JP2002070628A

JP2002070628A - 内燃機関の排気温度推定装置

Info

Publication number: JP2002070628A
Application number: JP2000259229A
Authority: JP
Inventors: Isamu Iizuka; 勇飯塚; Hirokazu Shimizu; 博和清水
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】空燃比センサのインピーダンスに基づいて排気
温度を精度良く推定する。【解決手段】触媒の前後に設けられた空燃比センサのヒ
ータへの通電を停止し、所定時間が経過してからセンサ
素子のインピーダンスを計測する（Ｓ１〜Ｓ３）。そし
て、下流側センサのインピーダンスＲｅＲｉを関数ｆに
代入して上流側センサのインピーダンスを予測し、該予
測結果ｆ（ＲｅＲｉ）と計測値ＦｒＲｉとが一致する場
合には、計測値ＦｒＲｉに基づいて排気温度を推定する
（Ｓ４→Ｓ５→Ｓ８）。一方、予測結果ｆ（ＲｅＲｉ）
と計測値ＦｒＲｉとが一致しない場合には、水温Ｔｗ，
負荷Ｔｐ，空燃比λ，始動後時間に応じた補正値βで計
測値ＦｒＲｉを補正して排気温度を推定する（Ｓ４→Ｓ
６→Ｓ７→Ｓ８）。

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
度推定装置に関し、詳しくは、空燃比センサのセンサ素
子のインピーダンスから排気温度を推定する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、排気管に設けられる空燃比セ
ンサのセンサ素子のインピーダンスが、排気温度に影響
されて変化することを利用し、前記インピーダンスの測
定結果から排気温度を推定することが行われていた（特
開平１０−２２１１８２号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空燃比
センサは、排気中に晒されるセンサ素子部が排気温度に
影響されて温度変化する一方、排気管に固定される基端
部は排気管や外気に熱を奪われる場合があり、係る基端
部の環境条件の影響を受けてセンサ素子部のインピーダ
ンスが変化し、インピーダンスから推定される排気温度
に誤差を生じることがあるという問題があった。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、センサ素子のインピーダンスから排気温度を推定
する構成において、センサ周囲の環境条件の変化があっ
ても推定精度を維持できるようにすることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明は、排気管に触媒とその前後にそれぞれ空燃比セ
ンサを備えた内燃機関において、上流側のセンサ素子の
インピーダンスと、下流側のセンサ素子のインピーダン
スとの相関が、予め設定された相関に対応するときに、
上流側のセンサ素子のインピーダンスに基づいて排気温
度を推定する一方、前記予め設定された相関に対応しな
いときに、上流側のセンサ素子のインピーダンスを運転
条件に応じて補正して、この補正されたインピーダンス
に基づいて排気温度を推定する構成とした。

【０００６】かかる構成によると、上流側の空燃比セン
サのインピーダンスと下流側の空燃比センサのインピー
ダンスとが、所期の相関になっているときには、環境条
件に大きく影響されることなく、上流側の空燃比センサ
のインピーダンスが排気温度を正しく示していると判断
する一方、前記所期の相関からずれているときには、イ
ンピーダンスがセンサ周囲の環境条件に大きく影響され
ているために、上下流間におけるインピーダンスの相関
が変化しているものと判断し、インピーダンスに補正を
加えて排気温度を推定させる。

【０００７】請求項２記載の発明では、上流側のセンサ
素子のインピーダンスと、下流側のセンサ素子のインピ
ーダンスとの相関が、予め設定された第１の相関に対応
し、かつ、予め設定された第２の相関に対応するとき
に、上流側のセンサ素子のインピーダンスに基づいて排
気温度を推定し、前記第１の相関に対応し、かつ、前記
第２の相関に対応しないときに、下流側のセンサ素子の
インピーダンスに応じて設定される補正値で上流側のセ
ンサ素子のインピーダンスを補正し、該補正後のインピ
ーダンスに基づいて排気温度を推定する一方、前記第１
の相関に対応しないときに、上流側のセンサ素子のイン
ピーダンスを運転条件に応じて補正し、該補正後のイン
ピーダンスに基づいて排気温度を推定する構成とした。

【０００８】かかる構成によると、上下流のセンサのイ
ンピーダンスが、第１の相関に合致する場合には、更
に、第２の相関に合致するか否かを判別し、第１の相関
には対応するものの、第２の相関に適合しない場合に
は、下流側のインピーダンスに基づいて補正値を設定
し、該補正値で上流側のインピーダンスを補正する。請
求項３記載の発明では、前記運転条件として、機関温
度，空燃比，始動後の経過時間，機関負荷のうちの少な
くとも１つを含む構成とした。

【０００９】かかる構成によると、上流側のインピーダ
ンスと下流側のインピーダンスとの間の相関にずれがあ
る場合に、機関温度，空燃比，始動後の経過時間，機関
負荷の条件に応じてインピーダンスが本来の排気温度に
相関する値からずれている分を判断し、本来のインピー
ダンスに補正する。請求項４記載の発明では、前記空燃
比センサがセンサ素子を加熱するヒータを備える構成で
あって、前記ヒータへの通電を停止してから所定時間以
上経過してから計測されたインピーダンスに基づいて排
気温度の推定を行わせる構成とした。

【００１０】かかる構成によると、ヒータによって空燃
比センサが加熱されている状態では、センサのインピー
ダンスがヒータ加熱の影響で排気温度とは無関係に変化
するので、ヒータへの通電を停止し、センサが排気温度
に対応する温度になってから、インピーダンスに基づく
排気温度の推定を行わせる。請求項５記載の発明では、
前記空燃比センサが、空燃比のリーン・リッチに応じた
電圧を発生するネルンストセル部と、該ネルンストセル
部により検出される空燃比のリーン・リッチに応じた方
向に所定の電圧が印加されて空燃比に応じて電流値が連
続的に変化するポンプセル部とを備え、前記ネルンスト
セル部に交流電圧を印加し、前記ネルンストセル部に流
れる電流値よりセンサ素子である前記ネルンストセル部
のインピーダンスを計測する構成とした。

【００１１】かかる構成によると、空燃比のリーン・リ
ッチに応じた電圧を発生するネルンストセル部に交流電
圧を印加したときの電流値よりインピーダンスを計測す
る。

【００１２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、環境条件
によりインピーダンスが変化している状態を判定し、環
境条件が影響しているときに排気温度の推定に用いるイ
ンピーダンスを補正するので、インピーダンスに基づく
排気温度の推定精度を安定的に維持できるという効果が
ある。

【００１３】請求項２記載の発明によると、インピーダ
ンスに基づく排気温度の推定精度を更に向上させること
ができるという効果がある。請求項３記載の発明による
と、排気管から奪われる空燃比センサの熱量に対応する
補正を精度良く施すことができるという効果がある。請
求項４記載の発明によると、ヒータ加熱の影響で排気温
度の推定精度が悪化することを回避できるという効果が
ある。

【００１４】請求項５記載の発明によると、空燃比セン
サとして、空燃比をリニアに検出する広域型のセンサを
使用する場合に、センサ素子のインピーダンスを高精度
に計測することができるという効果がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は内燃機関のシステム構成図である。この図
１において、内燃機関１には、各気筒毎に燃料噴射弁３
が設けられ、各燃料噴射弁３の燃料噴射はコントロール
ユニット４により制御される。

【００１６】尚、前記燃料噴射弁３は、吸気管２の各ブ
ランチ部に設けられ、吸気バルブの上流側に燃料を噴射
する構成の他、各気筒のシリンダ内に直接燃料を噴射す
る構成であっても良い。また、排気管５には、排気浄化
触媒７が介装される一方、前記触媒７の上流側に空燃比
センサ６が配設され、前記触媒７の下流側に空燃比セン
サ８が配設される。

【００１７】前記コントロールユニット４は、吸気管２
の上流部に配設されたエアフローメータ９からの信号に
基づいて検出される吸入空気流量Ｑａと、クランク角セ
ンサ１０からの信号に基づいて検出される機関回転速度
Ｎｅとから、理論空燃比相当の基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ
×Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を演算し、これを目標当量比
TFBYA、前記上流側及び下流側の空燃比センサ６，７か
らの信号に基づき設定される空燃比フィードバック補正
係数α、水温センサ１１で検出される冷却水温度Ｔｗに
基づき設定される増量補正係数ＣＯなどにより補正し
て、最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×TFBYA×ＣＯ×α
を演算し、このＴｉに対応するパルス幅の燃料噴射パル
スを、機関回転に同期して各燃料噴射弁３に出力する。

【００１８】ここで、前記空燃比センサ６，８は、排気
中の酸素濃度に応じた信号を出力するもので、コントロ
ールユニット４は、空燃比センサ６，８からの信号に基
づいて、機関１の燃焼混合気の空燃比（当量比：空気過
剰率λの逆数）を検出し、これが目標当量比TFBYAとな
るように、空燃比フィードバック補正係数αを比例・積
分制御などにより増減設定することで、実際の当量比を
目標当量比TFBYAにフィードバック制御する。

【００１９】前記空燃比センサ６，８としては、空燃比
を広域に検出できるいわゆる広域型空燃比センサを用い
ており、該広域型空燃比センサ６，８のセンサ素子構造
を図２に基づいて説明する。センサ素子の本体２０は、
酸素イオン導電性を有するジルコニア等の固体電解質材
料で形成される多孔質層からなり、排気管５内に配置さ
れる。

【００２０】本体２０の内部には、図で下側から、ヒー
タ２１、大気室２２、ガス拡散室２３が設けられる。前
記ヒータ２１は、通電されることで発熱してセンサ素子
を加熱する。前記大気室２２は、排気管５の外側で、基
準ガスである大気と連通するように形成される。

【００２１】前記ガス拡散室２３は、本体２０の図で上
面側より形成した排気導入孔２４により、γアルミナ等
で形成される多孔質の保護層２５を介して、排気が導入
されるように形成される。ここで、大気室２２とガス拡
散室２３とを隔てる本体２０を挟んで、大気室２２側に
電極２６Ａを設け、ガス拡散室２３側に電極２６Ｂを設
けてあり、前記電極２６Ａ，２６Ｂでネルンストセル部
２６が構成される。

【００２２】また、ガス拡散室２３と排気雰囲気とを隔
てる本体２０を挟んで、ガス拡散室２３側に電極２７Ｂ
を設け、排気雰囲気側の本体２０の上壁に保護層２８で
覆って電極２７Ａを設けてあり、前記電極２７Ａ，２７
Ｂでポンプセル部２７が構成される。前記ネルンストセ
ル部２６は、ガス拡散室２３内の酸素イオン濃度（酸素
分圧）と、大気室２２内の酸素イオン濃度（酸素分圧）
との比に応じた電圧を発生し、該電圧を検出すること
で、空燃比が理論空燃比（λ＝１）に対してリーンであ
るかリッチであるかを検出することができる。

【００２３】ポンプセル部２７は、前記電極２７Ａ，２
７Ｂ間に電圧が印加されると、ガス拡散室２３内の酸素
イオンが移動して、電極２７Ａ，２７Ｂ間に電流が流れ
る。そして、前記電極２７Ａ，２７Ｂ間に流れる電流値
（限界電流値）Ｉｐは、ガス拡散室２３内の酸素イオン
濃度に影響されるので、電流値Ｉｐを検出すれば、排気
の空燃比を検出することができる。

【００２４】すなわち、図３（Ａ）に示すように、ポン
プセル部２７の電圧−電流特性は、空燃比に応じて変化
し、所定の電圧Ｖｐを印加したときの電流値Ｉｐより排
気の空燃比を検出することができる。また、ネルンスト
セル部２７でのリーン・リッチの出力に基づいて、ポン
プセル部２７に対する電圧の印加方向を反転させること
で、リーン領域とリッチ領域との両方の空燃比領域にお
いて、図３（Ｂ）に示すように、ポンプセル部２７を流
れる電流値Ｉｐに基づいて空燃比の検出が可能となる。

【００２５】上記のような構造及び特性とを有する空燃
比センサ６，８において、ヒータ２１への通電を制御す
るために、センサ素子（特にネルンストセル部２６）に
高周波の交流電圧を印加して、そのインピーダンスが計
測される。図４は、空燃比センサ６，８のセンサ素子
（ネルンストセル部及びポンプセル部）及びセンサ素子
加熱用のヒータに対する制御回路を示している。

【００２６】前記ネルンストセル部２６には、インピー
ダンスの検出のため、前記コントロールユニット４に内
蔵されるマイコン３０の制御の下に、交流電源３１から
高周波の交流電圧（例えば周波数ｆ＝３ＫＨｚ、振幅1.
75Ｖ）を印加し、これによりネルンストセル部２６に流
れる電流値Ｉｓを電流検出用抵抗３２と検出アンプ３３
とにより電圧変換する。

【００２７】前記検出アンプ３３からの信号は、例えば
ハイパスフィルタと積分器とからなるインピーダンス検
出回路３４に入力することで、交流成分のみを取出し
て、その振幅からインピーダンスＲｉを検出する。これ
により、ネルンストセル部２６のインピーダンスＲｉを
計測することができる。また、検出アンプ３３からの信
号は、ローパスフィルタ３５に入力することで、直流成
分のみを取出して、酸素濃度に応じてネルンストセル部
２６で発生する電圧を検出する。これにより、酸素濃度
のリーン・リッチを検出することができるポンプセル部
２７には、マイコン３０の制御の下に、直流電源３６よ
り所定の電圧Ｖｐを印加するが、印加方向はネルンスト
セル部２６により検出される酸素濃度のリーン・リッチ
に応じて反転させ、これによりポンプセル部２７に流れ
る電流Ｉｐを電流検出用抵抗３７と検出アンプ３８とに
より電圧変換して検出する。これにより、空燃比を検出
することができる。

【００２８】前記ヒータ２１には、バッテリ電圧ＶＢを
印加するが、通電回路中にスイッチング素子３９を設け
てあり、このスイッチング素子３９のＯＮ・ＯＦＦをマ
イコン３０によりデューティ制御することにより、ヒー
タ２１への通電量を制御することができる。図５のフロ
ーチャートは、前記インピーダンスの計測に基づき排気
温度を推定し、該推定された排気温度に基づきヒータ２
１の通電制御を行う処理を示す。

【００２９】この図５のフローチャートにおいて、ステ
ップＳ１では、空燃比センサ６，８のヒータ２１への通
電を停止する。ステップＳ２では、ヒータ２１への通電
を停止してから所定時間（例えば２〜３秒）が経過した
か否かを判別し、所定時間が経過した時点で、空燃比セ
ンサの温度が略排気温度相当になっているものと推定し
てステップＳ３へ進む。

【００３０】ステップＳ３では、各空燃比センサ６，８
のネルンストセル部２６のインピーダンスを計測する。
ここでは、上流側の空燃比センサ６のインピーダンスを
ＦｒＲｉとし、下流側の空燃比センサ８のインピーダン
スをＲｅＲｉとする。ステップＳ４では、予め設定され
た、インピーダンスＲｅＲｉを変数としてＦｒＲｉを算
出する関数ｆに、前記ステップＳ３で計測されたインピ
ーダンスＲｅＲｉを代入し、この関数ｆに基づき算出さ
れたインピーダンスｆ（ＲｅＲｉ）と、実際に計測され
たインピーダンスＦｒＲｉとが略等しいか否かを判別す
る。

【００３１】ステップＳ４で、前記関数ｆに基づき算出
されたインピーダンスｆ（ＲｅＲｉ）と計測値ＦｒＲｉ
とが略等しいと判別されたとき、換言すれば、上流側の
空燃比センサ６のインピーダンスＦｒＲｉと、下流側の
空燃比センサ８のインピーダンスＲｅＲｉとの相関が、
予め設定された関数ｆ（相関）に対応するときには、前
記計測されたインピーダンスＦｒＲｉが排気温度に相関
する値として計測されていると判断し、ステップＳ５へ
進んで、前記計測されたインピーダンスＦｒＲｉを排気
温度を推定するのに用いるインピーダンスＲｉにセット
する。

【００３２】一方、前記関数ｆに基づき算出されたイン
ピーダンスｆ（ＲｅＲｉ）と計測値ＦｒＲｉとが異なっ
ているとき、換言すれば、上流側の空燃比センサ６のイ
ンピーダンスＦｒＲｉと、下流側の空燃比センサ８のイ
ンピーダンスＲｅＲｉとの相関が、予め設定された関数
ｆ（相関）に対応しないときには、環境条件の影響があ
り、これによってインピーダンスＦｒＲｉと排気温度と
の相関が変化しているものと推定し、ステップＳ６へ進
む。

【００３３】ステップＳ６では、冷却水温度Ｔｗ（機関
温度），基本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷），目標当量比
（目標空燃比），始動後の経過時間を変数とする関数ｇ
によって、前記計測されたインピーダンスＦｒＲｉの補
正値βを設定する。即ち、上流側の空燃比センサ６のイ
ンピーダンスＦｒＲｉと、下流側の空燃比センサ８のイ
ンピーダンスＲｅＲｉとの相関が、予め設定された関数
ｆ（相関）に対応しないときには、例えば空燃比センサ
の熱が排気管などに奪われるなどして空燃比センサの温
度が排気温度相当値からずれ、これによってインピーダ
ンスの相関が本来の相関からずれたものと推定される。

【００３４】そこで、前記ステップＳ６では、上流側の
空燃比センサ６のインピーダンスＦｒＲｉの環境条件に
よるずれを補正すべく、排気管からの吸熱状態に示す運
転条件である冷却水温度Ｔｗ（機関温度），基本燃料噴
射量Ｔｐ（機関負荷），目標当量比（目標空燃比），始
動後の経過時間に基づいて、空燃比センサの熱が奪われ
る条件であるときほど、インピーダンスＲｅＲｉをより
小さく補正（推定排温をより高く補正）するように、補
正値βを設定する。

【００３５】尚、負荷に基づく補正値βの設定において
は、負荷を代表するシリンダ吸入空気量の始動からの積
算値を求め、該積算値に基づいて補正値βを設定させる
ようにしても良い。また、補正値βを算出するための変
数として、上記冷却水温度Ｔｗ（機関温度），基本燃料
噴射量Ｔｐ（機関負荷），目標当量比（目標空燃比），
始動後の経過時間のうちの一部を用いる構成であっても
良い。

【００３６】更に、空燃比センサの熱が外気に奪われる
ことに対応すべく、外気温度センサを設け、該外気温度
センサで検出される外気温度に応じて補正値βを設定す
る構成としても良い。ステップＳ６で補正値βを設定す
ると、ステップＳ７では、インピーダンスＦｒＲｉの計
測値に補正値βを加算した結果を、排気温度を推定する
のに用いるインピーダンスＲｉにセットする。

【００３７】ステップＳ８では、予めインピーダンスＲ
ｉと排気温度との相関を記憶したテーブルを参照し、ス
テップＳ５又はステップＳ７で設定されたインピーダン
スＲｉに対応する排気温度を検索する。ステップＳ９で
は、前記ステップＳ８で求めた排気温度に応じて前記ス
イッチング素子３９のデューティ制御値を決定し、ヒー
タ２１への通電量を排気温度に応じた値とする。

【００３８】尚、前記ステップＳ８で求めた排気温度に
応じて、触媒７の活性状態を判断することも可能であ
る。上記実施の形態では、空燃比センサとしてネルンス
トセル部及びポンプセル部を備えた広域型空燃比センサ
を用いる構成としたが、理論空燃比に対するリッチ・リ
ーンを検出するストイキセンサを用いる構成であっても
良く、空燃比センサの構成を限定するものではない。

【００３９】図６のフローチャートは、インピーダンス
に基づく排気温度推定の第２の実施形態を示すものであ
る。図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１１〜
ステップＳ１４では、前記ステップＳ１〜４と同様な処
理を行い、関数ｆ（第１の相関）に基づき算出されたイ
ンピーダンスｆ（ＲｅＲｉ）と計測値ＦｒＲｉとが異な
っているとき、換言すれば、上流側の空燃比センサ６の
インピーダンスＦｒＲｉと、下流側の空燃比センサ８の
インピーダンスＲｅＲｉとの相関が、予め設定された関
数ｆ（第１の相関）に対応しないときには、ステップＳ
１５，ステップＳ１６へ進む。

【００４０】上記ステップＳ１５では、前記ステップＳ
６と同様にして補正値βを設定し、ステップＳ１６で
は、ステップＳ７と同様に、前記補正値βをインピーダ
ンスＦｒＲｉの計測値に加算し、該加算結果を、排気温
度を推定するのに用いるインピーダンスＲｉにセットす
る。一方、ステップＳ１４で、関数ｆ（第１の相関）に
基づき算出されたインピーダンスＦｒＲｉと計測値とが
略等しいと判別されたとき、換言すれば、上流側の空燃
比センサ６のインピーダンスＦｒＲｉと、下流側の空燃
比センサ８のインピーダンスＲｅＲｉとの相関が、予め
設定された関数ｆに対応するときには、ステップＳ１７
へ進む。

【００４１】ステップＳ１７では、予め設定された、イ
ンピーダンスＲｅＲｉを変数としてＦｒＲｉを算出する
関数ｈ（第２の相関）に、前記ステップＳ３で計測され
たインピーダンスＲｅＲｉを代入してＦｒＲｉを算出
し、前記関数ｈに基づき算出されたインピーダンスｈ
（ＲｅＲｉ）と、実際に計測されたインピーダンスＦｒ
Ｒｉとが略等しいか否かを判別する。

【００４２】そして、前記関数ｈに基づき算出されたイ
ンピーダンスｈ（ＲｅＲｉ）と、実際に計測されたイン
ピーダンスＦｒＲｉとが略等しい場合には、ステップＳ
１８へ進んで、計測されたインピーダンスＦｒＲｉを排
気温度を推定するのに用いるインピーダンスＲｉにその
ままセットする。一方、前記関数ｈに基づき算出された
インピーダンスｈ（ＲｅＲｉ）と、実際に計測されたイ
ンピーダンスＦｒＲｉとが等しくない場合には、ステッ
プＳ１９へ進む。

【００４３】ステップＳ１９では、インピーダンスＲｅ
Ｒｉを変数とする関数ｊに、計測されたインピーダンス
ＲｅＲｉを代入して補正値γを算出し、次のステップＳ
２０では、計測されたインピーダンスＦｒＲｉに前記補
正値γを加算した結果を、排気温度を推定するのに用い
るインピーダンスＲｉにセットする。上下流のセンサの
インピーダンスが、関数ｆで示される相関に合致する場
合には、環境条件の影響はないものと推定できるが、更
に、関数ｈで示される相関に合致しているか否かを判別
させることで、インピーダンスＦｒＲｉが排気温度に対
して所期の相関を示す状態であるか否か、換言すれば、
後述するステップＳ２１で参照するインピーダンスＲｉ
と排気温度との相関を記憶したテーブルに合致する状態
であるか否かを、下流側のインピーダンスＲｅＲｉを基
準に判断して、前記所期の相関にのらない状態の場合に
は、インピーダンスＦｒＲｉを補正することで、前記テ
ーブルの参照で排気温度が正しく推定されるようにす
る。

【００４４】ステップＳ２１では、前記ステップＳ８と
同様に、予めインピーダンスＲｉと排気温度との相関を
記憶したテーブルを参照し、前記インピーダンスＲｉに
対応する排気温度を検索する。そして、ステップＳ２２
では、前記推定された排気温度に基づいて、ヒータ２１
への通電量の決定や、触媒７の活性判定などを行う。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態を示す内燃機関のシステム図。

【図２】空燃比センサのセンサ素子構造を示す図。

【図３】空燃比センサのセンサ素子の特性図。

【図４】空燃比センサのセンサ素子及びヒータに対する
制御回路図。

【図５】排気温度の推定及び推定結果に基づくヒータ制
御の第１実施形態を示すフローチャート。

【図６】排気温度の推定及び推定結果に基づくヒータ制
御の第２実施形態を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…エンジン４…コントロールユニット６…上流側の空燃比センサ７…排気浄化触媒８…上流側の空燃比センサ９…エアフローメータ１０…クランク角センサ１１…水温センサ２１…ヒータ２６…ネルンストセル部２７…ポンプセル部３０…マイコン３１…交流電源３４…インピーダンス検出回路

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０１Ｎ 27/41 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３２５Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気管の途中に触媒が介装されると共に、
該触媒の前後にそれぞれ空燃比センサを備えた内燃機関
において、前記触媒上流側の空燃比センサのセンサ素子のインピー
ダンスと、前記触媒下流側の空燃比センサのセンサ素子
のインピーダンスとの相関が、予め設定された相関に対
応するときに、前記触媒上流側の空燃比センサのセンサ
素子のインピーダンスに基づいて排気温度を推定する一
方、前記予め設定された相関に対応しないときに、前記
触媒上流側の空燃比センサのセンサ素子のインピーダン
スを運転条件に応じて補正し、該補正後のインピーダン
スに基づいて排気温度を推定することを特徴とする内燃
機関の排気温度推定装置。
【請求項２】排気管の途中に触媒が介装されると共に、
該触媒の前後にそれぞれ空燃比センサを備えた内燃機関
において、前記触媒上流側の空燃比センサのセンサ素子のインピー
ダンスと、前記触媒下流側の空燃比センサのセンサ素子
のインピーダンスとの相関が、予め設定された第１の相
関に対応し、かつ、予め設定された第２の相関に対応す
るときに、前記触媒上流側の空燃比センサのセンサ素子
のインピーダンスに基づいて排気温度を推定し、前記第
１の相関に対応し、かつ、前記第２の相関に対応しない
ときに、前記触媒下流側の空燃比センサのセンサ素子の
インピーダンスに応じて設定される補正値で前記触媒上
流側の空燃比センサのセンサ素子のインピーダンスを補
正し、該補正後のインピーダンスに基づいて排気温度を
推定する一方、前記第１の相関に対応しないときに、前
記触媒上流側の空燃比センサのセンサ素子のインピーダ
ンスを運転条件に応じて補正し、該補正後のインピーダ
ンスに基づいて排気温度を推定することを特徴とする内
燃機関の排気温度推定装置。
【請求項３】前記運転条件として、機関温度，空燃比，
始動後の経過時間，機関負荷のうちの少なくとも１つを
含むことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の
排気温度推定装置。
【請求項４】前記空燃比センサがセンサ素子を加熱する
ヒータを備える構成であって、前記ヒータへの通電を停
止してから所定時間以上経過してから計測されたインピ
ーダンスに基づいて排気温度の推定を行わせることを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関
の排気温度推定装置。
【請求項５】前記空燃比センサが、空燃比のリーン・リ
ッチに応じた電圧を発生するネルンストセル部と、該ネ
ルンストセル部により検出される空燃比のリーン・リッ
チに応じた方向に所定の電圧が印加されて空燃比に応じ
て電流値が連続的に変化するポンプセル部とを備え、前記ネルンストセル部に交流電圧を印加し、前記ネルン
ストセル部に流れる電流値よりセンサ素子である前記ネ
ルンストセル部のインピーダンスを計測する構成である
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１つに記載の内
燃機関の排気温度推定装置。