JP2003049700A - 排気ガスセンサのヒータ制御装置 - Google Patents
排気ガスセンサのヒータ制御装置Info
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- JP2003049700A JP2003049700A JP2001235102A JP2001235102A JP2003049700A JP 2003049700 A JP2003049700 A JP 2003049700A JP 2001235102 A JP2001235102 A JP 2001235102A JP 2001235102 A JP2001235102 A JP 2001235102A JP 2003049700 A JP2003049700 A JP 2003049700A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷機始動後と暖機再始動後とにかかわらず、
排気管温度を精度良く推定して、ヒータ制御の開始時期
を決定することにより、排気ガスセンサの排気凝縮水に
よる素子割れ等を防止しつつ、早期活性化を可能とす
る。 【解決手段】 始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰou
t とを検出し（Ｓ２）、これらから始動時の排気管温度
である基本排気管温度ＴＭＰexh0を求める（Ｓ３、Ｓ
４）。始動後は、単位時間当たりの排気管温度上昇代Ｔ
ＥＸＨを推定し（Ｓ５〜Ｓ９）、これを積算すること
で、始動後の排気管温度の変化（総温度上昇代ΣＴＥＸ
Ｈ）を推定し（Ｓ１０）、前記基本排気管温度ＴＭＰex
h0に総温度上昇代ΣＴＥＸＨを加算することで、排気管
温度ＴＭＰexh を推定する（Ｓ１１）。この排気管温度
ＴＭＰexh が所定の露点以上となった場合に、排気ガス
センサのヒータの電源をＯＮにする（Ｓ１２、Ｓ１
３）。
排気管温度を精度良く推定して、ヒータ制御の開始時期
を決定することにより、排気ガスセンサの排気凝縮水に
よる素子割れ等を防止しつつ、早期活性化を可能とす
る。 【解決手段】 始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰou
t とを検出し（Ｓ２）、これらから始動時の排気管温度
である基本排気管温度ＴＭＰexh0を求める（Ｓ３、Ｓ
４）。始動後は、単位時間当たりの排気管温度上昇代Ｔ
ＥＸＨを推定し（Ｓ５〜Ｓ９）、これを積算すること
で、始動後の排気管温度の変化（総温度上昇代ΣＴＥＸ
Ｈ）を推定し（Ｓ１０）、前記基本排気管温度ＴＭＰex
h0に総温度上昇代ΣＴＥＸＨを加算することで、排気管
温度ＴＭＰexh を推定する（Ｓ１１）。この排気管温度
ＴＭＰexh が所定の露点以上となった場合に、排気ガス
センサのヒータの電源をＯＮにする（Ｓ１２、Ｓ１
３）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスセンサの
ヒータ制御装置に関する。
ヒータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気通路に酸素センサ等の排
気ガスセンサを設けて、各種制御を行う場合、排気ガス
センサは、始動後、所定の活性温度に到達するまでの
間、正確に出力をすることができない。このため、排気
ガスセンサにヒータを設け、早期活性化を図るようにし
ている。
気ガスセンサを設けて、各種制御を行う場合、排気ガス
センサは、始動後、所定の活性温度に到達するまでの
間、正確に出力をすることができない。このため、排気
ガスセンサにヒータを設け、早期活性化を図るようにし
ている。
【０００３】例えば特開平１１−１８４４３１号公報に
記載の技術では、このヒータの制御に際し、冷間状態か
ら昇温される際に素子抵抗又は素子温度を検出すると共
に、その変化速度を算出する手段を備え、素子抵抗又は
素子温度の変化速度を目標値にオープン制御する。ま
た、昇温時であるか昇温後の定常時であるかを判別し、
昇温後の定常時であれば、素子抵抗又は素子温度をフィ
ードバック制御する。
記載の技術では、このヒータの制御に際し、冷間状態か
ら昇温される際に素子抵抗又は素子温度を検出すると共
に、その変化速度を算出する手段を備え、素子抵抗又は
素子温度の変化速度を目標値にオープン制御する。ま
た、昇温時であるか昇温後の定常時であるかを判別し、
昇温後の定常時であれば、素子抵抗又は素子温度をフィ
ードバック制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ヒータ制御においては、排気ガスセンサの熱応力による
素子割れ（ヒートショック）や接合面剥離の防止は可能
であるが、排気凝縮水の被水による素子割れ等は回避で
きないという問題点があった。また、排気管温度を推定
し、この排気管温度が露点（Dew Point ）を超えたとき
に、排気凝縮水が無くなったものとみなして、ヒータ制
御を開始することが考えられるが、従来の一般的なマッ
プを用いたエンジン運転条件（エンジン回転数及び負
荷）からの排気管温度の推定では、冷機始動後と暖機再
始動後とを考慮していないため、特に暖機再始動後の場
合に実際の排気管温度とは異なる間違った推定を行って
しまい、具体的には、暖機始動後はフリクションが少な
いので負荷が軽いため、冷機始動後に比べて排気管温度
を低めに推定してしまい、ヒータ制御の開始を必要以上
に遅らせてしまうという問題点があった。
ヒータ制御においては、排気ガスセンサの熱応力による
素子割れ（ヒートショック）や接合面剥離の防止は可能
であるが、排気凝縮水の被水による素子割れ等は回避で
きないという問題点があった。また、排気管温度を推定
し、この排気管温度が露点（Dew Point ）を超えたとき
に、排気凝縮水が無くなったものとみなして、ヒータ制
御を開始することが考えられるが、従来の一般的なマッ
プを用いたエンジン運転条件（エンジン回転数及び負
荷）からの排気管温度の推定では、冷機始動後と暖機再
始動後とを考慮していないため、特に暖機再始動後の場
合に実際の排気管温度とは異なる間違った推定を行って
しまい、具体的には、暖機始動後はフリクションが少な
いので負荷が軽いため、冷機始動後に比べて排気管温度
を低めに推定してしまい、ヒータ制御の開始を必要以上
に遅らせてしまうという問題点があった。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、冷機始動後と暖機再始動後とにかかわらず、排気管
温度を精度良く推定して、ヒータ制御の開始時期を決定
することにより、排気ガスセンサの排気凝縮水による素
子割れ等を防止しつつ、早期活性化を可能とすることの
できる排気ガスセンサのヒータ制御装置を提供すること
を目的とする。
み、冷機始動後と暖機再始動後とにかかわらず、排気管
温度を精度良く推定して、ヒータ制御の開始時期を決定
することにより、排気ガスセンサの排気凝縮水による素
子割れ等を防止しつつ、早期活性化を可能とすることの
できる排気ガスセンサのヒータ制御装置を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明では、始動時の排気管温度である基本排気管温度を推
定する基本排気管温度推定手段と、始動後の排気管温度
の変化を推定する排気管温度変化推定手段と、を含んで
構成され、前記基本排気管温度とその後の排気管温度の
変化とから、排気管温度を推定する排気管温度推定手段
を備え、排気管温度の推定値が所定値以上となったとき
に排気ガスセンサのヒータの電源をＯＮにすることを特
徴とする。
明では、始動時の排気管温度である基本排気管温度を推
定する基本排気管温度推定手段と、始動後の排気管温度
の変化を推定する排気管温度変化推定手段と、を含んで
構成され、前記基本排気管温度とその後の排気管温度の
変化とから、排気管温度を推定する排気管温度推定手段
を備え、排気管温度の推定値が所定値以上となったとき
に排気ガスセンサのヒータの電源をＯＮにすることを特
徴とする。
【０００７】請求項２の発明では、前記排気管温度推定
手段は、前記基本排気管温度推定手段により推定された
基本排気管温度と、前記排気管温度変化推定手段により
推定された排気管温度の変化との和として、排気管温度
を算出することを特徴とする。請求項３の発明では、前
記基本排気管温度推定手段は、始動時の暖機状態に応じ
て基本排気管温度を推定するものであることを特徴とす
る。
手段は、前記基本排気管温度推定手段により推定された
基本排気管温度と、前記排気管温度変化推定手段により
推定された排気管温度の変化との和として、排気管温度
を算出することを特徴とする。請求項３の発明では、前
記基本排気管温度推定手段は、始動時の暖機状態に応じ
て基本排気管温度を推定するものであることを特徴とす
る。
【０００８】請求項４の発明では、前記始動時の暖機状
態は、始動時のエンジン温度と外気温度とに基づいて検
出することを特徴とする。請求項５の発明では、前記基
本排気管温度推定手段は、始動時の外気温度に、始動時
のエンジン温度と外気温度との差に基づく補正係数を乗
じて、基本排気管温度を算出するものであることを特徴
とする。
態は、始動時のエンジン温度と外気温度とに基づいて検
出することを特徴とする。請求項５の発明では、前記基
本排気管温度推定手段は、始動時の外気温度に、始動時
のエンジン温度と外気温度との差に基づく補正係数を乗
じて、基本排気管温度を算出するものであることを特徴
とする。
【０００９】請求項６の発明では、前記排気管温度変化
推定手段は、単位時間当たりの排気管温度上昇代を推定
する排気管温度上昇代推定手段を有し、推定された単位
時間当たりの排気管温度上昇代を積算して、始動後の排
気管温度の変化を算出することを特徴とする。請求項７
の発明では、前記排気管温度上昇代推定手段は、エンジ
ン回転数とエンジン負荷とをパラメータとするマップを
参照して、単位時間当たりの排気管温度上昇代を推定す
るものであることを特徴とする。
推定手段は、単位時間当たりの排気管温度上昇代を推定
する排気管温度上昇代推定手段を有し、推定された単位
時間当たりの排気管温度上昇代を積算して、始動後の排
気管温度の変化を算出することを特徴とする。請求項７
の発明では、前記排気管温度上昇代推定手段は、エンジ
ン回転数とエンジン負荷とをパラメータとするマップを
参照して、単位時間当たりの排気管温度上昇代を推定す
るものであることを特徴とする。
【００１０】請求項８の発明では、前記排気管温度上昇
代推定手段は、排気管温度上昇代のマップを参照して得
た値を、吸入空気量加重平均値の変化率により補正する
ことを特徴とする。請求項９の発明では、前記排気管温
度上昇代推定手段は、排気管温度上昇代のマップを参照
して得た値を、環境補正係数により補正することを特徴
とする。
代推定手段は、排気管温度上昇代のマップを参照して得
た値を、吸入空気量加重平均値の変化率により補正する
ことを特徴とする。請求項９の発明では、前記排気管温
度上昇代推定手段は、排気管温度上昇代のマップを参照
して得た値を、環境補正係数により補正することを特徴
とする。
【００１１】請求項１０の発明では、前記環境補正係数
は、エンジン温度と外気温度とに応じて設定することを
特徴とする。請求項１１の発明では、前記排気管温度上
昇代推定手段は、排気管温度上昇代のマップを参照して
得た値を、遅れ補正係数により補正することを特徴とす
る。請求項１２の発明では、前記遅れ補正係数は、エン
ジン温度と外気温度とに応じて設定することを特徴とす
る。
は、エンジン温度と外気温度とに応じて設定することを
特徴とする。請求項１１の発明では、前記排気管温度上
昇代推定手段は、排気管温度上昇代のマップを参照して
得た値を、遅れ補正係数により補正することを特徴とす
る。請求項１２の発明では、前記遅れ補正係数は、エン
ジン温度と外気温度とに応じて設定することを特徴とす
る。
【００１２】
【発明の効果】請求項１並びに請求項２の発明によれ
ば、始動時の排気管温度である基本排気管温度の推定
と、始動後の排気管温度の変化の推定とを行って、排気
管温度を推定するため、冷機始動後と暖機再始動後とに
かかわらず、排気管温度を精度良く推定することがで
き、これに基づいてヒータ制御の開始時期を決定するこ
とにより、排気ガスセンサの排気凝縮水による素子割れ
等を防止しつつ、早期活性化を可能とすることができ
る。
ば、始動時の排気管温度である基本排気管温度の推定
と、始動後の排気管温度の変化の推定とを行って、排気
管温度を推定するため、冷機始動後と暖機再始動後とに
かかわらず、排気管温度を精度良く推定することがで
き、これに基づいてヒータ制御の開始時期を決定するこ
とにより、排気ガスセンサの排気凝縮水による素子割れ
等を防止しつつ、早期活性化を可能とすることができ
る。
【００１３】請求項３、請求項４並びに請求項５の発明
によれば、冷機始動時と暖機再始動時とにかかわらず、
始動時の排気管温度である基本排気管温度を精度良く推
定することができる。請求項６の発明によれば、単位時
間当たりの排気管温度上昇代を推定し、これを積算する
ことで、始動後の排気管温度の変化を精度良く推定する
ことができる。
によれば、冷機始動時と暖機再始動時とにかかわらず、
始動時の排気管温度である基本排気管温度を精度良く推
定することができる。請求項６の発明によれば、単位時
間当たりの排気管温度上昇代を推定し、これを積算する
ことで、始動後の排気管温度の変化を精度良く推定する
ことができる。
【００１４】請求項７の発明によれば、基準となる単位
時間当たりの排気管温度上昇代をマップを用いて、簡単
に推定可能となる。請求項８の発明によれば、排気管温
度上昇代のマップを参照して得た値を、吸入空気量加重
平均値の変化率により補正することで、運転状態の方向
性（例えば負荷の変化方向）を考慮して、排気管温度を
推定可能となる。
時間当たりの排気管温度上昇代をマップを用いて、簡単
に推定可能となる。請求項８の発明によれば、排気管温
度上昇代のマップを参照して得た値を、吸入空気量加重
平均値の変化率により補正することで、運転状態の方向
性（例えば負荷の変化方向）を考慮して、排気管温度を
推定可能となる。
【００１５】請求項９並びに請求項１０の発明によれ
ば、排気管温度上昇代のマップを参照して得た値を、環
境状態により補正することで、より精度良く排気管温度
を推定可能となる。請求項１１の発明によれば、排気管
温度上昇代のマップを参照して得た値を、遅れ補正係数
により補正することで、過渡変化に精度良く対応可能と
なる。
ば、排気管温度上昇代のマップを参照して得た値を、環
境状態により補正することで、より精度良く排気管温度
を推定可能となる。請求項１１の発明によれば、排気管
温度上昇代のマップを参照して得た値を、遅れ補正係数
により補正することで、過渡変化に精度良く対応可能と
なる。
【００１６】請求項１２の発明では、前記遅れ補正係数
をエンジン温度と外気温度とに応じて設定することで、
環境状態に応じた補正も可能となる。
をエンジン温度と外気温度とに応じて設定することで、
環境状態に応じた補正も可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
自動車用エンジンの概略図である。エンジン１からの排
気ガスは、排気マニホールド２、マニホールド触媒３、
排気管４、床下触媒５、排気管６、マフラー７をへ経て
排出される。
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
自動車用エンジンの概略図である。エンジン１からの排
気ガスは、排気マニホールド２、マニホールド触媒３、
排気管４、床下触媒５、排気管６、マフラー７をへ経て
排出される。
【００１８】ここにおいて、マニホールド触媒３上流側
に第１の排気ガスセンサ（フロント側酸素センサ）８が
設けられ、また床下触媒５下流側に第２の排気ガスセン
サ（リア側酸素センサ）９が設けられており、これらの
信号はエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵとい
う）１０に入力されて、エンジン１の空燃比制御などに
用いられる。
に第１の排気ガスセンサ（フロント側酸素センサ）８が
設けられ、また床下触媒５下流側に第２の排気ガスセン
サ（リア側酸素センサ）９が設けられており、これらの
信号はエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵとい
う）１０に入力されて、エンジン１の空燃比制御などに
用いられる。
【００１９】これらの排気ガスセンサ８、９は、始動
後、所定の活性温度に到達するまでの間、正確に出力を
することができないため、図示しないヒータを内蔵さ
せ、早期活性化を図るようにしている。しかし、排気凝
縮水が存在すると、その被水により、素子割れ等を生じ
るおそれがあり、特に排気ガスセンサ８、９のうち、下
流側の排気ガスセンサ９は、その配置部に排気凝縮水が
たまりやすいため、排気管温度を推定し、これが露点を
超え、排気凝縮水が無くなったことを確認してから、ヒ
ータの電源をＯＮにして、ヒータ制御を開始する必要が
ある。
後、所定の活性温度に到達するまでの間、正確に出力を
することができないため、図示しないヒータを内蔵さ
せ、早期活性化を図るようにしている。しかし、排気凝
縮水が存在すると、その被水により、素子割れ等を生じ
るおそれがあり、特に排気ガスセンサ８、９のうち、下
流側の排気ガスセンサ９は、その配置部に排気凝縮水が
たまりやすいため、排気管温度を推定し、これが露点を
超え、排気凝縮水が無くなったことを確認してから、ヒ
ータの電源をＯＮにして、ヒータ制御を開始する必要が
ある。
【００２０】かかる排気管温度の推定のため、本実施形
態では、エンジン１の温度（油水温）として冷却水温Ｔ
ＭＰtwを検出する水温センサ１１と、外気温ＴＭＰout
を検出する外気温センサ１２とを用い、これらセンサの
信号をＥＣＵ１０に入力している。図２は本実施形態に
おいてＥＣＵ１０により実行される排気管温度推定によ
るヒータ制御ルーチンのフローチャートである。尚、本
ルーチンはイグニッションスイッチのＯＮ後に実行され
る。
態では、エンジン１の温度（油水温）として冷却水温Ｔ
ＭＰtwを検出する水温センサ１１と、外気温ＴＭＰout
を検出する外気温センサ１２とを用い、これらセンサの
信号をＥＣＵ１０に入力している。図２は本実施形態に
おいてＥＣＵ１０により実行される排気管温度推定によ
るヒータ制御ルーチンのフローチャートである。尚、本
ルーチンはイグニッションスイッチのＯＮ後に実行され
る。
【００２１】Ｓ１では、エンジンが始動したか否かを判
定し、始動した場合にＳ２へ進む。次に、Ｓ２〜Ｓ４の
実行により、始動時の暖機状態に応じて（始動時の水温
ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout とに基づいて）始動時の排
気管温度である基本排気管温度ＴＭＰexh0を求めるが、
ここでは、始動時の外気温ＴＭＰout に、始動時の水温
ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout との温度差に基づく補正係
数ＨＯＳＫＷを乗じて、基本排気管温度ＴＭＰexh0を求
める。以下にＳ２〜Ｓ４の各ステップについて詳述す
る。
定し、始動した場合にＳ２へ進む。次に、Ｓ２〜Ｓ４の
実行により、始動時の暖機状態に応じて（始動時の水温
ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout とに基づいて）始動時の排
気管温度である基本排気管温度ＴＭＰexh0を求めるが、
ここでは、始動時の外気温ＴＭＰout に、始動時の水温
ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout との温度差に基づく補正係
数ＨＯＳＫＷを乗じて、基本排気管温度ＴＭＰexh0を求
める。以下にＳ２〜Ｓ４の各ステップについて詳述す
る。
【００２２】Ｓ２では、始動時の暖機状態の検出のた
め、始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout とを検出
する。Ｓ３では、始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰ
out との温度差（絶対値）｜ＴＭＰtw−ＴＭＰout ｜を
求め、これに応じて、予め定められたテーブルを参照す
ることで、下記のように、基本排気管温度補正係数ＨＯ
ＳＫＷを求める。
め、始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout とを検出
する。Ｓ３では、始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰ
out との温度差（絶対値）｜ＴＭＰtw−ＴＭＰout ｜を
求め、これに応じて、予め定められたテーブルを参照す
ることで、下記のように、基本排気管温度補正係数ＨＯ
ＳＫＷを求める。
【００２３】
温度差≦２０℃のとき ＨＯＳＫＷ＝ＨＯＳＫＷ１＃
２０℃＜温度差≦５０℃のとき ＨＯＳＫＷ＝ＨＯＳＫＷ２＃
５０℃＜温度差≦７０℃のとき ＨＯＳＫＷ＝ＨＯＳＫＷ３＃
７０℃＜温度差のとき ＨＯＳＫＷ＝ＨＯＳＫＷ４＃
ここで、温度差｜ＴＭＰtw−ＴＭＰout ｜が大きいほ
ど、補正係数ＨＯＳＫＷが大きくなるように（基本排気
管温度ＴＭＰexh0を高く推定できるように）、ＨＯＳＫ
Ｗ１＃＜ＨＯＳＫＷ２＃＜ＨＯＳＫＷ３＃＜ＨＯＳＫＷ
４＃とする。
ど、補正係数ＨＯＳＫＷが大きくなるように（基本排気
管温度ＴＭＰexh0を高く推定できるように）、ＨＯＳＫ
Ｗ１＃＜ＨＯＳＫＷ２＃＜ＨＯＳＫＷ３＃＜ＨＯＳＫＷ
４＃とする。
【００２４】Ｓ４では、次式のごとく、外気温ＴＭＰou
t に補正係数ＨＯＳＫＷを乗じて、始動時の排気管温度
である基本排気管温度ＴＭＰexh0を求める。 ＴＭＰexh0＝ＴＭＰout ×ＨＯＳＫＷ ここで、Ｓ２〜Ｓ４の部分が基本排気管温度推定手段に
相当する。次に、Ｓ５〜Ｓ１１のループの単位時間（例
えば１ｍｓ）毎の実行により、単位時間当たりの排気管
温度上昇代ＴＥＸＨを推定し（Ｓ５〜Ｓ９）、これを積
算することで、始動後の排気管温度の変化（総温度上昇
代ΣＴＥＸＨ）を推定し（Ｓ１０）、前記基本排気管温
度ＴＭＰexh0に始動後の排気管温度の変化（総温度上昇
代ΣＴＥＸＨ）を加算することで、排気管温度ＴＭＰex
h を推定する（Ｓ１１）。以下にＳ５〜Ｓ１１の各ステ
ップについて詳述する。
t に補正係数ＨＯＳＫＷを乗じて、始動時の排気管温度
である基本排気管温度ＴＭＰexh0を求める。 ＴＭＰexh0＝ＴＭＰout ×ＨＯＳＫＷ ここで、Ｓ２〜Ｓ４の部分が基本排気管温度推定手段に
相当する。次に、Ｓ５〜Ｓ１１のループの単位時間（例
えば１ｍｓ）毎の実行により、単位時間当たりの排気管
温度上昇代ＴＥＸＨを推定し（Ｓ５〜Ｓ９）、これを積
算することで、始動後の排気管温度の変化（総温度上昇
代ΣＴＥＸＨ）を推定し（Ｓ１０）、前記基本排気管温
度ＴＭＰexh0に始動後の排気管温度の変化（総温度上昇
代ΣＴＥＸＨ）を加算することで、排気管温度ＴＭＰex
h を推定する（Ｓ１１）。以下にＳ５〜Ｓ１１の各ステ
ップについて詳述する。
【００２５】Ｓ５では、単位時間毎に水温ＴＭＰtwと外
気温ＴＭＰout とを検出する。同時に、エンジンの運転
条件として、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷（例
えば燃料噴射パルス）Ｔｐも検出する。Ｓ６では、エン
ジンの運転条件、すなわちエンジン回転数Ｎｅとエンジ
ン負荷Ｔｐとをパラメータとして単位時間当たりの排気
管温度上昇代ＴＥＸＨmap を定めたマップを参照し、Ｎ
ｅ、Ｔｐより、単位時間当たりの排気管温度上昇代ＴＥ
ＸＨmap を求める。
気温ＴＭＰout とを検出する。同時に、エンジンの運転
条件として、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷（例
えば燃料噴射パルス）Ｔｐも検出する。Ｓ６では、エン
ジンの運転条件、すなわちエンジン回転数Ｎｅとエンジ
ン負荷Ｔｐとをパラメータとして単位時間当たりの排気
管温度上昇代ＴＥＸＨmap を定めたマップを参照し、Ｎ
ｅ、Ｔｐより、単位時間当たりの排気管温度上昇代ＴＥ
ＸＨmap を求める。
【００２６】Ｓ７では、吸入空気量加重平均値の変化率
ＫＷＣＴを検出若しくは算出する。Ｓ８では、水温ＴＭ
Ｐtwと外気温ＴＭＰout とをパラメータとして環境補正
係数ＨＯＳＥＮＶを定めたマップを参照し、ＴＭＰtw、
ＴＭＰout より、環境補正係数ＨＯＳＥＮＶを求める。
Ｓ９では、マップより求めた単位時間当たりの排気管温
度上昇代ＴＥＸＨmapを、次式のごとく、吸入空気量加
重平均値の変化率ＫＷＣＴと、遅れ補正係数ＫＡＰＰＡ
＃（定数）と、環境補正係数ＨＯＳＥＮＶとにより補正
して、最終的な単位時間当たりの排気管温度温度上昇代
ＴＥＸＨを求める。
ＫＷＣＴを検出若しくは算出する。Ｓ８では、水温ＴＭ
Ｐtwと外気温ＴＭＰout とをパラメータとして環境補正
係数ＨＯＳＥＮＶを定めたマップを参照し、ＴＭＰtw、
ＴＭＰout より、環境補正係数ＨＯＳＥＮＶを求める。
Ｓ９では、マップより求めた単位時間当たりの排気管温
度上昇代ＴＥＸＨmapを、次式のごとく、吸入空気量加
重平均値の変化率ＫＷＣＴと、遅れ補正係数ＫＡＰＰＡ
＃（定数）と、環境補正係数ＨＯＳＥＮＶとにより補正
して、最終的な単位時間当たりの排気管温度温度上昇代
ＴＥＸＨを求める。
【００２７】ＴＥＸＨ＝ＴＥＸＨmap ×ＫＷＣＴ×ＫＡ
ＰＰＡ＃×ＨＯＳＥＮＶ ここで、前記遅れ補正係数ＫＡＰＰＡ＃は、フィルタ時
定数補正係数であり、一次遅れの式で推定する場合に、
排気温度の過渡の追従性をよくするためのものである。
また、吸入空気量加重平均値の変化率ＫＷＣＴにより補
正しているのは、次の理由による。排気管温度上昇代の
マップは定常状態におけるマップであり、単位時間（サ
ンプリング時間）内での吸入空気量の変化によっては上
記マップ値のみで代表できない。従って、運転条件によ
る排気温度上昇代に加重平均された吸入空気量（Ｑａ）
の変化率を乗じることで、運転条件変化によるバラツキ
を抑えている。
ＰＰＡ＃×ＨＯＳＥＮＶ ここで、前記遅れ補正係数ＫＡＰＰＡ＃は、フィルタ時
定数補正係数であり、一次遅れの式で推定する場合に、
排気温度の過渡の追従性をよくするためのものである。
また、吸入空気量加重平均値の変化率ＫＷＣＴにより補
正しているのは、次の理由による。排気管温度上昇代の
マップは定常状態におけるマップであり、単位時間（サ
ンプリング時間）内での吸入空気量の変化によっては上
記マップ値のみで代表できない。従って、運転条件によ
る排気温度上昇代に加重平均された吸入空気量（Ｑａ）
の変化率を乗じることで、運転条件変化によるバラツキ
を抑えている。
【００２８】Ｓ１０では、Ｓ９で求めた補正後の単位時
間当たりの温度上昇代ＴＥＸＨを積算することで、始動
後の排気管温度の変化である総温度上昇代ΣＴＥＸＨを
求める。すなわち、次式のごとく、前回までの積算値で
ある総温度上昇代ΣＴＥＸＨold に、Ｓ９で求めた補正
後の単位時間当たりの温度上昇代ＴＥＸＨを加算するこ
とで、総温度上昇代ΣＴＥＸＨを求める。
間当たりの温度上昇代ＴＥＸＨを積算することで、始動
後の排気管温度の変化である総温度上昇代ΣＴＥＸＨを
求める。すなわち、次式のごとく、前回までの積算値で
ある総温度上昇代ΣＴＥＸＨold に、Ｓ９で求めた補正
後の単位時間当たりの温度上昇代ＴＥＸＨを加算するこ
とで、総温度上昇代ΣＴＥＸＨを求める。
【００２９】ΣＴＥＸＨ＝ΣＴＥＸＨold ＋ＴＥＸＨ
Ｓ１１では、次式のごとく、始動時の排気管温度である
基本排気管温度ＴＭＰexh0に、始動後の排気管温度の変
化である総温度上昇代ΣＴＥＸＨを加算して、排気管温
度ＴＭＰexh を求める。 ＴＭＰexh ＝ＴＭＰexh0＋ΣＴＥＸＨ ここで、Ｓ５〜Ｓ１０の部分が、排気管温度上昇代推定
手段（Ｓ５〜Ｓ９）を含む排気管温度変化推定手段に相
当する。また、Ｓ１１の部分がＳ１〜Ｓ１０と共に排気
管温度推定手段に相当する。
基本排気管温度ＴＭＰexh0に、始動後の排気管温度の変
化である総温度上昇代ΣＴＥＸＨを加算して、排気管温
度ＴＭＰexh を求める。 ＴＭＰexh ＝ＴＭＰexh0＋ΣＴＥＸＨ ここで、Ｓ５〜Ｓ１０の部分が、排気管温度上昇代推定
手段（Ｓ５〜Ｓ９）を含む排気管温度変化推定手段に相
当する。また、Ｓ１１の部分がＳ１〜Ｓ１０と共に排気
管温度推定手段に相当する。
【００３０】次に、上記のようにしてＳ１１にて排気管
温度ＴＭＰexh が推定される毎に、Ｓ１２へ進む。Ｓ１
２では、推定された排気管温度ＴＭＰexh が所定値（露
点）以上か否かを判定し、所定値未満の場合は、Ｓ５へ
戻り、Ｓ５〜Ｓ１１のループを単位時間毎に実行するこ
とで、排気管温度ＴＭＰexh の推定を繰り返し実行す
る。
温度ＴＭＰexh が推定される毎に、Ｓ１２へ進む。Ｓ１
２では、推定された排気管温度ＴＭＰexh が所定値（露
点）以上か否かを判定し、所定値未満の場合は、Ｓ５へ
戻り、Ｓ５〜Ｓ１１のループを単位時間毎に実行するこ
とで、排気管温度ＴＭＰexh の推定を繰り返し実行す
る。
【００３１】そして、Ｓ１２での判定で、排気管温度Ｔ
ＭＰexh が所定値（露点）以上となった場合に、Ｓ１３
へ進む。Ｓ１３では、排気管温度が露点を超え、排気凝
縮水は無くなったと判断できることから、排気ガスセン
サのヒータの電源をＯＮにすることで、ヒータ制御を開
始する。
ＭＰexh が所定値（露点）以上となった場合に、Ｓ１３
へ進む。Ｓ１３では、排気管温度が露点を超え、排気凝
縮水は無くなったと判断できることから、排気ガスセン
サのヒータの電源をＯＮにすることで、ヒータ制御を開
始する。
【００３２】次に本発明の他の実施形態について説明す
る。本実施形態は、環境補正係数ＨＯＳＥＮＶを用いる
代わりに、始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout と
に基づき、エンジンのフリクション分を見極めて、遅れ
補正係数ＫＡＰＰＡを可変設定している。図３は他の実
施形態においてＥＣＵ１０により実行される排気管温度
推定によるヒータ制御ルーチンのフローチャートであ
る。図２のフローと同一ステップには同一符号を付して
説明を省略し、異なるステップ（’を付けた部分）につ
いてのみ説明する。
る。本実施形態は、環境補正係数ＨＯＳＥＮＶを用いる
代わりに、始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout と
に基づき、エンジンのフリクション分を見極めて、遅れ
補正係数ＫＡＰＰＡを可変設定している。図３は他の実
施形態においてＥＣＵ１０により実行される排気管温度
推定によるヒータ制御ルーチンのフローチャートであ
る。図２のフローと同一ステップには同一符号を付して
説明を省略し、異なるステップ（’を付けた部分）につ
いてのみ説明する。
【００３３】Ｓ５’では、単位時間毎に、エンジンの運
転条件として、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷
（例えば燃料噴射パルス）Ｔｐを検出する。Ｓ８’で
は、Ｓ２で検出した始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭ
Ｐout とに基づき、エンジンのフリクション分を見極め
て、遅れ補正係数ＫＡＰＰＡを可変設定する。
転条件として、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷
（例えば燃料噴射パルス）Ｔｐを検出する。Ｓ８’で
は、Ｓ２で検出した始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭ
Ｐout とに基づき、エンジンのフリクション分を見極め
て、遅れ補正係数ＫＡＰＰＡを可変設定する。
【００３４】具体的には、始動時の外気温ＴＭＰout
と、始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout との温度
差（絶対値）｜ＴＭＰtw−ＴＭＰout ｜とをパラメータ
として、遅れ補正係数ＫＡＰＰＡを定めたマップを参照
し、ＴＭＰout と、｜ＴＭＰtw−ＴＭＰout ｜とより、
遅れ補正係数ＫＡＰＰＡを求める。尚、ここで用いるマ
ップは、次のように場合分けして、遅れ補正係数ＫＡＰ
ＰＡを設定してある。
と、始動時の水温ＴＭＰtwと外気温ＴＭＰout との温度
差（絶対値）｜ＴＭＰtw−ＴＭＰout ｜とをパラメータ
として、遅れ補正係数ＫＡＰＰＡを定めたマップを参照
し、ＴＭＰout と、｜ＴＭＰtw−ＴＭＰout ｜とより、
遅れ補正係数ＫＡＰＰＡを求める。尚、ここで用いるマ
ップは、次のように場合分けして、遅れ補正係数ＫＡＰ
ＰＡを設定してある。
【００３５】
外気温≦−30℃、かつ温度差＜50℃のとき ＫＡＰＰＡ＝KAPPA1#
外気温≦−30℃、かつ温度差≧50℃のとき ＫＡＰＰＡ＝KAPPA2#
−30℃＜外気温≦−10℃、かつ温度差＜40℃のとき ＫＡＰＰＡ＝KAPPA3#
−30℃＜外気温≦−10℃、かつ温度差≧40℃のとき ＫＡＰＰＡ＝KAPPA4#
−10℃＜外気温≦10℃、かつ温度差＜30℃のとき ＫＡＰＰＡ＝KAPPA5#
−10℃＜外気温≦10℃、かつ温度差≧30℃のとき ＫＡＰＰＡ＝KAPPA6#
10℃＜外気温、かつ温度差＜20℃のとき ＫＡＰＰＡ＝KAPPA7#
10℃＜外気温、かつ温度差≧20℃のとき ＫＡＰＰＡ＝KAPPA8#
Ｓ９’では、マップより求めた単位時間当たりの排気管
温度上昇代ＴＥＸＨmap を、次式のごとく、吸入空気量
加重平均値の変化率ＫＷＣＴと、遅れ補正係数ＫＡＰＰ
Ａとにより補正して、最終的な単位時間当たりの排気管
温度温度上昇代ＴＥＸＨを求める。
温度上昇代ＴＥＸＨmap を、次式のごとく、吸入空気量
加重平均値の変化率ＫＷＣＴと、遅れ補正係数ＫＡＰＰ
Ａとにより補正して、最終的な単位時間当たりの排気管
温度温度上昇代ＴＥＸＨを求める。
【００３６】
ＴＥＸＨ＝ＴＥＸＨmap ×ＫＷＣＴ×ＫＡＰＰＡ
ここで、図２の実施形態と図３の実施形態との差につい
て説明する。図２の実施形態の方は、時間経過と共にエ
ンジンの状態（負荷のかかり方）が変わるのに対し、環
境補正係数ＨＯＳＥＮＶを用いて推定する。つまり、刻
々と変化するエンジンの状態を考慮した温度推定と言え
る。これに対し、図３の実施形態の方は、始動時の水温
と外気温の状態に応じて遅れ補正係数ＫＡＰＰＡを始め
に決定する。この場合、対象とする排気ガスセンサの取
付位置がエンジン出口側に近ければ、図３の実施形態で
も推定精度は確保できる。但し、排気ガスセンサの取付
位置が床下部のように後方の場合には外気温の影響も受
けやすいため、図２の実施形態を用いた方がより精度良
く温度推定できる。
て説明する。図２の実施形態の方は、時間経過と共にエ
ンジンの状態（負荷のかかり方）が変わるのに対し、環
境補正係数ＨＯＳＥＮＶを用いて推定する。つまり、刻
々と変化するエンジンの状態を考慮した温度推定と言え
る。これに対し、図３の実施形態の方は、始動時の水温
と外気温の状態に応じて遅れ補正係数ＫＡＰＰＡを始め
に決定する。この場合、対象とする排気ガスセンサの取
付位置がエンジン出口側に近ければ、図３の実施形態で
も推定精度は確保できる。但し、排気ガスセンサの取付
位置が床下部のように後方の場合には外気温の影響も受
けやすいため、図２の実施形態を用いた方がより精度良
く温度推定できる。
【００３７】図４は本発明による排気管温度推定の効果
について示している。冷機始動後の実排気管温度（Ａ）
に対し、本発明での冷機始動後の推定排気温度（Ｂ）は
従来と同様に精度良く追従する。一方、暖機再始動後の
実排気管温度（Ｃ）に対し、従来の暖機再始動後の推定
排気管温度（Ｄ）は推定精度が悪く、ヒータ制御の開始
が大幅に遅れてしまう。すなわち、暖機再始動時は、エ
ンジンを停止してからの時間によって実際の排気管温度
は当然異なるが、エンジン停止（油水温８０℃以上）
後、即再始動した場合、排気管温度は十分に高いが、従
来のような運転条件によるマップのみで推定すると、負
荷が小さい分、マップの低負荷領域（排気管温度収束値
が低い）を用いて推定するため、実温度に対しての追従
性が遅くなる。
について示している。冷機始動後の実排気管温度（Ａ）
に対し、本発明での冷機始動後の推定排気温度（Ｂ）は
従来と同様に精度良く追従する。一方、暖機再始動後の
実排気管温度（Ｃ）に対し、従来の暖機再始動後の推定
排気管温度（Ｄ）は推定精度が悪く、ヒータ制御の開始
が大幅に遅れてしまう。すなわち、暖機再始動時は、エ
ンジンを停止してからの時間によって実際の排気管温度
は当然異なるが、エンジン停止（油水温８０℃以上）
後、即再始動した場合、排気管温度は十分に高いが、従
来のような運転条件によるマップのみで推定すると、負
荷が小さい分、マップの低負荷領域（排気管温度収束値
が低い）を用いて推定するため、実温度に対しての追従
性が遅くなる。
【００３８】この点、本発明での暖機再始動後の推定排
気管温度（Ｅ）は推定精度が向上し、排気凝縮水による
素子割れ等を防止しつつ、ヒータ制御の開始を早めるこ
とが可能となる。
気管温度（Ｅ）は推定精度が向上し、排気凝縮水による
素子割れ等を防止しつつ、ヒータ制御の開始を早めるこ
とが可能となる。
【図１】 本発明の一実施形態を示す自動車用エンジン
の概略図
の概略図
【図２】 ヒータ制御のフローチャート
【図３】 他の実施形態を示すヒータ制御のフローチャ
ート
ート
【図４】 本発明の効果を示す排気管温度推定のタイム
チャート
チャート
１ エンジン
８ 第１の排気ガスセンサ
９ 第２の排気ガスセンサ
１０ ＥＣＵ
１１ 水温センサ
１２ 外気温センサ
Claims (12)
- 【請求項１】排気ガスセンサに備えられるヒータを制御
する装置であって、 始動時の排気管温度である基本排気管温度を推定する基
本排気管温度推定手段と、始動後の排気管温度の変化を
推定する排気管温度変化推定手段と、を含んで構成さ
れ、前記基本排気管温度とその後の排気管温度の変化と
から、排気管温度を推定する排気管温度推定手段を備
え、 排気管温度の推定値が所定値以上となったときに前記ヒ
ータの電源をＯＮにすることを特徴とする排気ガスセン
サのヒータ制御装置。 - 【請求項２】前記排気管温度推定手段は、前記基本排気
管温度推定手段により推定された基本排気管温度と、前
記排気管温度変化推定手段により推定された排気管温度
の変化との和として、排気管温度を算出することを特徴
とする請求項１記載の排気ガスセンサのヒータ制御装
置。 - 【請求項３】前記基本排気管温度推定手段は、始動時の
暖機状態に応じて基本排気管温度を推定するものである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の排気ガス
センサのヒータ制御装置。 - 【請求項４】前記始動時の暖機状態は、始動時のエンジ
ン温度と外気温度とに基づいて検出することを特徴とす
る請求項３記載の排気ガスセンサのヒータ制御装置。 - 【請求項５】前記基本排気管温度推定手段は、始動時の
外気温度に、始動時のエンジン温度と外気温度との差に
基づく補正係数を乗じて、基本排気管温度を算出するも
のであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１つに記載の排気ガスセンサのヒータ制御装置。 - 【請求項６】前記排気管温度変化推定手段は、単位時間
当たりの排気管温度上昇代を推定する排気管温度上昇代
推定手段を有し、推定された単位時間当たりの排気管温
度上昇代を積算して、始動後の排気管温度の変化を算出
することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１
つに記載の排気ガスセンサのヒータ制御装置。 - 【請求項７】前記排気管温度上昇代推定手段は、エンジ
ン回転数とエンジン負荷とをパラメータとするマップを
参照して、単位時間当たりの排気管温度上昇代を推定す
るものであることを特徴とする請求項６記載の排気ガス
センサのヒータ制御装置。 - 【請求項８】前記排気管温度上昇代推定手段は、排気管
温度上昇代のマップを参照して得た値を、吸入空気量加
重平均値の変化率により補正することを特徴とする請求
項７記載の排気ガスセンサのヒータ制御装置。 - 【請求項９】前記排気管温度上昇代推定手段は、排気管
温度上昇代のマップを参照して得た値を、環境補正係数
により補正することを特徴とする請求項７又は請求項８
記載の排気ガスセンサのヒータ制御装置。 - 【請求項１０】前記環境補正係数は、エンジン温度と外
気温度とに応じて設定することを特徴とする請求項９記
載の排気ガスセンサのヒータ制御装置。 - 【請求項１１】前記排気管温度上昇代推定手段は、排気
管温度上昇代のマップを参照して得た値を、遅れ補正係
数により補正することを特徴とする請求項７〜請求項１
０のいずれか１つに記載の排気ガスセンサのヒータ制御
装置。 - 【請求項１２】前記遅れ補正係数は、エンジン温度と外
気温度とに応じて設定することを特徴とする請求項１１
記載の排気ガスセンサのヒータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001235102A JP2003049700A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 排気ガスセンサのヒータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001235102A JP2003049700A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 排気ガスセンサのヒータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003049700A true JP2003049700A (ja) | 2003-02-21 |
Family
ID=19066602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001235102A Pending JP2003049700A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 排気ガスセンサのヒータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003049700A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183214A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Denso Corp | ガスセンサ用のヒータ制御装置 |
| JP2007321561A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Denso Corp | 排出ガスセンサのヒータ制御装置 |
| JP2008286153A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Toyota Motor Corp | 車両の制御装置 |
| JP2009299538A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| WO2010058781A1 (ja) | 2008-11-19 | 2010-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | ガスセンサの制御装置 |
| US8000883B2 (en) | 2006-05-24 | 2011-08-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus and method for air-fuel ratio sensor |
| JP2017190678A (ja) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | 排気センサの制御装置 |
| WO2019209163A1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-10-31 | Scania Cv Ab | Method and system for control of an activation of at least one liquid sensitive sensor |
| JP2021172169A (ja) * | 2020-04-22 | 2021-11-01 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却システム |
-
2001
- 2001-08-02 JP JP2001235102A patent/JP2003049700A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4710615B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2011-06-29 | 株式会社デンソー | ガスセンサ用のヒータ制御装置 |
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| JP2009299538A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| WO2010058781A1 (ja) | 2008-11-19 | 2010-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | ガスセンサの制御装置 |
| US8731861B2 (en) | 2008-11-19 | 2014-05-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gas sensor control device |
| JP2017190678A (ja) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | 排気センサの制御装置 |
| WO2019209163A1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-10-31 | Scania Cv Ab | Method and system for control of an activation of at least one liquid sensitive sensor |
| US11359527B2 (en) | 2018-04-24 | 2022-06-14 | Scania Cv Ab | Method and system for control of an activation of at least one liquid sensitive sensor |
| JP2021172169A (ja) * | 2020-04-22 | 2021-11-01 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却システム |
| JP7234999B2 (ja) | 2020-04-22 | 2023-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却システム |
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