサの検出部周囲に配
設されるヒータ先端部の抵抗と、排気管へのセンサ取付
部近傍に位置するヒータ後端部の抵抗との合成抵抗であ
り、しかもこれら各部の温度上昇速度は熱審量の違いに
よってヒータ先端部の方がヒータ後端部より早くなるた
め、通電開始初期のヒータ抵抗値（、ｔ、ヒータ先端部
（即ちセンサの検出部）の温度より低い温度を表わすこ
ととなり、通電開始初期にもヒータ抵抗値が目標抵抗値
となるようにヒータへの供給電力を制御していると、検
出部の温度が目標温度（正常作動温度）以上に過上昇（
オーバーシュート）してしまうのである。

そしてこのように検出部の温度が過上昇すると、検出素
子により空燃比を正確に検出することができなくなって
しまう。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために成された本発明に係る酸素セ
ンサ用ヒータの制御装置は、第１図にその構成を例示す
るよう１ミ　車両の内燃機関ＥＧの排気中の酸素濃度を
検出するセンサＯ３に設けられたヒータＨＴの抵抗値Ｒ
Ｈを検出し、その抵抗値ＲＨが所定の目標ヒータ抵抗値
ＲＴとなるようにヒータＨ■へ供給する電力ＰＷを制御
する酸素センサ用ヒータの制御装置ＨＣにおいて、次の
ような各手段を備えることを特徴とする。

（Ｍｌ）車両の状態に応じて、酸素センサＯ３のヒータ
）（Ｔへの通電制御を行うか否かを判定する通電条件判
定手段 （Ｍ２）通電制御を行うと判定された場合に（表　その
最初の所定期間内だけ上記ヒータＨＴへ供給する電力Ｐ
Ｗを抑制するヒータ電力抑制手段 ［作用］ 車両が通常の運転をされているとき＋、ｌｔ、　　酸素
センサＯ８のヒータＨＴへ供給する電力ＵＷ（戴　　そ
のヒータＨＴの抵抗値Ｒ）ｌが所定の目標値ＲＴとなる
ように制御される。これにより酸素センサＯ３の検出部
の温度は一定の値に保た札　正確な酸素濃度検出が保証
される。

このようなヒータＨＴへの通電制御（山　車両の状態が
予め定められた所定の状態にあるときにのみ、行われる
０例えｔ−Ｘ　　バッテリを保護するために、スタータ
モータが作動しているときや、気温が非常に低い場合の
始動後一定時は　通電制御は禁止される０通電条件判定
手段Ｍｌは現在の車両状態からみて、ヒータＨＴの通電
制御を行ってもよいか否かを判定する。そして通電条件
判定手段ＭｌがヒータＨＴへの通電制御を開始してもよ
いと判定すると、ヒータ電力抑制手段Ｍ２が、その時か
ら所定期間だけ、ヒータＨＴへの供給電力ＰＷを抑制す
る。これにより、ヒータ先端部の温度の上昇を抑制して
、酸素センサＯ３の検出部の温度が所定温度以上にオバ
シュートするのを防止できる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

まず第２図は実施例のヒータ制御装置全体の構成を表す
電気回路図である。

図に示す如く、自動車エンジンの排気管に取り付けられ
た酸素センサのヒータ１０に１山　イグニションスイッ
チ１１を介して、自動車のメインバッテリ１２が接続さ
れる。ヒータｌＯには更に直列に、スイッチング（パワ
ー）トランジスタ１４及び比較抵抗１６が接続される。

　トランジスタ１４と比較抵抗１６との間の（接地電位
に対する）電位ＡＯはオペアンプ１８により増幅さ札　
ＡＣ−ＤＣコンバータ（ＡＢＣ）　２４を介して電子制
御装置（ＥＣＵ）　２６に入力される。

バッテリ電圧ＶＢもＡＤＣ２４を介してＥＣＵ２６に入
力される。尚、以下の説明において、ヒータｌＯ及び比
較抵抗１６の抵抗値を、各々、ＲＨ，Ｒ１とする。

ＥＣｔ１２６（友　第３図に示すように　周知のＣＰＵ
３０、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３４、バックアップＲＡＭ３
５、入力部３６、出力部３８等を備えたマイクロコンピ
ュータである。

第２図には示さなかったが、エンジンのスロットルバル
ブが閉じたときにＯＮ信号を出力するアイドルスイッチ
（ＬＬ　ＳＷ、）　４０、車速センサ（ＳＰＤ）　４２
、冷却水の温度センサ（ＴＨＷ）　４４、回転速度セン
サ（ＮＥ）　４６、吸入空気量を測定するエアフロメー
タ（Ｑ）４８からの信号も入力部３６を介してＥＣＵ２
６に入力される。また図示しないが、ＥＣＵ２６に１表
　エンジン制御装置から点火及び燃料噴射のために出力
される点火信号及び噴射信号も入力される。そしてＥＣ
Ｕ２６１Ｌ　　それら入力信号に基づき、次のようなヒ
ータ制御処理を行う。

°、°第４図はそのヒータ制御処理ルーチンのフローチ
ャートであるが、ＥＣＵ２６はこのルーチンを６４ｍ５
ｅｃ、毎に実行する。本ルーチンがスタートすると、最
初にステップ１００で、現在の運転状態はヒータｌＯに
通電してもよい状態か否かを判定する。具体的二（戴　
スタータモータが作動していないこと、パッチ１月２の
電圧が所定値以上あること、気温が所定値以上あること
、という３条件を満たした場合ミ　ヒータｌＯへ通電可
能と判定される。ここで、通電してはいけない（ＮＯ）
と判定されると、ステップ１１０で変数Ｙ）（Ｔに値Ｏ
を代入する。この変数ＹＨＴｌｌ、　　ＣＰＵ３０によ
り実行される別のルーチンでスイッチングトランジスタ
１４への出力ボートに出力さ托　これによりスイッチン
グトランジスタ１４は非導通となって、ヒータｌＯへの
通電が停止される。

ステップ１００の判定がＹＥＳの場合に（表　ステップ
１２０へ進み、このルーチンの実行がステップ１００で
通電０にとなってから最初の実行であるか否かが判定さ
れる。以下、通電制御可能とされて以降最初の実行サイ
クルについて、まず話を進める。

このときに＋１．　　ステップ！３０でフラグＸ、ＲＴ
ＷをＯにリセットする。このフラグＸ、ＲＴＷｌ＆　　
０のときにはヒータｌＯへの通電制御を開始した直後の
時期であることを示し、］のときにはそれ以降の通常の
時期であることを示すためものである。

次のステップ１３５で（よ　バックアップＲＡＭ３５か
ら前回の運転終了時のヒータ制御目標抵抗値ＲＴＯを読
み出し、目標抵抗値変数ＲＴに代入する。そして、ステ
ップ１４０でＲＴから所定値Ａを減算し、保存変数ＲＴ
Ｗに代入する。この値（あるい１よ　減算すべき所定値
Ａ）は　次のことを考慮して、予め実験やコンピュータ
シミュレーションにより定められる。上述の通り、酸素
センサの検出部と取付部と（友　熱容量の差により昇温
速度が異なり、検出部の方が早く昇温する。ここで、ヒ
ータの抵抗値Ｒ）Ｉは検出部の抵抗値ＲＨと取付部の抵
抗値ＲＨ２の和であるため、全体のヒータ抵抗ＲＨがセ
ンサの正常作動温度に相当する目標抵抗値になるまでヒ
ータ１０に通電したので（表　検出部の温度はその正常
作動温度をオーバーしてしまう。従って、値Ａ（友　セ
ンサが最終的に正常作動温度まで上昇するとき１：。

検出部の温度がオーバシュートしないよう１．１−　検
出部と取付部との昇温速度の差を考慮して定められる。

次のステップ＋５０で１１　　目標抵抗値変数ＲＴ内の
値（現在はＲＴＯ）と保存変数ＲＴＷ内の値（ＲＴＯ−
Ａ）とを交換する。これにより目標抵抗値変数ＲＴ内に
は初期目標抵抗値（ＲＴＯ−Ａ）が入り、ヒータｌＯへ
の通電１；Ｉｌｌ、　　ヒータ抵抗Ｒ）ｌがこの値（Ｒ
Ｔ［１−Ａ）となるように制御される。保存変数ＲＴＷ
内には通常運転状態での目標抵抗値ＲＴＯが入り、通常
制御になるまで保存される。

ステップ１６０で１上　ヒータ１０を流れる電流ＩＨＴ
が所定値ＩＢ以下であるか否かが判定さ札　団Ｔ＞１８
のときはステップ１１０でヒータ１０への通電が禁止さ
れる。これは電流量制限であり、センサへ通電を開始し
た直後の突入電流による熱衝撃を緩和するための措置で
ある。　　Ｋ　　１）ＩＴ　Ｉ＆　　オペアンプ１８か
ら出力される比較抵抗１６の電位ＡＤに基づき、後述の
第５図に示すＩＨＴ算出ルーチンの処理により算出され
る。

ＩＨＴ≦ＩＢのとき（よ　ステップ１７０でヒータ１０
の抵抗値Ｒ１を次の式によって算出する。

ＲＨ＝　ＶＢ／ＩＨＴ　−Ｒ１ ここで、ＶＢはバッテリ１２の電圧であり、後述の第６
図に示すＶＢ算出ルーチンの処理により算出される。そ
して、ステップ１８０で（上　算出されたヒータ抵抗値
ＲＨが目標抵抗値ＲＴ（現在は低い方の値）以上か否か
を判定する０通電を開始した直後１戴　普Ａ　　ＲＨ＜
ＲＴであるため、ステップ１９０へ進んでＹ）（Ｔを１
にセットする。これにより、スイッチングトランジスタ
１４が導通状態となり、ヒータ１０に電流が流れる。

その後ステップ２５０でフラグＸ、ＲＴＷが１であるか
否かを判定する。第１回目の実行の場合に（、ｔ、フラ
グＸ、ＲＴＷはステップ１３０でＯにリセットされてい
るので、そのまま本ルーチンを終了する０以上がヒータ
への通電開始後第１回目の本ルーチンの実行の経過であ
る。

２回目以降の本ルーチンの実行ではステップ１３０〜１
５０は実行されないため、目標抵抗値ＲＴは低い方の値
のままであり、また、　しばらくはステップ１８０でＲ
Ｈ＜　ＲＴと判定されるので、ヒータｌＯは通電され続
ける（ステップ１９０）　、　　もちろん、このは　ヒ
ータ電流ＩＨＴが制限値１８以上になれば通電は停止さ
れる（ステップ１６０．１１０）。

センサの温度がある程度上昇し、ＲＨ≧ＲＴとなったと
きに（上　ステップ２００以降の処理が実行される。

ステップ２００で（友　ます、フラグＸ、ＲＴＷが末だ
Ｏであるか否かが判定される。最初はこのフラグＸ、Ｒ
ＴＷの値はステップ１３０で０にされたままであるので
、ステップ２１０へ進み、目標抵抗値変数ＲＴの値を所
定の小さな値ＣＲＴだけ増加させる（つまり、ＲＴ内の
値はＲＴＯ−Ａ＋ＤＲＴとなる）。そして、増加された
変数ＲＴが保存変数ＲＴＷ（この中には通常状態での目
標抵抗値ＲＴＯが保存されている）以上になったか否か
を判定する。ＤＲＴはＡよりは十分小さい値であるので
、最初はＲＴ＜　ＲＴＷであるため、ステップ２４０へ
進んでＹＨＴをＯとして、ヒータｌＯへの通電を停止す
る。

何回かこのルーチンを繰り返して、ステップ２１ＯでＲ
Ｔが少しずつ（ＤＲＴずつ）増加してゆき、ＲＴが通常
状態での目標抵抗値ＲＴＷ　にＲＴＯ）を超えたとき（
表　ステップ２３０でフラグＸ、　ＲＴＷが１にセット
され、る、つまり、目標抵抗値が初期の低い値ＲＴＯ−
Ａから通常の値ＲＴＯに完全に移行したということであ
り、ヒータｌＯに対する通電制御の初期制御が終了した
ことを宣言するものである。この場合に（表それ以降ス
テップ２６０が必ず実行さ札　全く通常のヒータ制御が
行われる。

ステップ２６０１上　　以降の処理（ステップ２７０〜
２９０）で、酸素センサの個体差や経時変化に起因する
ヒータ固有の抵抗値のばらつきを補償するために目標抵
抗値ＲＴの補正を行う学習制御を実行するか否かを判断
するための処理で、具体的にはアイドルスイッチ（ＬＬ
　ＳＷ、）がＯＮ　（スロットルバルブが閉じている）
、車速が５ｋｍハ以下、冷却水温が７０℃以下、という
状態（即ちアイドリング状態）が所定時間（例えば２　
ｓｅｃ、）以上継続しているか否かを判断する。

そしてこの条件が満たされている場合に（友　ステップ
２７０にて、所定時間（数秒程度）の間のヒータ供給電
力の平均値ＰＮを求め、ステップ２８０にて、この算出
した電力の平均値ＰＮから目標抵抗値ＲＴの補正値△Ｒ
Ｔを算出し、次ステツプ２９０にて、この補正値ΔＲＴ
により目標抵抗値ＲＴを補正する、といった手順で目標
抵抗値ＲＴを更新する学習制御を実行する。

尚本実施例ではヒータｌＯは第４図のルーチンの実行サ
イクル（６４ｍ５ｅｃ、）毎にＯＮ又はＯＦＦとなるた
め、ステップ２７０での電力の平均値ＰＮの算出（上Ｐ
Ｎ＝Σ（Ｐ−ＹＨＴ）／ｎ イ旦し、　　Ｐ　＝　　（ＶＢ−ＩＨＴ−１ｔ（丁２−
Ｒｌ）により行われる。

またこの平均値ＰＮに基づき補正値ΔＲＴを算出するス
テップ２８０の処理Ｅ　　第７図に示すようなマツプを
予めＲＯＭ３２内に格納しておき、これを参照すること
により行われる。これにより電力の平均値ＰＮが標準値
ＰＮＯと等しければ補正値ΔＲＴは０となり、それより
も大きければマイナスの補正値が与えられる。

次にヒータ１０を流れる電流ＩＨＴを算出するＩＨＴ算
出ルーチン（第５図）について説明する。このＩＨ■算
出ルーチン（友　所定時間（例えば６５ｍ５ｅｃ、）毎
に強制的にヒータｌ口を通電することにより実行される
もので、本ルーチンがスタートすると、まずステップ５
００にて、オペアンプ１８から出力される比較抵抗１６
の電位＾Ｏを取り込み、この電位ＡＤに基づき、第８図
に示す如きマツプを用いて、現時点でのヒータ電流ＩＨ
Ｔｎを算出する。そして続くステップ５１Ｏで１友　現
在点火信号が入力されているか否かを判断し、点火信号
が入力されていなけれ（数次ステップ５２０に移行して
、噴射信号が入力されているか否かを判断する。

ステップ５２０にて噴射信号が入力されていると判断さ
れるか、ステップ５！０にて点火信号が入力されている
と判断されると、ステップ５３０に移行し、ステップ５
０口で求めたヒータ電流ＩＨＴｎに所定値αを加えた値
を新たにヒータ電流ＩＨＴｎとして設定する。

このステップ５１０〜５３０の処理（上　エンジン側で
点火或は燃料噴射が実行されると、バッテリ電圧ＶＢが
大きく変動（低下）し、ステップ５００で求めたヒータ
電流ｔＨＴｎが通常のバッテリ電圧ＶＢを印加した場合
に比べて小さくなるので、こうした電圧変動に伴い生ず
るヒータ電流ＩＨ１’ｎの変動分を補正するためぬ処理
である９ 次にステップ５３０にてヒータ電流団Ｔｎが補正される
か、ステップ５２０にて否定判断されると、続くステッ
プ５４０１こ移行り７、上記求めたヒータ電流ＨＴｎと
前回当該ルーチンを実行した際に求めたヒータ電流Ｉ）
ＩＴｎ−１とを大小比較する。そシ、、て１ＨＴｎ≧団
Ｔｎ−１であれｌｆＬ　　ステップ５５０に移行して、
次式％式％） を用いて、上述のヒータ制御処理ルーチンでヒータ制御
のために使用するヒータ電ＪＩＨＴを算出し、逆に１Ｈ
Ｔｎ＜　ＩＨＴｎ−１であれ（Ｌ　ステップ５６０に移
行して、前回求めｈヒータ電流ｌ　ＨＴｎ−１から所定
値１ａを減じた値をヒータ制御のために使用するヒータ
電流ＩＨＴとして設定する。

そしてこのようにヒータ電流団■が算出されると、続く
ステップ５７０に移行して、次回の処理のために、この
値ＩＨＴを今回のヒータ電流Ｉ　ＨＴｎとして設定し、
処理を一旦終了する。

ここで上記ステップ５４０〜５５０の処理（上　ステッ
プ５００においてヒータ電流１ＮＴｎが誤算出された場
合のヒータの誤制御を防止するための処理である。

つまり所定時間（６５ｍ５ｅｃ、）内にヒータ電流ＩＨ
Ｔが急変することは通常ないので、ヒータ電流１）ＩＴ
の急変動分を所謂なまし処理によって除去しているので
ある。

尚本実施例で（ｌ　　ＩＨＴｎが前回の値ｆＨＴｎ−１
より増加しているときに１よ　ステップ５５０にてその
平均値をとる通常のなまし処理によりヒータ電流ＩＨＴ
を算出するが、１ＨＴｎが前回の値ＩＨＴｎ〜１より減
少しているときに１友　ステップ５６０にてＩＨＴｎ−
１から所定値１ａを減することによりヒータ電流ＩＨＴ
を算出している。これ沫　ヒータ電流団■が減少すると
いうことはヒータ抵抗ＲＨが大きくなることを意味し、
それによってヒータの通電停止傾向が大きくなるためで
あり、ヒータ電流＋Ｈｒｈ＜４少傾向にある時にｉ上Ｉ
ＨＴｎ−１より所定値ｌａを減することで、ヒータ電流
ＩＨＴを除々に減少させ、これによってヒータの通電停
止傾向が大きくなるのを防止しているのである。

次にバッテリ電圧ＶＢを算出するＶＢ算出ルーチン（第
６図）（表　　上記団Ｔ算出ルーチンより長い所定時間
（例えば１１５ｍ５ｅｃ、）毎に実行される。

第６図に示す如くこのＶＢ算出ルーチンは、まずステッ
プ６００にて、ＡＤＣ２４を介して入力されるバッテリ
電圧ＶＢを取り込み、続くステップ６１０にて、現在ヒ
ータ１０の通電が停止されているか否かを判断し、通電
が停止されている場合に（表　ステップ６２０にて、ス
テップ６００で取り込んだバッテリ電圧ＶＢから所定値
βを減じた値を制御に用いるバッテリ電圧ＶＢとして設
定した後処理を終了し、そうでなければそのまま処理を
終了する、といった手順で実行される。

つまり、ヒータ電流ＩＨＴはヒータｌＯを通電すること
により求められるものであり、またヒータ通電時のバッ
テリ電圧ＶＢは非通電時より低下するため、ＶＢ算出ル
ーチンで（上　ステップ６００にて取り込んだバッテリ
電圧ＶＢがヒータｌＯの非通電時の値であれ（ｆＳ　　
その値ＶＢから所定値βを減することで、バッテリ電圧
ＶＢをヒータ通電時の値に対応させているのである。そ
してこの結果ヒータ制御処理ルーチンにおいてヒータ抵
抗ＲＨを正確に求めることが可能となる。

次に本実施例によるヒータ通電制御の様子を第９図のタ
イムチャートにより説明する。

スタータモータによるエンジンの起動が終了したときに
（時刻ｔｌ）通電可能と判断され（ステップ１０口）、
ＲＴがＲＴＯ−Ａに設定されるととも１：、通電が開始
される。最初はヒータｌＯの抵抗値Ｒ）Ｉが低く、大き
な電流が流れるため、ステップ１６０．１１０によりし
ばしば通電は停止される（Ｙ）ＩＴのグラフ参照）。あ
る時点ｔ２からはヒータ抵抗ＲＨがある程度大きくなる
（しかし、目標値ＲＴよりは未だ低い）ため、電流１）
ＩＴが制限値ＩＢを超えることがなくなり、ヒータｌＯ
には常に電流が流れるようになる。

この時期に１よ　酸素センサの検出部の温度は急激に上
昇し、ヒータ抵抗ＲＨも同時に増加してゆくが、ヒータ
抵抗ＲＨが目標抵抗値ＲＴ（初期値ＲＴＯ−Ａ）を超え
た時点ｔ３でヒータｌＯへの通電は一旦停止される。こ
の時点ｔ３でｌ；Ｊ、、　　値Ａが前述のように設定し
であるため、検出部の温度はほぼ正常作動温度に達して
いる（ＲＨＩ参照）。以後、通電・遮断が断続的に繰り
返されてゆく間に、目標抵抗値ＲＴｌｉ　　第４図のル
ーチンを１口実行する毎（６４ｍｓｅｃ、毎）にＤＲＴ
ずつ増加し、取付部の温度も徐々に上昇してゆき平衡温
度に近づいて行（（ＲＨ２参照）。

尚、ＣＲＴの値（上　酸素センサの検出部の温度が正常
作動温度に達した後のＲ）１２の上昇速度を考慮して定
める（例え（戯　車両が８０ｋｍハで定常走行したとき
のセンサ取付部の温度上昇と一致するよう゛に）が、運
転条件・気温等によって変化させてもよい、第９図の検
出部温度のグラフにおいて、点鎖線は本実施例のような
制御を行わない場合（即ち目標抵抗値ＲＴｅ値Ａにより
補正していない場合）の温度変化を示すが、初期に急患
に上昇してオーバシュートを生ずることが示される。

以上説明したよう１：、上記実施例で（上　ヒータ通電
開始時の目標抵抗値ＲＴとして通常の目標抵抗値ＲＴＯ
から値Ａを減じた値に設定し、その後ヒタ抵抗ＲＨが目
標抵抗ＲＴに達すると、目標抵抗値ＲＴを通常の目標抵
抗値ＲＴＯまで徐々に増加させることにより、目標抵抗
値ＲＴが通常の値ＲＴＯに達するまでのは　ヒータ１０
への供給電力を通常より抑制して、ヒータ通電開始初期
に酸素センサの検出部の温度が目標温度以上に過上昇す
るのを防止するようにされている。ところで酸素センサ
の検出部の温度が目標温度以上に過上昇するのを防止す
るに（よ　ヒータへの供給電力を抑制できればよく、上
記実施例のように目標抵抗値ＲＴを補正する方法とは異
なる方法であっても実現できる。

そこで次に本発明の第２実施例として、ヒータｌＯの通
電時間を抑制することによりヒータ１０への供給電力を
抑制するヒータ制御処理ルーチンについて第１０図のフ
ローチャートに沿って説明する。

尚第１０図のヒータ制御処理ルーチン（表　上記ステッ
プ１００と同様の判定処理によりヒータｌＯの通電制御
の実行条件が成立していると判断されているときｌ、　
　ＥＣＵ２６において１６ｍ５ｅｃ、毎に実行される処
理である。また本ルーチンで（よ　ヒータｌＯの電力制
御を、所定周期毎にヒータ１０の通電・非通電を繰り返
すデユーティ制御によって実現する。

図に示す如く、本実施例のヒータ制御処理ルーチンで（
上　まずステップ３００を実行し、現在ヒータｌＯに電
力が供給されているか否かを判定する。そしてヒータｌ
Ｏに電力が供給されているとき（よ　ステップ３１０で
、前述のステップ２６０と同様に、目標抵抗値ＲＴの学
習条件が成立しているか否かを判断し、学習条件が成立
している場合に（よ　ステップ３２０へ進んで、ヒータ
ｌＯに供給されている電力ＰＷを次の式により算出する
。

ＰＷ　＝（ＶＢ−１）ＩＴ　−ＩＨＴ２−Ｒ１）・（Ｄ
ＵＴＹ／２５６）ここで、ＤＵＴＹは後述するデユーテ
ィ比に対応するカウンタである。ステップ３３０で（上
　ステップ３２０における電力ＰＷの算出が２５６回行
われたか否かを判定し、この判定がＹＥＳの場合に（飄
　ステップ３４０へ進む。するとステップ３４０で（よ
　この２５６回の電力算出値ＰＷの平均値ａｖ（ＰＷ）
をＰＮとして算出し、次ステツプ３５０及び３６０にて
、前述のステップ２８０及び２９０と同様にして、目標
抵抗値ＲＴを更新する。

このように目標抵抗値ＲＴの学習制御が実行されるか、
ステップ３１０又はステップ３３０にてＮＯと判断され
ると、ステップ３７０に移行し、前述のステップ１７０
と同様に、　ヒータ１０の抵抗値Ｒ１を算出する。

そして続くステップ３８０〜４００で（友　このヒータ
抵抗ＲＨが目標抵抗値ＲＴ以上か以下かにより、ヒータ
ｌＯへ供給する電力のデユーティ比対応カウンタＤＵＴ
Ｙを１だけ増加又は減少する。ＤＵＴＹと（上　第１１
図（Ｂ）で示すように、ヒータｌＯのＯＮ・ＯＦＦサイ
クル時間（ａ）に対するＯＮ時間（ｂ）の地　即ちデユ
ーティ比（ｂ／ａＸ　Ｉｏｎ％）に対応する値であり、
本実施例で（上後述のフリーランニングカウンタＣＤＵ
ＴＹと対応するよう１：、０〜２５６の値をとる。

このようにＤＵＴＹが設定されると、次にステップ４１
０に移行し、エンジンの始動後、所定時間（例えば３Ｓ
Ｏｓｅｃ、）経過したか否かを判断する。そして所定時
間経過していなけれ（戴　ステップ４２０に移行し、上
記ステップ３６０にて目標抵抗値ＲＴが更新されたか否
かを判断し、目標抵抗値ＲＴが更新されていなけれ（′
Ｌ　ステップ４３０にて、目標抵抗値ＲＴに基づき、第
１２図のマツプを用いてＤＵＴＹの上限値を表すＤＵＴ
Ｙｍａｘを算出し、ステップ４４υに移行する。

一方ステップ４１０にてエンジン始動後所定時間経過し
ていると判断された場合、或はステップ４２０にて、目
標抵抗値ＲＴが更新されたと判断された場合には、ステ
ップ４５０にてＤＵＴＹｍａｘに最大値２５６（デユー
ティ比で１００％）を設定し、ステップ４４０に移行す
る。そして続くステップ４４０で１表　上記ステップ４
３０又は４５０にて設定された上限値ＤＵＴＹｍａｘと
、予め設定された下限値ＤυＴＹｍｉｎ　（＝　８．　
　デユーティ比で３，１２５％）とに基づき、ＤＵＴＹ
がこの上・下限値の範囲を越えないようにガードするガ
ード処理を実行する。

ここでステラ：ｊ４１０〜４３０の処理１よ　エンジン
始動後所定時間経過するか、目標抵抗値ＲＴが更新され
るまでのｒ。ｉ、　　ＤＵＴＹｍａｘを目標抵抗値ＲＴ
に応じて２５６より小さい値に設定することにより、ヒ
ータｌＯの通電時間（即ち２　供給電力）を通常より抑
制するための処理で、これによってＤＵＴＹｍａｘが通
常より小さい値に設定される。

尚エンジン始動後所定時間経過するか、目標抵抗値ＲＴ
が更新されるまでのｊＪ、　　ＤＵＴＹｍａｘにガード
をかけるの（九　目標抵抗値ＲＴが更新されるのは目標
抵抗値ＲＴの学習条件が成立している状態、即ちエンジ
ンが充分暖機されている状態であり、また、目標抵抗値
Ｒ丁が更新されなくてもエンジン始動後所定時間（本実
施例では３５０ｓｅｃ、）　　経過しておれ（Ｌ　エン
ジンは充分暖機されていると判断できるためである。つ
まりエンジンが充分暖機されている場合に（友　ヒータ
ｌＯの取付部の温度も上昇して、検出部の温度が目標温
度以上に上昇することがないので、上記ステップ４２０
及び４３０で１友　こうした定常状態を、エンジン始動
後の時間と、目標抵抗値ＲＴの更新状態とから、検出す
るのである。

またこうした条件が成立していないときに、目標抵抗値
ＲＴに基づきＤＵＴＹｍａｘを設定するの（上　目標抵
抗値ＲＴＩ；ｔ、、　　過去の学習制御によって、酸素
センサの個体差や経時変化に起因するヒータ固有の抵抗
値のばらつきを補償するように設定されており、この目
標抵抗値ＲＴが大きければヒータの発熱量は供給電力に
対して少なく、目標抵抗値ＲＴが小さければヒータの発
熱量は供給電力に対して大きいためである。つまり本実
施例で（よ　目標抵抗値ＲＴに基づき、目標抵抗値ＲＴ
が小さいほどＤＵＴＹｍａｘを小さい値に設定すること
により、供給電力に対して発熱量の大きいヒータ程供給
電力を抑制できるようにしている。

以上のようにＤＵＴＹのガード処理が実行されると、続
くステップ４６０に移行し、フリーランニングカウンタ
ＣＤＵＴＹを８だけ増加する。そして続くステップ４７
０で（友　このＣＣＵＴＹと上記設定されたＤＵＴＹと
を大小比較し、ＤＵＴＹ＞　ＣＤυ冒のときにはステッ
プ４８０にてヒータｌ口をＯＮとし、そうでなけれ（ｆ
、、ステップ４９０にてヒータｌＯをＯＦＦとする。尚
ＣＤＵＴＹＬｔ、　　２５６１：達した時点で０にリセ
ットされる。またステップ４６０の処理（よ　ステップ
３００にてヒータＩＯが通電されていない（即ち、　　
０ＦＦ）　　と判断されたときにも実行される。尚この
ステップ４６０〜４９０の処理は、第１１図（Ａ）に示
すよう１ミ　所定サイクル（本実施例でＩｔ、、　　１
６　ｍ５ｅｃ、Ｘ（２５６／８）　＝５１２　ｍ５ｅｃ
、）でヒータｌＯをＯＮ及びＯＦＦさせることにより、
そのデユーティ比をＤＵＴＹに応じて定めるための処理
である。

以上説明したように本実施例のヒータ制御処理ルーチン
で（上　ヒータｌＯの電力制御を、デユーティ制御によ
って行い、制御開始後、エンジンが暖機するまでの阻　
ヒータｌＯの通電時間を抑制することにより、ヒータ１
０への供給電力を抑制している。このため上記実施例と
同様１：、ヒータｌＯの通電開始後、酸素センサの検出
部の温度が目標温度以上に過上昇するの乞防止すること
ができ、温度上昇によってセンサが劣化するのを防止で
きる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明に係る酸素センサ用ヒータの
制御装置で（友　通常はヒータ抵抗値が所定の目標抵抗
値になるように通電制御を行うが、ヒータへの通電制御
が開始した直後の所定期間内だけ１友　ヒータへの供給
電力を抑制するようにされている。このため、ヒータの
通電制御開始直後１：、センサの検出部が目標温度以上
に過上昇するのを防止することができ、酸素センサによ
る空燃比の検出精度を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成医　第２図は実施例のヒータ
制御装置全体の構成を表す電気回路は第３図はその電子
制御装置（ＥＣＵ）の構成を表すブロックは　第４図は
電子制御装置（ＥＣＵ）で実行されるヒータ制御処理ル
ーチンを表すフローチャート、第５図は同じく団■算出
ルーチンを表すフローチャート、第６図は同じ（ＶＢ算
出ルーチンを表すフローチャート、第７図はヒータの平
均電力から目標抵抗値ＲＴの補正値△ＲＴを求めるため
のマツプを表すグラフ、第８図は比較抵抗の電圧からヒ
ータ電流を求めるためのマツプを表すグラフ、第９図は
第４図のヒータ制御処理の実行による各種パラメータの
変化を示すタイムチャート、第１０図は第２実施例のヒ
ータ制御処理ルーチンを表すフローチャート、第１１図
は第２実施例のヒータの通電制御を説明するタイムチャ
ート、第１２図は目標抵抗値ＲＴに基づきＤＵＴＹｍａ
ｘを求めるためのマツプを表すグラフ、第１３図は酸素
センサの温度■と作動空燃比Ａ／Ｆとの関係を表すグラ
フである。 Ｍｌ・・・通電条件判定手段 Ｍ２・・・ヒータ電力抑制手段 Ｏ３・・・酸素センサ　　　　ＨＴ、ｌＯ・・・ヒータ
２６・・・電子制御装置（ＥＣＵ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両の内燃機関の排気中の酸素濃度を検出するセンサに
   設けられたヒータの抵抗値を検出し、その抵抗値が所定
   の目標ヒータ抵抗値となるようにヒータへ供給する電力
   を制御する酸素センサ用ヒータの制御装置において、 車両の状態に応じて、酸素センサのヒータへの通電制御
   を行うか否かを判定する通電条件判定手段と、 通電制御を行うと判定された場合には、その最初の所定
   期間内だけ上記ヒータへ供給する電力を抑制するヒータ
   電力抑制手段と、 を備えることを特徴とする酸素センサ用ヒータの制御装
   置