特許 6241385 空燃比センサ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6241385

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】空燃比センサ制御装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/419 20060101AFI20171127BHJP

   F02D 41/14 20060101ALI20171127BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/419 327Q

   G01N27/419 327R

   F02D41/14 310E

   F02D45/00 368H

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-148808(P2014-148808)

(22)【出願日】2014年7月22日

(65)【公開番号】特開2016-24082(P2016-24082A)

(43)【公開日】2016年2月8日

【審査請求日】2017年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中川 博孝

【審査官】 大瀧 真理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２１０３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０３１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３０５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１１３０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１４３７６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０５０２２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４１９

Ｆ０２Ｄ ４１／１４

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

起電力セル（３ａ）及び酸素ポンプセル（３ｂ）と、それらを加熱するためのヒータ（３ｃ）と、を有した空燃比センサ（３）を制御する空燃比センサ制御装置であって、
前記起電力セルの出力電圧を検出して、その検出値を目標値にするための前記酸素ポンプセルへのポンプ電流を決定する精密制御を実施し、その精密制御で決定したポンプ電流を前記酸素ポンプセルに流すセンサ駆動部（５）と、
前記ヒータにＰＷＭ信号の形式の駆動信号を出力するヒータ制御部（７（８，９））と、を備え、
前記センサ駆動部の状態は、前記精密制御を実施する状態と、前記精密制御を実施しない状態とに、交互に切り換わるようになっており、
前記ヒータ制御部は、
前記センサ駆動部が前記精密制御を実施する期間である精密制御期間と、前記センサ駆動部が前記精密制御を実施しない期間である非精密制御期間との、各々の時刻を示すスケジュール情報（１７）が記憶された記憶手段（１３）と、
前記駆動信号を前記ヒータに通電しない方の非アクティブレベルから前記ヒータに通電する方のアクティブレベルへ反転させるオンタイミングと、前記駆動信号を前記アクティブレベルから前記非アクティブレベルへ反転させるオフタイミングとを、前記スケジュール情報に基づいて、前記精密制御期間から外れるように決定するタイミング決定手段（１１，Ｓ１２０，Ｓ１６０）と、
前記タイミング決定手段により決定された前記オンタイミングと前記オフタイミングとが指示され、前記指示されたオンタイミングが到来すると前記駆動信号の出力レベルを前記アクティブレベルに反転させ、前記指示されたオフタイミングが到来すると前記駆動信号の出力レベルを前記非アクティブレベルに反転させる信号出力手段（９，１５）と、を備えること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の空燃比センサ制御装置において、
前記ヒータ制御部は、
前記駆動信号を前記アクティブレベルにしてから前記非アクティブレベルにするまでのオン時間を、前記ヒータの制御ロジックに基づいて算出するオン時間算出手段（１１，Ｓ１４０）、を備え、
前記タイミング決定手段は、
前記駆動信号の前記オンタイミングを、前記スケジュール情報に基づいて、前記精密制御期間から外れるように決定する第１の決定手段（１１，Ｓ１２０）と、
前記第１の決定手段により決定された前記オンタイミングと、前記オン時間算出手段により算出された前記オン時間と、前記スケジュール情報とに基づいて、前記駆動信号の前記オフタイミングを、前記精密制御期間から外れるように決定する第２の決定手段（１１，Ｓ１６０）と、を備え、
前記第２の決定手段は、
前記第１の決定手段により決定された前記オンタイミングから前記オン時間だけ後のタイミングが、前記精密制御期間に入っていなければ、前記オン時間だけ後のタイミングを、前記オフタイミングとして決定し、前記オン時間だけ後のタイミングが前記精密制御期間に入っていれば、前記オン時間だけ後のタイミングが入っている前記精密制御期間の直前に存在する前記非精密制御期間の終了タイミングを、前記オフタイミングとして決定すること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の空燃比センサ制御装置において、
前記第２の決定手段が、前回の前記オフタイミングを決定した際に、前記非精密制御期間の終了タイミングを前記オフタイミングとして決定した場合には、前回の前記オフタイミングを決定するのに用いられた前記オン時間と、前回の前記オンタイミングから前回の前記オフタイミングまでの時間との差分を、前記第２の決定手段が今回の前記オフタイミングを決定するために用いる前記オン時間に加算するオン時間補正手段（１１，Ｓ１３０，Ｓ１５０）、を備えること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の空燃比センサ制御装置において、
前記第１の決定手段は、前記オンタイミングの間隔が前記駆動信号の周期の許容範囲に入るように、前記オンタイミングを決定すること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の空燃比センサ制御装置において、
前記第１の決定手段は、前記信号出力手段が前記駆動信号の出力レベルを前記アクティブレベルに反転させる前毎に、前記オンタイミングを、下記〈１〉及び〈２〉の条件が成立するように決定すること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。
〈１〉今回決定する前記オンタイミングである今回オンタイミングが、前記精密制御期間から外れる。
〈２〉前記今回オンタイミングと前回決定した前記オンタイミングとの間隔が、前記許容範囲内である。

【請求項6】

請求項５に記載の空燃比センサ制御装置において、
前記第１の決定手段は、前記オンタイミングを、更に下記〈３〉の条件が成立するように決定すること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。
〈３〉前記今回オンタイミングを起点にして前記許容範囲内の時間ずつ後のＮ個（Ｎは１以上の整数）のタイミングが、前記精密制御期間から外れる。

【請求項7】

請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の空燃比センサ制御装置において、
前記信号出力手段は、
前記指示されたオンタイミングが到来してから前記駆動信号の出力レベルを前記アクティブレベルに反転させるまでに第１の遅延時間を有し、前記指示されたオフタイミングが到来してから前記駆動信号の出力レベルを前記非アクティブレベルに反転させるまでに第２の遅延時間を有しており、
当該空燃比センサ制御装置は、
前記タイミング決定手段により決定された前記オンタイミングを前記第１の遅延時間だけ前にずらすと共に、前記タイミング決定手段により決定された前記オフタイミングを前記第２の遅延時間だけ前にずらす補正を行う遅延補正手段（１１，Ｓ１７０）と、
前記遅延補正手段により補正された後の前記オンタイミングと前記オフタイミングとを、前記信号出力手段に指示する指示手段（１１，Ｓ１８０）と、を備えること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２セルタイプの空燃比センサを制御する空燃比センサ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空燃比センサとしては、酸素濃淡電池である起電力セル（ネルンストセルとも呼ばれる）と酸素ポンプセルとを有した２セルタイプのものがある。２セルタイプの空燃比センサでは、起電力セルの出力電圧（ネルンスト電圧）が目標値となるように、酸素ポンプセルに流れるポンプ電流が制御される。そして、そのポンプ電流から空燃比及び酸素濃度が算出される。また、空燃比センサは、起電力セル及び酸素ポンプセルを加熱するためのヒータも備える（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この種の空燃比センサを制御する装置は、センサ駆動用ＩＣとマイコン（マイクロコンピュータ）とを備える。
センサ駆動用ＩＣは、起電力セルの出力電圧を検出して、その検出値を目標値にするためのポンプ電流を決定し、その決定したポンプ電流を酸素ポンプセルに流す。起電力セルの出力電圧を検出して、その検出値からポンプ電流を決定する制御は、精密制御と呼ばれる。そして、センサ駆動用ＩＣは、酸素ポンプセルに流すポンプ電流の値を、マイコンへ例えば通信によって通知する。

【0004】

マイコンは、センサ駆動用ＩＣから通知されるポンプ電流の値から、空燃比を算出する。算出された空燃比及び酸素濃度は、内燃機関に対する燃料噴射量を補正するために用いられる。算出された酸素濃度はＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ開度の補正をするために用いられる。

【0005】

更に、マイコンは、ヒータにＰＷＭ（パルス幅変調）信号の形式の駆動信号を出力するようになっており、その駆動信号のデューティ比によって、ヒータの発熱量を制御する。
ところで、センサ駆動用ＩＣの状態は、精密制御を実施する状態と、精密制御を実施しない状態とに、交互に切り換わる。そして、センサ駆動用ＩＣが精密制御を実施する期間（以下、精密制御期間という）中に、マイコンがヒータへの駆動信号を反転させてしまうと、センサ駆動用ＩＣにおいて、起電力セルの出力電圧が正しく検出されず、その結果、空燃比の検出精度が悪化してしまう。尚、駆動信号の反転とは、ヒータに通電しない方の非アクティブレベルから通電する方のアクティブレベルへの反転と、アクティブレベルから非アクティブレベルへの反転との、両方である。

【0006】

このため、従来の空燃比センサ制御装置では、センサ駆動用ＩＣからマイコンへ、ヒータへの駆動信号の反転許可／禁止を示す反転許可信号が出力されるようになっている。その反転許可信号は、ハイ又はローの２値信号であり、精密制御期間でなければ、駆動信号の反転許可を示す方のレベル（以下、反転許可レベルという）になる。逆に、精密制御期間であれば、反転許可信号は、駆動信号の反転禁止を示す方のレベル（以下、反転禁止レベルという）になる。

【0007】

そして、マイコンは、センサ駆動用ＩＣからの反転許可信号を常時監視して、その反転許可信号が反転禁止レベルである場合には、駆動信号の反転を実施しない。具体的には、マイコンは、アクティブレベルにしている駆動信号を非アクティブレベルに反転させるオフタイミングが到来したときに、反転許可信号が反転禁止レベルであれば、反転許可信号が反転許可レベルに変わるまで、駆動信号の非アクティブレベルへの反転を延期する。同様に、マイコンは、非アクティブレベルにしている駆動信号をアクティブレベルに反転させるオンタイミングが到来したときに、反転許可信号が反転禁止レベルであれば、反転許可信号が反転許可レベルに変わるまで、駆動信号のアクティブレベルへの反転を延期する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特表２０１３−５２８８１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記従来の空燃比センサ制御装置において、マイコンは、ヒータへの駆動信号を非アクティブレベルへ反転させるオフタイミングと、駆動信号をアクティブレベルへ反転させるオンタイミングとを、成り行きで遅らせるしかない。

【0010】

駆動信号のオフタイミングが遅れると、駆動信号の１周期において該駆動信号がアクティブレベルなっている時間（即ち、１周期中の通電時間であり、以下、オン時間ともいう）が、ヒータを制御するための要求値よりも長くなってしまう。よって、ヒータによるセルの過昇温（加熱し過ぎ）を招いてしまう。また、駆動信号のオンタイミングが遅れると、駆動信号の周期が長くなる。そして、駆動信号の周期が、その周期の許容範囲よりも長くなってしまうと、目標温度に対する実際の温度の追従性が悪化してしまう。

【0011】

そこで、本発明は、２セルタイプの空燃比センサを制御する空燃比センサ制御装置において、ヒータへの駆動信号の反転を精密制御期間中に実施しないことと、ヒータの制御性能とを、両立させることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

制御対象の空燃比センサは、起電力セル及び酸素ポンプセルと、その２つのセルを加熱するためのヒータと、を有した２セルタイプの空燃比センサである。そして、第１発明の空燃比センサ制御装置は、センサ駆動部とヒータ制御部とを備える。

【0013】

センサ駆動部は、起電力セルの出力電圧を検出して、その検出値を目標値にするための酸素ポンプセルへのポンプ電流を決定する精密制御を実施し、その精密制御で決定したポンプ電流を酸素ポンプセルに流す。そして、センサ駆動部の状態は、精密制御を実施する状態と、精密制御を実施しない状態とに、交互に切り換わる。

【0014】

ヒータ制御部は、ヒータにＰＷＭ信号の形式の駆動信号を出力するものであり、記憶手段と、タイミング決定手段と、信号出力手段とを備える。
記憶手段には、センサ駆動部が精密制御を実施する期間である精密制御期間と、センサ駆動部が精密制御を実施しない期間である非精密制御期間との、各々の時刻を示すスケジュール情報が記憶されている。

【0015】

タイミング決定手段は、駆動信号のオンタイミングとオフタイミングとを、記憶手段内の前記スケジュール情報に基づいて、精密制御期間から外れるように（換言すれば、非精密制御期間内となるように）決定する。駆動信号のオンタイミングは、駆動信号をヒータに通電しない方の非アクティブレベルからヒータに通電する方のアクティブレベルへ反転させるタイミングである。駆動信号のオフタイミングは、駆動信号をアクティブレベルから非アクティブレベルへ反転させるタイミングである。

【0016】

信号出力手段は、タイミング決定手段により決定されたオンタイミングとオフタイミングとが指示される。そして、信号出力手段は、指示されたオンタイミングが到来すると駆動信号の出力レベルをアクティブレベルに反転させ、指示されたオフタイミングが到来すると駆動信号の出力レベルを非アクティブレベルに反転させる。以下の説明では、駆動信号を非アクティブレベルからアクティブレベルへ反転させることを、「オンさせる」とも言い、駆動信号をアクティブレベルから非アクティブレベルへ反転させることを、「オフさせる」とも言う。

【0017】

第１発明の空燃比センサ制御装置では、センサ駆動部における精密制御期間と非精密制御期間とが、何時であるかを示すスケジュール情報を、ヒータ制御部に保有させている。
このため、ヒータ制御部は、駆動信号をオフさせる前に、そのオフタイミングを、精密制御期間から外れるように、しかも、駆動信号のオン時間がヒータを制御するための要求値より長くならないように、決定することができる。よって、従来装置のような過昇温を防ぐことができる。同様に、ヒータ制御部は、駆動信号をオンさせる前に、そのオンタイミングを、精密制御期間から外れるように、しかも、駆動信号の周期が該周期の許容範囲を超えないように（より好ましくは許容範囲に入るように）、決定することができる。よって、従来装置のような温度の追従性悪化を防ぐことができる。

【0018】

よって、第１発明の空燃比センサ制御装置によれば、ヒータへの駆動信号の反転を精密制御期間中に実施しないことと、ヒータの制御性能とを、両立させることができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態の電子制御装置（ＥＣＵ）を表す構成図である。

【図2】ネルンスト電圧に基づくポンプ電流の制御（精密制御）を説明する説明図である。

【図3】ヒータ制御モードを説明する説明図である。

【図4】期間テーブルを説明する第１の説明図である。

【図5】期間テーブルを説明する第２の説明図である。

【図6】要求オン期間−指示オン期間変換テーブルの説明図である。

【図7】オンタイミングの決定条件を説明する説明図である。

【図8】ヒータ制御処理を表すフローチャートである。

【図9】電子制御装置の作用を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明が適用された実施形態の電子制御装置について説明する。
本実施形態の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１は、例えば車両のエンジンを制御する装置であるが、ここでは、空燃比センサに関する部分について説明する。

【0021】

図１示すように、ＥＣＵ１には、空燃比を検出するための空燃比センサ３が接続される。
空燃比センサ３は、酸素濃淡電池である起電力セル３ａと、酸素ポンプセル３ｂとの、２つのセル３ａ，３ｂを有した２セルタイプの空燃比センサである。空燃比センサ３は、排気ガスが導入される測定ガス空間と基準ガス空間との酸素濃度差に応じた起電力セル３ａの出力電圧（ネルンスト電圧）が目標値となるように、酸素ポンプセル３ｂに流れるポンプ電流が制御されて、そのポンプ電流が空燃比を表すこととなるセンサである。

【0022】

更に、空燃比センサ３はヒータ３ｃも備える。ヒータ３ｃは、ＥＣＵ１から出力されるＰＷＭ信号の形式の駆動信号（以下、ヒータ駆動信号ともいう）によって通電されることにより、セル３ａ，３ｂを加熱する。

【0023】

ＥＣＵ１は、空燃比センサ３を駆動するセンサ駆動部としてのセンサ駆動用ＩＣ５と、ヒータ３ｃに上記ヒータ駆動信号を出力するヒータ制御部７と、を備える。そして、ヒータ制御部７は、ヒータ３ｃの制御処理を含む各種処理を行うマイコン８と、マイコン８から出力されるＰＷＭ信号の形式の駆動指示信号に従って、ヒータ３ｃに通電電流としての上記ヒータ駆動信号を出力する出力回路９と、を備える。

【0024】

センサ駆動用ＩＣ５は、図２に例示するように、起電力セル３ａの出力電圧であるネルンスト電圧を検出して、その検出値を目標値（この例では基準電位（＝０Ｖ））にするためのポンプ電流を決定する精密制御を実施し、その精密制御で決定したポンプ電流を酸素ポンプセル３ｂに流す。つまり、ネルンスト電圧が基準電位となるように、ポンプ電流を調節する。

【0025】

センサ駆動用ＩＣ５は、精密制御を実施する状態と、精密制御を実施しない状態とに、交互に切り換わるようになっている。センサ駆動用ＩＣ５が精密制御を実施する期間のことを、精密制御期間といい、センサ駆動用ＩＣ５が精密制御を実施しない期間のことを、非精密制御期間という。

【0026】

図７における１段目に例示するように、精密制御期間と非精密制御期間とは交互に現れることとなる。尚、図７の１段目においては、ローの期間が精密制御期間で、ハイの期間が非精密制御期間である。このことは、後述する図９についても同様である。

【0027】

センサ駆動用ＩＣ５からマイコン８へは、酸素ポンプセル３ｂに流しているポンプ電流の値であるポンプ電流値が、例えばシリアル通信によって出力される。そして、マイコン８は、センサ駆動用ＩＣ５から取得したポンプ電流値を、空燃比及び酸素濃度に換算する。算出された空燃比は、エンジンへの燃料噴射量を補正するために用いられる。算出された酸素濃度はＥＧＲバルブ開度の補正をするために用いられる。

【0028】

また、センサ駆動用ＩＣ５は、非精密制御期間において、起電力セル３ａのインピーダンスを検出するための処理を行う。例えば、起電力セル３ａにインピーダンス測定用の電流を印加し、その電流の印加前と印加後とで測定した起電力セル３ａの両端電圧の差から、起電力セル３ａのインピーダンスを算出する。そして、センサ駆動用ＩＣ５は、算出したインピーダンスの値も、マイコン８へ例えばシリアル通信によって出力する。

【0029】

起電力セル３ａのインピーダンスは、起電力セル３ａの温度と相関があるため、マイコン８において、ヒータ３ｃを制御するために用いられる。
ヒータ３ｃの制御モード（以下、ヒータ制御モード、あるいは単に、モードという）としては、図３に示すように、結露乾燥制御と、急速昇温制御と、フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御とがある。図３における縦軸の「ヒータ駆動デューティ」とは、ヒータ３ｃに出力するヒータ駆動信号のデューティ比のことである。

【0030】

結露乾燥制御は、結露による空燃比センサ３の割れを防止するための制御であり、ヒータ駆動信号のデューティ比をオープン制御により微小な値にしてヒータ３ｃに通電する制御である。

【0031】

急速昇温制御は、セル３ａ，３ｂの温度を、空燃比（酸素濃度）の検出に適した活性温度まで急速に上昇させるための制御であり、ヒータ駆動信号のデューティ比をオープン制御によって調節する制御である。

【0032】

フィードバック制御は、セル３ａ，３ｂの温度を活性温度に維持するための制御であり、起電力セル３ａのインピーダンスが目標値となるように（つまり、セル３ａ，３ｂの温度が目標温度となるように）、ヒータ駆動信号のデューティ比を調節する制御である。センサ駆動用ＩＣ５からマイコン８に出力されるインピーダンスの値は、このフィードバック制御に用いられる。

【0033】

センサ駆動用ＩＣ５からマイコン８へは、ヒータ制御モードを指示するモード情報信号が、専用の信号線あるいはシリアル通信によって出力される。そして、マイコン８は、ヒータ３ｃの制御に関して、そのモード情報信号によって指示されるモードの制御を実施する。ヒータ制御モードは、図３に示すように、「結露乾燥制御→急速昇温制御→フィードバック制御」の順に遷移する。また、各モードの切り替わりタイミングは、ヒータ駆動信号の周期の倍数のタイミングになっている。

【0034】

マイコン８は、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１によって実行されるプログラム１２が記憶されたＲＯＭ１３と、ＲＡＭ１４と、ＰＷＭ回路１５と、を備える。ＲＯＭ１３には、後述する期間テーブル１７も記憶されている。

【0035】

ＰＷＭ回路１５は、ＰＷＭ信号である駆動指示信号を出力回路９に出力するタイマ回路である。
ＰＷＭ回路１５は、ＣＰＵ１１によって、駆動指示信号のオンタイミングとオフタイミングとが、設定されることにより指示される。駆動指示信号のオンタイミングとは、駆動指示信号をヒータ３ｃに通電しない方の非アクティブレベル（この例ではロー）からヒータ３ｃに通電する方のアクティブレベル（この例ではハイ）へ反転させるタイミングである。駆動指示信号のオフタイミングは、駆動指示信号をハイからローに反転させるタイミングである。

【0036】

ＰＷＭ回路１５は、ＣＰＵ１１によって設定された（換言すれば、指示された）オンタイミングが到来すると、駆動指示信号の出力レベルをハイにする。そして、ＰＷＭ回路１５は、その後、ＣＰＵ１１によって設定された（換言すれば、指示された）オフタイミングが到来すると、駆動指示信号の出力レベルをローにする。ＰＷＭ回路１５は、オフタイミングとしては、例えばオンタイミングからの経過時間が設定される。

【0037】

出力回路９は、マイコン８からの駆動指示信号がハイであれば、ヒータ３ｃに通電し、駆動指示信号がローであれば、ヒータ３ｃへの通電を停止する。ヒータ３ｃに通電することが、ヒータ駆動信号をアクティブレベル（この例ではハイ）にすることに相当し、ヒータ３ｃへの通電を停止することが、ヒータ駆動信号を非アクティブレベル（この例ではロー）にすることに相当する。

【0038】

次に、ＲＯＭ１３に記憶された期間テーブル１７について説明する。
期間テーブル１７は、センサ駆動用ＩＣ５における精密制御期間と非精密制御期間との、各々の時刻を示すスケジュール情報である。

【0039】

本実施形態の期間テーブル１７では、図４に示すように、各ヒータ制御モードについて、そのモードへの遷移時（開始時）を、基準時刻としてのスタート（０μｓ）とし、そのスタートからの経過時間によって、精密制御期間と非精密制御期間とを定義している。各モードにおいては、「非精密制御期間→精密制御期間→非精密制御期間→…」の繰り返しとなり、期間テーブル１７には、その繰り返される各期間の時間が記録されている。

【0040】

図４の例の期間テーブル１７は、図５の内容を表すこととなる。
即ち、結露乾燥制御のモードにおいては、そのモードの開始時（スタート）から、時間Ｔ１（＝６３１０μｓ）が経過するまでが、非精密制御期間であり、その後、時間Ｔ２（＝１４００μｓ）が経過するまでが、精密制御期間である。その後、時間Ｔ３（＝６４０μｓ）が経過するまでが、非精密制御期間であり、その後、時間Ｔ４（＝１６４０μｓ）が経過するまでが、精密制御期間である。以後は、この繰り返しである。また、急速昇温制御のモードにおいては、そのモードの開始時から、時間Ｔ５（＝２５３μｓ）が経過するまでが、非精密制御期間であり、その後、時間Ｔ６（＝４１３μｓ）が経過するまでが、精密制御期間である。以後は、この繰り返しである。同様に、フィードバック制御のモードにおいては、そのモードの開始時から、時間Ｔ７（＝２５３μｓ）が経過するまでが、非精密制御期間であり、その後、時間Ｔ８（＝４１３μｓ）が経過するまでが、精密制御期間である。以後は、この繰り返しである。

【0041】

センサ駆動用ＩＣ５が精密制御を実施する精密制御期間中に、マイコン８がヒータ３ｃへのヒータ駆動信号を反転させてしまうと、センサ駆動用ＩＣ５において、起電力セル３ａのネルンスト電圧が正しく検出されず、その結果、空燃比の検出精度が悪化してしまう。信号の反転とは、ローからハイへの反転と、ハイからローへの反転との、両方である。つまり、精密制御期間は、ヒータ駆動信号の反転が禁止される期間であり、非精密制御期間は、ヒータ制御信号の反転が許可される期間である。

【0042】

このため、マイコン８は、ヒータ駆動信号をローからハイに反転させるオンタイミングと、ヒータ駆動信号をハイからローに反転させるオフタイミングとを、上記期間テーブル１７を用いて、精密制御期間から外れるように（換言すれば非精密制御期間内となるように）決定する。

【0043】

そこで次に、マイコン８がヒータ３ｃを制御するために行う処理内容について説明する。尚、マイコン８が行う処理は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３内のプログラム１２を実行することで実現されるため、ＣＰＵ１１を主体にして説明する。

【0044】

［処理内容１：要求オン時間の算出］
ＣＰＵ１１は、ヒータ駆動信号をハイにしてからローにするまでのオン時間を、ヒータ３ｃの制御ロジックに基づいて算出する。ヒータ３ｃの制御ロジックは、プログラム１２としてＲＯＭ１３に記憶されている。オン時間は、ヒータ駆動信号の１周期におけるハイ時間（即ち、１周期中の通電時間）である。ヒータ駆動信号（ＰＷＭ信号）の１周期に対するオン時間の比率が、デューティ比である。ヒータ３ｃの制御ロジックに基づいて算出されるオン時間は、ヒータ３ｃを制御するために要求されるオン時間であることから、要求オン時間という。

【0045】

例えば、要求オン時間は、結露乾燥制御のモードでは、一定の値に算出され、急速昇温制御のモードでは、そのモードの開始時からの経過時間に応じた値に算出される（図３参照）。また、フィードバック制御のモードでは、要求オン時間は、起電力セル３ａのインピーダンスに応じて、そのインピーダンスを目標値にするための値に算出される。

【0046】

［処理内容２：要求オン期間−指示オン期間変換テーブルの作成］
ＣＰＵ１１は、各ヒータ制御モードについて、期間テーブル１７を用いて、図６に示すような要求オン期間−指示オン期間変換テーブル（以下単に、オン期間変換テーブルという）を作成する。尚、要求オン期間とは、ヒータ駆動信号のオンタイミングから要求オン時間が経過するまでの期間のことである。また、指示オン期間とは、ＰＷＭ回路１５に指示するオンタイミングからオフタイミングまでの期間のことである。

【0047】

図６に示すように、オン期間変換テーブルは、モードの開始時を起点とした任意の時刻（具体的には、モードの開始時からの時間）を入力すると、精密制御期間に入っていない時刻が、出力時刻として得られるデータテーブルである。

【0048】

具体的には、オン期間変換テーブルでは、入力時刻が精密制御期間に入っていなければ（換言すれば、非精密制御期間に入っていれば）、その入力時刻が出力時刻となる。また、入力時刻が精密制御期間に入っていれば、その入力時刻が入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミングが、出力時刻となる。非精密制御期間の終了タイミングとは、当該テーブルにおいて、その非精密制御期間に入っている最小分解能での各時刻のうち、最終の時刻である。

【0049】

図６の横軸を入力時刻とし、図６の縦軸を出力時刻とすると、例えば、オン期間変換テーブルに非精密制御期間内の時刻ｔ１を入力した場合には、その時刻ｔ１が出力時刻となる。また例えば、オン期間変換テーブルに精密制御期間内の時刻ｔ３を入力した場合には、その時刻ｔ３が入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミング（この例では時刻ｔ２）が、出力時刻となる。

【0050】

この例において、ヒータ駆動信号のオンタイミングが時刻ｔ１であり、そのオンタイミングから要求オン時間だけ後のオフタイミングが時刻ｔ３であるとする。つまり、図６における（１）の部分に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間が要求オン期間であるとする。

【0051】

この場合、２つの時刻ｔ１，ｔ３を、要求オン期間として、オン期間変換テーブルに入力すれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間であって、オンタイミングとオフタイミングとの両方が精密制御期間から外れた期間が出力されることとなる。そして、図６における（２）の部分に示すように、その時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、ＰＷＭ回路１５に指示するオンタイミングからオフタイミングまでの期間（即ち、指示オン期間）とすることができる。このことから、図６のオン期間変換テーブルを、フルネームでは「要求オン期間−指示オン期間変換テーブル」と名付けている。オン期間変換テーブルは、要求オン期間を横軸にし、指示オン期間を縦軸にした場合、精密制御期間と非精密制御期間とのうち、精密制御期間において階段状になるグラフとなる。尚、図６における（２）の部分に記載している「指示オン時間」とは、指示オン期間の長さであり、ＰＷＭ回路１５に指示するオンタイミングからオフタイミングまでの時間のことである。

【0052】

［処理内容３：ヒータ駆動信号のオンタイミングの決定］
ＣＰＵ１１は、ヒータ駆動信号をハイに反転させる前毎に、ヒータ駆動信号のオンタイミングを、前述の期間テーブル１７に基づいて、下記〈１〉〜〈３〉の条件が成立するように決定する。尚、出力回路９がヒータ駆動信号をハイに反転させる前毎とは、換言すれば、ＰＷＭ回路１５が出力回路９への駆動指示信号をハイに反転させる前毎、ということでもある。また、ＣＰＵ１１は、処理の上では、ＰＷＭ回路１５に指示する駆動指示信号のオンタイミングを、ヒータ駆動信号のオンタイミングとして決定する。

【0053】

〈１〉図７における点線の楕円内に示すように、今回決定するオンタイミングである今回オンタイミングが、精密制御期間から外れる。
〈２〉図７における点線の楕円内に示すように、今回オンタイミングと、前回決定したオンタイミングである前回オンタイミングとの間隔Ｔ０が、ヒータ駆動信号の周期の許容範囲（ＴＣｍｉｎ〜ＴＣｍａｘまでの範囲であり、以下、周期許容範囲という）内である。尚、「ＴＣｍｉｎ」は、周期の許容最小値であり、「ＴＣｍａｘ」は、周期の許容最大値である。

【0054】

〈３〉図７における一点鎖線の楕円内に示すように、今回オンタイミングを起点にして周期許容範囲内の時間（この例ではＴ１，Ｔ２）ずつ後のＮ個（Ｎは１以上の整数であり、この例ではＮ＝２）のタイミングが、精密制御期間から外れる。

【0055】

ＣＰＵ１１は、前述の期間テーブル１７に基づいて、各ヒータ制御モードの開始時（あるいは、最初のモードである結露乾燥制御の開始時）を基準とした時刻について、精密制御期間と非精密制御期間との何れに入っているかを判断することができる。このため、ＣＰＵ１１は、期間テーブル１７に基づいて、上記〈１〉〜〈３〉の条件が成立するように、今回オンタイミングを決定することができる。

【0056】

また例えば、ＣＰＵ１１は、各ヒータ制御モードの開始時から最初のオンタイミングは、上記〈１〉〜〈３〉の条件のうち、〈１〉の条件だけで決定する。例えば、ヒータ制御モードの開始時からみて最初の非精密制御期間内のタイミングを、最初のオンタイミングとして決定する。

【0057】

尚、上記条件〈３〉を満たすＮ個のタイミングは、次回以降のオンタイミングとして採用し得るタイミングである。つまり、〈３〉の条件は、次回以降のＮ個のオンタイミングについても、上記〈１〉及び〈２〉の条件を満たすことができるための条件である。

【0058】

また、今回オンタイミングを決定するための条件から、上記〈３〉の条件を除くことも可能である。但し、今回オンタイミングを、上記〈１〉及び〈２〉の条件だけで決定するように構成すると、今回オンタイミングの選択マージンが広くなる。その結果、例えば、図７における「比較例」の段に例示するように、次回以降のオンタイミングを決定する際に、上記〈１〉及び〈２〉の条件を満たすタイミングが存在しなくなってしまう可能性がある。これに対し、今回オンタイミングを決定するための条件として、上記〈３〉の条件を含めれば、次回以降のオンタイミングを決定する際に、上記〈１〉及び〈２〉の条件を満たすタイミングが存在しなくなることを防止することができる。

【0059】

［処理内容４：ヒータ駆動信号のオフタイミングの決定］
ＣＰＵ１１は、上記「処理内容３」で決定したオンタイミング（今回オンタイミング）から、上記「処理内容１」で算出した要求オン時間だけ後のタイミング（時刻）を、前述のオン期間変換テーブル（図６）に入力時刻として代入することで、ヒータ駆動信号のオフタイミングを決定する。尚、ＣＰＵ１１は、処理の上では、ＰＷＭ回路１５に指示する駆動指示信号のオフタイミングを、ヒータ駆動信号のオフタイミングとして決定する。

【0060】

このため、オンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミングが、精密制御期間に入っていなければ、その要求オン時間だけ後のタイミングが、オフタイミングとして決定される。また、図６における（１）の部分に例示したように、オンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミング（図６の例では時刻ｔ３）が精密制御期間に入っていたとする。その場には、図６における（２）の部分に例示したように、オンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミング（ｔ３）が入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミング（図６の例では時刻ｔ２）が、オフタイミングとして決定される。

【0061】

尚、オフタイミングを決定するための要求オン時間は、後述する「処理内容５」の補正によって、増加補正される場合もある。
［処理内容５：要求オン時間の補正］
ＣＰＵ１１は、前回のオフタイミングを決定した際に、非精密制御期間の終了タイミングをオフタイミングとして決定した場合には、今回のオフタイミングを決定するために用いる要求オン時間に、補正値ΔＴを加算する。その補正値ΔＴは、前回のオフタイミングを決定するのに用いられた要求オン時間（以下、前回使用の要求オン時間という）と、前回のオンタイミングから前回のオフタイミングまでの時間（即ち、前回の指示オン時間であり、前回の実際のオン時間）との差分である。

【0062】

つまり、決定されたオンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミングが、精密制御期間に入っていて、非精密制御期間の終了タイミングがオフタイミングとして決定された場合には、実際のオン時間が要求オン時間よりも短くなる。このため、その短くなった分の時間である補正値ΔＴが、次のオフタイミングを決定するための要求オン時間に加算されるようにしている。

【0063】

［処理内容６：遅延補正］
出力回路９には動作遅延がある。つまり、マイコン８から出力回路９への駆動指示信号が反転してから、ヒータ駆動信号の出力レベルが反転するまでには、遅れがある。また、マイコン８内のＰＷＭ回路１５から出力回路９への信号経路にも信号伝搬遅延がある。

【0064】

よって、ヒータ駆動信号を出力する信号出力手段に相当する部分（この例では、ＰＷＭ回路１５及び出力回路９）は、ＣＰＵ１１によって指示されたオンタイミングが到来してからヒータ駆動信号の出力レベルをハイに反転させるまでに第１の遅延時間Ｔｄ１を有する。同様に、信号出力手段に相当する部分は、ＣＰＵ１１によって指示されたオフタイミングが到来してからヒータ駆動信号の出力レベルをローに反転させるまでに第２の遅延時間Ｔｄ２を有する。尚、第１の遅延時間Ｔｄ１と第２の遅延時間Ｔｄ２とは、同じである場合もあり得るし、異なる場合もあり得る。また一般に、上記信号経路の信号伝搬遅延は、出力回路９の動作遅延と比べれば、無視できる程度に小さいため、遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２は、出力回路９の動作の遅延時間とも言える。

【0065】

このため、ＣＰＵ１１は、上記「処理内容３」で決定したオンタイミングを第１の遅延時間Ｔｄ１だけ前にずらすと共に、上記「処理内容４」で決定したオフタイミングを第２の遅延時間Ｔｄ２だけ前にずらす遅延補正を行う。そして、ＣＰＵ１１は、その遅延補正後のオンタイミングとオフオフタイミングとを、ＰＷＭ回路１５に指示する。尚、遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２が無視できる程に小さい場合には、このような遅延補正は省略することができる。

【0066】

次に、ＣＰＵ１１がヒータ３ｃを制御するために行うヒータ制御処理について、図８を用い改めて説明する。
ＣＰＵ１１は、ＥＣＵ１への電源投入に伴って動作を開始すると、図８のヒータ制御処理を実行する。

【0067】

ＣＰＵ１１は、ヒータ制御処理では、まずＳ１１０にて、「処理内容２」で説明したように、ＲＯＭ１３内の期間テーブル１７を用いて、各ヒータ制御モードについてのオン期間変換テーブル（要求オン期間−指示オン期間変換テーブル）を作成する。尚、オン期間変換テーブルは、最初は、結露乾燥制御のモードに対応するものを作成し、その後、ヒータ制御モードが切り換わる毎に、切り換えられたモードに対応するものを作成しても良い。

【0068】

ＣＰＵ１１は、次のＳ１２０にて、「処理内容３」で説明したように、ヒータ駆動信号の今回のオンタイミング（今回オンタイミング）を決定する。
ＣＰＵ１１は、次のＳ１３０にて、「処理内容５」で説明した要求オン時間の補正値ΔＴを算出する。補正値ΔＴは、前述したように、前回使用の要求オン時間から前回の指示オン時間を引いた値である。

【0069】

ＣＰＵ１１は、次のＳ１４０にて、「処理内容１」で説明したように、ヒータ３ｃの制御ロジックに基づいて要求オン時間を算出する。尚、要求オン時間は、図８とは別の処理で算出されるようになっていても良い。

【0070】

ＣＰＵ１１は、次のＳ１５０にて、Ｓ１４０で算出された今回の要求オン時間に、Ｓ１３０で算出された補正値ΔＴを加算した値を、オフタイミング決定用の要求オン時間として算出する。この処理は、「処理内容５」で説明した要求オン時間の補正に相当するが、実質的に補正が行われるのは、補正値ΔＴが０でない場合である。

【0071】

ＣＰＵ１１は、次のＳ１６０にて、「処理内容４」で説明した処理により、ヒータ駆動信号の今回のオフタイミングを決定する。具体的には、ＣＰＵ１１は、Ｓ１２０で決定した今回のオンタイミングから、Ｓ１５０で算出した要求オン時間だけ後のタイミングを、前述のオン期間変換テーブルに入力時刻として代入することで、今回のオフタイミングを決定する。Ｓ１２０で決定した今回のオンタイミングから、Ｓ１５０で決定した今回のオフタイミングまでの時間が、今回の指示オン時間となる。

【0072】

尚、前回のＳ１６０において、オン期間変換テーブルに代入したタイミング（即ち、前回のオンタイミングから前回使用の要求オン時間だけ後のタイミング）が精密制御期間に入っていなければ、そのタイミングが、オフタイミングとして決定される。その場合には、前回使用の要求オン時間と前回の指示オン時間とが同じになる。よって、今回のＳ１３０では、補正値ΔＴが０となり、今回のＳ１５０では、Ｓ１４０で算出された今回の要求オン時間が、そのままオフタイミング決定用の要求オン時間となる。つまり、要求オン時間の増加補正は実施されないこととなる。

【0073】

一方、前回のＳ１６０において、オン期間変換テーブルに代入したタイミングが精密制御期間に入っていたなら、そのタイミングが入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミングが、オフタイミングとして決定される。その場合には、前回使用の要求オン時間よりも前回の指示オン時間が短くなり、今回のＳ１３０で算出される補正値ΔＴが０よりも大きい値となる。よって、今回のＳ１５０では、要求オン時間の増加補正が実施されることとなる。つまり、ヒータ３ｃの制御ロジックに基づく今回の要求オン時間に補正値ΔＴを加算した値が、オフタイミング決定用の要求オン時間となる。

【0074】

ＣＰＵ１１は、次のＳ１７０にて、「処理内容６」で説明したように、Ｓ１２０で決定した今回のオンタイミングを第１の遅延時間Ｔｄ１だけ前にずらすと共に、Ｓ１６０で決定した今回のオフタイミングを第２の遅延時間Ｔｄ２だけ前にずらす遅延補正を行う。そして、ＣＰＵ１１は、次のＳ１８０にて、Ｓ１７０で補正した後のオンタイミングとオフオフタイミングとを、ＰＷＭ回路１５に指示する。

【0075】

すると、ＰＷＭ回路１５は、ＣＰＵ１１によって指示されたオンタイミングとオフタイミングとのうち、オンタイミングが到来すると、出力回路９への駆動指示信号をハイに反転させ、その後、オフタイミングが到来すると、駆動指示信号をローに反転させる。

【0076】

ＣＰＵ１１は、次のＳ１９０にて、ＰＷＭ回路１５による駆動指示信号がハイか否かを判定し、ハイであれば（つまり、Ｓ１８０でＰＷＭ回路１５に指示したオフタイミングが未だ到来していなければ）、Ｓ１４０に戻る。ＰＷＭ回路１５に指示したオンタイミングが到来してからオフタイミングが到来するまでの間に、Ｓ１４０〜Ｓ１８０の処理を行うことで、オフタイミングを変更可能にしている。尚、Ｓ１８０にて、ＰＷＭ回路１５に既に経過したタイミングを指示しても、駆動指示信号の出力に影響はない。

【0077】

ＣＰＵ１１は、Ｓ１９０にて、駆動指示信号がハイではない（即ちローである）と判定した場合には、Ｓ２００に進み、ヒータ駆動停止条件が成立したか否かを判定する。ヒータ駆動停止条件は、例えば、エンジンが停止した場合に成立する。

【0078】

そして、ＣＰＵ１１は、Ｓ２００にて、ヒータ駆動停止条件が成立していないと判定した場合には、Ｓ１２０に戻る。このため、ＣＰＵ１１は、ＰＷＭ回路１５による駆動指示信号がローになっている間に（換言すれば、ヒータ駆動信号をハイに反転させる前毎に）、Ｓ１２０〜Ｓ１８０の処理を行うこととなる。

【0079】

また、ＣＰＵ１１は、Ｓ２００にて、ヒータ駆動停止条件が成立したと判定した場合には、当該ヒータ制御処理を終了する。
次に、ＥＣＵ１の作用について、図９の例を用いて説明する。

【0080】

図９の（２）の段において、「要求周期」は、ヒータ３ｃを制御する上で要求されるヒータ駆動信号の周期の標準値であり、周期許容範囲（ＴＣｍｉｎ〜ＴＣｍａｘ）のセンター値である。そして、図９の（２）の段において、「要求オン時間」は、図８のＳ１４０で算出される要求オン時間（ヒータ３ｃを制御するために要求されるヒータ駆動信号のオン時間）である。また、図９の（２）の段において、「補正後の要求オン時間」は、図８のＳ１５０で補正値ΔＴが加算されたオフタイミング決定用の要求オン時間である。

【0081】

また、図９の（３）の段は、図８のＳ１２０，Ｓ１６０で算出されるオンタイミング及びオフタイミングを表しており、図９の（４）の段は、図８のＳ１７０で遅延補正を行った後のオンタイミング及びオフタイミングを表している。図９の（３）及び（４）の各段においては、矩形波の立ち上がりタイミングが、オンタイミングであり、矩形波の立ち下がりタイミングが、オフタイミングである。そして、図９の（３）の段において、「指示周期」は、図８のＳ１２０で算出されるオンタイミングの間隔であり、その「指示周期」は、ヒータ駆動信号の実際の周期となる。また、図９の（３）の段において、「指示オン時間」は、前述の通り、ＰＷＭ回路１５に指示されるオンタイミングからオフタイミングまでの時間であり、その「指示オン時間」は、ヒータ駆動信号の実際のオン時間となる。

【0082】

図９に示すように、非精密制御期間内の時刻ｔ１１が、図８のＳ１２０により、オンタイミングとして決定されたとする。そして、図８のＳ１３０で算出された補正値ΔＴは０であるとし、図８のＳ１４０で算出された要求オン時間は「Ｔｒｏｎ１」であるとする。

【0083】

この場合、図８のＳ１５０では、「Ｔｒｏｎ１」がオフタイミング決定用の要求オン時間として算出される（ΔＴ＝０であるため）。そして、図８のＳ１６０では、オンタイミングである時刻ｔ１１から「Ｔｒｏｎ１」だけ後の時刻ｔ１３が、オン期間変換テーブルに代入される。この例において、時刻ｔ１３は、精密制御期間に入っているため、その時刻ｔ１３が入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミング（この例では時刻ｔ１２）が、オフタイミングとして決定されることとなる。よって、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの時間（＝Ｔｓｏｎ１＜Ｔｒｏｎ１）が、今回の指示オン時間となる。

【0084】

そして、図８のＳ１７０，Ｓ１８０により、図９の（４）の段に示すように、時刻ｔ１１を遅延時間Ｔｄ１だけ前にずらしたタイミングと、時刻ｔ１２を遅延時間Ｔｄ２だけ前にずらしたタイミングとが、ＰＷＭ回路１５にオンタイミング及びオフタイミングの各々として指示される。

【0085】

すると、図９の（５）の段に示すように、実際のヒータ駆動信号は、時刻ｔ１１でハイになり、時刻ｔ１２でローになる。つまり、ヒータ駆動信号は、遅延補正をする前のオンタイミングとオフタイミングとで反転することとなる。

【0086】

次のオンタイミング及びオフタイミングを決定する動作を説明する。
図９において、時刻ｔ１１から「要求周期」だけ後の時刻ｔ１４は、本来ならば次のオンタイミングとなるべきである。しかし、この例において、時刻ｔ１４は、精密制御期間に入っている。このため、図８のＳ１２０により、時刻ｔ１４に最も近い非制御期間内の時刻ｔ１５が、時刻ｔ１１の次のオンタイミングとして決定されたとする。尚、時刻ｔ１１から時刻ｔ１５までの時間は、前述の「指示周期」であり、ヒータ駆動信号の実際の周期となるが、時刻ｔ１５は、その実際の周期が周期許容範囲内となるように決定される。

【0087】

この場合、前回の指示オン時間（＝Ｔｓｏｎ１）が前回使用の要求オン時間（＝Ｔｒｏｎ１）よりも短いため、図８のＳ１３０で算出される補正値ΔＴが０ではなくなる。
このため、図８のＳ１４０で算出された要求オン時間が「Ｔｒｏｎ２」であるとすると、図８のＳ１５０では、「Ｔｒｏｎ２＋ΔＴ」がオフタイミング決定用の要求オン時間（補正後の要求オン時間）として算出される。

【0088】

そして、図８のＳ１６０では、今回のオンタイミングである時刻ｔ１５から「Ｔｒｏｎ２＋ΔＴ」だけ後の時刻ｔ１６が、オン期間変換テーブルに代入される。この例において、時刻ｔ１６は、精密制御期間に入っていない（非精密制御期間に入っている）ため、その時刻ｔ１６が、オフタイミングとして決定されることとなる。よって、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの時間（＝Ｔｓｏｎ２＝Ｔｒｏｎ２＋ΔＴ）が、今回の指示オン時間となる。

【0089】

そして、図８のＳ１７０，Ｓ１８０により、図９の（４）の段に示すように、時刻ｔ１５を遅延時間Ｔｄ１だけ前にずらしたタイミングと、時刻ｔ１６を遅延時間Ｔｄ２だけ前にずらしたタイミングとが、ＰＷＭ回路１５にオンタイミング及びオフタイミングの各々として指示される。

【0090】

すると、図９の（５）の段に示すように、実際のヒータ駆動信号は、時刻ｔ１５でハイになり、時刻ｔ１６でローになる。ヒータ駆動信号は、遅延補正をする前のオンタイミングとオフタイミングとで反転することとなる。

【0091】

以上のようなＥＣＵ１では、センサ駆動用ＩＣ５における精密制御期間と非精密制御期間とが、何時であるかを示す期間テーブル１７を、ヒータ制御部７を成すマイコン８に保有させている。

【0092】

このため、マイコン８（詳しくはＣＰＵ１１）は、ヒータ駆動信号をオフさせる（ローへ反転させる）前に、そのオフタイミングを、精密制御期間から外れるように、しかも、実際のオン時間が要求オン時間より長くならないように、決定することができる。よって、従来装置のような過昇温を防ぐことができる。同様に、マイコン８は、ヒータ駆動信号をオンさせる（ハイへ反転させる）前に、そのオンタイミングを、精密制御期間から外れるように、しかも、ヒータ駆動信号の周期が許容範囲に入るように、決定することができる。よって、従来装置のような温度の追従性悪化を防ぐことができる。

【0093】

このようなＥＣＵ１によれば、ヒータ駆動信号の反転を精密制御期間中に実施しないことと、ヒータ３ｃの制御性能とを、両立させることができる。
また、「処理内容４」で説明したように、マイコン８のＣＰＵ１１は、決定したオンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミングが、精密制御期間に入っていなければ、その要求オン時間だけ後のタイミングを、オフタイミングとして決定する。一方、オンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミングが精密制御期間に入っていれば、その要求オン時間だけ後のタイミングが入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミングを、オフタイミングとして決定する。

【0094】

このため、オフタイミングを精密制御期間から外しつつ、実際のオン時間を、要求オン時間以下で、且つ、その要求オン時間に最も近い時間にすることができる。よって、ヒータ３ｃの制御において、目標温度に対する温度の追従性能が良好となる。

【0095】

また、「処理内容５」で説明したように、ＣＰＵ１１は、前回のオフタイミングを決定した際に、非精密制御期間の終了タイミングをオフタイミングとして決定した場合には、今回のオフタイミングを決定するための要求オン時間に、前述の補正値ΔＴを加算する。このため、複数回分の周期で見れば、実際のオン時間を要求オン時間に一致させることができる。よって、ヒータ３ｃの制御において、目標温度に対する温度追従性を一層良好にすることができる。

【0096】

また、ＣＰＵ１１は、オンタイミングを、「処理内容３」で説明した〈１〉及び〈２〉の条件が成立するように決定する。このため、オンタイミングを、精密制御期間から外しつつ、オンタイミングの間隔がヒータ駆動信号の周期許容範囲に入るように、決定することができる。よって、ヒータ駆動信号の実際の周期を、周期許容範囲内にすることができる。

【0097】

更に、ＣＰＵ１１は、オンタイミングを、「処理内容３」で説明した〈３〉の条件も成立するように決定する。このため、ヒータ駆動信号の周期許容範囲を一層確実に守ることができる。

【0098】

また、「処理内容６」で説明したように、ＣＰＵ１１は、決定したオンタイミングを遅延時間Ｔｄ１だけ前にずらしたタイミングを、オンタイミングとしてＰＷＭ回路１５に指示する。同様に、ＣＰＵ１１は、決定したオフタイミングを遅延時間Ｔｄ２だけ前にずらしたタイミングを、オフタイミングとしてＰＷＭ回路１５に指示する。

【0099】

このため、ヒータ駆動信号の実際の反転タイミングが、決定したオンタイミング及びオフタイミングよりも遅れて、その実際の反転タイミングが精密制御期間に入ってしまうことを防止することができる。つまり、精密制御期間を避けて決定したオンタイミングとオフタイミングとで、ヒータ駆動信号を確実に反転させることができる。

【0100】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。また、前述の数値も一例であり他の値でも良い。
例えば、ＥＣＵ１のマイコン８から他のＥＣＵへ空燃比の検出結果が送られて、そのＥＣＵが燃料噴射の制御を実施しても良い。つまり、ＥＣＵ１は、空燃比を検出するための専用装置であっても良い。

【0101】

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。また、上述したＥＣＵの他、当該ＥＣＵを構成要素とするシステム、当該ＥＣＵとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、空燃比センサの制御方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

【符号の説明】

【0102】

３…空燃比センサ、３ａ…起電力セル、３ｂ…酸素ポンプセル、３ｃ…ヒータ、５…センサ駆動用ＩＣ（センサ駆動部）、７…ヒータ制御部、８…マイコン、９…出力回路、１１…ＣＰＵ、１３…ＲＯＭ、１５…ＰＷＭ回路、１７…期間テーブル（スケジュール情報）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】