JPH0743336A - 空燃比センサ温調用回路の故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】一つの回路を用いて複数のヒータ付空燃比セン
サの各ヒータに係る故障を検出する。 【構成】Ｖ型エンジンの左右各バンクに対応する各三元
触媒コンバータの上流側及び下流側のそれぞれにヒータ
付各空燃比センサをそれぞれ設ける。各ヒータ付空燃比
センサの各ヒータ３８ａ〜４１ａをエンジンの運転条件
や排気通路の温度条件に応じて通電制御することによ
り、各空燃比センサの温度調節を行う。各ヒータ３８ａ
〜４１ａにおける電圧降下分を基準値と比較するため
に、電圧効果検出回路６１における比較器８０の一方の
入力端子に全てのヒータ３８ａ〜４１ａの一端を並列に
接続する。そして、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが通電
状態であるときに、ＣＰＵ５２により、比較器８０の出
力結果から各ヒータ３８ａ〜４１ａの故障を判定する。
この構成により、複数のヒータ３８ａ〜４１ａの各々に
対応して故障判定用の回路をそれぞれ個別に設ける必要
がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の空燃比を
検出するための空燃比センサに係り、詳しくは、ヒータ
付空燃比センサのヒータを含む温度調節（温調）用回路
に係る故障を検出するための故障検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の空燃比制御では、排気
通路に設けられた空燃比センサが使用されている。そし
て、その空燃比センサで検出される空燃比に基づき、内
燃機関に供給されるべき目標の燃料量がフィードバック
制御されることにより、実際の空燃比が狙いの目標空燃
比に制御される。ここで、空燃比センサを構成するセン
サ素子の温度を所定の活性化温度に安定して保つため
に、ヒータを備えてなるヒータ付空燃比センサが用いら
れている。そして、排気ガスの温度が内燃機関の運転条
件や排気通路の位置により多少異なることから、ヒータ
付空燃比センサが使用された場合に、そのヒータが温度
調節（温調）用回路で制御されることにより、空燃比セ
ンサの温度が条件に応じて好適に制御される。

【０００３】ところで、以前のヒータ付空燃比センサで
は、ヒータやワイヤハーネスを含む温調用回路におい
て、その断線等の故障を検出する手立てがなかった。従
って、温調用回路に故障が生じた場合には、その空燃比
センサの温度調節が好適に行われていることを前提とし
て空燃比センサで空燃比が検出されることになる。その
結果、空燃比制御で得られるべき実際の空燃比が狙いの
目標空燃比からずれてしまい、排気エミッションを悪化
させるおそれがあった。

【０００４】そこで、実開昭６２−４４２７２号公報に
おいては、ヒータ付空燃比センサに関して、そのヒータ
を含む温調用回路の断線等を検出する装置が提案されて
いる。この装置では、車両が故障診断のシステムを備え
ている場合に、断線等の故障の有無を診断項目の一つと
して、その診断結果が運転者に速やかに警告されるよう
になっている。

【０００５】即ち、この従来技術における温調用回路で
は、ヒータとその駆動回路とが電源に直列に接続されて
ヒータ通電回路が構成されている。そして、内燃機関の
運転条件や排気通路における空燃比センサの位置の違い
に応じてヒータ通電回路が開閉されることにより、空燃
比センサの温度調節が行われる。このようなヒータ通電
回路においてその断線等の故障が検出される。具体的に
は、ヒータを含むヒータ通電回路の途中に抵抗が直列に
接続されており、その抵抗による電圧降下分が基準電圧
と比較され、電圧降下のないときには、所定レベルの電
圧が出力される。そして、ヒータに対する通電条件が成
立し、且つ温調用回路における電圧降下の出力が所定レ
ベルのときに、断線等の故障であるものとして、そのこ
とを指示する信号が出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術では、排気通路に単に一つのヒータ付空燃比センサが
設けられているシステムが前提とされている。そのた
め、排気通路に複数のヒータ付空燃比センサが設けられ
て各ヒータの温度調節をそれぞれ個別に行うシステムを
構成した場合に、ヒータの数に応じて各ヒータを含む各
ヒータ通電回路の故障を検出する回路がそれぞれ必要と
なる。例えば、内燃機関がＶ型エンジンである場合、或
いは触媒コンバータの上流側と下流側にそれぞれヒータ
付空燃比センサを設けてなるダブル空燃比センサのシス
テムである場合には、各ヒータ付空燃比センサに対応し
て複数の故障検出回路が必要となり、回路構成が複雑に
なるばかりでなく、部品点数の増大を招くことにもなっ
た。

【０００７】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その第１の目的は、一つの回路を用いて
複数のヒータ付空燃比センサの各ヒータに係る故障を検
出することを可能にした空燃比センサ温調用回路の故障
検出装置を提供することにある。又、第２の目的は、複
数のヒータの中でどのヒータに係る故障であるかを特定
することを可能にした空燃比センサ温調用回路の故障検
出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、第１の発明においては、図１に示すように、
内燃機関Ｍ１の排気通路Ｍ２に設けられ、温度特性を有
する複数の空燃比センサＭ３と、それら各空燃比センサ
Ｍ３にそれぞれ設けられ、各空燃比センサＭ３を加熱す
るための通電発熱式の複数のヒータＭ４とを備え、内燃
機関Ｍ１の運転条件や排気通路Ｍ２の温度条件に応じて
各ヒータＭ４を通電制御することにより、各ヒータＭ４
の発熱量を調整して各空燃比センサＭ３の温度調節を行
うようにした空燃比センサ温調用回路Ｍ５において、各
ヒータＭ４を流れる電流値又は各ヒータＭ４における電
圧降下分を基準値と比較するために、一方の入力端子に
全てのヒータＭ４の一端を並列に接続してなる比較器Ｍ
６と、全てのヒータＭ４が通電状態であるか否かを判断
するための通電状態判断手段Ｍ７と、その通電状態判断
手段Ｍ７により全てのヒータＭ４が通電状態であると判
断されたときに、電流値又は電圧降下分と基準値との比
較より得られる比較器Ｍ６の出力結果に基づき、各ヒー
タＭ４の故障を判定するための故障判定手段Ｍ８とを備
えたことを趣旨としている。

【０００９】上記第２の目的を達成するために、第２の
発明においては、図２に示すように、請求項１に記載の
空燃比センサ温調用回路の故障検出装置において、故障
判定手段Ｍ８により各ヒータＭ４の故障が判定された場
合に、一つのヒータＭ４に対する非通電とその非通電と
同時に行われる残りの全てのヒータＭ４に対する通電と
を、全てのヒータＭ４について順次に強制的に行うため
の強制通電手段Ｍ９と、その強制通電手段Ｍ９により各
ヒータＭ４に対する非通電及び通電が順次行われている
ときに、比較器Ｍ６の出力結果に基づき全てのヒータＭ
４の中で故障の起こっているヒータＭ４を特定するため
の故障特定手段Ｍ１０とを備えたことを趣旨としてい
る。

【００１０】

【作用】上記第１の発明の構成によれば、図１に示すよ
うに、空燃比センサ温調用回路Ｍ５により、内燃機関の
運転条件や排気通路の温度条件に応じて、各空燃比セン
サＭ３に設けられた各ヒータＭ４が通電制御されること
により、各ヒータＭ４の発熱量が調整されて各空燃比セ
ンサＭ４の温度調節が行われる。

【００１１】ここで、通電状態判断手段Ｍ７により全て
のヒータＭ４が通電状態であることが判断されることに
より、全てのヒータＭ４を流れる電流値又は全てのヒー
タＭ４における電圧降下分が、比較器Ｍ６において基準
値と比較される。そして、故障判定手段Ｍ８により、そ
のときの比較器Ｍ６の出力結果に基づき各ヒータＭ４の
故障が判定される。例えば、各ヒータＭ４の何れかが断
線等で故障している場合には、比較器Ｍ６において基準
値と比較される電流値又は電圧降下分が変化することに
なり、故障判定手段Ｍ８により故障と判定される。

【００１２】従って、複数のヒータＭ４の各々に対応し
て故障判定用の回路をそれぞれ個別に設ける必要がな
い。上記第２の発明の構成によれば、図２に示すよう
に、故障判定手段Ｍ８により各ヒータＭ４の故障が判定
された場合に、強制通電手段Ｍ９により、一つのヒータ
Ｍ４に対する非通電とその非通電と同時に行われる残り
の全てのヒータＭ４に対する通電とが、全てのヒータＭ
４について順次に強制的に行われる。そして、その各ヒ
ータＭ４に対する非通電及び通電が順次行われていると
きに、故障特定手段Ｍ１０により、比較器Ｍ６の出力結
果に基づき全てのヒータＭ４の中で故障の起こっている
ヒータＭ４が特定される。例えば、比較器Ｍ６の出力結
果が低レベルである場合に、非通電とされた一つのヒー
タＭ４が断線等により故障しているものとして特定され
る。

【００１３】

【実施例】以下、第１及び第２の発明における空燃比セ
ンサ温調用回路の故障検出装置を具体化した一実施例を
図３〜図９に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図３はこの実施例におけるガソリンエンジ
ンシステムを示す概略構成図である。自動車に搭載され
た内燃機関としてのＶ型エンジンを構成するエンジン本
体１は、各気筒が左バンク２と右バンク３とに分かれて
形成されている。左右各バンク２，３には、吸気マニホ
ルド４Ｌ，４Ｒ及び排気マニホルド５Ｌ，５Ｒがそれぞ
れ接続されている。

【００１５】各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒは共通するサ
ージタンク６及び吸気管７に連通されており、吸気管７
の入口側にはエアクリーナ８が設けられている。これら
各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒ、サージタンク６及び吸気
管７等により吸気通路が構成されている。そして、エア
クリーナ８より外部から吸気管７に取り入れられた空気
は、サージタンク６を通じて各吸気マニホルド４Ｌ，４
Ｒに案内される。又、各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒに案
内された空気は、左右各バンク２，３において、各吸気
バルブ９Ｌ，９Ｒが開かれるタイミングで各燃焼室２
ａ，３ａへと導入される。

【００１６】吸気管７の途中には、各燃焼室２ａ，３ａ
に導入される吸気量Ｑを調節するためのスロットルバル
ブ１０が設けられている。スロットルバルブ１０は、図
示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉される。
各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒには、各気筒に対応して燃
料噴射用のインジェクタ１１Ｌ，１１Ｒがそれぞれ設け
られている。又、左右各バンク２，３には、各気筒に対
応して点火プラグ１２Ｌ，１２Ｒがそれぞれ設けられて
いる。周知のように、各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒは
通電によって開弁されるものであり、開弁されることに
より、図示しない燃料タンクから燃料ポンプを通じて圧
送される燃料が各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒへと噴射さ
れる。又、各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒから噴射され
た燃料は空気との混合気となって各燃焼室２ａ，３ａへ
と導入される。更に、各燃焼室２ａ，３ａでは、導入さ
れた混合気が、点火プラグ１２Ｌ，１２Ｒの動作により
爆発・燃焼される。

【００１７】一方、各排気マニホルド５Ｌ，５Ｒは排気
通路の一部を構成するものであり、各排気マニホルド５
Ｌ，５Ｒには、排気バルブ１３Ｌ，１３Ｒが開かれるタ
イミングで、燃焼後の排気ガスが各燃焼室２ａ，３ａか
ら導出される。そして、導出された排気ガスを浄化して
大気中へ排出させるために、各排気マニホルド５Ｌ，５
Ｒには、三元触媒コンバータ１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ
接続されている。又、各三元触媒コンバータ１４Ｌ，１
４Ｒの下流側には排気管１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ接続
され、更に、各排気管１５Ｌ，１５Ｒの下流側には共通
する一つの排気管１６が接続されている。周知のよう
に、各三元触媒コンバータ１４Ｌ，１４Ｒは、排気ガス
中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化さ
せると共に、酸化窒素（ＮＯｘ）を還元させて排気ガス
を浄化する。

【００１８】左右各バンク２，３の各点火プラグ１２
Ｌ，１２Ｒには、別々のディストリビュータ１７Ｌ，１
７Ｒにて分配された点火信号が印加される。各ディスト
リビュータ１７Ｌ，１７Ｒは、別々のイグナイタ１８
Ｌ，１８Ｒから出力される高電圧をクランクシャフト１
９の回転に同期して各点火プラグ１２Ｌ，１２Ｒへ分配
する。そして、各点火プラグ１２Ｌ，１２Ｒの点火タイ
ミングは、各イグナイタ１８Ｌ，１８Ｒからの高電圧出
力タイミングにより決定される。

【００１９】エンジン本体１には、そのクランクシャフ
ト１９の回転数をエンジン回転数ＮＥとして検出するた
めの回転数センサ３１が設けられている。又、エンジン
本体１の左右各バンク２，３には、気筒判別及び上死点
位置等のクランク角度基準位置Ｇ１，Ｇ２をそれぞれ検
出するための第１の気筒判別センサ３２及び第２の気筒
判別センサ３３がそれぞれ設けられている。各気筒判別
センサ３２，３３では、クランクシャフト１９に連動す
る各カムシャフト２０Ｌ，２０Ｒの回転に基づきクラン
ク角度基準位置Ｇ１，Ｇ２が検出される。

【００２０】エアクリーナ８の下流側には、エアフロー
メータ３４が取り付けられている。このエアフローメー
タ３４により、吸気管７等を通じてエンジン本体１の各
燃焼室２ａ，３ａに取り込まれる吸気量Ｑが検出され
る。エアフローメータ３４の近傍には、吸気温センサ３
５が取り付けられている。この吸気温センサ３５によ
り、吸気管７に取り込まれる空気の温度、即ち吸気温度
ＴＨＡが検出される。スロットルバルブ１０の近傍に
は、スロットルセンサ３６が設けられている。このスロ
ットルセンサ３６により、スロットルバルブ１０の開
度、即ちスロットル開度ＴＡが検出される。加えて、エ
ンジン本体１には、水温センサ３７が取り付けられてい
る。この水温センサ３７により、エンジン本体１におけ
る冷却水の温度、即ち冷却水温ＴＨＷが検出される。

【００２１】一方、排気通路の途中であって一方の三元
触媒コンバータ１４Ｌの上流側及び下流側には、第１の
空燃比センサ３８及び第２の空燃比センサ３９がそれぞ
れ設けられている。同様に、排気通路の途中であって他
方の三元触媒コンバータ１４Ｒの上流側及び下流側に
は、第３の空燃比センサ４０及び第４の空燃比センサ４
１がそれぞれ設けられている。これら各空燃比センサ３
８〜４１により、排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが検出され
る。これら各空燃比センサ３８〜４１は温度特性を有す
るセンサ素子を備えてなり、それら各センサ素子の温度
調節を行うためにセンサ素子を加熱するための通電発熱
式の第１のヒータ３８ａ、第２のヒータ３９ａ、第３の
ヒータ４０ａ及び第４のヒータ４１ａが各空燃比センサ
３８〜４１にそれぞれ設けられている。

【００２２】又、エンジン本体１に駆動連結されたトラ
ンスミッション２１には、車速センサ４２が設けられて
いる。この車速センサ４２により、自動車の速度、即ち
車速ＳＰＤが検出される。

【００２３】加えて、この実施例の吸気通路には、スロ
ットルバルブ１０を迂回して同バルブの上流側の吸気管
７と下流側のサージタンク６とを互いに連通させるバイ
パス通路２２が設けられている。このバイパス通路２２
の途中には、周知のリニアソレノイド式のアイドル・ス
ピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）２３が設け
られている。このＩＳＣＶ２３の開度は、スロットルバ
ルブ１０が全閉となるエンジンのアイドリング時に、そ
のアイドリングを安定させるために制御される。従っ
て、アイドリング時にＩＳＣＶ２３の開度が制御される
ことにより、つまりＩＳＣ制御が行われることにより、
バイパス通路２３を流れる空気量が調節され、左右各バ
ンクの各燃焼室２ａ，３ａへの吸気量Ｑが調節される。

【００２４】一方、この実施例において、図示しない運
転席のインストルメントパネルには、警告ランプ２４が
設けられ、その警告ランプ２４の一方のリードがバッテ
リ２５のプラス端子に接続されている。この警告ランプ
２４は、前述した各空燃比センサ３８〜４１の各ヒータ
３８ａ〜４１ａに係る故障が検出されたときに、そのこ
とを運転者に知らせるために点灯される。

【００２５】この実施例では、各インジェクタ１１Ｌ，
１１Ｒ、各イグナイタ１８Ｌ，１８Ｒ、ＩＳＣＶ２３、
警告ランプ２４及び各ヒータ３８ａ，３９ａ，４０ａ，
４１ａのそれぞれが電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」
という）５１により駆動制御される。そのために、ＥＣ
Ｕ５１には各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒ、各イグナイ
タ１８Ｌ，１８Ｒ、ＩＳＣＶ２３、警告ランプ２４、バ
ッテリ２５及び各ヒータ３８ａ，３９ａ，４０ａ，４１
ａがそれぞれ電気的に接続されている。又、ＥＣＵ５１
には、回転数センサ３１、各気筒判別センサ３２，３
３、エアフローメータ３４、吸気温センサ３５、スロト
ルセンサ３６、水温センサ３７、各空燃比センサ３８〜
４１及び車速センサ４２がそれぞれ電気的に接続されて
いる。そして、ＥＣＵ５１はこれら各センサ３１〜３
３，３５〜４２及びエアフローメータ３４からの各種信
号に基づき種々の演算及び判断の処理を実行する。これ
により、各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒ、各イグナイタ
１８Ｌ，１８Ｒ、ＩＳＣＶ２３、警告ランプ２４及び各
ヒータ３８ａ，３９ａ，４０ａ，４１ａがそれぞれ好適
に駆動制御される。

【００２６】図４はＥＣＵ５１の電気的構成等を示すブ
ロック図である。ＥＣＵ５１は中央処理装置（ＣＰＵ）
５２、所定の制御プログラム等を予め記憶してなる読み
出し専用メモリ（ＲＯＭ）５３、ＣＰＵ５２の演算結果
等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５
４、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡ
Ｍ５５等を備えている。そして、ＥＣＵ５１は、これら
各部５２〜５５と、マルチプレクサ付のアナログ／デジ
タル変換器（Ａ／Ｄ変換器）５６と、バッファ付の入出
力器５７等とがバス５８によって接続されてなる論理演
算回路として構成されている。

【００２７】Ａ／Ｄ変換器５６には、前述したエアフロ
ーメータ３４、吸気温センサ３５、水温センサ３７、各
空燃比センサ３８〜４１及びバッテリ２５等がそれぞれ
接続されている。又、Ａ／Ｄ変換器５６には、後述する
電流検出回路５９が接続されている。入出力器５７に
は、前述した回転数センサ３１、各気筒判別センサ３
２，３３、スロットルセンサ３６及び車速センサ４２等
がそれぞれ接続されている。又、入出力器５７には、前
述したＩＳＣＶ２３、各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒ、
各イグナイタ１８Ｌ，１８Ｒ及び警告ランプ２４等がそ
れぞれ接続されている。更に、入出力器５７には、前述
した各ヒータ３８ａ〜４１ａが駆動回路６０を介して接
続されている。加えて、入出力器５７には、後述する電
圧降下検出回路６１が接続されている。

【００２８】そして、ＣＰＵ５２は各センサ３１〜３
３，３５〜４２及びエアフローメータ３４等からの各種
信号をＡ／Ｄ変換器５６及び入出力器５７を介して入力
値として読み込む。同様に、ＣＰＵ５２は、電流検出回
路５９からの信号をＡ／Ｄ変換器５６を介して入力値と
して読み込む。又、ＣＰＵ５２は、電圧降下検出回路６
１からの信号を入出力器５７を介して入力値として読み
込む。更に、ＣＰＵ５２はこれら入力値に基づき、入出
力器５７を介してＩＳＣＶ２３、各インジェクタ１１
Ｌ，１１Ｒ、各イグナイタ１８Ｌ，１８Ｒ及び警告ラン
プ２４等を好適に駆動制御する。同様に、ＣＰＵ５２は
入力値に基づき、入出力器５７及び駆動回路６０を介し
て各ヒータ３８ａ〜４１ａ等に対する通電を好適に制御
する。

【００２９】ここで、前述した電流検出回路５９、駆動
回路６０及び電圧降下検出回路６１はＥＣＵ５１に含ま
れるものであり、これらの回路等を含むＥＣＵ５１によ
り各ヒータ３８ａ〜４１ａの温度調整用回路（温調用回
路）及びその故障検出装置が構成されている。

【００３０】即ち、図５は各ヒータ３８ａ〜４１ａを含
んでなる各ヒータ通電回路とその駆動回路６０、電流検
出回路５９及び電圧降下検出回路６１等の関係を示す接
続ダイヤグラムである。同図において、各ヒータ３８ａ
〜４１ａの一端は入力端子６２を介して、前述したバッ
テリ２５に並列に接続されている。そして、各ヒータ３
８ａ〜４１ａの他端と接地側との間に、駆動回路６０、
電流検出回路５９及び電圧降下検出回路６１が接続され
ている。

【００３１】駆動回路６０は、各ヒータ３８ａ〜４１ａ
に対応して設けられたパワーモス型の第１のトランジス
タ６３、第２のトランジスタ６４、第３のトランジスタ
６５及び第４のトランジスタ６６より構成されている。
各トランジスタ６３〜６６の各入力端子は、入出力器５
７を介してＣＰＵ５２に接続されている。又、各トラン
ジスタ６３〜６６のエミッタ端子は各ヒータ３８ａ〜４
１ａにそれぞれ接続されている。そして、各トランジス
タ６３〜６６の各入力端子にＣＰＵ５２からの指令信号
が入力されることにより、各トランジスタ６３〜６６が
オンされ、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通電
回路が閉路される。

【００３２】電流検出回路５９は、各トランジスタ６３
〜６６のコレクタ端子を介して各ヒータ３８ａ〜４１ａ
にそれぞれ直列に接続された４個の抵抗６７，６８，６
９，７０と、オペアンプ７１及びその他の８個の抵抗７
２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９とから
構成されている。各トランジスタ６３〜６６のコレクタ
端子に接続された各抵抗６７〜７０の一端はそれぞれ接
地されている。それら各抵抗６７〜７０と各トランジス
タ６３〜６６との間には、各抵抗７２〜７５の一端が接
続されている。又、オペアンプ７１の非反転入力端子は
抵抗７６と抵抗７７との間に接続されている。オペアン
プ７１の反転入力端子には、各抵抗７２〜７５の他端が
接続されている。更に、オペアンプ７１の反転入力端子
と出力端子との間には抵抗７８が接続され、オペアンプ
７１の出力端子は抵抗７９を介してＡ／Ｄ変換器５６に
接続されている。

【００３３】このように構成された電流検出回路５９
は、各ヒータ３８ａ〜４１ａのうちの一つが特定して駆
動されたときに、各抵抗６７〜７０と各抵抗７２〜７５
との組合せで検出される電流値が、オペアンプ７１によ
り増幅されてＡ／Ｄ変換器５６に入力される。そして、
その電流値がＡ／Ｄ変換器５６でＡ／Ｄ変換されてから
ＣＰＵ５２に入力される。ＣＰＵ５２では、所定の電流
検出用プログラムに基づき電流値の異常検出が行われ
る。

【００３４】電圧降下検出回路６１は１個の比較器８０
と、４個のダイオード８１，８２，８３，８４と、１個
の抵抗８５から構成されている。各ダイオード８１〜８
４のアノード端子は各ヒータ３８ａ〜４１ａと各トラン
ジスタ６３〜６６との間にそれぞれ接続されている。そ
して、各ダイオード８１〜８４のカソード端子と抵抗８
５の一端が、比較器８０の非反転入力端子にそれぞれ接
続され、抵抗８５の他端は接地されている。又、比較器
８０の出力端子は入出力器５７を介してＣＰＵ５２に接
続されている。加えて、比較器８０の出力端子には抵抗
８６の一端が接続されている。そして、比較器８０の非
反転入力端子には、各トランジスタ６３〜６６のエミッ
タ端子の中で最も高い電圧（最も少ない電圧降下分）が
入力される。又、比較器８０の反転入力端子には、基準
電圧ＶＢが入力される。そして、比較器８０ではそれら
電圧降下分と基準電圧ＶＢとが比較され、その比較結果
が出力端子から入出力器５７を介してＣＰＵ５２に入力
される。ＣＰＵ５２では、所定の電圧降下判定用プログ
ラムに基づき電圧降下の異常検出が行われる。ここで
は、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが通電状態であるとき
に、比較器８０の出力が高レベル、即ち電圧が高い（電
圧降下が少ない）場合に、ＣＰＵ５２において電圧降下
の異常が検出される。

【００３５】この実施例では、ＥＣＵ５１により温調用
回路、通電状態判断手段、故障判定手段、強制通電手段
及び故障特定手段が構成されている。そして、エンジン
の運転時において、ＥＣＵ５１は燃料噴射制御を実行す
べく各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒを駆動制御する。
又、ＥＣＵ５１は燃料噴射時期制御を実行すべく、各イ
グナイタ１８Ｌ，１８１Ｒを駆動制御する。更に、ＥＣ
Ｕ５１は各空燃比センサ３８〜４１からの信号等に基づ
き、エンジンの空燃比フィードバック制御（ＦＢ制御）
を実行する。この際、ＥＣＵ５１は各空燃比センサ３８
〜４１の温度調節を行うべく各ヒータ３８ａ〜４１ａを
駆動制御すると共に、それら各センサ３８ａ〜４１ａを
含む各ヒータ通電回路の故障検出等を実行する。

【００３６】次に、上記のように構成されたガソリンエ
ンジンシステムにおいて、エンジンの運転時にＥＣＵ５
１により実行される空燃比センサ温度調節及びヒータ故
障検出のための処理動作の内容について説明する。

【００３７】図６〜図９に示すフローチャートは、ＥＣ
Ｕ５１により実行される空燃比センサ温度調節及びヒー
タ故障検出のための処理ルーチンであり、エンジンの運
転時に「数ｍｓ」の間隔をもって周期的に実行される。

【００３８】このルーチンの処理が開始されると、先ず
ステップ１００において、回転数センサ３１、エアフロ
ーメータ３４、スロットルセンサ３６、水温センサ３７
及び車速センサ４２等からの検出信号に基づき、エンジ
ン回転数ＮＥ、吸気量Ｑ、スロットル開度ＴＡ、冷却水
温ＴＨＷ及び車速ＳＰＤ等をそれぞれ読込む。又、ここ
では、バッテリ２５の電圧レベルも読み込まれる。

【００３９】そして、ステップ１１０において、各空燃
比センサ３８〜４１の各ヒータ３８ａ〜４１ａに対する
通電制御を実行する。即ち、今回読み込まれたエンジン
回転数ＮＥ、吸気量Ｑ、スロットル開度ＴＡ及び冷却水
温ＴＨＷ等に基づき、エンジン運転条件を割り出す。
又、その割り出されたエンジン運転条件と、各空燃比セ
ンサ３８〜４１の設置位置とに応じて、通電条件が成立
している場合には、周知の態様で駆動回路６０における
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。こ
のスイッチング制御によって各ヒータ通電回路を開閉さ
せることにより、各ヒータ３８ａ〜４１ａに対する通電
が制御され、もって各空燃比センサ３８〜４１における
センサ素子の温度調節が行われる。

【００４０】続いて、ステップ２００において、各ヒー
タ３８ａ〜４１ａが通電制御されている状態において、
全てのヒータ３８ａ〜４１ａがそろって通電状態である
か否かを判断する。ここで、全てのヒータ３８ａ〜４１
ａがそろって通電状態でない場合には、そのままその後
の処理を一旦終了する。全てのヒータ３８ａ〜４１ａが
そろって通電状態である場合には、ステップ２１０へ移
行する。

【００４１】ステップ２１０においては、電圧降下検出
回路６１における比較器８０の出力が低レベルであるか
否かを判断する。即ち、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが
不具合なくそろって通電されている場合には、各ヒータ
通電回路で所期の電圧降下が発生し、電圧降下検出回路
６１の比較器８０の非反転入力端子には低レベルの電圧
が入力され、その比較器８０からは低レベルの電圧が出
力されることになる。そこで、比較器８０の出力が低レ
ベルである場合には、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各
ヒータ通電回路における電圧降下が正常であるものとし
て、ステップ４００へ移行する。比較器８０の出力が低
レベルでない場合には、各ヒータ通電回路に断線等の故
障が発生しているものとして、何れのヒータ通電回路に
故障が発生しているかを特定するために、ステップ３０
０へ移行する。

【００４２】ステップ３００においては、何れのヒータ
通電回路の電圧降下が異常であるかを特定するために、
電圧降下の異常判定を実行する。詳しくは、図７に示す
ように、先ずステップ３０１において、第１のヒータ３
８ａを除く他の全てのヒータ３９ａ，４０ａ，４１ａを
通電させるべく、駆動回路６０の各トランジスタ６３〜
６６をスイッチング制御する。

【００４３】続いて、ステップ３０２において、そのと
きの比較器８０の出力が低レベルであるか否かを判断す
る。ここで、比較器８０の出力が低レベルである場合に
は、第１のヒータ３８ａが異常であるものとして、ステ
ップ３０３へ移行する。そして、ステップ３０３におい
て、第１のヒータ３８ａが断線等に起因して異常である
ことを指示するための異常フラグＨ１ＸＡを「１」にセ
ットして、ステップ３０４へ移行する。比較器８０の出
力が低レベルでない場合には、第１のヒータ３８ａを除
く他のヒータ３９ａ，４０ａ，４１ａの何れかが異常で
あるものとして、ステップ３０４へ移行する。

【００４４】そして、ステップ３０４において、第２の
ヒータ３９ａを除く他の全てのヒータ３８ａ，４０ａ，
４１ａを通電させるべく、駆動回路６０の各トランジス
タ６３〜６６をスイッチング制御する。

【００４５】続いて、ステップ３０５において、そのと
きの比較器８０の出力が低レベルであるか否かを判断す
る。ここで、比較器８０の出力が低レベルである場合に
は、第２のヒータ３９ａが異常であるものとして、ステ
ップ３０６へ移行する。そして、ステップ３０６におい
て、第２のヒータ３９ａが断線等に起因して異常である
ことを指示するための異常フラグＨ２ＸＡを「１」にセ
ットして、ステップ３０７へ移行する。比較器８０の出
力が低レベルでない場合には、第１及び第２のヒータ３
８ａ，３９ａを除く他のヒータ４０ａ，４１ａの何れか
が異常であるものとして、ステップ３０７へ移行する。

【００４６】そして、ステップ３０７において、第３の
ヒータ４０ａを除く他の全てのヒータ３８ａ，３９ａ，
４１ａを通電させるべく、駆動回路６０の各トランジス
タ６３〜６６をスイッチング制御する。

【００４７】続いて、ステップ３０８において、そのと
きの比較器８０の出力が低レベルであるか否かを判断す
る。ここで、比較器８０の出力が低レベルである場合に
は、第３のヒータ４０ａが異常であるものとして、ステ
ップ３０９へ移行する。そして、ステップ３０９におい
て、第３のヒータ４０ａが断線等に起因して異常である
ことを指示するための異常フラグＨ３ＸＡを「１」にセ
ットして、ステップ３１０へ移行する。比較器８０の出
力が低レベルでない場合には、残った第４のヒータ４１
ａが異常であるものとして、ステップ３１０へ移行す
る。

【００４８】そして、ステップ３１０において、第４の
ヒータ４１ａを除く他の全てのヒータ３８ａ，３９ａ，
４０ａを通電させるべく、駆動回路６０の各トランジス
タ６３〜６６をスイッチング制御する。

【００４９】続いて、ステップ３１１において、そのと
きの比較器８０の出力が低レベルであるか否かを判断す
る。ここで、比較器８０の出力が低レベルである場合に
は、第４のヒータ４１ａが異常であるものとして、ステ
ップ３１２へ移行する。そして、ステップ３１２におい
て、第４のヒータ４１ａが断線等に起因して異常である
ことを指示するための異常フラグＨ４ＸＡを「１」にセ
ットする。比較器８０の出力が低レベルでない場合に
は、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが異常ではないものと
して、異常判定に関する一連の処理を終える。

【００５０】このように、ステップ３００における電圧
降下の異常判定の処理が実行された後、処理は図６のフ
ローチャートにおけるステップ４００へと移行する。図
６のフローチャートにおいて、ステップ２１０又はステ
ップ３００から移行してステップ４００においては、電
流検出回路５９におけるオペアンプ７１の出力結果が過
電流状態であるか否かを判断する。この判断は、オベア
ンプ７１の出力レベルをその時々で通電されているヒー
タ３８ａ〜４１ａの数に応じた所定値と比較することに
より行われる。そして、オペアンプ７１の出力レベルが
所定値よりも大きい場合に、過電流状態と判断される。
ここで、オペアンプ７１の出力が過電流状態でない場合
には、次の異常判定を実行することなく、ステップ８０
０へ移行する。オペアンプ７１の出力が過電流状態であ
る場合には、次の異常判定を実行すべくステップ５００
へ移行する。

【００５１】ステップ５００においては、何れのヒータ
３８ａ〜４１ａを含むヒータ通電回路が過電流状態であ
るかを特定するために過電流の異常判定を実行する。詳
しくは、図８に示すように、先ずステップ５０１におい
て、第１のヒータ３８ａのみを強制的に通電させるべ
く、駆動回路６０の各トランジスタ６３〜６６をスイッ
チング制御する。このとき、他のヒータ３９ａ〜４１ａ
は通電されないことから、電流検出回路５９のオペアン
プ７１に対する入力は、第１のヒータ３８ａを含むヒー
タ通電回路を流れる電流値のみとなる。そして、その入
力電流値に対応する出力電流値が検出電流Ｉｓとして電
流検出回路５９から出力され、その電流値がＡ／Ｄ変換
器５６を介してＣＰＵ５２に入力される。

【００５２】続いて、ステップ５０２において、そのと
きの検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きいか否かを
判断する。ここで、検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも
大きくない場合には、第１のヒータ３８ａを含むヒータ
通電回路が過電流状態ではないものとして、ステップ５
０４へ移行する。検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大
きい場合には、ステップ５０３へ移行する。そして、ス
テップ５０３において、第１のヒータ３８ａを含むヒー
タ通電回路が過電流状態で異常であることを指示するた
めの異常フラグＨ１ＸＢを「１」にセットして、ステッ
プ５０４へ移行する。

【００５３】ステップ５０４においては、第２のヒータ
３９ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ５０５において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値αよりも大きいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きくない場合
には、第２のヒータ３９ａを含むヒータ通電回路が過電
流状態ではないものとして、ステップ５０７へ移行す
る。検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きい場合に
は、ステップ５０６へ移行する。そして、ステップ５０
６において、第２のヒータ３９ａを含むヒータ通電回路
が過電流状態で異常であることを指示するための異常フ
ラグＨ２ＸＢを「１」にセットして、ステップ５０７へ
移行する。

【００５４】ステップ５０７においては、第３のヒータ
４０ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ５０８において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値αよりも大きいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きい場合に
は、第３のヒータ４０ａを含むヒータ通電回路が過電流
状態ではないものとして、ステップ５１０へ移行する。
検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きい場合には、ス
テップ５０９へ移行する。そして、ステップ５０９にお
いて、第３のヒータ４０ａを含むヒータ通電回路が過電
流状態で異常であることを指示するための異常フラグＨ
３ＸＢを「１」にセットして、ステップ５１０へ移行す
る。

【００５５】ステップ５１０においては、第４のヒータ
４１ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ５１１において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値αよりも大きいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きくない場合
には、第４のヒータ４１ａを含むヒータ通電回路が過電
流状態ではないものとして、ステップ５１３へ移行す
る。検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きい場合に
は、ステップ５１２へ移行する。そして、ステップ５１
２において、第４のヒータ４１ａを含むヒータ通電回路
が過電流状態で異常であることを指示するための異常フ
ラグＨ４ＸＢを「１」にセットして、ステップ５１３へ
移行する。

【００５６】そして、ステップ５１３においては、全て
のヒータ３８ａ〜４１ａを強制的にそろって非通電とす
べく、駆動回路６０の各トランジスタ６３〜６６をスイ
ッチング制御する。

【００５７】続いて、ステップ５１４において、そのと
きの検出電流Ｉｓの値が所定値β（β＜α）よりも大き
いか否かを判断する。ここで、検出電流Ｉｓの値が所定
値βよりも大きくない場合には、全てのヒータ３８ａ〜
４１ａを含む全てのヒータ通電回路が過電流状態ではな
いものとする。検出電流Ｉｓの値が所定値βよりも大き
い場合には、ステップ５１５へ移行する。そして、ステ
ップ５１５において、全てのヒータ３８ａ〜４１ａを含
む全てのヒータ通電回路が過電流状態で異常であること
を指示するための異常フラグＨＡＸＢを「１」にセット
する。

【００５８】このように、ステップ５００において過電
流に関する異常判定の処理が実行された後、処理は図６
のフローチャートにおけるステップ６００へと移行す
る。ステップ６００においては、各ヒータ３８ａ〜４１
ａに係る性能低下の異常判定を行うべきダイアグ実行条
件が成立しているか否かを判断する。この判断は、今回
読み込まれたエンジン回転数ＮＥ、車速ＳＰＤ及びバッ
テリ２５の電圧レベル等に基づいて行われる。即ち、エ
ンジン始動後に所定の時間が経過していることと、車速
ＳＰＤが所定値よりも低いことと、バッテリ２５の電圧
レベルが所定範囲内にあることとを実行条件として、そ
の実行条件の成立が判断される。そして、ダイアグ実行
条件が成立していない場合には、性能低下の異常判定を
実行することなく、ステップ８００へ移行する。ダイア
グ実行条件が成立している場合には、性能低下の異常判
定を実行すべく、ステップ７００へ移行する。

【００５９】ステップ７００においては、何れのヒータ
３８ａ〜４１ａに係る性能低下の異常であるかを特定す
るために、ヒータ性能低下に関する異常判定を実行す
る。詳しくは、図９に示すように、先ずステップ７０１
において、第１のヒータ３８ａのみを強制的に通電させ
るべく、駆動回路６０の各トランジスタ６３〜６６をス
イッチング制御する。

【００６０】続いて、ステップ７０２において、そのと
きの検出電流Ｉｓの値が所定値γ（γ＜β＜α）よりも
小さいか否かを判断する。ここで、検出電流Ｉｓの値が
所定値γよりも小さくない場合には、第１のヒータ３８
ａに係る性能低下はないものとして、ステップ７０４へ
移行する。検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さい場
合には、ステップ７０３へ移行する。そして、ステップ
７０３において、第１のヒータ３８ａに係る性能低下の
異常であることを指示するための異常フラグＨ１ＸＣを
「１」にセットして、ステップ７０４へ移行する。

【００６１】ステップ７０４においては、第２のヒータ
３９ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ７０５において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値γよりも小さいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さくない場合
には、第２のヒータ３９ａに係る性能低下がないものと
して、ステップ７０７へ移行する。検出電流Ｉｓの値が
所定値γよりも小さい場合には、ステップ７０６へ移行
する。そして、ステップ７０６において、第２のヒータ
３９ａに係る性能低下の異常であることを指示するため
の異常フラグＨ２ＸＣを「１」にセットして、ステップ
７０７へ移行する。ステップ７０７においては、第３の
ヒータ４０ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路
６０の各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御す
る。

【００６２】続いて、ステップ７０８において、そのと
きの検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さいか否かを
判断する。ここで、検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも
小さくない場合には、第３のヒータ４０ａに係る性能低
下がないものとして、ステップ７１０へ移行する。検出
電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さい場合には、ステッ
プ７０９へ移行する。そして、ステップ７０９におい
て、第３のヒータ４０ａに係る性能低下の異常であるこ
とを指示するための異常フラグＨ３ＸＣを「１」にセッ
トして、ステップ７１０へ移行する。

【００６３】ステップ７１０においては、第４のヒータ
４１ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ７１１において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値γよりも小さいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さくない場合
には、第４のヒータ４１ａに係る性能低下がないものと
する。検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さい場合に
は、ステップ７１２へ移行する。そして、ステップ７１
２において、第４のヒータ４１ａに係る性能低下の異常
であることを指示するための異常フラグＨ４ＸＣを
「１」にセットする。

【００６４】このように、ステップ７００において性能
低下に関する異常判定の処理が実行された後、処理は図
６のフローチャートにおけるステップ８００へ移行す
る。ステップ８００においては、各ヒータ３８ａ〜４１
ａを含むヒータ通電回路に異常が有るか否かを判断す
る。即ち、各異常フラグＨ１ＸＡ〜Ｈ４ＸＡ，Ｈ１ＸＢ
〜Ｈ４ＸＢ，ＨＡＸＢ，Ｈ１ＸＣ〜Ｈ４ＸＣが一つでも
「１」であるか否かを判断する。ここで、異常が無い場
合には、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通電回
路に故障がないものとして、ステップ８１０へ移行す
る。そして、ステップ８１０において、警告ランプ２４
を消灯させて、その後の処理を一旦終了する。異常が有
る場合には、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通
電回路に故障があるものとし、ステップ８２０へ移行す
る。そして、ステップ８２０において、運転者に各ヒー
タ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通電回路の故障を警告
すべく、警告ランプ２４を点灯させる。

【００６５】続いて、ステップ８３０において、各ヒー
タ３８ａ〜４１ａを含むヒータ通電回路に故障が発生し
たことを指示するダイアグコードを、バックアップＲＡ
Ｍ５５に記憶させる。この場合、各異常フラグＨ１ＸＡ
〜Ｈ４ＸＡ，Ｈ１ＸＢ〜Ｈ４ＸＢ，ＨＡＸＢ，Ｈ１ＸＣ
〜Ｈ４ＸＣにより、故障に係る各ヒータ３８ａ〜４１ａ
を含むヒータ通電回路が具体的に特定されてバックアッ
プＲＡＭ５５に記憶されることになる。尚、バックアッ
プＲＡＭ５５に記憶されたダイアグコードは、その後、
４０回の暖機サイクルの間に他の全ての故障が発生しな
い場合に、消去されるようになっている。そして、ステ
ップ８３０の処理を終えた後、その後の処理を一旦終了
する。

【００６６】以上説明したように、この実施例によれ
ば、ＥＣＵ５１により、エンジンの運転条件や排気通路
の温度条件に応じて、各空燃比センサ３８〜４１におけ
る各ヒータ３８ａ〜４１ａが通電制御される。この制御
により、各ヒータ３８ａ〜４１ａの発熱量が調整されて
各空燃比センサ３８〜４１におけるセンサ素子の温度調
節が行われる。

【００６７】そして、この実施例では、全てのヒータ３
８ａ〜４１ａが、電圧降下検出回路６１における比較器
８０の一方の入力端子に並列に接続されている。又、そ
の比較器８０により、全てのヒータ３８ａ〜４１ａにお
ける電圧降下分が基準電圧ＶＢの値と比較される。そし
て、各ヒータ３８ａ〜４１ａが通電されているときに、
ＥＣＵ５１により、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが通電
状態であると判断された場合には、比較器８０の出力結
果に基づき、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通
電回路の断線等に起因する故障が判定される。例えば、
各ヒータ３８ａ〜４１ａの何れかが断線等で故障してい
る場合には、比較器８０において基準電圧ＶＢの値と比
較される全てのヒータ通電回路に係る電圧降下分が変化
することになり、ＥＣＵ５１ではそれら各ヒータ通電回
路の何れかが断線等に起因する故障であると判定され
る。

【００６８】従って、この実施例では、一つの比較器８
０を使用するだけで各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る断線
等の故障が判定されることから、複数のヒータ３８ａ〜
４１ａの各々について、故障判定のための回路等をそれ
ぞれ個別に設ける必要がない。その結果、一つの比較器
８０を含む電圧降下検出回路６１を用いるだけで、各ヒ
ータ３８ａ〜４１ａに係る断線等の故障を検出すること
ができる。そのため、各ヒータ３８ａ〜４１ａの数に応
じて各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故障検出用回路を複
数設ける必要がなく、延いては回路構成を簡略化するこ
とができ、部品点数の増大を抑えることができる。

【００６９】しかも、この実施例では、各ヒータ３８ａ
〜４１ａに係る断線等の故障が判定された場合に、一つ
のヒータ３８ａ〜４１ａに対する非通電とその非通電と
同時に行われる残りの全てのヒータ３８ａ〜４１ａに対
する通電とが、全てのヒータ３８ａ〜４１ａについて順
次に強制的に行われる。そして、そのように各ヒータ３
８ａ〜４１ａに対する非通電及び通電が順次行われてい
るときに、ＥＣＵ５１では、比較器８０の出力結果に基
づき各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通電回路の
中で故障の起こっているヒータ通電回路が特定される。
例えば、第１のヒータ３８ａに対する非通電と他の各ヒ
ータ３９ａ〜４１ａに対する通電が行われているとき
に、比較器８０の出力結果が低レベルである場合には、
そのとき非通電とされた第１のヒータ３８ａを含むヒー
タ通電回路が故障していると特定される。即ち、第１の
ヒータ３８ａを含むヒータ通電回路が断線等に起因して
故障しているものとして、異常フラグＨ１ＸＡが「１」
にセットされる。従って、複数のヒータ通電回路の中か
ら断線等の故障の起こっている一つのヒータ通電回路が
特定される。その結果、複数のヒータ付空燃比センサ３
８〜４１に対応してどのヒータ３８ａ〜４１ａについて
断線等の故障が起きているかを具体的に特定することが
できる。

【００７０】加えて、この実施例では、各ヒータ３８ａ
〜４１ａが通電されているときに、電流検出回路５９に
おけるオペアンプ７１の出力結果に基づき、各ヒータ３
８ａ〜４１ａにおける過電流状態がＥＣＵ５１により判
断される。そして、各ヒータ３８ａ〜４１ａが過電流状
態であると判断された場合には、各ヒータ３８ａ〜４１
ａが順次強制的に通電され、その通電時に、ＥＣＵ５１
により、オペアンプ７１の出力結果に基づいて過電流状
態のヒータ３８ａ〜４１ａが特定される。例えば、第１
のヒータ３８ａが強制的に通電されているときに、オペ
アンプ７１の出力結果が所定値αよりも大きい場合に
は、第１のヒータ３８ａが過電流状態であるものと特定
される。即ち、第１のヒータ３８ａが過電流状態に故障
しているものとして、異常フラグＨ１ＸＢが「１」にセ
ットされる。従って、複数のヒータ３８ａ〜４１ａの中
から過電流状態に故障を起こしている一つのヒータ３８
ａ〜４１ａが特定される。その結果、複数のヒータ付空
燃比センサ３８〜４１に対応してどのヒータ３８ａ〜４
１ａに過電流状態に故障しているかを具体的に特定する
ことができる。

【００７１】同様に、ダイアグ実行条件の成立時には、
各ヒータ３８ａ〜４１ａが順次強制的に通電され、オペ
アンプ７１の出力結果に基づき、各ヒータ３８ａ〜４１
ａの性能低下に起因した故障が判定される。そして、、
複数のヒータ３８ａ〜４１ａの中から性能低下に起因し
た故障を起こしているヒータ３８ａ〜４１ａが具体的に
特定される。その結果、複数のヒータ付空燃比センサ３
８〜４１に対応してどのヒータ３８ａ〜４１ａに性能低
下の故障が起きているかを具体的に特定することができ
る。

【００７２】つまり、この実施例では、各ヒータ３８ａ
〜４１ａを含む各ヒータ通電回路における電流値がそれ
ぞれ検出され、その電流値に基づいて各ヒータ３８ａ〜
４１ａに係る過電流及び性能低下の故障が特定される。
従って、この電流値に基づいて行われる過電流及び性能
低下に起因した故障の特定と、上記の電圧降下分に基づ
いて行われる断線等に起因した故障の特定とを併用する
ことで、各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故障の特定をよ
り具体的に高精度で行うことができる。

【００７３】又、この実施例では、各ヒータ３８ａ〜４
１ａに係る故障が検出されたときに、警告ランプ２４が
点灯されることから、各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故
障を運転者に直ちに知らせることができる。又、各ヒー
タ３８ａ〜４１ａに係る故障検出データは、バックアッ
プＲＡＭ５５に記憶されることから、エンジンの定期検
査等の際に、そのバックアップＲＡＭ５５のデータを読
み取ることにより、各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故障
の有無及びその故障の種類と、故障に係るヒータ３８ａ
〜４１ａを具体的に確認することができる。

【００７４】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、Ｖ型エンジンの左右各バンク
２，３の排気通路に対応して並列に配設された各三元触
媒コンバータ１４Ｌ，１４Ｒの上流側及び下流側に合計
４個のヒータ付空燃比センサ３８〜４１を設けた場合に
具体化した。これに対し、単に直列型エンジンの排気通
路に配設された三元触媒コンバータの上流側及び下流側
にそれぞれヒータ付空燃比センサを配設した場合に具体
化することもできる。

【００７５】（２）前記実施例では、電圧降下検出回路
６１の比較器８０において、各ヒータ３８ａ〜４１ａに
おける電圧降下分を基準電圧ＶＢの値と比較するように
した。これに対し、比較器において各ヒータを流れる電
流値を基準値と比較するように構成してもよい。

【００７６】（３）前記実施例では、比較器８０を含む
電圧降下検出回路６１と電流検出回路５９の両方を設け
て、各ヒータ３８ａ〜４１ａにおける電圧降下分と各ヒ
ータ３８ａ〜４１ａを流れる電流値の両方に基づいて各
ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故障を判定するようにし
た。これに対し、比較器を含む電圧降下検出回路のみを
設けて、各ヒータにおける電圧降下分のみに基づき各ヒ
ータに係る故障を判定するようにしてもよい。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように、第１の発明によれ
ば、各ヒータを流れる電流値又は各ヒータにおける電圧
降下分を比較器により基準値と比較するために、比較器
の一方の入力端子に全てのヒータの一端を並列に接続し
ている。そして、全てのヒータが通電状態であると判断
されたときに、比較器の出力結果に基づき各ヒータの故
障を判定するようにしている。従って、複数のヒータの
各々に対応して故障判定用の回路をそれぞれ個別に設け
る必要がない。その結果、一つの回路を用いて複数のヒ
ータ付空燃比センサの各ヒータに係る故障を検出するこ
とができるという優れた効果を発揮する。

【００７８】又、第２の発明によれば、各ヒータの故障
が判定された場合に、一つのヒータに対する非通電とそ
の非通電と同時に行われる残りの全てのヒータに対する
通電とを、全てのヒータについて順次に強制的に行うよ
うにしている。そして、その各ヒータに対する非通電及
び通電が順次行われているときに、比較器の出力結果に
基づき全てのヒータの中で故障の起こっているヒータを
特定するようにしている。この結果、複数のヒータの中
のどのヒータが故障しているかを具体的に特定すること
ができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図である。

【図２】第２の発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図である。

【図３】第１及び第２の発明を具体化した一実施例にお
けるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図であ
る。

【図４】一実施例においてＥＣＵ等の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】一実施例において、各ヒータを含む各ヒータ通
電回路とその駆動回路、電流検出回路及び電圧降下検出
回路等の関係を示す接続ダイヤグラムである。

【図６】一実施例において、ＥＣＵにより実行される空
燃比センサ温度調節及びヒータ故障検出のための処理ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図７】一実施例において、図６のフローチャートの一
部を詳しく示すフローチャートである。

【図８】一実施例において、同じく図６のフローチャー
トの一部を詳しく示すフローチャートである。

【図９】一実施例において、同じく図６のフローチャー
トの一部を詳しく示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン本体、５Ｌ，５Ｒ…排気
マニホルド、１５Ｌ，１５Ｒ，１６…排気管（５Ｌ，５
Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒ，１６により排気通路が構成されて
いる）、３８…第１の空燃比センサ、３９…第２の空燃
比センサ、４０…第３の空燃比センサ、４１…第４の空
燃比センサ、３８ａ…第１のヒータ、３９ａ…第２のヒ
ータ、４０ａ…第３のヒータ、４１ａ…第４のヒータ、
５１…ＥＣＵ（５１により温調用回路、通電状態判断手
段、故障判定手段、強制通電手段及び故障特定手段が構
成されている）、８０…比較器。

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 空燃比センサ温調用回路の故障検出装
置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の空燃比を
検出するための空燃比センサに係り、詳しくは、ヒータ
付空燃比センサのヒータを含む温度調節（温調）用回路
に係る故障を検出するための故障検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の空燃比制御では、排気
通路に設けられた空燃比センサが使用されている。そし
て、その空燃比センサで検出される空燃比に基づき、内
燃機関に供給されるべき目標の燃料量がフィードバック
制御されることにより、実際の空燃比が狙いの目標空燃
比に制御される。ここで、空燃比センサを構成するセン
サ素子の温度を所定の活性化温度に安定して保つため
に、ヒータを備えてなるヒータ付空燃比センサが用いら
れている。そして、排気ガスの温度が内燃機関の運転条
件や排気通路の位置により多少異なることから、ヒータ
付空燃比センサが使用された場合に、そのヒータが温度
調節（温調）用回路で制御されることにより、空燃比セ
ンサの温度が条件に応じて好適に制御される。

【０００３】ところで、以前のヒータ付空燃比センサで
は、ヒータやワイヤハーネスを含む温調用回路におい
て、その断線等の故障を検出する手立てがなかった。従
って、温調用回路に故障が生じた場合には、その空燃比
センサの温度調節が好適に行われていることを前提とし
て空燃比センサで空燃比が検出されることになる。その
結果、空燃比制御で得られるべき実際の空燃比が狙いの
目標空燃比からずれてしまい、排気エミッションを悪化
させるおそれがあった。

【０００４】そこで、実開昭６２−４４２７２号公報に
おいては、ヒータ付空燃比センサに関して、そのヒータ
を含む温調用回路の断線等を検出する装置が提案されて
いる。この装置では、車両が故障診断のシステムを備え
ている場合に、断線等の故障の有無を診断項目の一つと
して、その診断結果が運転者に速やかに警告されるよう
になっている。

【０００５】即ち、この従来技術における温調用回路で
は、ヒータとその駆動回路とが電源に直列に接続されて
ヒータ通電回路が構成されている。そして、内燃機関の
運転条件や排気通路における空燃比センサの位置の違い
に応じてヒータ通電回路が開閉されることにより、空燃
比センサの温度調節が行われる。このようなヒータ通電
回路においてその断線等の故障が検出される。具体的に
は、ヒータを含むヒータ通電回路の途中に抵抗が直列に
接続されており、その抵抗による電圧降下分が基準電圧
と比較され、電圧降下のないときには、所定レベルの電
圧が出力される。そして、ヒータに対する通電条件が成
立し、且つ温調用回路における電圧降下の出力が所定レ
ベルのときに、断線等の故障であるものとして、そのこ
とを指示する信号が出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術では、排気通路に単に一つのヒータ付空燃比センサが
設けられているシステムが前提とされている。そのた
め、排気通路に複数のヒータ付空燃比センサが設けられ
て各ヒータの温度調節をそれぞれ個別に行うシステムを
構成した場合に、ヒータの数に応じて各ヒータを含む各
ヒータ通電回路の故障を検出する回路がそれぞれ必要と
なる。例えば、内燃機関がＶ型エンジンである場合、或
いは触媒コンバータの上流側と下流側にそれぞれヒータ
付空燃比センサを設けてなるダブル空燃比センサのシス
テムである場合には、各ヒータ付空燃比センサに対応し
て複数の故障検出回路が必要となり、回路構成が複雑に
なるばかりでなく、部品点数の増大を招くことにもなっ
た。

【０００７】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その第１の目的は、一つの回路を用いて
複数のヒータ付空燃比センサの各ヒータに係る故障を検
出することを可能にした空燃比センサ温調用回路の故障
検出装置を提供することにある。又、第２の目的は、複
数のヒータの中でどのヒータに係る故障であるかを特定
することを可能にした空燃比センサ温調用回路の故障検
出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、第１の発明においては、図１に示すように、
内燃機関Ｍ１の排気通路Ｍ２に設けられ、温度特性を有
する複数の空燃比センサＭ３と、それら各空燃比センサ
Ｍ３にそれぞれ設けられ、各空燃比センサＭ３を加熱す
るための通電発熱式の複数のヒータＭ４とを備え、内燃
機関Ｍ１の運転条件や排気通路Ｍ２の温度条件に応じて
各ヒータＭ４を通電制御することにより、各ヒータＭ４
の発熱量を調整して各空燃比センサＭ３の温度調節を行
うようにした空燃比センサ温調用回路Ｍ５において、各
ヒータＭ４を流れる電流値又は各ヒータＭ４における電
圧降下分を基準値と比較するために、一方の入力端子に
全てのヒータＭ４の一端を並列に接続してなる比較器Ｍ
６と、全てのヒータＭ４が通電状態であるか否かを判断
するための通電状態判断手段Ｍ７と、その通電状態判断
手段Ｍ７により全てのヒータＭ４が通電状態であると判
断されたときに、電流値又は電圧降下分と基準値との比
較より得られる比較器Ｍ６の出力結果に基づき、各ヒー
タＭ４の故障を判定するための故障判定手段Ｍ８とを備
えたことを趣旨としている。

【０００９】上記第２の目的を達成するために、第２の
発明においては、図２に示すように、請求項１に記載の
空燃比センサ温調用回路の故障検出装置において、故障
判定手段Ｍ８により各ヒータＭ４の故障が判定された場
合に、一つのヒータＭ４に対する非通電とその非通電と
同時に行われる残りの全てのヒータＭ４に対する通電と
を、全てのヒータＭ４について順次に強制的に行うため
の強制通電手段Ｍ９と、その強制通電手段Ｍ９により各
ヒータＭ４に対する非通電及び通電が順次行われている
ときに、比較器Ｍ６の出力結果に基づき全てのヒータＭ
４の中で故障の起こっているヒータＭ４を特定するため
の故障特定手段Ｍ１０とを備えたことを趣旨としてい
る。

【００１０】

【作用】上記第１の発明の構成によれば、図１に示すよ
うに、空燃比センサ温調用回路Ｍ５により、内燃機関の
運転条件や排気通路の温度条件に応じて、各空燃比セン
サＭ３に設けられた各ヒータＭ４が通電制御されること
により、各ヒータＭ４の発熱量が調整されて各空燃比セ
ンサＭ４の温度調節が行われる。

【００１１】ここで、通電状態判断手段Ｍ７により全て
のヒータＭ４が通電状態であることが判断されることに
より、全てのヒータＭ４を流れる電流値又は全てのヒー
タＭ４における電圧降下分が、比較器Ｍ６において基準
値と比較される。そして、故障判定手段Ｍ８により、そ
のときの比較器Ｍ６の出力結果に基づき各ヒータＭ４の
故障が判定される。例えば、各ヒータＭ４の何れかが断
線等で故障している場合には、比較器Ｍ６において基準
値と比較される電流値又は電圧降下分が変化することに
なり、故障判定手段Ｍ８により故障と判定される。

【００１２】従って、複数のヒータＭ４の各々に対応し
て故障判定用の回路をそれぞれ個別に設ける必要がな
い。上記第２の発明の構成によれば、図２に示すよう
に、故障判定手段Ｍ８により各ヒータＭ４の故障が判定
された場合に、強制通電手段Ｍ９により、一つのヒータ
Ｍ４に対する非通電とその非通電と同時に行われる残り
の全てのヒータＭ４に対する通電とが、全てのヒータＭ
４について順次に強制的に行われる。そして、その各ヒ
ータＭ４に対する非通電及び通電が順次行われていると
きに、故障特定手段Ｍ１０により、比較器Ｍ６の出力結
果に基づき全てのヒータＭ４の中で故障の起こっている
ヒータＭ４が特定される。例えば、比較器Ｍ６の出力結
果が低レベルである場合に、非通電とされた一つのヒー
タＭ４が断線等により故障しているものとして特定され
る。

【００１３】

【実施例】以下、第１及び第２の発明における空燃比セ
ンサ温調用回路の故障検出装置を具体化した一実施例を
図３〜図９に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図３はこの実施例におけるガソリンエンジ
ンシステムを示す概略構成図である。自動車に搭載され
た内燃機関としてのＶ型エンジンを構成するエンジン本
体１は、各気筒が左バンク２と右バンク３とに分かれて
形成されている。左右各バンク２，３には、吸気マニホ
ルド４Ｌ，４Ｒ及び排気マニホルド５Ｌ，５Ｒがそれぞ
れ接続されている。

【００１５】各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒは共通するサ
ージタンク６及び吸気管７に連通されており、吸気管７
の入口側にはエアクリーナ８が設けられている。これら
各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒ、サージタンク６及び吸気
管７等により吸気通路が構成されている。そして、エア
クリーナ８より外部から吸気管７に取り入れられた空気
は、サージタンク６を通じて各吸気マニホルド４Ｌ，４
Ｒに案内される。又、各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒに案
内された空気は、左右各バンク２，３において、各吸気
バルブ９Ｌ，９Ｒが開かれるタイミングで各燃焼室２
ａ，３ａへと導入される。

【００１６】吸気管７の途中には、各燃焼室２ａ，３ａ
に導入される吸気量Ｑを調節するためのスロットルバル
ブ１０が設けられている。スロットルバルブ１０は、図
示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉される。
各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒには、各気筒に対応して燃
料噴射用のインジェクタ１１Ｌ，１１Ｒがそれぞれ設け
られている。又、左右各バンク２，３には、各気筒に対
応して点火プラグ１２Ｌ，１２Ｒがそれぞれ設けられて
いる。周知のように、各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒは
通電によって開弁されるものであり、開弁されることに
より、図示しない燃料タンクから燃料ポンプを通じて圧
送される燃料が各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒへと噴射さ
れる。又、各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒから噴射され
た燃料は空気との混合気となって各燃焼室２ａ，３ａへ
と導入される。更に、各燃焼室２ａ，３ａでは、導入さ
れた混合気が、点火プラグ１２Ｌ，１２Ｒの動作により
爆発・燃焼される。

【００１７】一方、各排気マニホルド５Ｌ，５Ｒは排気
通路の一部を構成するものであり、各排気マニホルド５
Ｌ，５Ｒには、排気バルブ１３Ｌ，１３Ｒが開かれるタ
イミングで、燃焼後の排気ガスが各燃焼室２ａ，３ａか
ら導出される。そして、導出された排気ガスを浄化して
大気中へ排出させるために、各排気マニホルド５Ｌ，５
Ｒには、三元触媒コンバータ１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ
接続されている。又、各三元触媒コンバータ１４Ｌ，１
４Ｒの下流側には排気管１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ接続
され、更に、各排気管１５Ｌ，１５Ｒの下流側には共通
する一つの排気管１６が接続されている。周知のよう
に、各三元触媒コンバータ１４Ｌ，１４Ｒは、排気ガス
中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化さ
せると共に、酸化窒素（ＮＯｘ）を還元させて排気ガス
を浄化する。

【００１８】左右各バンク２，３の各点火プラグ１２
Ｌ，１２Ｒには、別々のディストリビュータ１７Ｌ，１
７Ｒにて分配された点火信号が印加される。各ディスト
リビュータ１７Ｌ，１７Ｒは、別々のイグナイタ１８
Ｌ，１８Ｒから出力される高電圧をクランクシャフト１
９の回転に同期して各点火プラグ１２Ｌ，１２Ｒへ分配
する。そして、各点火プラグ１２Ｌ，１２Ｒの点火タイ
ミングは、各イグナイタ１８Ｌ，１８Ｒからの高電圧出
力タイミングにより決定される。

【００１９】エンジン本体１には、そのクランクシャフ
ト１９の回転数をエンジン回転数ＮＥとして検出するた
めの回転数センサ３１が設けられている。又、エンジン
本体１の左右各バンク２，３には、気筒判別及び上死点
位置等のクランク角度基準位置Ｇ１，Ｇ２をそれぞれ検
出するための第１の気筒判別センサ３２及び第２の気筒
判別センサ３３がそれぞれ設けられている。各気筒判別
センサ３２，３３では、クランクシャフト１９に連動す
る各カムシャフト２０Ｌ，２０Ｒの回転に基づきクラン
ク角度基準位置Ｇ１，Ｇ２が検出される。

【００２０】エアクリーナ８の下流側には、エアフロー
メータ３４が取り付けられている。このエアフローメー
タ３４により、吸気管７等を通じてエンジン本体１の各
燃焼室２ａ，３ａに取り込まれる吸気量Ｑが検出され
る。エアフローメータ３４の近傍には、吸気温センサ３
５が取り付けられている。この吸気温センサ３５によ
り、吸気管７に取り込まれる空気の温度、即ち吸気温度
ＴＨＡが検出される。スロットルバルブ１０の近傍に
は、スロットルセンサ３６が設けられている。このスロ
ットルセンサ３６により、スロットルバルブ１０の開
度、即ちスロットル開度ＴＡが検出される。加えて、エ
ンジン本体１には、水温センサ３７が取り付けられてい
る。この水温センサ３７により、エンジン本体１におけ
る冷却水の温度、即ち冷却水温ＴＨＷが検出される。

【００２１】一方、排気通路の途中であって一方の三元
触媒コンバータ１４Ｌの上流側及び下流側には、第１の
空燃比センサ３８及び第２の空燃比センサ３９がそれぞ
れ設けられている。同様に、排気通路の途中であって他
方の三元触媒コンバータ１４Ｒの上流側及び下流側に
は、第３の空燃比センサ４０及び第４の空燃比センサ４
１がそれぞれ設けられている。これら各空燃比センサ３
８〜４１により、排気ガス中の酸素濃度Ｏｘが検出され
る。これら各空燃比センサ３８〜４１は温度特性を有す
るセンサ素子を備えてなり、それら各センサ素子の温度
調節を行うためにセンサ素子を加熱するための通電発熱
式の第１のヒータ３８ａ、第２のヒータ３９ａ、第３の
ヒータ４０ａ及び第４のヒータ４１ａが各空燃比センサ
３８〜４１にそれぞれ設けられている。

【００２２】又、エンジン本体１に駆動連結されたトラ
ンスミッション２１には、車速センサ４２が設けられて
いる。この車速センサ４２により、自動車の速度、即ち
車速ＳＰＤが検出される。

【００２３】加えて、この実施例の吸気通路には、スロ
ットルバルブ１０を迂回して同バルブの上流側の吸気管
７と下流側のサージタンク６とを互いに連通させるバイ
パス通路２２が設けられている。このバイパス通路２２
の途中には、周知のリニアソレノイド式のアイドル・ス
ピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）２３が設け
られている。このＩＳＣＶ２３の開度は、スロットルバ
ルブ１０が全閉となるエンジンのアイドリング時に、そ
のアイドリングを安定させるために制御される。従っ
て、アイドリング時にＩＳＣＶ２３の開度が制御される
ことにより、つまりＩＳＣ制御が行われることにより、
バイパス通路２３を流れる空気量が調節され、左右各バ
ンクの各燃焼室２ａ，３ａへの吸気量Ｑが調節される。

【００２４】一方、この実施例において、図示しない運
転席のインストルメントパネルには、警告ランプ２４が
設けられ、その警告ランプ２４の一方のリードがバッテ
リ２５のプラス端子に接続されている。この警告ランプ
２４は、前述した各空燃比センサ３８〜４１の各ヒータ
３８ａ〜４１ａに係る故障が検出されたときに、そのこ
とを運転者に知らせるために点灯される。

【００２５】この実施例では、各インジェクタ１１Ｌ，
１１Ｒ、各イグナイタ１８Ｌ，１８Ｒ、ＩＳＣＶ２３、
警告ランプ２４及び各ヒータ３８ａ，３９ａ，４０ａ，
４１ａのそれぞれが電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」
という）５１により駆動制御される。そのために、ＥＣ
Ｕ５１には各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒ、各イグナイ
タ１８Ｌ，１８Ｒ、ＩＳＣＶ２３、警告ランプ２４、バ
ッテリ２５及び各ヒータ３８ａ，３９ａ，４０ａ，４１
ａがそれぞれ電気的に接続されている。又、ＥＣＵ５１
には、回転数センサ３１、各気筒判別センサ３２，３
３、エアフローメータ３４、吸気温センサ３５、スロト
ルセンサ３６、水温センサ３７、各空燃比センサ３８〜
４１及び車速センサ４２がそれぞれ電気的に接続されて
いる。そして、ＥＣＵ５１はこれら各センサ３１〜３
３，３５〜４２及びエアフローメータ３４からの各種信
号に基づき種々の演算及び判断の処理を実行する。これ
により、各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒ、各イグナイタ
１８Ｌ，１８Ｒ、ＩＳＣＶ２３、警告ランプ２４及び各
ヒータ３８ａ，３９ａ，４０ａ，４１ａがそれぞれ好適
に駆動制御される。

【００２６】図４はＥＣＵ５１の電気的構成等を示すブ
ロック図である。ＥＣＵ５１は中央処理装置（ＣＰＵ）
５２、所定の制御プログラム等を予め記憶してなる読み
出し専用メモリ（ＲＯＭ）５３、ＣＰＵ５２の演算結果
等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５
４、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡ
Ｍ５５等を備えている。そして、ＥＣＵ５１は、これら
各部５２〜５５と、マルチプレクサ付のアナログ／デジ
タル変換器（Ａ／Ｄ変換器）５６と、バッファ付の入出
力器５７等とがバス５８によって接続されてなる論理演
算回路として構成されている。

【００２７】Ａ／Ｄ変換器５６には、前述したエアフロ
ーメータ３４、吸気温センサ３５、水温センサ３７、各
空燃比センサ３８〜４１及びバッテリ２５等がそれぞれ
接続されている。又、Ａ／Ｄ変換器５６には、後述する
電流検出回路５９が接続されている。入出力器５７に
は、前述した回転数センサ３１、各気筒判別センサ３
２，３３、スロットルセンサ３６及び車速センサ４２等
がそれぞれ接続されている。又、入出力器５７には、前
述したＩＳＣＶ２３、各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒ、
各イグナイタ１８Ｌ，１８Ｒ及び警告ランプ２４等がそ
れぞれ接続されている。更に、入出力器５７には、前述
した各ヒータ３８ａ〜４１ａが駆動回路６０を介して接
続されている。加えて、入出力器５７には、後述する電
圧降下検出回路６１が接続されている。

【００２８】そして、ＣＰＵ５２は各センサ３１〜３
３，３５〜４２及びエアフローメータ３４等からの各種
信号をＡ／Ｄ変換器５６及び入出力器５７を介して入力
値として読み込む。同様に、ＣＰＵ５２は、電流検出回
路５９からの信号をＡ／Ｄ変換器５６を介して入力値と
して読み込む。又、ＣＰＵ５２は、電圧降下検出回路６
１からの信号を入出力器５７を介して入力値として読み
込む。更に、ＣＰＵ５２はこれら入力値に基づき、入出
力器５７を介してＩＳＣＶ２３、各インジェクタ１１
Ｌ，１１Ｒ、各イグナイタ１８Ｌ，１８Ｒ及び警告ラン
プ２４等を好適に駆動制御する。同様に、ＣＰＵ５２は
入力値に基づき、入出力器５７及び駆動回路６０を介し
て各ヒータ３８ａ〜４１ａ等に対する通電を好適に制御
する。

【００２９】ここで、前述した電流検出回路５９、駆動
回路６０及び電圧降下検出回路６１はＥＣＵ５１に含ま
れるものであり、これらの回路等を含むＥＣＵ５１によ
り各ヒータ３８ａ〜４１ａの温度調整用回路（温調用回
路）及びその故障検出装置が構成されている。

【００３０】即ち、図５は各ヒータ３８ａ〜４１ａを含
んでなる各ヒータ通電回路とその駆動回路６０、電流検
出回路５９及び電圧降下検出回路６１等の関係を示す接
続ダイヤグラムである。同図において、各ヒータ３８ａ
〜４１ａの一端は入力端子６２を介して、前述したバッ
テリ２５に並列に接続されている。そして、各ヒータ３
８ａ〜４１ａの他端と接地側との間に、駆動回路６０、
電流検出回路５９及び電圧降下検出回路６１が接続され
ている。

【００３１】駆動回路６０は、各ヒータ３８ａ〜４１ａ
に対応して設けられたパワーモス型の第１のトランジス
タ６３、第２のトランジスタ６４、第３のトランジスタ
６５及び第４のトランジスタ６６より構成されている。
各トランジスタ６３〜６６の各入力端子は、入出力器５
７を介してＣＰＵ５２に接続されている。又、各トラン
ジスタ６３〜６６のエミッタ端子は各ヒータ３８ａ〜４
１ａにそれぞれ接続されている。そして、各トランジス
タ６３〜６６の各入力端子にＣＰＵ５２からの指令信号
が入力されることにより、各トランジスタ６３〜６６が
オンされ、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通電
回路が閉路される。

【００３２】電流検出回路５９は、各トランジスタ６３
〜６６のコレクタ端子を介して各ヒータ３８ａ〜４１ａ
にそれぞれ直列に接続された４個の抵抗６７，６８，６
９，７０と、オペアンプ７１及びその他の８個の抵抗７
２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９とから
構成されている。各トランジスタ６３〜６６のコレクタ
端子に接続された各抵抗６７〜７０の一端はそれぞれ接
地されている。それら各抵抗６７〜７０と各トランジス
タ６３〜６６との間には、各抵抗７２〜７５の一端が接
続されている。又、オペアンプ７１の非反転入力端子は
抵抗７６と抵抗７７との間に接続されている。オペアン
プ７１の反転入力端子には、各抵抗７２〜７５の他端が
接続されている。更に、オペアンプ７１の反転入力端子
と出力端子との間には抵抗７８が接続され、オペアンプ
７１の出力端子は抵抗７９を介してＡ／Ｄ変換器５６に
接続されている。

【００３３】このように構成された電流検出回路５９
は、各ヒータ３８ａ〜４１ａのうちの一つが特定して駆
動されたときに、各抵抗６７〜７０と各抵抗７２〜７５
との組合せで検出される電流値が、オペアンプ７１によ
り増幅されてＡ／Ｄ変換器５６に入力される。そして、
その電流値がＡ／Ｄ変換器５６でＡ／Ｄ変換されてから
ＣＰＵ５２に入力される。ＣＰＵ５２では、所定の電流
検出用プログラムに基づき電流値の異常検出が行われ
る。

【００３４】電圧降下検出回路６１は１個の比較器８０
と、４個のダイオード８１，８２，８３，８４と、１個
の抵抗８５から構成されている。各ダイオード８１〜８
４のアノード端子は各ヒータ３８ａ〜４１ａと各トラン
ジスタ６３〜６６との間にそれぞれ接続されている。そ
して、各ダイオード８１〜８４のカソード端子と抵抗８
５の一端が、比較器８０の非反転入力端子にそれぞれ接
続され、抵抗８５の他端は接地されている。又、比較器
８０の出力端子は入出力器５７を介してＣＰＵ５２に接
続されている。加えて、比較器８０の出力端子には抵抗
８６の一端が接続されている。そして、比較器８０の非
反転入力端子には、各トランジスタ６３〜６６のエミッ
タ端子の中で最も高い電圧（最も少ない電圧降下分）が
入力される。又、比較器８０の反転入力端子には、基準
電圧ＶＢが入力される。そして、比較器８０ではそれら
電圧降下分と基準電圧ＶＢとが比較され、その比較結果
が出力端子から入出力器５７を介してＣＰＵ５２に入力
される。ＣＰＵ５２では、所定の電圧降下判定用プログ
ラムに基づき電圧降下の異常検出が行われる。ここで
は、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが通電状態であるとき
に、比較器８０の出力が高レベル、即ち電圧が高い（電
圧降下が少ない）場合に、ＣＰＵ５２において電圧降下
の異常が検出される。

【００３５】この実施例では、ＥＣＵ５１により温調用
回路、通電状態判断手段、故障判定手段、強制通電手段
及び故障特定手段が構成されている。そして、エンジン
の運転時において、ＥＣＵ５１は燃料噴射制御を実行す
べく各インジェクタ１１Ｌ，１１Ｒを駆動制御する。
又、ＥＣＵ５１は燃料噴射時期制御を実行すべく、各イ
グナイタ１８Ｌ，１８１Ｒを駆動制御する。更に、ＥＣ
Ｕ５１は各空燃比センサ３８〜４１からの信号等に基づ
き、エンジンの空燃比フィードバック制御（ＦＢ制御）
を実行する。この際、ＥＣＵ５１は各空燃比センサ３８
〜４１の温度調節を行うべく各ヒータ３８ａ〜４１ａを
駆動制御すると共に、それら各センサ３８ａ〜４１ａを
含む各ヒータ通電回路の故障検出等を実行する。

【００３６】次に、上記のように構成されたガソリンエ
ンジンシステムにおいて、エンジンの運転時にＥＣＵ５
１により実行される空燃比センサ温度調節及びヒータ故
障検出のための処理動作の内容について説明する。

【００３７】図６〜図９のフローチャートはＥＣＵ５１
により実行される空燃比センサ温度調節及びヒータ故障
検出のための処理ルーチンを示し、エンジンの運転時に
「数ｍｓ」の間隔をもって周期的に実行される。

【００３８】このルーチンの処理が開始されると、先ず
ステップ１００において、回転数センサ３１、エアフロ
ーメータ３４、スロットルセンサ３６及び水温センサ３
７等からの各検出信号に基づき、エンジン回転数ＮＥ、
吸気量Ｑ、スロットル開度ＴＡ及び冷却水温ＴＨＷ等の
運転状態をそれぞれ読み込む。又、ここでは、バッテリ
２５の電圧レベルも読み込む。

【００３９】そして、ステップ１１０において、各空燃
比センサ３８〜４１の各ヒータ３８ａ〜４１ａに対する
通電制御を実行する。即ち、今回読み込まれたエンジン
回転数ＮＥ、吸気量Ｑ、スロットル開度ＴＡ及び冷却水
温ＴＨＷ等に基づきエンジン運転条件を割り出す。又、
その割り出されたエンジン運転条件と、各空燃比センサ
３８〜４１の設置位置に応じて予め設定されたヒータ通
電条件とを比較し、通電条件が成立している場合には、
周知の態様で駆動回路６０における各トランジスタ６３
〜６６をスイッチング制御する。このスイッチング制御
により各ヒータ通電回路を開閉させることにより、各ヒ
ータ３８ａ〜４１ａに対する通電が制御され、もって各
空燃比センサ３８〜４１におけるセンサ素子の温度調節
が行われる。

【００４０】続いて、ステップ２００において、各ヒー
タ３８ａ〜４１ａが通電制御されている状態において、
全てのヒータ３８ａ〜４１ａがそろって通電状態である
か否かを判断する。ここで、全てのヒータ３８ａ〜４１
ａがそろって通電状態でない場合には、ステップ４００
へ移行する。全てのヒータ３８ａ〜４１ａがそろって通
電状態である場合には、ステップ２１０へ移行する。

【００４１】ステップ２１０においては、電圧降下検出
回路６１における比較器８０の出力が低レベルであるか
否かを判断する。即ち、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが
不具合なくそろって通電されている場合には、各ヒータ
通電回路で所期の電圧降下が発生する。そして、電圧降
下検出回路６１の比較器８０の非反転入力端子には低レ
ベルの電圧が入力され、この電圧は反転入力端子の基準
電圧ＶＢよりも低いため、比較器８０からは低レベルの
電圧が出力されることになる。そこで、比較器８０の出
力が低レベルである場合には、各ヒータ３８ａ〜４１ａ
を含む各ヒータ通電回路における電圧降下が正常である
ものとして、ステップ４００へ移行する。比較器８０の
出力が低レベルでない場合には、ヒータ通電回路に断線
等の故障が発生しているものとして、何れのヒータ通電
回路に故障が発生しているかを特定するために、ステッ
プ３００へ移行する。

【００４２】ステップ３００においては、何れのヒータ
通電回路の電圧降下が異常であるかを特定するために、
電圧降下の異常判定を実行する。詳しくは、図７に示す
ように、先ずステップ３０１において、第１のヒータ３
８ａを除く他の全てのヒータ３９ａ，４０ａ，４１ａを
通電させるべく、駆動回路６０の各トランジスタ６３〜
６６をスイッチング制御する。

【００４３】続いて、ステップ３０２において、そのと
きの比較器８０の出力が低レベルであるか否かを判断す
る。ここで、比較器８０の出力が低レベルである場合に
は、第１のヒータ３８ａが異常であるものとして、ステ
ップ３０３へ移行する。そして、ステップ３０３におい
て、第１のヒータ３８ａが断線等に起因して異常である
ことを指示するための異常フラグＨ１ＸＡを「１」にセ
ットして、ステップ３０４へ移行する。比較器８０の出
力が低レベルでない場合には、第１のヒータ３８ａを除
く他のヒータ３９ａ，４０ａ，４１ａの何れかが異常で
あるものとして、ステップ３０４へ移行する。

【００４４】そして、ステップ３０４において、第２の
ヒータ３９ａを除く他の全てのヒータ３８ａ，４０ａ，
４１ａを通電させるべく、駆動回路６０の各トランジス
タ６３〜６６をスイッチング制御する。

【００４５】続いて、ステップ３０５において、そのと
きの比較器８０の出力が低レベルであるか否かを判断す
る。ここで、比較器８０の出力が低レベルである場合に
は、第２のヒータ３９ａが異常であるものとして、ステ
ップ３０６へ移行する。そして、ステップ３０６におい
て、第２のヒータ３９ａが断線等に起因して異常である
ことを指示するための異常フラグＨ２ＸＡを「１」にセ
ットして、ステップ３０７へ移行する。比較器８０の出
力が低レベルでない場合には、第１及び第２のヒータ３
８ａ，３９ａを除く他のヒータ４０ａ，４１ａの何れか
が異常であるものとして、ステップ３０７へ移行する。

【００４６】そして、ステップ３０７において、第３の
ヒータ４０ａを除く他の全てのヒータ３８ａ，３９ａ，
４１ａを通電させるべく、駆動回路６０の各トランジス
タ６３〜６６をスイッチング制御する。

【００４７】続いて、ステップ３０８において、そのと
きの比較器８０の出力が低レベルであるか否かを判断す
る。ここで、比較器８０の出力が低レベルである場合に
は、第３のヒータ４０ａが異常であるものとして、ステ
ップ３０９へ移行する。そして、ステップ３０９におい
て、第３のヒータ４０ａが断線等に起因して異常である
ことを指示するための異常フラグＨ３ＸＡを「１」にセ
ットして、ステップ３１０へ移行する。比較器８０の出
力が低レベルでない場合には、残った第４のヒータ４１
ａが異常であるものとして、ステップ３１０へ移行す
る。

【００４８】そして、ステップ３１０において、第４の
ヒータ４１ａを除く他の全てのヒータ３８ａ，３９ａ，
４０ａを通電させるべく、駆動回路６０の各トランジス
タ６３〜６６をスイッチング制御する。

【００４９】続いて、ステップ３１１において、そのと
きの比較器８０の出力が低レベルであるか否かを判断す
る。ここで、比較器８０の出力が低レベルである場合に
は、第４のヒータ４１ａが異常であるものとして、ステ
ップ３１２へ移行する。そして、ステップ３１２におい
て、第４のヒータ４１ａが断線等に起因して異常である
ことを指示するための異常フラグＨ４ＸＡを「１」にセ
ットする。比較器８０の出力が低レベルでない場合に
は、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが異常ではないものと
して、異常判定に関する一連の処理を終える。

【００５０】このように、ステップ３００における電圧
降下の異常判定の処理が実行された後、処理は図６のフ
ローチャートにおけるステップ４００へと移行する。図
６のフローチャートにおいて、ステップ２００，２１０
或いはステップ３００から移行してステップ４００にお
いては、電流検出回路５９におけるオペアンプ７１の出
力結果が過電流状態であるか否かを判断する。この判断
は、オペアンプ７１の出力レベルをその時々で通電され
ているヒータ３８ａ〜４１ａの数に応じた所定値と比較
することにより行われる。そして、オペアンプ７１の出
力レベルが所定値よりも大きい場合に、過電流状態と判
断される。ここで、オペアンプ７１の出力が過電流状態
でない場合には、次の異常判定を実行すべくステップ６
００へ移行する。オペアンプ７１の出力が過電流状態で
ある場合には、次の異常判定を実行すべくステップ５０
０へ移行する。

【００５１】ステップ５００においては、何れのヒータ
３８ａ〜４１ａを含むヒータ通電回路が過電流状態であ
るかを特定するために過電流の異常判定を実行する。詳
しくは、図８に示すように、先ずステップ５０１におい
て、第１のヒータ３８ａのみを強制的に通電させるべ
く、駆動回路６０の各トランジスタ６３〜６６をスイッ
チング制御する。このとき、他のヒータ３９ａ〜４１ａ
は通電されないことから、電流検出回路５９のオペアン
プ７１に対する入力は、第１のヒータ３８ａを含むヒー
タ通電回路を流れる電流値のみとなる。そして、その入
力電流値に対応する出力電流値が検出電流Ｉｓとして電
流検出回路５９から出力され、その電流値がＡ／Ｄ変換
器５６を介してＣＰＵ５２に入力される。

【００５２】続いて、ステップ５０２において、そのと
きの検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きいか否かを
判断する。ここで、検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも
大きくない場合には、第１のヒータ３８ａを含むヒータ
通電回路が過電流状態ではないものとして、ステップ５
０４へ移行する。検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大
きい場合には、ステップ５０３へ移行する。そして、ス
テップ５０３において、第１のヒータ３８ａを含むヒー
タ通電回路が過電流状態で異常であることを指示するた
めの異常フラグＨ１ＸＢを「１」にセットして、ステッ
プ５０４へ移行する。

【００５３】ステップ５０４においては、第２のヒータ
３９ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ５０５において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値αよりも大きいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きくない場合
には、第２のヒータ３９ａを含むヒータ通電回路が過電
流状態ではないものとして、ステップ５０７へ移行す
る。検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きい場合に
は、ステップ５０６へ移行する。そして、ステップ５０
６において、第２のヒータ３９ａを含むヒータ通電回路
が過電流状態で異常であることを指示するための異常フ
ラグＨ２ＸＢを「１」にセットして、ステップ５０７へ
移行する。

【００５４】ステップ５０７においては、第３のヒータ
４０ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ５０８において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値αよりも大きいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きい場合に
は、第３のヒータ４０ａを含むヒータ通電回路が過電流
状態ではないものとして、ステップ５１０へ移行する。
検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きい場合には、ス
テップ５０９へ移行する。そして、ステップ５０９にお
いて、第３のヒータ４０ａを含むヒータ通電回路が過電
流状態で異常であることを指示するための異常フラグＨ
３ＸＢを「１」にセットして、ステップ５１０へ移行す
る。

【００５５】ステップ５１０においては、第４のヒータ
４１ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ５１１において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値αよりも大きいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きくない場合
には、第４のヒータ４１ａを含むヒータ通電回路が過電
流状態ではないものとして、ステップ５１３へ移行す
る。検出電流Ｉｓの値が所定値αよりも大きい場合に
は、ステップ５１２へ移行する。そして、ステップ５１
２において、第４のヒータ４１ａを含むヒータ通電回路
が過電流状態で異常であることを指示するための異常フ
ラグＨ４ＸＢを「１」にセットして、ステップ５１３へ
移行する。

【００５６】そして、ステップ５１３においては、全て
のヒータ３８ａ〜４１ａを強制的にそろって非通電とす
べく、駆動回路６０の各トランジスタ６３〜６６をスイ
ッチング制御する。

【００５７】続いて、ステップ５１４において、そのと
きの検出電流Ｉｓの値が所定値β（β＜α）よりも大き
いか否かを判断する。ここで、検出電流Ｉｓの値が所定
値βよりも大きくない場合には、全てのヒータ３８ａ〜
４１ａを含む全てのヒータ通電回路が過電流状態ではな
いものとする。検出電流Ｉｓの値が所定値βよりも大き
い場合には、ステップ５１５へ移行する。そして、ステ
ップ５１５において、全てのヒータ３８ａ〜４１ａを含
む全てのヒータ通電回路が過電流状態で異常であること
を指示するための異常フラグＨＡＸＢを「１」にセット
する。

【００５８】このように、ステップ５００において過電
流に関する異常判定の処理が実行された後、処理は図６
のフローチャートにおけるステップ６００へと移行す
る。ステップ６００においては、各ヒータ３８ａ〜４１
ａに係る性能低下の異常判定（故障判定）を行うべき所
定運転条件が成立しているか否かを判断する。この判断
は、今回読み込まれたエンジン回転数ＮＥ、吸気量Ｑ、
スロットル開度ＴＡ、車速ＳＰＤ及びバッテリ２５の電
圧レベル等に基づいて行われる。即ち、エンジン始動後
に所定時間が経過していること、車速ＳＰＤが所定値よ
りも低いこと、バッテリ２５の電圧レベルが所定範囲内
にあること、エンジン負荷（吸気量Ｑやスロットル開度
ＴＡ）が所定範囲内にあること、空燃比センサ３８〜４
１の素子温度が予め設定された非活性とならない所定温
度範囲（例えば、５００〜９００°Ｃ）内にあることが
所定運転条件として推定される。そして、所定運転条件
が成立している場合には、各ヒータ３８ａ〜４１ａの性
能低下に係る異常判定を実行するものとして、ステップ
７００へ移行する。又、所定運転条件が成立していない
場合には、そのままステップ８００へ移行する。

【００５９】ステップ７００においては、各ヒータ３８
ａ〜４１ａに係る性能低下の異常判定を実行する。詳し
くは、図９に示すように、先ずステップ７０１におい
て、全てのヒータ３８ａ〜４１ａを所定時間だけ強制的
に非通電とさせるために、駆動回路６０の全てのトラン
ジスタ６３〜６６を所定時間だけオフさせる。ここで、
全てのヒータ３８ａ〜４１ａが所定時間だけ非通電とさ
れることにより、その間に各ヒータ３８ａ〜４１ａそれ
自体の温度が低下することになる。この実施例では、
「約１０秒」の間だけ、各ヒータ３８ａ〜４１ａが非通
電とされる。

【００６０】その結果、各ヒータ３８ａ〜４１ａそれ自
体の温度が高温状態からセンサ素子と同じ温度状態まで
下げられることになる。又、各ヒータ３８ａ〜４１ａを
１０秒程度だけ非通電としただけでは、各空燃比センサ
３８〜４１の素子温度の低下は「５０°Ｃ」程度であ
り、各空燃比センサ３８〜４１が正常に作動すべき「４
００°Ｃ」以下になることはない。

【００６１】次に、ステップ７０２において、第１のヒ
ータ３８ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６
０の各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御す
る。続いて、ステップ７０３において、そのときの検出
電流Ｉｓの値が基準値としての所定値γ（γ＜β＜α）
よりも小さいか否かを判断する。ここで、検出電流Ｉｓ
の値が所定値γよりも小さくない場合には、第１のヒー
タ３８ａに係る性能低下はないものとして、ステップ７
０５へ移行する。検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小
さい場合には、ステップ７０４へ移行する。そして、ス
テップ７０４において、第１のヒータ３８ａに係る性能
低下の異常であることを指示するための異常フラグＨ１
ＸＣを「１」にセットして、ステップ７０５へ移行す
る。

【００６２】ステップ７０５においては、第２のヒータ
３９ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ７０６において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値γよりも小さいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さくない場合
には、第２のヒータ３９ａに係る性能低下がないものと
して、ステップ７０８へ移行する。検出電流Ｉｓの値が
所定値γよりも小さい場合には、ステップ７０７へ移行
する。そして、ステップ７０７において、第２のヒータ
３９ａに係る性能低下の異常であることを指示するため
の異常フラグＨ２ＸＣを「１」にセットして、ステップ
７０８へ移行する。

【００６３】ステップ７０８においては、第３のヒータ
４０ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ７０９において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値γよりも小さいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さくない場合
には、第３のヒータ４０ａに係る性能低下がないものと
して、ステップ７１１へ移行する。検出電流Ｉｓの値が
所定値γよりも小さい場合には、ステップ７１０へ移行
する。そして、ステップ７１０において、第３のヒータ
４０ａに係る性能低下の異常であることを指示するため
の異常フラグＨ３ＸＣを「１」にセットして、ステップ
７１１へ移行する。

【００６４】ステップ７１１においては、第４のヒータ
４１ａのみを強制的に通電させるべく、駆動回路６０の
各トランジスタ６３〜６６をスイッチング制御する。続
いて、ステップ７１２において、そのときの検出電流Ｉ
ｓの値が所定値γよりも小さいか否かを判断する。ここ
で、検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さくない場合
には、第４のヒータ４１ａに係る性能低下がないものと
する。検出電流Ｉｓの値が所定値γよりも小さい場合に
は、ステップ７１３へ移行する。そして、ステップ７１
３において、第４のヒータ４１ａに係る性能低下の異常
であることを指示するための異常フラグＨ４ＸＣを
「１」にセットする。

【００６５】このように、ステップ７００において各ヒ
ータ３８ａ〜４１ａの性能低下に係る異常判定（故障判
定）の処理が実行された後、処理は図６のフローチャー
トにおけるステップ８００へ移行する。

【００６６】ステップ８００においては、各ヒータ３８
ａ〜４１ａを含むヒータ通電回路に異常が有るか否かを
判断する。即ち、各異常フラグＨ１ＸＡ〜Ｈ４ＸＡ，Ｈ
１ＸＢ〜Ｈ４ＸＢ，ＨＡＸＢ，Ｈ１ＸＣ〜Ｈ４ＸＣが一
つでも「１」であるか否かを判断する。ここで、異常が
無い場合には、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ
通電回路に故障がないものとして、ステップ８１０へ移
行する。そして、ステップ８１０において、警告ランプ
２４を消灯させて、その後の処理を一旦終了する。異常
が有る場合には、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒー
タ通電回路に故障があるものとし、ステップ８２０へ移
行する。そして、ステップ８２０において、運転者に各
ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通電回路の故障を
警告すべく、警告ランプ２４を点灯させる。

【００６７】続いて、ステップ８３０において、各ヒー
タ３８ａ〜４１ａを含むヒータ通電回路に故障が発生し
たことを指示するダイアグコードを、バックアップＲＡ
Ｍ５５に記憶させる。この場合、各異常フラグＨ１ＸＡ
〜Ｈ４ＸＡ，Ｈ１ＸＢ〜Ｈ４ＸＢ，ＨＡＸＢ，Ｈ１ＸＣ
〜Ｈ４ＸＣにより、故障に係る各ヒータ３８ａ〜４１ａ
を含むヒータ通電回路が具体的に特定されてバックアッ
プＲＡＭ５５に記憶されることになる。尚、バックアッ
プＲＡＭ５５に記憶されたダイアグコードは、その後、
４０回の暖機サイクルの間に他の全ての故障が発生しな
い場合に、消去されるようになっている。そして、ステ
ップ８３０の処理を終えた後、その後の処理を一旦終了
する。

【００６８】以上説明したように、この実施例によれ
ば、ＥＣＵ５１により、エンジンの運転条件や排気通路
の温度条件に応じて、各空燃比センサ３８〜４１におけ
る各ヒータ３８ａ〜４１ａが通電制御される。この制御
により、各ヒータ３８ａ〜４１ａの発熱量が調整されて
各空燃比センサ３８〜４１におけるセンサ素子の温度調
節が行われる。

【００６９】そして、この実施例では、全てのヒータ３
８ａ〜４１ａが、電圧降下検出回路６１における比較器
８０の一方の入力端子に並列に接続されている。又、そ
の比較器８０により、全てのヒータ３８ａ〜４１ａにお
ける電圧降下分が基準電圧ＶＢの値と比較される。そし
て、各ヒータ３８ａ〜４１ａが通電されているときに、
ＥＣＵ５１により、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが通電
状態であると判断された場合には、比較器８０の出力結
果に基づき、各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通
電回路の断線等に起因する故障が判定される。例えば、
各ヒータ３８ａ〜４１ａの何れかが断線等で故障してい
る場合には、比較器８０において基準電圧ＶＢの値と比
較される全てのヒータ通電回路に係る電圧降下分が変化
することになり、ＥＣＵ５１ではそれら各ヒータ通電回
路の何れかが断線等に起因する故障であると判定され
る。

【００７０】従って、この実施例では、一つの比較器８
０を使用するだけで各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る断線
等の故障が判定されることから、複数のヒータ３８ａ〜
４１ａの各々について、故障判定のための回路等をそれ
ぞれ個別に設ける必要がない。その結果、一つの比較器
８０を含む電圧降下検出回路６１を用いるだけで、各ヒ
ータ３８ａ〜４１ａに係る断線等の故障を検出すること
ができる。そのため、各ヒータ３８ａ〜４１ａの数に応
じて各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故障検出用回路を複
数設ける必要がなく、延いては回路構成を簡略化するこ
とができ、部品点数の増大を抑えることができる。

【００７１】しかも、この実施例では、各ヒータ３８ａ
〜４１ａに係る断線等の故障が判定された場合に、一つ
のヒータ３８ａ〜４１ａに対する非通電とその非通電と
同時に行われる残りの全てのヒータ３８ａ〜４１ａに対
する通電とが、全てのヒータ３８ａ〜４１ａについて順
次に強制的に行われる。そして、そのように各ヒータ３
８ａ〜４１ａに対する非通電及び通電が順次行われてい
るときに、ＥＣＵ５１では、比較器８０の出力結果に基
づき各ヒータ３８ａ〜４１ａを含む各ヒータ通電回路の
中で故障の起こっているヒータ通電回路が特定される。
例えば、第１のヒータ３８ａに対する非通電と他の各ヒ
ータ３９ａ〜４１ａに対する通電が行われているとき
に、比較器８０の出力結果が低レベルである場合には、
そのとき非通電とされた第１のヒータ３８ａを含むヒー
タ通電回路が故障していると特定される。即ち、第１の
ヒータ３８ａを含むヒータ通電回路が断線等に起因して
故障しているものとして、異常フラグＨ１ＸＡが「１」
にセットされる。従って、複数のヒータ通電回路の中か
ら断線等の故障の起こっている一つのヒータ通電回路が
特定される。その結果、複数のヒータ付空燃比センサ３
８〜４１に対応してどのヒータ３８ａ〜４１ａについて
断線等の故障が起きているかを具体的に特定することが
できる。

【００７２】加えて、この実施例では、各ヒータ３８ａ
〜４１ａが通電されているときに、電流検出回路５９に
おけるオペアンプ７１の出力結果に基づき、各ヒータ３
８ａ〜４１ａにおける過電流状態がＥＣＵ５１により判
断される。そして、各ヒータ３８ａ〜４１ａが過電流状
態であると判断された場合には、各ヒータ３８ａ〜４１
ａが順次強制的に通電され、その通電時に、ＥＣＵ５１
により、オペアンプ７１の出力結果に基づいて過電流状
態のヒータ３８ａ〜４１ａが特定される。例えば、第１
のヒータ３８ａが強制的に通電されているときに、オペ
アンプ７１の出力結果が所定値αよりも大きい場合に
は、第１のヒータ３８ａが過電流状態であるものと特定
される。即ち、第１のヒータ３８ａが過電流状態に故障
しているものとして、異常フラグＨ１ＸＢが「１」にセ
ットされる。従って、複数のヒータ３８ａ〜４１ａの中
から過電流状態に故障を起こしている一つのヒータ３８
ａ〜４１ａが特定される。その結果、複数のヒータ付空
燃比センサ３８〜４１に対応してどのヒータ３８ａ〜４
１ａに過電流状態に故障しているかを具体的に特定する
ことができる。

【００７３】更に、この実施例では、所定運転条件の成
立時には、全てのヒータ３８ａ〜４１ａが強制的に非通
電とされた上で、各ヒータ３８ａ〜４１ａが順次に強制
的に通電されて、それらの性能低下に係る故障が判定さ
れる。そして、複数のヒータ３８ａ〜４１ａの中から性
能低下に係る故障を起こしたヒータ３８ａ〜４１ａが具
体的に特定される。その結果、複数のヒータ付空燃比セ
ンサ３８〜４１に対応してどのヒータ３８ａ〜４１ａに
性能低下の故障が起きているかを具体的に特定すること
ができる。

【００７４】つまり、この実施例では、各ヒータ３８ａ
〜４１ａを含む各ヒータ通電回路における電流値が検出
電流Ｉｓとしてそれぞれ検出され、その検出電流Ｉｓに
基づいて各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る過電流及び性能
低下の故障が特定される。従って、この電流値に基づい
て行われる過電流及び性能低下に起因した故障の特定
と、上記の電圧降下分に基づいて行われる断線等に起因
した故障の特定とを併用することにより、各ヒータ３８
ａ〜４１ａに係る故障の特定をより具体的に高精度に行
うことができる。

【００７５】又、この実施例では、各ヒータ３８ａ〜４
１ａに係る故障が検出されたときに、警告ランプ２４が
点灯されることから、各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故
障を運転者に直ちに知らせることができる。又、各ヒー
タ３８ａ〜４１ａに係る故障検出データは、バックアッ
プＲＡＭ５５に記憶されることから、エンジンの定期検
査等の際に、そのバックアップＲＡＭ５５のデータを読
み取ることにより、各ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故障
の有無及びその故障の種類と、故障に係るヒータ３８ａ
〜４１ａを具体的に確認することができる。

【００７６】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、Ｖ型エンジンの左右各バンク
２，３の排気通路に対応して並列に配設された各三元触
媒コンバータ１４Ｌ，１４Ｒの上流側及び下流側に合計
４個のヒータ付空燃比センサ３８〜４１を設けた場合に
具体化した。これに対し、単に直列型エンジンの排気通
路に配設された三元触媒コンバータの上流側及び下流側
にそれぞれヒータ付空燃比センサを配設した場合に具体
化することもできる。

【００７７】（２）前記実施例では、電圧降下検出回路
６１の比較器８０において、各ヒータ３８ａ〜４１ａに
おける電圧降下分を基準電圧ＶＢの値と比較するように
した。これに対し、比較器において各ヒータを流れる電
流値を基準値と比較するように構成してもよい。

【００７８】（３）前記実施例では、比較器８０を含む
電圧降下検出回路６１と電流検出回路５９の両方を設け
て、各ヒータ３８ａ〜４１ａにおける電圧降下分と各ヒ
ータ３８ａ〜４１ａを流れる電流値の両方に基づいて各
ヒータ３８ａ〜４１ａに係る故障を判定するようにし
た。これに対し、比較器を含む電圧降下検出回路のみを
設けて、各ヒータにおける電圧降下分のみに基づき各ヒ
ータに係る故障を判定するようにしてもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように、第１の発明によれ
ば、各ヒータを流れる電流値又は各ヒータにおける電圧
降下分を比較器により基準値と比較するために、比較器
の一方の入力端子に全てのヒータの一端を並列に接続し
ている。そして、全てのヒータが通電状態であると判断
されたときに、比較器の出力結果に基づき各ヒータの故
障を判定するようにしている。従って、複数のヒータの
各々に対応して故障判定用の回路をそれぞれ個別に設け
る必要がない。その結果、一つの回路を用いて複数のヒ
ータ付空燃比センサの各ヒータに係る故障を検出するこ
とができるという優れた効果を発揮する。

【００８０】又、第２の発明によれば、各ヒータの故障
が判定された場合に、一つのヒータに対する非通電とそ
の非通電と同時に行われる残りの全てのヒータに対する
通電とを、全てのヒータについて順次に強制的に行うよ
うにしている。そして、その各ヒータに対する非通電及
び通電が順次行われているときに、比較器の出力結果に
基づき全てのヒータの中で故障の起こっているヒータを
特定するようにしている。この結果、複数のヒータの中
のどのヒータが故障しているかを具体的に特定すること
ができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図である。

【図２】第２の発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図である。

【図３】第１及び第２の発明を具体化した一実施例にお
けるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図であ
る。

【図４】一実施例においてＥＣＵ等の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】一実施例において、各ヒータを含む各ヒータ通
電回路とその駆動回路、電流検出回路及び電圧降下検出
回路等の関係を示す接続ダイヤグラムである。

【図６】一実施例において、ＥＣＵにより実行される空
燃比センサ温度調節及びヒータ故障検出のための処理ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図７】一実施例において、図６のフローチャートの一
部を詳しく示すフローチャートである。

【図８】一実施例において、同じく図６のフローチャー
トの一部を詳しく示すフローチャートである。

【図９】一実施例において、同じく図６のフローチャー
トの一部を詳しく示すフローチャートである。

【符号の説明】 １…内燃機関としてのエンジン本体、５Ｌ，５Ｒ…排気
マニホルド、１５Ｌ，１５Ｒ，１６…排気管（５Ｌ，５
Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒ，１６により排気通路が構成されて
いる）、３８…第１の空燃比センサ、３９…第２の空燃
比センサ、４０…第３の空燃比センサ、４１…第４の空
燃比センサ、３８ａ…第１のヒータ、３９ａ…第２のヒ
ータ、４０ａ…第３のヒータ、４１ａ…第４のヒータ、
５１…ＥＣＵ（５１により温調用回路、通電状態判断手
段、故障判定手段、強制通電手段及び故障特定手段が構
成されている）、８０…比較器。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/409

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられ、温度特
   性を有する複数の空燃比センサと、 前記各空燃比センサにそれぞれ設けられ、前記各空燃比
   センサを加熱するための通電発熱式の複数のヒータとを
   備え、前記内燃機関の運転条件や前記排気通路の温度条
   件に応じて前記各ヒータを通電制御することにより、前
   記各ヒータの発熱量を調整して前記各空燃比センサの温
   度調節を行うようにした空燃比センサ温調用回路におい
   て、 前記各ヒータを流れる電流値又は前記各ヒータにおける
   電圧降下分を基準値と比較するために、一方の入力端子
   に前記全てのヒータの一端を並列に接続してなる比較器
   と、 前記全てのヒータが通電状態であるか否かを判断するた
   めの通電状態判断手段と、 前記通電状態判断手段により前記全てのヒータが通電状
   態であると判断されたときに、前記電流値又は前記電圧
   降下分と前記基準値との比較より得られる前記比較器の
   出力結果に基づき、前記各ヒータの故障を判定するため
   の故障判定手段とを備えたことを特徴とする空燃比セン
   サ温調用回路の故障検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空燃比センサ温調用回
   路の故障検出装置において、 前記故障判定手段により前記各ヒータの故障が判定され
   た場合に、一つのヒータに対する非通電とその非通電と
   同時に行われる残りの全てのヒータに対する通電とを、
   前記全てのヒータについて順次に強制的に行うための強
   制通電手段と、 前記強制通電手段により前記各ヒータに対する非通電及
   び通電が順次行われているときに、前記比較器の出力結
   果に基づき前記全てのヒータの中で故障の起こっている
   ヒータを特定するための故障特定手段とを備えたことを
   特徴とする空燃比センサ温調用回路の故障検出装置。