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    气体 传感器 控制器
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    摘要
    申请专利号:

    CN200810005524.4

    申请日:

    2008.02.04

    公开号:

    CN101240753A

    公开日:

    2008.08.13

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):F02D 41/14申请日:20080204授权公告日:20101201终止日期:20160204|||授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: F02D41/14; F02D41/22 主分类号: F02D41/14
    申请人: 丰田自动车株式会社
    发明人: 青木圭一郎
    地址: 日本爱知县
    优先权: 2007.2.7 JP 028575/2007
    专利代理机构: 北京市中咨律师事务所 代理人: 马江立;柴智敏
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200810005524.4

    授权公告号:

    |||101240753B||||||

    法律状态公告日:

    2017.03.29|||2010.12.01|||2008.10.08|||2008.08.13

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种气体传感器控制器。ECU(1)控制A/F传感器(23),该A/F传感器(23)设置在内燃机(50)的排气系统(20)中并且通过被供给电压而产生与排气中氧浓度相对应的电流输出并根据A/F传感器(23)的一对电极之一周围的氧浓度与另一电极周围的氧浓度之差产生与排气中氧浓度相对应的电压输出。ECU(1)具有:通电限制装置,当水分附着在A/F传感器(23)附近的排气通路的内表面上时,通电限制装置在限制供给到A/F传感器(23)的加热器(23b)的电力量的同时对加热器(23b)通电;以及特定输出获得装置,至少当通电限制装置在限制供给到加热器(23b)的电力量的同时对加热器(23b)通电时,特定输出获得装置获得来自A/F传感器(23)的电压输出。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种用于控制气体传感器(23)的气体传感器控制器,所述气体传感器设置在内燃机的排气系统(20)中,并且通过被供给电压而产生与排气中检测目标物质的浓度相对应的电流输出,并根据所述气体传感器(23)的一对电极之一周围的检测目标物质的浓度与另一电极周围的检测目标物质的浓度之间的差值产生与排气中检测目标物质的浓度相对应的电压输出,所述气体传感器控制器的特征在于包括:
    通电限制装置,当水分附着在所述排气系统(20)中排气通路的内表面上时,所述通电限制装置在限制供给到所述气体传感器(23)的加热器(23b)的电力量的同时对所述加热器(23b)通电;以及
    特定输出获得装置,至少当所述通电限制装置在限制供给到所述加热器(23b)的电力量的同时对所述加热器(23b)通电时,所述特定输出获得装置获得来自所述气体传感器(23)的电压输出。

    2.  根据权利要求1所述的气体传感器控制器,其中:
    所述气体传感器(23)是限制电流式气体传感器(23);以及
    所述气体传感器控制器还包括用于控制所述气体传感器(23)以选择性地产生电流输出或电压输出的输出控制装置,其中
    所述输出控制装置控制所述气体传感器(23),以至少当所述通电限制装置在限制供给到所述加热器(23b)的电力量的同时对所述加热器(23b)通电时产生电压输出。

    3.  根据权利要求2所述的气体传感器控制器,其中:
    所述输出控制装置控制所述气体传感器(23),以当所述通电限制装置在限制供给到所述加热器(23b)的电力量的同时对所述加热器(23b)通电时产生电压输出;以及
    所述输出控制装置控制所述气体传感器(23),以当所述通电限制装置在不限制供给到所述加热器(23b)的电力量的情况下对所述加热器(23b)通电时产生电流输出。

    4.  根据权利要求3所述的气体传感器控制器,其中:
    当所述通电限制装置在限制供给到所述加热器(23b)的电力量的同时对所述加热器(23b)通电时,所述特定输出获得装置获得来自所述气体传感器(23)的电压输出;以及
    当所述通电限制装置在不限制供给到所述加热器(23b)的电力量的情况下对所述加热器(23b)通电时,所述特定输出获得装置获得来自所述气体传感器(23)的电流输出。

    5.  根据权利要求3或4所述的气体传感器控制器,其中:
    当所述气体传感器(23)在所述输出控制装置的控制下产生电压输出时,使用所述电压输出执行空燃比控制;以及
    当所述气体传感器(23)在所述输出控制装置的控制下产生电流输出时,使用所述电流输出执行所述空燃比控制。

    6.  根据权利要求1至4中任一项所述的气体传感器控制器,其中:
    当没有水分附着在所述排气系统(20)中所述排气通路的内表面上时,所述通电限制装置对所述加热器(23b)通电,同时控制供给到所述加热器(23b)的电力量使得所述气体传感器(23)的传感器元件的温度为700℃或更高;以及
    当水分附着在所述排气系统(20)中所述排气通路的内表面上时,所述通电限制装置对所述加热器(23b)通电,同时限制供给到所述加热器(23b)的电力量使得所述气体传感器(23)的所述传感器元件的温度为大约300至400℃。

    说明书

    说明书气体传感器控制器
    技术领域
    本发明涉及一种气体传感器控制器,并且尤其涉及一种用于从设有加热器的气体传感器获得电流输出和电压输出的气体传感器控制器。
    背景技术
    通常,内燃机的排气系统结合有包括空燃比传感器(在下文中将被称作“A/F传感器”)在内的各种气体传感器。这些气体传感器通常设有加热器,所述加热器用于加热并因此迅速地激活气体传感器的传感器元件从而使气体传感器成为能够尽快地按需要产生输出。然而,如果被加热的传感器元件被冷凝的水等润湿,则传感器元件的润湿部分的温度急剧地下降,这可能导致传感器元件的破裂。因此,已经提出了用于防止这种由润湿导致的传感器元件的破裂的各种技术(参照日本专利申请公报No.2003-83152(JP-A-2003-83152)及No.2001-41923(JP-A-2001-41923))。日本专利申请公报No.2003-83152记载了:当判定出水分附着在排气通路的内表面上时对气体传感器的加热器通电使得加热器的温度保持为低于常态。即,该技术旨在防止由润湿导致的传感器元件的破裂。
    通常,为了确保A/F传感器产生与排气中氧浓度相对应的精确的电流输出,A/F传感器的传感器元件的温度需要维持在大约750℃。同时,为了基于A/F传感器的电流输出至少判定排气的空燃比是燃料浓还是燃料稀,A/F传感器的传感器元件的温度需要维持在最低大约500至600℃。因此,为了适当地使用A/F传感器的电流输出来执行空燃比控制,A/F传感器的传感器元件的温度需要维持在最低大约500至600℃。
    同时,通过限制供给到加热器的电力量从而将传感器元件的温度维持在达到或低于其时不会发生传感器元件破裂的水平(例如,300℃),可以防止A/F传感器的传感器元件的破裂。然而,在这种情况下,尽管可以防止传感器元件的破裂,但A/F传感器的电流输出不能用于空燃比控制,即,不能够实现排气排放物的早期减少。相反地,当通过控制加热器的通电而使A/F传感器的传感器元件的温度维持在大约500至600℃时,即使可在早期阶段执行空燃比控制以减少排气排放物,传感器元件的温度也大大超过了达到或低于其时不会发生传感器元件破裂的水平。即,如果加热器被通电以实现排气排放物的早期减少,则不可避免地产生了可能发生由润湿导致的传感器元件破裂的状态。
    发明内容
    本发明的目的在于提供一种气体传感器控制器,所述气体传感器控制器在防止由于润湿而导致的气体传感器的传感器元件破裂的同时,通过实现空燃比控制的早期执行而使得能够实现排气排放物的早期减少。
    为了实现所述目的,本发明的一方面涉及一种用于控制气体传感器的气体传感器控制器,所述气体传感器设置在内燃机的排气系统中,并且通过被供给电压而产生与排气中检测目标物质的浓度相对应的电流输出,并根据所述气体传感器的一对电极之一周围的检测目标物质的浓度与另一电极周围的检测目标物质的浓度之间的差值产生与排气中检测目标物质的浓度相对应的电压输出。所述气体传感器控制器包括:通电限制装置,当水分附着在所述排气系统中排气通路的内表面上时,所述通电限制装置在限制供给到所述气体传感器的加热器的电力量的同时对所述加热器通电;以及特定输出获得装置,至少当所述通电限制装置在限制供给到所述加热器的电力量的同时对所述加热器通电时,所述特定输出获得装置获得来自所述气体传感器的电压输出。
    为了使气体传感器作为A/F传感器而工作并且产生适于在空燃比控制中使用的电流输出,如上所述,气体传感器的传感器元件的温度需要维持在最低500至600℃。同时,为了使气体传感器作为氧传感器而工作并且产生适于在空燃比控制中使用的电压输出,将传感器元件的温度保持在300℃左右就足够了。鉴于此,当水分附着在排气通路的内表面上时,上述气体传感器控制器限制对加热器的通电使得传感器元件的温度被抑制到达到或低于其时不会发生由润湿导致的传感器元件破裂的水平。然后,气体传感器控制器获得来自气体传感器的电压输出并且使用获得的电压输出执行空燃比控制。这样,可以在早期阶段执行空燃比控制,因此可以迅速地减少排气排放物。
    例如,上文中所述的“排气通路”包括排气口中的排气通路和气体传感器附近的排气管中的排气通路。此外,“排气通路”并不一定要位于一个位置,而是例如可能既包括排气口中的排气通路又包括气体传感器附近的排气管中的排气通路。这是因为排气口形成于其中的气缸盖的热容量大于形成排气通路的各排气管的热容,并且气缸盖被冷却剂冷却。
    更具体地,在一些内燃机中,可能是这样的情况:发动机冷起动后,尽管排气管内表面的温度已经超过了露点,但各排气口内表面的温度还没有达到露点。在这种情况下,即使在排气管内表面的温度超过露点后,在各排气口处继续产生冷凝水,并且因此气体传感器的传感器元件被这种冷凝水润湿。同时,存在这样的情况:在内燃机重起动后,排气管内表面的温度低于各排气口的内表面的温度。在这种情况下,在排气管的内表面上产生冷凝水并且传感器元件被这种冷凝水润湿。
    此外,关于上文,表述“当水分附着在内表面上时”可以解释为还表示水分附着在上述各排气通路的内表面中的至少一者上的情况。此外,表述“当水分附着时”不仅指实际检测到水分附着的情况,还指估计到水分附着的情况以及估计到已经或正在产生冷凝水的情况。另一方面,表述“当水分附着时”不用于包括不考虑附着的水分量的所有水分附着的情况。即,排除附着的水分量小到不足以润湿传感器元件的情况??苫谂牌返哪诒砻娴奈露壤醇觳飧阶诺乃至啃〉讲蛔阋匀笫衅髟淖刺?。即,如果排气通路的内表面的温度等于或低于预定温度,则可判定附着的水分量小到不足以润湿气体传感器??商婊坏?,可使用各种其他方法来检测附着的水分量小到不足以润湿气体传感器的状态。
    考虑到存在能够独立地产生电流输出和电压输出的气体传感器的事实,上述气体传感器控制器的应用并不限于限制电流式气体传感器。
    此外,由上述气体传感器控制器控制的气体传感器可以是限制电流式气体传感器,并且气体传感器控制器还可包括用于控制所述气体传感器以选择性地产生电流输出或电压输出的输出控制装置。在这种情况下,所述输出控制装置可以控制所述气体传感器,以至少当所述通电限制装置在限制供给到所述加热器的电力量的同时对所述加热器通电时产生电压输出。
    即,在气体传感器是限制电流式气体传感器的情况下,气体传感器控制器可以设有上述输出控制装置,所述输出控制装置为了获得来自气体传感器的电压输出而控制气体传感器以产生如上所述的电压输出。
    此外,上述气体传感器控制器可以是这样的:所述输出控制装置控制所述气体传感器,以当所述通电限制装置在限制供给到所述加热器的电力量的同时对所述加热器通电时产生电压输出;以及所述输出控制装置控制所述气体传感器,以当所述通电限制装置在不限制供给到所述加热器的电力量的情况下对所述加热器通电时产生电流输出。
    此外,上述气体传感器控制器可以是这样的:当所述通电限制装置在限制供给到所述加热器的电力量的同时对所述加热器通电时,所述特定输出获得装置获得来自所述气体传感器的电压输出;以及当所述通电限制装置在不限制供给到所述加热器的电力量的情况下对所述加热器通电时,所述特定输出获得装置获得来自所述气体传感器的电流输出。
    此外,上述气体传感器控制器可以是这样的:当所述气体传感器在所述输出控制装置的控制下产生电压输出时,使用所述电压输出执行空燃比控制;以及当所述气体传感器在所述输出控制装置的控制下产生电流输出时,使用所述电流输出执行所述空燃比控制。
    此外,上述气体传感器控制器可以是这样的:当没有水分附着在所述排气系统中所述排气通路的内表面上时,所述通电限制装置对所述加热器通电,同时控制供给到所述加热器的电力量使得所述气体传感器的传感器元件的温度为700℃或更高;以及当水分附着在所述排气系统中所述排气通路的内表面上时,所述通电限制装置对所述加热器通电,同时限制供给到所述加热器的电力量使得所述气体传感器的所述传感器元件的温度为大约300℃至400℃。
    这样,本发明提供了一种气体传感器控制器,该气体传感器控制器使得能够在防止由润湿导致的气体传感器的传感器元件破裂的同时通过实现空燃比控制的早期执行而实现排气排放物的早期减少。
    附图说明
    由下文中参照附图对优选实施例的说明,本发明的上述的和/或其他目的、特征和优点将会变得更加显而易见,其中相同的标记用来表示相同的元件,附图中:
    图1是示意性地示出ECU 1以及内燃机系统100的视图;
    图2是示意性地示出A/F传感器23以及ECU 1的视图;
    图3是示意性地示出传感器回路4的回路结构的视图;
    图4是概念性地示出A/F传感器23的电压输出与传感器元件23a的温度之间的相关关系以及A/F传感器23的电流输出与传感器元件23a的温度之间的相关关系的视图;
    图5是示出由ECU 1执行的控制例程的流程图。
    具体实施方式
    将参照附图详细说明本发明的示例性实施例。
    图1示意性地示出了内燃机系统100和用作根据本发明的示例性实施例的气体传感器控制器的ECU(电子控制单元)1。内燃机系统100由进气系统10、排气系统20、燃料喷射系统30以及内燃机50构成。进气系统10是用于将空气导入内燃机50的结构。进气系统10由用于过滤进气的空气滤清器11、用于测量进气量GA的空气流量计12、用于调节进气流量的节气门13、用于暂时存储进气的平衡箱14、用于将进气分配到内燃机50的各个气缸的进气歧管15以及设置在这些部件之间的进气管构成。
    排气系统20由排气歧管21、三元催化剂22、消声器(附图中未示出)以及设置在这些部件之间的排气管构成。排气歧管21是使得来自各个气缸的排气汇聚在一起的部件。三元催化剂22是用于净化排气的部件。三元催化剂22氧化碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO),并且通过还原氮氧化物(NOx)而将其除去。在排气系统20中,在三元催化剂22的上游设置有基于排气中的氧浓度(检测目标物质的浓度)测量空燃比的限制电流式A/F传感器(空燃比传感器)23。此外,在排气系统20中,参考排气的流动方向在与A/F传感器23基本相同的位置上设置有检测排气温度的排气温度传感器24。
    燃料喷射系统30是用于供给并喷射燃料的结构。燃料喷射系统30由燃料喷射阀31、燃料泵32、燃料箱33等构成。喷射阀31是用于喷射燃料的部件。在ECU 1的控制下,各燃料喷射阀31在给定的喷射时间打开以喷射燃料。ECU 1通过调节燃料喷射阀31打开的持续时间,即,从燃料喷射阀31打开时至该燃料喷射阀关闭时的时间段,来控制从各喷射阀31喷射的燃料量。燃料泵32是用于通过对燃料加压而产生给定的喷射压力的部件。即,在ECU 1的控制下,燃料泵32将喷射压力调节至给定的水平。
    内燃机50由气缸体51、气缸盖52、活塞53、火花塞54、进气门55以及排气门56构成。内燃机50是直列式四缸汽油发动机。然而,需要注意的是,只要可以应用本发明,内燃机50并不需要被限定为任何特定的发动机。例如,内燃机50可以是具有不同气缸布局和/或不同气缸数目的内燃机。此外,内燃机50可以是柴油发动机或使用替代燃料而运行的发动机。此外,尽管图1仅示出了作为内燃机50的各气缸的代表的气缸51a,但应当注意,其他气缸具有如图1所示的相同结构。气缸在气缸体51中形成总体上为圆筒形的形状。在各气缸中设置有活塞53。在气缸体51上安装有气缸盖52。通过由气缸体51、气缸盖52以及各活塞53围绕而限定出燃烧室57。
    在气缸盖52中形成有用于将进气传递到燃烧室57的进气口52a以及用于将排气从燃烧室57排出的排气口52b。此外,在气缸盖52中设置有打开和关闭各进气口52a的进气门55以及打开和关闭各排气口52b的排气门56。此外,在气缸盖52中设置有可变气门正时机构(图中未示出)。在气缸盖52中安装有火花塞54,使得各火花塞54的电极向相应的燃烧室57的上部区域的大致中心伸出。除这些部件之外,内燃机50还设置有各种传感器,包括产生与发动机转速NE成比例的脉冲的曲柄转角传感器71以及检测内燃机50的冷却剂温度的冷却剂温度传感器72。
    ECU 1是主要用于控制内燃机50的部件。在此示例性实施例中,ECU1还适于控制A/F传感器23的加热器等。除A/F传感器23的加热器之外,包括可变正时机构的各种控制对象经由相应的驱动回路(图中未示出)连接到ECU 1。此外,包括空气流量计12、排气温度传感器24、曲柄转角传感器71以及冷却剂温度传感器72的各种传感器连接到ECU 1。
    下面,将详细说明用于获得A/F传感器23的输出的方法和用于控制A/F传感器23的加热器的方法。图2示意性地示出了A/F传感器23的结构和ECU 1的结构。A/F传感器23由加热器23b和用氧化锆(ZrO2)制成的传感器元件23a构成。ECU 1包括:具有CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)以及其他部件的微型计算机2;低通滤波器(将被简称为“LPF”)3;传感器回路4;加热器控制回路5;A/D转换器(图中未示出);D/A转换器(图中未示出)等。
    当获得来自A/F传感器23的电流输出时,微型计算机2发出用于将电压作用到传感器元件23a上的信号。这些信号在相应的D/A转换器中被转换为矩形波模拟电压。然后,在LPF 3中除去所获得的模拟电压的高频成分,此后,模拟电压被输入传感器回路4。然后,基于输入到传感器回路4的模拟电压,传感器回路4将电压作用到传感器元件23a。在电压被这样作用到传感器元件23a的同时,微型计算机2经由传感器回路4和相应的A/D转换器检测在A/F传感器23处根据排气中氧浓度而变化的电流。
    图3示意性地示出了传感器回路4的回路结构。参照图3,传感器回路4包括运算放大器OP1至OP5、电阻R1至R10以及第一和第二开关SW1、SW2。第一开关SW1连接到A/F传感器23的由铂(Pt)制成的大气侧电极P1。第二开关SW2连接到A/F传感器23的同样由铂制成的排气侧电极P2。第一开关SW1的触点T1与第二开关SW2的触点T1经由电阻器R2彼此连接。第一开关SW1的触点T2经由相应的A/D转换器连接到微型计算机2,而第二开关SW2的触点T2接地。第一开关SW1和第二开关SW2二者都连接到微型计算机2,并且所述两开关的切换由微型计算机2控制。
    当为了获得A/F传感器23的电流输出而发出用于将电压作用到A/F传感器23的传感器元件23a的上述信号时,如图3所示在电阻R2上的电压成为,例如,0.4V。此外,当获得A/F传感器23的电流输出时,微型计算机2将第一开关SW1和第二开关SW2控制为分别切换至触点T1,由此以与电阻器R2上的电压相应的电压对传感器元件23a通电。在此期间,经由运算放大器OP3和相应的A/D转换器检测在电阻器R7上的电流。这就是A/F传感器用作空燃比传感器并且产生电流输出的方式。
    另一方面,当获得A/F传感器23的电压输出时,微型计算机2将第一开关SW1和第二开关SW2控制为分别切换至触点T2。在此状态中,根据电极P1周围的氧浓度与电极P2周围的氧浓度之差,氧离子在大气侧电极P1与排气侧电极P2之间移动,由此在电极P1、P2之间产生与氧离子的量相对应的电动势。由于每单位时间在电极P1、P2之间移动的氧离子的量根据大气中的氧浓度与排气中的氧浓度之差而变化,所以可以从所述电动势得出与排气中的氧浓度相对应的电压输出。即,可以通过经由第一开关SW1的触点T2和相应的A/D转换器检测上述电动势来获得A/F传感器23的电压输出。这就是A/F传感器23用作氧传感器并且产生电压输出的方式。注意,当获得A/F传感器23的电压输出时,第二开关SW2并不一定要切换至触点T2。
    图4概念性地示出A/F传感器23的电压输出与传感器元件23a的温度之间的相关关系,以及A/F传感器23的电流输出与传感器元件23a的温度之间的相关关系。A/F传感器23的电压输出和电流输出与传感器元件23a的温度相关。因此,当在空燃比控制中使用A/F传感器23的电压输出和电流输出时,需要在传感器元件23a的温度合适时获得这些输出。参照图4,当传感器元件23a的温度为例如700℃或更高时,A/F传感器23产生适于在空燃比控制中使用的电流输出,即,与排气中的空燃比成比例的电流输出。另一方面,当传感器元件23a的温度为例如大约300至400℃时,A/F传感器23产生适于在空燃比控制中使用的电压输出,即,与排气中的氧浓度相对应的电压输出。
    回到图2,为了控制A/F传感器23的加热器23b,在微型计算机2的控制下,加热器控制回路5控制加热器23b的通电。当微型计算机2激活加热器控制回路5以使加热器23b通电时,电力开始从电池6供给到加热器23b。此时,在微型计算机2的控制下,加热器控制回路5执行对加热器23b的通电的占空控制。当加热器23b被这样通电时,微型计算机2经由加热器控制回路5和相应的A/D转换器来检测在加热器23b处的电流和电压,并且计算加热器23b的导纳。加热器23b的导纳与传感器元件23a的温度相关。因此,例如,当执行对加热器23b的通电的占空控制从而将传感器元件23a的温度维持在目标温度时,使用计算出的加热器23b的导纳执行反馈控制。例如,执行反馈控制从而将加热器23b的导纳维持在与传感器元件23a的目标温度相对应的水平。
    微型计算机2的ROM是用于存储由CPU使用的各种程序、各种数据脉谱图等的部件。更具体地,微型计算机2的ROM存储用于控制内燃机50的程序、用于获得A/F传感器23的输出的程序(在下文中将称作“输出获得程序”)以及用于控制加热器23b的程序(在下文中将称作“加热器控制程序”)。除这些程序之外,微型计算机2的ROM还存储用于控制A/F传感器23以选择性地产生电流输出或电压输出的程序(在下文中将称作“输出控制程序”)、用于检测表示排气口52b的内表面温度的内表面温度Tp和表示A/F传感器23附近的排气通路的内表面温度的内表面温度Tq的程序(在下文中将称作“内表面温度检测程序”)以及用于检测是否有水分附着在排气口52b的内表面上或附着在A/F传感器23附近的排气通路内表面上的程序(在下文中将称作“水分附着检测程序”)。这里应注意,这些程序可以合并到用于控制内燃机50的程序中。
    用于控制内燃机50的程序包括空燃比控制程序,在该空燃比控制程序中控制燃料喷射量从而按需要控制空燃比。更具体地,空燃比控制程序包括可使用A/F传感器23的电压输出来执行的第一空燃比控制程序,以及可使用A/F传感器23的电流输出来执行的第二空燃比控制程序。
    内表面温度检测程序适于通过基于预先准备的用于内表面温度Tp的给定数据脉谱图和各种参数来估计内表面温度Tp的值,从而获得内表面温度Tp。更具体地,根据内表面温度检测程序,当获得内表面温度Tp时,读出包括进气量GA、燃料喷射量、点火正时、气门正时以及冷却剂温度的相关参数,然后将所述相关参数应用到用于内表面温度Tp的数据脉谱图,然后按需要修正从数据脉谱图获得的值,由此获得内表面温度Tp。在该用于获得内表面温度Tp的程序中,还使用从排气作用到各排气口52b的内表面的热的传热系数。注意,可以用各种其他方法获得内表面温度Tp。例如,可以用温度传感器来检测内表面温度Tp。在这种情况下,内表面温度检测程序适于基于温度传感器的输出确定内表面温度Tp。
    此外,内表面温度检测程序适于以如下方式获得内表面温度Tq。当获得内表面温度Tq时,从参照发动机速度NE和进气量GA限定排气温度TEA1的值的数据脉谱图中读出表示A/F传感器23周围的排气的温度的排气温度TEA1。该数据脉谱图从诸如发动机台架实验经验地获得。根据该数据脉谱图,发动机速度NE越高以及进气量GA越大,则确定排气温度TEA1越高。
    然后,通过将如上所述获得的排气温度TEA1和基于进气温度传感器(图中未示出)的输出检测到的外部温度TOA应用到以下的表达式中来计算出内表面温度Tq:
    Tq=α(TEA1-TOA)
    其中α是常数。注意,可替换地可基于排气温度传感器24的输出来检测排气温度TEA1。同样,注意内表面温度检测程序可适于使用除上述方法外的各种方法来获得内表面温度Tq。
    水分附着检测程序适于:如果如上所述获得的内表面温度Tp等于或低于预定温度(例如,作为露点的54℃),则判定为水分附着在排气口52b的内表面上。此外,水分附着检测程序适于:如果如上所述获得的内表面温度Tq等于或低于预定温度,则判定为水分附着在A/F传感器23附近的排气通路内表面上。即,在本示例性实施例的水分附着检测程序中,如果内表面温度Tp和内表面温度Tq中至少一者等于或低于预定温度,则检测到水分的附着。
    加热器控制程序由通电限制程序实现。即,当由水分附着检测程序检测到水分的附着时,通电限制程序对加热器23b通电,同时限制供给至加热器的电力量。执行通电限制,从而将供给到加热器23b的电力量限制到一水平,在该水平处或在低于该水平时传感器元件23a的温度被抑制至预定温度(例如,大约300至400℃)。此外,在加热器控制程序中,当水分附着检测程序未检测到水分的附着时,减轻或取消通电限制,使得传感器元件23a的温度增加至预定温度(例如,700℃)。在传感器元件23a的温度达到预定温度后,执行对加热器23b通电的占空控制使得传感器元件23a的温度维持在预定温度。
    输出控制程序包括第一特定输出控制程序和第二特定输出控制程序。第一特定输出控制程序适于:至少当由通电限制程序限制供给到加热器23b的电力量时,使A/F传感器23产生电压输出。此时,为了使A/F传感器23产生电压输出,第一特定输出控制程序在未向传感器元件23a作用电压的情况下,分别将第一开关SW1和第二开关SW2切换至触点T2。在此示例性实施例中,维持通过第一特定输出控制程序的控制所建立的A/F传感器23的输出状态,直到第二特定输出控制程序的输出控制开始为止。
    第二特定输出控制程序适于:当传感器元件23a的温度处于A/F传感器23可以产生适于在空燃比控制中使用的电流输出的预定温度(例如,700℃)时,使A/F传感器23产生电流输出??赏ü扑慵尤绕?3b的导纳并判定计算出的导纳是否等于或大于与预定温度相对应的值来判定传感器元件23a的温度是否达到预定温度。在此示例性实施例中,当使A/F传感器产生电流输出时,第二特定输出控制程序分别将第一开关SW1和第二开关SW2切换至触点T1,并且将电压作用到传感器元件23a。
    然后,输出获得程序包括第一特定输出获得程序和第二特定输出获得程序。在此示例性实施例中,输出获得程序被设置为空燃比控制程序的一部分。更具体地,第一特定输出获得程序被设置为第一空燃比控制程序的一部分,而第二特定输出获得程序被设置为第二空燃比控制程序的一部分。
    第一特定输出获得程序适于:至少当通电限制程序限制供给到加热器23b的电力量时,获得来自A/F传感器23的电压输出。在此示例性实施例中,更具体地,第一特定输出获得程序适于当A/F传感器23在第一特定输出控制程序的输出控制下产生电压输出时检测A/F传感器23的输出。这就是获得A/F传感器23的电压输出的方式。
    第二特定输出获得程序适于:当传感器元件23a的温度处于A/F传感器23产生适于在空燃比控制中使用的电流输出的预定温度(例如,700℃)时,获得A/F传感器23的电流输出。在第二示例性实施例中,更具体地,第二特定输出获得程序适于当A/F传感器23在第二特定输出控制程序的输出控制下产生电流输出时获得A/F传感器23的输出。这就是获得A/F传感器23的电流输出的方式。
    在此示例性实施例中,可以认为微型计算机2和上述程序对应于“控制装置”、“限制装置”、“判定装置”、“获得装置”等。特别地,微型计算机2与第一特定输出控制程序和第二特定输出控制程序共同用作“特定输出获得装置”,并且微型计算机2与第一特定输出控制程序和第二特定输出控制程序共同用作“输出控制装置”。
    下面,将参照图5详细说明由ECU 1执行的控制例程?;赗OM中存储的上述程序,ECU 1的CPU执行由图5的流程图示出的例程。通过这种由CPU执行的程序,ECU 1实现了对加热器23b的控制、对A/F传感器23的输出的控制、对A/F传感器23的输出的获得以及空燃比控制的执行。例如,由图5的流程图示出的例程在内燃机50起动时开始。
    例程开始后,CPU首先判定水分是否附着在排气口52b的内表面上或附着在A/F传感器23附近的排气通路内表面上(步骤11)。更具体地,此时,CPU获得内表面温度Tp和内表面温度Tq,然后判定是否所述温度中至少一者等于或低于预定温度(例如,作为露点的54℃)。如果是这样,则CPU执行第一加热器控制程序(步骤12)。在该程序中,CPU执行以下处理:对加热器23b通电同时将供给到加热器23b的电力量限制到使得传感器元件23a的温度被抑制至预定温度(例如,300至400℃)的量。
    然后,CPU执行第一传感器输出程序(步骤13)。在该程序中,CPU在不将电压作用到传感器元件23a的情况下,执行用于将第一开关SW1和第二开关SW2分别切换至触点T2的处理。然后,CPU执行第一空燃比控制执行程序(步骤14)。在该程序中,CPU执行用于执行可使用A/F传感器23的电压输出来执行的第一空燃比控制的处理,然后CPU获得来自A/F传感器23的电压输出。这样,可在防止由润湿导致的传感器元件23a的破裂的同时,在早期阶段执行空燃比控制,因此可以迅速地减少排气排放物。
    另一方面,如果在步骤11获得“否”,则CPU执行第二加热器控制程序(步骤21)。在该程序中,CPU执行以下处理:在减轻或取消对供给到加热器23b的电力量的限制的同时对加热器23b通电,使得传感器元件23a的温度增加至预定温度(例如,700℃)。在传感器元件23a的温度达到预定温度后,CPU执行用于对加热器23b的通电执行占空控制使得传感器元件23a的温度保持等于预定温度的处理。随后,CPU判定传感器元件23a的温度是否等于或高于预定温度(步骤22)。如果“否”,则CPU重复步骤22直到获得“是”为止。
    另一方面,如果步骤22中获得“是”,则CPU执行第二传感器输出程序(步骤23)。在该程序中,CPU执行用于分别将第一开关SW1和第二开关SW2切换至触点T1的处理,和将电压作用至传感器元件23a的处理。然后,CPU执行第二空燃比执行程序(步骤24)。在该程序中,CPU执行可使用A/F传感器23的电流输出执行的第二空燃比控制,然后CPU获得来自A/F传感器23的电流输出。这样,减少排气排放物的效果继续。因此,在防止由润湿导致的传感器元件23a的破裂的同时,可在早期阶段执行空燃比控制,因此可以迅速地减少排气排放物。
    尽管对本发明的说明是参照其示例性实施例进行的,但应当理解本发明并不限于示例性实施例或结构。相反地,本发明意图涵盖各种变型和等同形式的布置。此外,尽管示例性实施例的各种元件是以作为例子的各种组合和结构示出的,但是包括更多的、更少的、或只是单个元件的其他组合和结构也在本发明的精神和范围内。

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