JP2001295624A

JP2001295624A - 内燃機関の排気温度検出装置および触媒劣化判定装置

Info

Publication number: JP2001295624A
Application number: JP2000115886A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kako; 純一加古; Michihiro Ohashi; 通宏大橋; Yutaka Sawada; 裕沢田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】温度センサを別途用意することなく内燃機関
から排出される排気ガスの温度を検出する。【解決手段】内燃機関から排出される排気ガス中の特
定成分の濃度を検出するためのセンサ２３、２４、４４
と、センサの温度を予め定められた温度に制御するため
にエネルギを消費するエネルギ消費手段３１とを具備す
る。エネルギ消費手段で消費されたエネルギ量に基づい
て排気ガスの温度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気温度
検出装置と、この排気温度検出装置を備えた触媒劣化判
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガスを浄化
するための触媒を備えた排気浄化装置が公知である。触
媒は長期間に亘る使用の間に劣化する。触媒が劣化する
と排気ガスを良好には浄化することができない。したが
って内燃機関の排気エミッションを低い水準に維持する
ためには触媒が劣化しているか否かを判定する必要があ
る。そこで日本国特許番号第２５５７４７７号公報では
触媒の温度を検出し、この検出された触媒の温度が予め
定められた温度以下であるときに触媒が劣化していると
判定するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報では触媒の温
度を検出するために温度センサを用いる。このように所
期の対象物の温度を検出する必要がある場合には温度セ
ンサを別途用意することが一般的である。したがって内
燃機関から排出される排気ガスの温度を検出する必要が
ある場合には排気ガスの温度を検出するための温度セン
サを別途用意することが多い。しかしながらこのように
温度センサを別途用意すると製造コストが増大してしま
う。そこで本発明の目的は温度センサを別途用意するこ
となく内燃機関から排出される排気ガスの温度を検出す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の一番目の発明によれば、内燃機関から排出される排気
ガス中の特定成分の濃度を検出するためのセンサと、該
センサの温度を予め定められた温度に制御するためにエ
ネルギを消費するエネルギ消費手段とを具備し、該エネ
ルギ消費手段で消費されたエネルギ量に基づいて排気ガ
スの温度を検出する。すなわち本来、温度を検出するた
めの手段ではないエネルギ消費手段における変数に基づ
いて排気ガスの温度が検出される。

【０００５】二番目の発明によれば一番目の発明におい
て、前記センサの素子インピーダンスを検出するための
インピーダンス検出手段を具備し、該インピーダンス検
出手段により検出された素子インピーダンスに基づいて
前記センサの温度が算出される。三番目の発明によれば
一番目の発明において、前記センサが排気空燃比を検出
するための空燃比センサであり、該空燃比センサにより
検出された空燃比に基づいて内燃機関の空燃比が制御さ
れる。

【０００６】四番目の発明によれば、一番目の発明の内
燃機関の排気温度検出装置と、排気ガスを浄化するため
の触媒とを具備する触媒劣化判定装置において、前記排
気温度検出装置を前記触媒の下流側に配置し、該排気温
度検出装置により検出された排気ガスの温度に基づいて
前記触媒の劣化を判定する。五番目の発明によれば四番
目の発明において、前記センサの素子インピーダンスを
検出するためのインピーダンス検出手段を具備し、該イ
ンピーダンス検出手段により検出された素子インピーダ
ンスに基づいて前記センサの温度が算出される。

【０００７】六番目の発明によれば四番目の発明におい
て、前記センサが排気空燃比を検出するための空燃比セ
ンサであり、該空燃比センサにより検出された空燃比に
基づいて内燃機関の空燃比が制御される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図示した実施例を参照して
本発明を詳細に説明する。初めに図１を参照して第一実
施例の排気温度検出装置を備えた内燃機関を全体的に説
明する。図１に示した内燃機関はいわゆる４サイクルガ
ソリンエンジンである。図１において１は機関本体、２
は吸気ポート、３は吸気弁、４は排気ポート、５は排気
弁、６は燃焼室、７は点火栓である。燃焼室６内にはピ
ストン８が配置される。

【０００９】吸気ポート２は吸気マニホルド９に接続さ
れる。吸気マニホルド９はサージタンク１０を介して吸
気通路１１に接続される。吸気通路１１には機関本体１
へ吸入せしめられる空気の質量流量を検出するための質
量流量検出器１２が配置される。質量流量検出器１２の
上流側の吸気通路５にはエアクリーナ１３が接続され
る。一方、下流側の吸気通路５にはアクセルペダル１４
の踏込量に応じた開度をとるスロットル弁１５が配置さ
れる。またスロットル弁１５の下流側であって吸気ポー
ト２近傍の吸気マニホルド９には燃料噴射弁１６が取り
付けられる。燃料噴射弁１６は燃料供給通路１７を介し
て燃料タンク１８に接続される。燃料供給通路１７には
吐出量可変の燃料ポンプ１９が配置される。

【００１０】排気ポート４は排気マニホルド２０に接続
される。排気マニホルド２０は排気通路２１に接続され
る。排気通路２１には触媒コンバータ２２が配置され
る。触媒コンバータ２２は排気ガス中の成分を浄化する
ための触媒を内蔵する。本実施例の触媒は三元触媒であ
る。また触媒コンバータ２２の上流側の排気マニホルド
２０には排気ガス中の特定成分を検出するためのセンサ
２３が取り付けられる。一方、触媒コンバータ２２の下
流側の排気通路２１にも排気ガス中の特定成分を検出す
るためのセンサ２４が取り付けられる。本実施例におけ
るこれらセンサ２３および２４は排気ガス中の酸素濃度
を検出することにより排気空燃比を検出するための空燃
比センサである。なお以下の説明では触媒コンバータ２
２の上流側の空燃比センサ２３を上流側空燃比センサと
称し、触媒コンバータ２２の下流側の空燃比センサ２４
を下流側空燃比センサと称する。また本明細書において
排気空燃比とは内燃機関の吸気通路１１、吸気マニホル
ド９、燃焼室６、排気マニホルド２０および触媒コンバ
ータ２２の上流側の排気通路２１内に供給された空気お
よび燃料（炭化水素）の比である。

【００１１】機関本体１には点火デストリビュータ２５
が取り付けられる。点火デストリビュータ２５には二つ
のクランク角センサ２６よび２７が取り付けられる。こ
れらクランク角センサ２６および２７は機関クランク軸
（図示せず）の予め定められた回転毎に％する信号を発
生する。本実施例のクランク角センサ２６は特定の燃焼
室６における機関行程が圧縮上死点に到達する毎、すな
わち機関クランク軸が７２０°回転する毎に基準位置検
出用のパルス信号を出力する。一方、本実施例のクラン
ク角センサ２７は機関クランク軸が３０°回転する毎に
クランク回転角検出用のパルス信号を出力する。これら
基準位置検出用パルス信号とクランク回転角検出用パル
ス信号との基づいて機関回転数が算出される。

【００１２】内燃機関は電子制御装置５０を具備する。
電子制御装置５０はデジタルコンピュータからなり、双
方向性バス５１により互いに接続されたＲＯＭ（リード
オンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポ
ート５５および出力ポート５６を具備する。質量流量検
出器１２、上流側空燃比センサ２３および下流側空燃比
センサ２４は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポー
ト５５に接続される。したがってこれらの出力は対応す
るＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力され
る。またクランク角センサ２６および２７は入力ポート
５５に直接接続される。したがってこれらのパルス信号
は入力ポート５５に直接入力される。

【００１３】一方、点火栓７、燃料噴射弁１６および燃
料ポンプ１９は対応する駆動回路５８を介して出力ポー
ト５６に接続される。したがってこれらの作動は機関要
求に応じて電子制御装置５０により制御せしめられる。
なおアクセルペダル１４には負荷センサ２８が接続され
る。負荷センサ２８は内燃機関に対する要求負荷を検出
する。負荷センサ２８は対応するＡＤ変換器５７を介し
て入力ポート５５に接続される。したがって負荷センサ
２８からの出力はＡＤ変換器５７を介して入力ポート５
５に入力せしめられる。

【００１４】次に図２を参照して三元触媒の浄化特性を
説明する。図２に示したように三元触媒はそこに流入す
る排気ガスの空燃比（以下、流入排気空燃比）が理論空
燃比よりリッチであるときには窒素酸化物（ＮＯ_x）を
略１００％ほど浄化し、流入排気空燃比が理論空燃比よ
りリーンとなるとその浄化率は徐々に低下する。一方、
三元触媒は流入排気空燃比が理論空燃比よりリーンであ
るときには炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）
を略１００％ほど浄化し、流入排気空燃比が理論空燃比
よりリッチとなるとその浄化率は徐々に低下する。この
ような特性から三元触媒は流入空燃比が理論空燃比であ
ればＮＯ_x、ＨＣおよびＣＯを同時に非常に高い浄化率
で浄化することができる。

【００１５】ところが流入排気空燃比は後述するように
理論空燃比となるように制御されるが実際には常に理論
空燃比であるわけではない。そこで本実施例の三元触媒
は流入排気空燃比が理論空燃比でなくてもＮＯ_x、ＨＣ
およびＣＯを同時に高い浄化率で浄化できるように酸素
吸放出能力を有する。酸素吸放出能力によれば三元触媒
は流入排気空燃比がリーンであるときに排気ガス中の酸
素を三元触媒内に吸収し、三元触媒内の排気空燃比を理
論空燃比とする。一方、流入排気空燃比がリッチである
ときには三元触媒内に吸収されている酸素を放出し、三
元触媒内の排気空燃比を理論空燃比とする。斯くして流
入排気空燃比が多少、理論空燃比からずれても理論空燃
比近傍に維持されている限り三元触媒内における排気空
燃比は常に理論空燃比近傍に維持される。したがって三
元触媒は流入排気空燃比が理論空燃比から多少、ずれて
いてもＮＯ_x、ＨＣおよびＣＯを同時に高い浄化率で浄
化することができる。

【００１６】次に図３および図４を参照して本実施例の
上流側空燃比センサ２３の構成を説明する。図３におい
て３０はハウジング、３１はヒータ、３２は多層膜、３
３は電流検出器である。ハウジング３０は複数の開口３
４を有する。上流側空燃比センサ２３が排気マニホルド
９に取り付けられたときに排気ガスがこれら開口３４を
介してハウジング３０内に流入する。ヒータ３１は棒状
であり、ハウジング３０内に収容される。多層膜３２は
後述するように複数の層から構成され、ハウジング３０
とヒータ３１との間にヒータ３１を包囲するように配置
される。電流検出器３３は多層膜３２に電気的に接続さ
れる。

【００１７】ヒータ３１は後述するように上流側空燃比
センサ２３の温度、特に多層膜３２の温度を予め定めら
れた温度に維持するために用いられる。ヒータ３１はヒ
ータ３１に発熱させるためにエネルギを消費するエネル
ギ消費手段３５に接続される。本実施例のエネルギ消費
手段３５はヒータ３１に電力を供給する電力供給源であ
る。電力供給源３５は対応する駆動回路５８を介して出
力ポート５６に接続される。したがって電力供給源３５
からヒータ３１に供給される電力量は電子制御装置５０
により制御される。

【００１８】また電流検出器３３は後述するように多層
膜３２に予め定められた電圧を印加し、このときに多層
膜３２内を流れる電流値を検出するために用いられる。
電流検出器３３は対応するＡＤ変換器５７を介して入力
ポート５５に接続される。したがって電流検出器３３の
出力は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５
に入力される。

【００１９】次に図４を参照して多層膜３２を詳細に説
明する。図４は多層膜３２の一部を拡大して示してい
る。多層膜３２はジルコニア固体電解質からなる電解質
層３６と、白金からなる一対の電極３７と、セラミック
ス多孔質材料からなる拡散律速層３８とから構成され
る。電解質層３６は白金電極３７間に挟まれている。拡
散律速層３８はハウジング３０側に配置された白金電極
３７上に配置される。なお電流検出器３３は直流電源３
９と電流計４０とを具備する。これら直流電源３９と電
流計４０とは白金電極３７に直列に接続される。

【００２０】次に上流側空燃比センサによる空燃比検出
メカニズムを説明する。多層膜３２の両側における酸素
濃度が異なるときに白金電極３７間に電圧を印加すると
酸素Ｏ₂は酸素濃度が高い側から酸素濃度が低い側に移
動する。このとき酸素Ｏ₂は電解質層３６中では酸素イ
オンＯ^2-となって流れる。すなわち電解質層３６内を電
流が流れることとなる。

【００２１】図４に示した構成では拡散律速層３８とハ
ウジング３０との間の空間（以下、排気空間）４１には
排気ガスが存在し、電解質層３６に対して拡散律速層３
８の反対側の白金電極３７とヒータ３１との間の空間
（以下、大気空間）４２には大気が存在する。ここで通
常、排気空間４１内の排気ガス中の酸素濃度は大気空間
４２内の大気中の酸素濃度より低い。このため白金電極
３７間に電圧を印加すると排気空間４１内の酸素Ｏ₂が
電解質層３６において酸素イオンＯ^2-となって大気空間
４２に移動する。したがって電解質層３６内を電流が流
れることとなる。なお本実施例ではこの電流を電流計４
０により検出する。

【００２２】上述した電解質層３６内を流れる電流は拡
散律速層３８が設けられていない場合には白金電極３７
間に印加される電圧値（以下、印加電圧値）に比例して
大きくなる。しかしながら本実施例では拡散律速層３８
が設けられているので排気空間４１内の酸素濃度と大気
空間４２内の酸素濃度との差（以下、酸素濃度差）が等
しいという条件下では電解質層３６内を流れる電流Ｉは
図５に示したように印加電圧値Ｖが或る値Ｖ₀となるま
では印加電圧値Ｖに比例して大きくなるが、印加電圧値
Ｖが或る値Ｖ₀を越えると一定の値Ｉ₀となる。なぜな
らば印加電圧値に係わらず拡散律速層３８を通過するこ
とができる最大の酸素量は決まっており、このため印加
電圧値Ｖが或る値Ｖ₀以上となっても拡散律速層３８を
通過する酸素量はその最大量以上には増大しないからで
ある。

【００２３】また図５に示した一定の値Ｉ₀は酸素濃度
差に応じては変わり、酸素濃度が大きいほど大きくな
る。そこで或る値Ｖ₀以上の値の電圧を白金電極３７間
に印加し、このときに電解質層３６内を流れる電流値を
検出すれば検出された電流値は酸素濃度差を代表してい
る。本実施例では大気空間４２内の気体は大気であるの
で酸素濃度は予め知られており、したがって検出された
電流値は排気ガス中の酸素濃度を代表している。斯くし
て排気ガス中の酸素濃度を知ることができるのでこの排
気ガス中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を知ることが
できる。本実施例では図６に示した関係に従って排気空
燃比Ａ／Ｆを検出する。ここでは検出された電流値Ｉが
理論空燃比（ストイキ）に対応する電流値Ｉ_Sより小さ
い範囲では電流値Ｉが大きくなると排気空燃比Ａ／Ｆが
或る割合で大きくなり、したがってリーン度合いが大き
くなる。一方、検出された電流値Ｉが理論空燃比（スト
イキ）に対応する電流値Ｉ_Sより大きい範囲では電流値
Ｉが大きいほど排気空燃比Ａ／Ｆが上記或る割合より小
さな割合で大きくなり、したがってリーン度合いが大き
くなる。

【００２４】一方、本実施例では下流側空燃比センサ２
４としては、Ａ／Ｆセンサと同様に排気ガス中の酸素濃
度に応じた電圧信号を出力するが、理論空燃比を中心と
して出力電圧が比較的急激に変化するいわゆるＯ₂セン
サを使用している。Ｏ₂センサは図３および図４に示し
た上流側空燃比センサ２３と略同一の構造であるが図４
の拡散律速層３８が設けられておらず電極３７間を開放
した状態で使用される。この状態で固体電解質３６が排
気ガスにさらされて温度が上昇すると上流側空燃比セン
サ２３の場合とは逆に大気側（高酸素濃度側）電極３７
から排気側（低酸素濃度側）電極３７に向けて酸素イオ
ンの移動が生じるので電極３７間には大気側と排気側の
酸素濃度の相違に対応した電圧が発生する。また排気ガ
ス中の酸素濃度は理論空燃比を境にリッチ側とリーン側
とで急激に変化するのでＯ₂センサの出力は図７に示す
ように理論空燃比近傍で比較的急激に変化するいわゆる
Ｚ特性を示す。

【００２５】次に本実施例の燃料噴射弁の開弁制御を説
明する。燃料噴射弁１６から噴射される燃料の量（以
下、燃料噴射量）は燃料噴射弁１６の開弁時間（以下、
単に開弁時間）を制御することにより制御される。すな
わち燃料噴射弁１６の開弁時間を長くすれば燃料噴射量
は多くなり、短くすれば燃料噴射量は少なくなる。本実
施例では空燃比が理論空燃比になるように燃料噴射量を
制御する。すなわち単位機関回転数当たりに燃焼室６内
に吸入せしめられる空気の量（以下、吸気量）を検出
し、空燃比が理論空燃比となるようにこの吸気量に見合
った量の燃料を噴射すればよい。ところが実際には吸気
量の検出精度や開弁時間の制御精度に起因して上述した
ように燃料噴射量を制御しても実際には空燃比は理論空
燃比にならない。そこで本実施例では後述するように二
つの空燃比センサを用いたフィードバック制御により燃
料噴射弁１６の開弁時間を補正し、空燃比が正確に理論
空燃比となるようにしている。

【００２６】この燃料噴射弁１６の開弁時間の算出方法
の具体例を図８のフローチャートに示した。図８では初
めにステップ１０において質量流量検出器１により吸気
量Ｑを検出する。次いでステップ１１においてクランク
角センサ２６および２７からの出力に基づいて機関回転
数Ｎｅを算出する。次いでステップ１２において単位機
関回転数当たりの吸気量Ｑ／Ｎｅを算出する。次いでス
テップ１３において基本開弁時間ＴＡＵＰを式ＴＡＵＰ
＝α×Ｑ／Ｎｅに従って算出する。ここでαは定数であ
る。最後にステップ１４において実際の開弁時間ＴＡＵ
を式ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×ＦＡＦ×β×γに従って算出し
て処理を終了する。ここでＦＡＦは後述するようにして
算出される空燃比補正係数（以下、単に補正係数）であ
る。またβ、γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる
定数である。この補正係数ＦＡＦにより開弁時間が補正
され、空燃比が理論空燃比となるような開弁時間とされ
る。こうして算出された開弁時間に従って燃料噴射弁１
６が所定のタイミングで開弁せしめられる。

【００２７】次に本実施例の空燃比補正係数ＦＡＦの制
御を説明する。開弁時間ＴＡＵは式ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×
ＦＡＦ×β×γを参照すれば空燃比補正係数ＦＡＦを増
大すると開弁時間ＴＡＵが長くなり、したがって空燃比
のリッチ度合いが大きくなる。このため三元触媒に流入
する排気ガスの空燃比、すなわち流入排気空燃比のリッ
チ度合いも大きくなる。一方、補正係数ＦＡＦを減少す
ると開弁時間ＴＡＵが短くなり、したがってリーン度合
いが大きくなる。このため流入排気空燃比のリーン度合
いも大きくなる。

【００２８】本実施例では補正係数ＦＡＦは流入排気空
燃比が理論空燃比よりリッチであることが上流側空燃比
センサ２３により検出されている間は徐々に減少せしめ
られる。これにより流入排気空燃比のリッチ度合いが小
さくなる。一方、補正係数ＦＡＦは流入排気空燃比が理
論空燃比よりリーンであることが上流側空燃比センサ２
３により検出されている間は徐々に増大せしめられる。
これにより流入排気空燃比のリッチ度合いが大きくな
る。斯くして流入排気空燃比が理論空燃比近傍に維持さ
れる。

【００２９】ところで本実施例では理論空燃比からずれ
ている流入排気空燃比をできるだけ素早く理論空燃比に
近づけるために次のような制御を行う。下流側空燃比セ
ンサ２４は三元触媒から流出した排気ガスの空燃比（以
下、流出排気空燃比）を検出する。ここで下流側空燃比
センサ２４の出力値は理論空燃比に対応する電流値を横
切って比較的長い周期で変動する。下流側空燃比センサ
２４が流出排気空燃比がリッチであることを出力する期
間（以下、リッチ出力期間）が長いときには流入排気空
燃比のリッチ度合いが比較的大きい値まで補正されてい
ることを意味する。したがって本実施例ではリッチ出力
期間が長いほど補正係数ＦＡＦをスキップ的に大きく減
少させる。こうすれば流入排気空燃比のリッチ度合いが
素早く低下する。

【００３０】一方、下流側空燃比センサ２４が流出排気
空燃比がリーンであることを出力する期間（以下、リー
ン出力期間）が長いときには流入排気空燃比のリーン度
合いが比較的大きい値まで補正されていることを意味す
る。したがって本実施例ではリーン出力期間が長いほど
補正係数ＦＡＦをスキップ的に大きく増大させる。こう
すれば流入排気空燃比のリーン度合いが素早く低下す
る。斯くして流入排気空燃比が素早く理論空燃比とされ
る。

【００３１】この補正係数の制御の具体例を図９のフロ
ーチャートに示した。図９では初めにステップ２０にお
いて空燃比フィードバック制御を実行する条件（以下、
フィードバック実行条件）が成立しているか否か、すな
わちＦ／Ｂ中であるか否かを判別する。本実施例でのフ
ィードバック実行条件は例えば空燃比センサが活性化し
ていること、機関暖機が完了していること、一時的に燃
料の噴射を停止する燃料カット処理を解除してから予め
定められた時間が経過していること等である。ステップ
２０においてＦ／Ｂ中であると判別されたときにはステ
ップ２１に進んで上流側空燃比センサ２３の出力電流Ｉ
Ｕが理論空燃比に相当する基準電流値Ｉ _R1以下である
（ＩＵ≦Ｉ_R1）か否かを判別する。すなわち流入排気空
燃比が理論空燃比よりリーンであるか否かを判別する。

【００３２】ステップ２１においてＩＵ≦Ｉ_R1であると
判別されたときには流入排気空燃比がリーンであると判
断し、流入排気空燃比のリーン度合いを小さくすべくス
テップ２２に進む。ステップ２２では上流側空燃比セン
サ２３の出力電流が理論空燃比よりリッチからリーンに
反転したか否かを判別する。ステップ２２において上流
側空燃比センサ２３の出力電流が反転したと判別された
ときにはステップ２３に進んで補正係数ＦＡＦをスキッ
プ増大量ＲＳＲだけ比較的大きくスキップ的に増大す
る。このスキップ増大量ＲＳＲは後述するように図９の
フローチャートに従って算出される。

【００３３】一方、ステップ２２において上流側空燃比
センサ２３の出力電流が反転していないと判別されたと
きにはステップ２４に進んで補正係数ＦＡＦを定数ＫＩ
Ｒだけ比較的小さく増大する。したがってここでは流入
排気空燃比が理論空燃比よりリーンとなった直後にスキ
ップ的に流入排気空燃比のリーン度合いが小さくなるよ
うに補正係数ＦＡＦが増大せしめられ、その後は徐々に
流入排気空燃比のリーン度合いが小さくなるように補正
係数ＦＡＦが増大せしめられる。

【００３４】一方、ステップ２１においてＩＵ＞Ｉ_R1で
あると判別されたときには流入排気空燃比がリッチであ
ると判断し、流入排気空燃比のリッチ度合いを小さくす
べくステップ２６に進む。ステップ２６では上流側空燃
比センサ２３の出力電流が理論空燃比よりリーンからリ
ッチに反転したか否かを判別する。ステップ２６におい
て上流側空燃比センサ２３の出力電流が反転したと判別
されたときにはステップ２７に進んで補正係数ＦＡＦを
スキップ減少量ＲＳＬだけ比較的大きくスキップ的に減
少する。このスキップ減少量ＲＳＬは後述するように図
９のフローチャートに従って算出される。

【００３５】一方、ステップ２６において上流側空燃比
センサ２３の出力電流が反転していないと判別されたと
きにはステップ２８に進んで補正係数ＦＡＦを定数ＫＩ
Ｌだけ比較的小さく減少する。したがってここでは流入
排気空燃比が理論空燃比よりリッチとなった直後にスキ
ップ的に流入排気空燃比のリッチ度合いが小さくなるよ
うに補正係数ＦＡＦが減少せしめられ、その後は徐々に
流入排気空燃比のリッチ度合いが小さくなるように補正
係数ＦＡＦが減少せしめられる。

【００３６】なおステップ２４では補正係数ＦＡＦがそ
の許容最小値と許容最大値との間となるように補正係数
ＦＡＦをガード処理する。図１０のフローチャートでは
初めにステップ３０においてＦ／Ｂ中であるか否かを判
別する。ここでのＦ／Ｂ中である条件は図９での条件に
加えて機関がアイドル運転中でないことである。ステッ
プ３０においてＦ／Ｂ中であると判別されたときにはス
テップ３１に進んで下流側空燃比センサ２４の出力電流
ＩＤが理論空燃比に相当する値Ｉ_R2以下である（ＩＤ≦
Ｉ_R2）か否かを判別する。すなわち流出排気空燃比が理
論空燃比よりリーンであるか否かを判別する。ステップ
３１においてＩＤ≦Ｉ_R2であると判別されたときにはス
テップ３２に進んでスキップ増大量ＲＳＲを予め定めら
れた値ΔＲＳだけ増大する。一方、ステップ３１におい
てＩＤ＞Ｉ_R2であると判別されたときにはステップ３５
に進んでスキップ増大量ＲＳＲを予め定められた値ΔＲ
Ｓだけ減少する。

【００３７】ステップ３３ではスキップ増大量ＲＳＲが
その許容最小値と許容最大値との間になるようにスキッ
プ増大量ＲＳＲをガード処理し、次いでステップ３４に
進んで０．１からスキップ増大量ＲＳＲを引いてスキッ
プ減少量ＲＳＬを算出する。なお上述した空燃比制御に
代えて吸気量を算出し、この吸気量に基づいて空燃比を
理論空燃比とする燃料量を算出し、上流側空燃比センサ
２３の出力値、すなわち排気ガスの空燃比と吸気量とか
ら実際に噴射された燃料量を算出し、上記燃料量と実際
の燃料量との差と、この差の瞬間積分値とを同時に零に
するように目標燃料噴射量を現代制御理論を用いて決定
することで空燃比を制御してもよい。またこの場合にお
いて上流側空燃比センサ２３は熱や排気ガス中の成分に
より劣化されやすいのでこれら熱や排気ガス中の成分の
影響が少ない下流側空燃比センサ２４の出力値に基づい
て上流側空燃比センサ２３の出力を補正すると空燃比制
御の精度が向上する。

【００３８】次に本実施例の空燃比センサの温度制御を
説明する。空燃比センサの検出精度はその温度、特に素
子である電解質層３６の温度に依る。したがって高い検
出精度を維持するためには空燃比センサの電解質層３６
の温度を予め定められた目標温度に維持する必要があ
る。本実施例のように空燃比センサが排気マニホルドま
たは排気通路に取り付けられる場合には電解質層３６の
温度は排気ガスの温度に大きく影響を受け、排気ガスの
温度は一般的に維持すべき電解質層３６の目標温度より
低いので電解質層３６の温度はその目標温度より低い。
そこで本実施例では上述したように空燃比センサにヒー
タ３１を配置し、このヒータ３１を用いて電解質層３６
を加熱することで電解質層３６の温度をその目標温度に
維持する。

【００３９】ところで上述したように電解質層３６をそ
の目標温度に維持するためには電解質層３６の温度を正
確に知り、そしてこの実際の電解質層３６の温度とその
目標温度との温度差を知り、その上でこの温度差に応じ
た量の電力をヒータ３１に供給する必要がある。これに
より初めて電解質層３６の温度をその目標温度に正確に
維持することができる。そこで本実施例では電解質層３
６のインピーダンスがその温度に応じて変化することに
着目し、電解質層３６のインピーダンスを検出すること
でヒータ３１への通電量を算出する。こうして算出され
た量の電力をヒータ３１に供給すれば電解質層３６の温
度をその目標温度に正確に維持することができる。

【００４０】この空燃比センサの温度制御の具体例を図
１１のフローチャートに示した。図１１では初めにステ
ップ４０において白金電力３７間に交流電圧を印加し、
電解質層３６のインピーダンスＺを検出する。次いでス
テップ４１においてインピーダンスＺに基づいてアドミ
タンスＹを算出する。次いでステップ４２において図１
２に示した関係に基づいてアドミタンスＹに対応する電
解質層３６の温度Ｔを算出する。図１２によればアドミ
タンスＹが大きくなるほど電解質層３６の温度Ｔは徐々
に高くなる。次いでステップ４３において電解質層３６
の温度Ｔとその目標温度との間の温度差ΔＴを算出す
る。次いでステップ４４において図１２に示した関係に
基づいて温度差ΔＴに対応するヒータ３１に供給すべき
電力量Ｐを算出する。図１３によれば温度差ΔＴが大き
くなるのに比例して電力量Ｐは大きくなる。最後にステ
ップ４５においてヒータ３１に電力を供給して処理を終
了する。斯くして空燃比センサの温度がその目標温度と
される。

【００４１】次に本実施例の排気温度検出装置による排
気ガスの温度検出を説明する。本実施例の排気温度検出
装置は内燃機関の機関運転を制御する上で排気ガスの温
度を知ることが必要である場合に特に有益である。この
ように排気ガスの温度を知る必要がある場合としては例
えば次の三つが考えられる。一つ目は三元触媒の劣化を
判定する場合がある。この場合における三元触媒の劣化
と排気ガスの温度との間に関係については後に詳述す
る。二つ目は燃焼室内におけるＮＯ_xの発生の可能性を
知る必要がある場合である。なぜならばＮＯ_xの発生量
は燃焼室内での燃焼温度に略比例して増大し、燃焼室か
ら排出される排気ガスの温度はこの燃焼温度に応じて変
化するので排気ガスの温度を知ることにより燃焼室内で
ＮＯ_xが発生する可能性が高いか否かを知ることができ
るからである。このようにＮＯ_xが発生する可能性が高
いことを知れば燃焼温度を低下させる方策を講じること
ができる。また三つ目は内燃機関の冷却性能を知る必要
がある場合である。なぜならば内燃機関の冷却性能の低
下に伴い燃焼室から排出される排気ガスの温度は高くな
るので排気ガスの温度を知ることにより内燃機関の冷却
性能が低下しているか否かを知ることができる。こうし
て冷却性能が低下していることを知れば冷却性能を高め
る方策を講じることができる。

【００４２】さて本実施例ではヒータ３１に供給した通
電量に基づいて排気ガスの温度を検出する。上述したよ
うにヒータ３１に供給した電力量は空燃比センサの実際
の電解質層３６の温度とその目標温度との差に基づいて
算出される。したがってヒータ３１に供給した通電量は
ヒータ３１により加熱しなければそうであったであろう
電解質層３６の実際の温度を代表している。そしてこの
電解質層３６の実際の温度は排気ガスの温度を代表して
いる。したがってヒータ３１に供給した電力量に基づい
て排気ガスの温度を検出することができる。

【００４３】この排気ガスの温度検出の具体例を図１４
のフローチャートに示した。図１４では初めにステップ
５０において単位時間当たりにヒータ３１に供給した平
均電力量ＡＰを算出する。次いでステップ５１において
図１５に示した関係に基づいて平均電力量ＡＰに対応す
る排気ガスの温度Ｔｅを算出して処理を終了する。図１
５によれば平均電力量ＡＰが大きくほど排気ガスの温度
Ｔｅは徐々に低くなる。斯くして排気ガスの温度が検出
される。

【００４４】次に本実施例の排気温度検出装置を備えた
触媒劣化判定装置による触媒劣化判定を説明する。三元
触媒が劣化しているか否かを判定することは排気ガスの
浄化率を高く維持するためには重要である。そこで本実
施例では次のようにして三元触媒の劣化を判定する。上
述したように三元触媒ではＮＯ_x、ＨＣおよびＣＯが同
時に浄化される。これらＮＯ_x、ＨＣおよびＣＯの浄化
反応は発熱反応であるので三元触媒においてこの浄化反
応が起きていれば排気ガスの温度は三元触媒において上
昇せしめられる。すなわち三元触媒が正常であれば三元
触媒の下流側における排気ガスの温度は三元触媒の上流
側における排気ガスの温度よりも高くなる。そこで本実
施例では三元触媒の上流側および下流側における排気ガ
スを検出し、三元触媒の下流側の排気ガスの温度が三元
触媒の上流側の排気ガスの温度より予め定められた値以
上に高ければ三元触媒は正常であり、低ければ三元触媒
が劣化していると判定する。斯くして三元触媒の劣化を
判定することができる。

【００４５】この三元触媒の劣化判定の具体例を図１６
のフローチャートに示した。図１６では初めにステップ
６０において図１４のフローチャートに従って上流側空
燃比センサ２３に供給された電力量に基づいて三元触媒
の上流側の排気ガスの温度ＴＵを検出する。次いでステ
ップ６１において図１４のフローチャートに従って下流
側空燃比センサ２４に供給された電力量に基づいて三元
触媒の下流側の排気ガスの温度ＴＤを検出する。次いで
ステップ６２において三元触媒の下流側の排気ガスの温
度ＴＤから三元触媒の上流側の排気ガスの温度ＴＵを引
いて温度差ΔＴｅを算出する。次いでステップ６３にお
いて温度差ΔＴｅが予め定められた温度差ＲＴより小さ
い（ΔＴｅ＜ＲＴ）か否かを判別する。

【００４６】ステップ６３においてΔＴｅ＜ＲＴである
と判別されたときには三元触媒が劣化している判定し、
ステップ６４に進んで三元触媒が劣化していることを表
示するためのアラーム（図示せず）等を点灯する。一
方、ステップ６３においてΔＴｅ≧ＲＴであると判別さ
れたときには三元触媒が正常であると判定し、直接処理
を終了する。斯くして三元触媒の劣化を判定することが
できる。

【００４７】次に図１７を参照して第二の実施例を説明
する。本実施例では第一実施例のスロットル弁１５が排
除され、アクセルペダル１４は負荷センサ２８にのみ接
続される。したがって本実施例の内燃機関は殆どの機関
運転領域において理論空燃比よりリーンな空燃比で運転
せしめられるいわゆるリーンバーンエンジンである。も
ちろん本実施例の技術を４サイクル直噴型圧縮点火式内
燃機関、いわゆるディーゼルエンジンに適用することも
できる。また本実施例では上流側空燃比センサ２３およ
び下流側空燃比センサ２４が排除され、その代わりに排
気マニホルド２０にＮＯ_xセンサ４３が取り付けられ
る。また本実施例では触媒コンバータ２２内には三元触
媒の代わりにＮＯ_x吸収剤が内蔵される。これら以外の
構成は第一実施例の構成と同様である。

【００４８】次にＮＯ_x吸収剤の構成とその浄化特性を
説明する。ＮＯ_x吸収剤は例えばアルミナを担体とし、
この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチ
ウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウ
ムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタ
ンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少
なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持され
ている。ＮＯ_x吸収剤は流入排気空燃比がリーンのとき
にはＮＯ_xを吸収し、流入排気空燃比が理論空燃比また
はリッチになると吸収したＮＯ_xを放出するＮＯ_x吸放
出作用を行う。

【００４９】このＮＯ_x吸収剤を排気通路２１内に配置
すればＮＯ_x吸収剤は実際にＮＯ_x吸放出作用を行うが
このＮＯ_x吸放出作用の詳細なメカニズムについては明
らかでない部分もある。しかしながらこのＮＯ_x吸放出
作用は図１６に示すようなメカニズムで行われているも
のと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に
白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にと
って説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。

【００５０】図１７に示したリーンバーンエンジンでは
通常、燃焼室６における空燃比がリーンの状態で燃焼が
行われる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行
われている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、この
ときには図１８（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ₂が
Ｏ₂ ^-またはＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一
方、ＮＯ_x吸収剤に流入する排気ガス中のＮＯは白金Ｐ
ｔの表面上でＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂となる
（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。次いで生成されたＮＯ₂
の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつＮＯ_x吸収剤内に吸
収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら図１８
（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形でＮＯ_x
吸収剤内に拡散する。こうしてＮＯ_xがＮＯ_x吸収剤内
に吸収される。ＮＯ_x吸収剤に流入する排気ガス中の酸
素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ₂が生成され、
ＮＯ_x吸収剤のＮＯ_x吸収能力が飽和しない限りＮＯ₂
がＮＯ _x吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ₃ ^-が生
成される。

【００５１】一方、流入排気空燃比がリッチにされると
ＮＯ_x吸収剤に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下
し、その結果、白金Ｐｔの表面でのＮＯ₂の生成量が低
下する。ＮＯ₂の生成量が低下すると反応が逆方向（Ｎ
Ｏ₃ ^-→ＮＯ₂）に進み、斯くしてＮＯ_x吸収剤内の硝
酸イオンＮＯ₃ ^-がＮＯ₂の形で吸収剤から放出され
る。このときＮＯ_x吸収剤から放出されたＮＯ_xは図１
８（Ｂ）に示したようにＮＯ_x吸収剤に流入する排気ガ
ス中に含まれる多量の未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元せ
しめられる。こうして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂が存在
しなくなるとＮＯ_x吸収剤から次から次へとＮＯ₂が放
出される。したがって流入排気空燃比がリッチにされる
と短時間のうちにＮＯ_x吸収剤からＮＯ_xが放出され、
しかもこの放出されたＮＯ_xが還元されるために大気中
にＮＯ_xが排出されることはない。

【００５２】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもＮＯ_x吸収剤からＮＯ_xが放出され
る。しかしながら流入排気空燃比を理論空燃比にした場
合にはＮＯ_x吸収剤からＮＯ_xが徐々にしか放出されな
いためにＮＯ_x吸収剤に吸収されている全ＮＯ_xを放出
させるには若干長い時間を要する。ところでＮＯ_x吸収
剤のＮＯ_x吸収能力には限界があり、ＮＯ_x吸収剤のＮ
Ｏ _x吸収能力が飽和する前にＮＯ_x吸収剤からＮＯ_xを
放出させる必要がある。そのためにはＮＯ_x吸収剤に吸
収されているＮＯ_x量を推定する必要がある。そこで本
実施例ではＮＯ_xセンサ４３を用いてＮＯ_x濃度を検出
し、単位時間当たりのＮＯ_x吸収量を算出し、この単位
時間当りのＮＯ_x吸収量を積算することによりＮＯ_x吸
収剤に吸収されている総ＮＯ_x吸収量を推定するように
している。

【００５３】本実施例では総ＮＯ_x吸収量が予め定めら
れた許容最大値を越えたときに後述する空燃比制御に割
り込む形で燃料噴射量を増大し、流入排気空燃比を一時
的にリッチとし、ＮＯ_x吸収剤からＮＯ_xを放出させ
る。次に図１９を参照してＮＯ_xセンサ４３の構成を説
明する。なおＮＯ_xセンサ４３は上述したようにＮＯ_x
吸収剤に吸収されている総ＮＯ_x吸収量を推定するため
に用いられる。ＮＯ_xセンサ４３は多層膜３２にその特
徴がある。図１９において３２ａは酸素除去用多層膜で
あり、３２ｂはＮＯ_x濃度検出用多層膜である。酸素除
去用多層膜３２ａは複数の層から構成され、ハウジング
３０とヒータ３１との間に配置される。酸素除去用多層
膜３２ａはジルコニア固体電解質からなる電解質層３６
ａと、白金からなる一対の電極３７ａとから構成され
る。電解質層３６ａは白金電極３７ａ間に挟まれてい
る。また電源３９ａが白金電極３７ａに接続される。

【００５４】一方、ＮＯ_x濃度検出用多層膜３２ｂはジ
ルコニア固体電解質からなる電解質層３６ｂと、白金か
らなる電極３７ｂと、ロジウムからなる電極４４と、セ
ラミックス多孔質材料からなる拡散律速層３８ｂとから
構成される。白金電極３７ｂは電解質層３６ｂに対して
大気空間４２側に配置され、ロジウム電極４４は電解質
層３６ｂに対して排気空間４１ｂ側に配置される。電解
質層３６ｂは白金電極３７ｂとロジウム電極４４との間
に挟まれている。拡散律速層３８ｂはロジウム電極４４
上に配置される。また電源３９ｂと電流計４０ｂとが白
金電極３７ｂおよびロジウム電極４４に直列に接続され
る。

【００５５】次にＮＯ_xセンサ４３のＮＯ_x濃度検出メ
カニズムを説明する。酸素除去用多層膜３２ａの白金電
極３７ａ間に電圧を印加すると第一実施例で説明したよ
うに排気ガス中の酸素Ｏ₂は排気空間４１ａから大気空
間４２へ移動する。斯くして排気ガス中の酸素Ｏ₂は排
気空間４１ａにおいて除去される。次いで排気ガスは排
気空間４１ａから排気空間４１ｂに流入するがこの排気
空間４１ｂに流入した排気ガス中の酸素濃度は極めて低
い。

【００５６】ここでＮＯ_x濃度検出用多層膜３２ｂの白
金電極３７ｂとロジウム電極４４との間に電圧を印加す
るとＮＯ_x濃度検出用多層膜３２ｂのロジウム電極４４
が触媒となって二酸化窒素ＮＯ₂を窒素Ｎ₂と酸素Ｏ₂
に分解し（ＮＯ₂→１／２Ｎ ₂＋Ｏ₂）、この分解によ
り生成された酸素Ｏ₂は排気空間４１ｂから大気空間４
２へ移動する。このとき酸素Ｏ₂は第一実施例で説明し
たように電解質層３６ｂ中では酸素イオンＯ^2-となって
流れ、したがって電解質層３６ｂ内を電流が流れること
となる。したがって第一実施例で説明した原理と同様に
して電解質層３６ｂ内を流れる電流値から排気空間４１
ｂ内における排気ガス中の酸素濃度を検出することがで
きる。ここで排気空間４１ｂ内の酸素Ｏ₂は殆ど全て二
酸化窒素ＮＯ₂から分解した酸素であるので検出された
酸素濃度は排気ガス中のＮＯ₂濃度、すなわちＮＯ_x濃
度に等しい。斯くしてＮＯ_x濃度を検出することができ
る。

【００５７】次に本実施例の空燃比制御を説明する。本
実施例ではアクセルペダル１４の踏込量に対応する要求
負荷を負荷センサ２８により検出し、この要求負荷を満
たすのに必要な燃料噴射量を噴射するための燃料噴射弁
１６の開弁時間を予め定められた求めたマップに基づい
て算出する。すなわち燃焼室６内に吸入される吸気量に
関係なく要求負荷に応じて燃料噴射弁１６の開弁時間を
制御し、燃料噴射量を制御する。したがって本実施例で
は殆どの機関運転領域で空燃比が理論空燃比よりリーン
となる。

【００５８】これによれば少ない燃料で内燃機関を運転
することができ、燃費向上という観点では好ましい。反
面、このように空燃比が理論空燃比よりリーンの状態で
運転せしめられると空燃比が理論空燃比で運転せしめら
れる場合に比べて排気ガス中のＨＣおよびＣＯの濃度は
小さくなるがＮＯ_x濃度は高くなるという不具合があ
る。なぜならば空燃比がリーンであるときには燃焼室６
内に十分な量の酸素が存在するので燃料は完全に燃焼せ
しめられるが燃焼室６内の酸素量が多いために結果とし
てＮＯ_xが発生し易くなるからである。しかしながら本
実施例では上述したようにＮＯ_x吸収剤によりＮＯ_xが
浄化されるのでＮＯ_x発生量が第一実施例の場合よりも
多くなることは問題とはならない。

【００５９】ところで空燃比センサの場合と同様にＮＯ
_xセンサの検出精度はその温度が或る温度であるときに
最も高くなる。したがって高い検出精度を確保するため
にはＮＯ_xセンサの温度をその或る温度に維持する必要
がある。本実施例によれば第一実施例の空燃比センサの
温度制御と同様にしてヒータ３１を作動し、ＮＯ_xセン
サの温度をその目標温度に維持する。斯くしてＮＯ_xセ
ンサの検出精度を高く維持することができる。なおこの
ＮＯ_xセンサの温度制御は第一実施例と同様であるので
詳細な説明は省略する。

【００６０】また本実施例によれば第一実施例の排気ガ
スの温度検出と同様にして排気ガスの温度を検出するこ
とができる。なおこの排気ガスの温度検出については第
一実施例と同様であるので詳細な説明は省略する。また
本実施例によれば第一実施例の三元触媒の劣化判定と同
様にしてＮＯ_x吸収剤の劣化を判定することができる。
なおこのＮＯ_x吸収剤の劣化判定については第一実施例
と同様であるので詳細な説明は省略する。

【００６１】なお上述した実施例の排気温度検出装置は
空燃比センサまたはＮＯ_xセンサと電気ヒータとを備え
るが本発明はこれに限定されず、空燃比センサまたはＮ
Ｏ_xセンサは少なくとも排気ガス中の特定成分を検出す
るための特定成分検出手段であればよく、電気ヒータは
少なくともこの特定成分検出手段の温度を予め定められ
た温度に制御すべく加熱または冷却するためにエネルギ
を消費するエネルギ消費手段であればよい。

【００６２】また排気温度検出装置を排気ガス以外の対
象物の温度を検出するための温度検出装置として用いる
場合には特定成分検出手段は少なくとも温度を検出すべ
き対象物以外のパラメータまたは温度を検出すべき対象
物の温度以外のパラメータを検出するためのパラメータ
検出手段であればよく、エネルギ消費手段は少なくとも
このパラメータ検出手段の温度を予め定められた温度に
制御すべく加熱または冷却するためにエネルギを消費す
る手段であればよい。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば内燃機関から排出される
排気ガス中の特定成分の濃度を検出するためのセンサの
温度を予め定められた温度に制御するために消費された
エネルギに基づいて排気ガスの温度が検出される。した
がって排気ガスの温度を検出するための専用のセンサを
用いずに排気ガスの温度を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例の排気温度検出装置および触媒劣化
判定装置を備えた内燃機関の構成を示す図である。

【図２】三元触媒の浄化特性を示す図である。

【図３】空燃比センサの構成を示す図である。

【図４】空燃比センサの多層膜の構成を示す図である。

【図５】電極間に印加される電圧値Ｖと電解質層内を流
れる電流値Ｉとの関係を示す図である。

【図６】電解質層内を流れる電流値Ｉと排気空燃比Ａ／
Ｆとの関係を示す図である。

【図７】Ｏ₂センサの出力特性を示す図である。

【図８】燃料噴射弁の開弁時間を算出するためのフロー
チャートである。

【図９】空燃比補正係数を算出するためのフローチャー
トである。

【図１０】スキップ増大量およびスキップ減少量を算出
するためのフローチャートである。

【図１１】空燃比センサの温度を制御するためのフロー
チャートである。

【図１２】アドミタンスＹと電解質層の温度Ｔとの関係
を示した図である。

【図１３】電解質層の温度と目標温度との間の差ΔＴと
ヒータへの通電量Ｐとの関係を示した図である。

【図１４】排気ガスの温度を検出するためのフローチャ
ートである。

【図１５】単位時間当たりにヒータに供給された平均通
電量Ｐと排気ガスの温度Ｔｅとの関係を示した図であ
る。

【図１６】三元触媒の劣化を判定するためのフローチャ
ートである。

【図１７】第二実施例の排気温度検出装置および触媒劣
化判定装置を備えた内燃機関の構成を示す図である。

【図１８】ＮＯ_x吸収剤の浄化メカニズムを説明するた
めの図である。

【図１９】第二実施例のＮＯ_xセンサの構成を示した図
である。

【符号の説明】

１…機関本体２２…触媒コンバータ２３…上流側空燃比センサ２４…下流側空燃比センサ３１…ヒータ３２…多層膜４３…ＮＯ_xセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 45/00 ３５８Ｆ０２Ｄ 45/00 ３５８Ａ３６０３６０Ｃ (72)発明者沢田裕愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA24 DA27 EB02 FA07 FA26 FA27 FA30 FA31 FA33 FA39 3G091 AA12 AA13 AA17 AA18 AA23 AA24 AA28 AB03 AB06 BA14 BA15 BA19 BA33 CB02 DA03 DB06 DB07 DB10 DC01 EA01 EA03 EA05 EA07 EA10 EA17 EA26 EA27 EA33 EA34 FB10 FB11 FB12 FC02 FC04 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 JA15 JA25 JB09 LA01 LB02 MA11 ND01 NE14 PA01Z PD01A PD01Z PD03A PD03Z PD04A PD04Z PD05A PD05Z PD09A PD09Z PD11Z PE01Z PE04Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関から排出される排気ガス中の特
定成分の濃度を検出するためのセンサと、該センサの温
度を予め定められた温度に制御するためにエネルギを消
費するエネルギ消費手段とを具備し、該エネルギ消費手
段で消費されたエネルギ量に基づいて排気ガスの温度を
検出するようにした内燃機関の排気温度検出装置。
【請求項２】前記センサの素子インピーダンスを検出
するためのインピーダンス検出手段を具備し、該インピ
ーダンス検出手段により検出された素子インピーダンス
に基づいて前記センサの温度が算出される請求項１に記
載の内燃機関の排気温度検出装置。
【請求項３】前記センサが排気空燃比を検出するため
の空燃比センサであり、該空燃比センサにより検出され
た空燃比に基づいて内燃機関の空燃比が制御される請求
項１に記載の内燃機関の排気温度検出装置。
【請求項４】請求項１に記載の内燃機関の排気温度検
出装置と、排気ガスを浄化するための触媒とを具備する
触媒劣化判定装置において、前記排気温度検出装置を前
記触媒の下流側に配置し、該排気温度検出装置により検
出された排気ガスの温度に基づいて前記触媒の劣化を判
定するようにした触媒劣化判定装置。
【請求項５】前記センサの素子インピーダンスを検出
するためのインピーダンス検出手段を具備し、該インピ
ーダンス検出手段により検出された素子インピーダンス
に基づいて前記センサの温度が算出される請求項４に記
載の触媒劣化判定装置。
【請求項６】前記センサが排気空燃比を検出するため
の空燃比センサであり、該空燃比センサにより検出され
た空燃比に基づいて内燃機関の空燃比が制御される請求
項４に記載の触媒劣化判定装置。