JP2003161202A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine

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JP2003161202A
JP2003161202A JP2001361555A JP2001361555A JP2003161202A JP 2003161202 A JP2003161202 A JP 2003161202A JP 2001361555 A JP2001361555 A JP 2001361555A JP 2001361555 A JP2001361555 A JP 2001361555A JP 2003161202 A JP2003161202 A JP 2003161202A
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heater
engine
sensor
oxygen sensor
time
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栄記 守谷
Masaaki Kobayashi
正明 小林
Satoshi Nakamura
中村  聡
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To activate a sensor by heater operation and to control an engine accurately by the sensor in a control device for an internal combustion engine equipped with the sensor installed in an engine exhaust system through which exhaust gas containing particulates passes and a heater for heating the sensor, while prohibiting the operation of the heater for a while after starting of the engine. <P>SOLUTION: The heating time by the heater required for providing an accurate output of the sensor is determined in consideration (step 107 and 108) of the adhesion of the particulates to the sensor at the time of starting the heater (step 105). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】機関排気系には排気ガスの状態を検出す
るための種々のセンサが配置されている。例えば、燃焼
空燃比を把握するために、機関排気系には排気ガス中の
酸素濃度を検出するための酸素センサが配置される。酸
素センサ等のある種のセンサは、比較的高温の活性化温
度を有しており、機関始動から排気ガスの熱を利用して
活性化するまでには長い時間が必要である。センサを早
期に活性化して機関始動直後からセンサを利用した制御
を可能とするために、センサに自身を加熱するヒータを
設け、機関始動時からヒータを作動してセンサを早期に
活性化することが提案されている。
2. Description of the Related Art Various sensors for detecting the state of exhaust gas are arranged in an engine exhaust system. For example, in order to grasp the combustion air-fuel ratio, an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is arranged in the engine exhaust system. Certain sensors, such as oxygen sensors, have a relatively high activation temperature and require a long time from engine start to activation using the heat of the exhaust gas. In order to activate the sensor early and enable control using the sensor immediately after engine startup, the sensor is equipped with a heater that heats itself, and the heater is activated from engine startup to activate the sensor early. Is proposed.

【0003】機関始動時には機関排気系全体の温度が低
くなっており、排気ガス中の水蒸気が機関排気系内で結
露する。この結露した水分がヒータにより加熱されたセ
ンサに付着すると、センサは、急激に冷却され、この急
激な温度変化によって機械的に破損することがある。
When the engine is started, the temperature of the entire engine exhaust system is low, and water vapor in the exhaust gas is condensed in the engine exhaust system. If the condensed water adheres to the sensor heated by the heater, the sensor may be cooled rapidly and may be mechanically damaged by the rapid temperature change.

【0004】特開2001−41923号公報には、機
関始動時において機関排気系の温度が上昇して機関排気
系内で結露した水分が蒸発するまでセンサに設けられた
ヒータを作動させないことを開示している。その後、ヒ
ータを作動させてセンサを活性化するのに必要な所定時
間の加熱が完了した時からセンサによる制御を実施する
ようになっている。その後、ヒータはセンサの活性状態
を保つように通電制御される。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-41923 discloses that a heater provided in a sensor is not operated until the temperature of the engine exhaust system rises at the time of engine startup and the water condensed in the engine exhaust system evaporates. is doing. After that, the control by the sensor is performed when the heating for a predetermined time required to activate the heater and activate the sensor is completed. After that, the heater is energized and controlled so as to keep the sensor active.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術によっ
て、確かに急激な温度変化によるセンサの機械的破損を
防止することができる。しかしながら、ディーゼルエン
ジン及び直噴ガソリンエンジン等のような排気ガス中に
パティキュレートが含まれる内燃機関においては、所定
時間の加熱によってセンサを活性化しても正確な制御が
実現されないことがある。
According to the above-mentioned conventional technique, it is possible to prevent mechanical damage of the sensor due to a sudden temperature change. However, in an internal combustion engine such as a diesel engine and a direct injection gasoline engine in which exhaust gas contains particulates, accurate control may not be realized even if a sensor is activated by heating for a predetermined time.

【0006】従って、本発明の目的は、パティキュレー
トを含む排気ガスが通過する機関排気系に設けられたセ
ンサと、センサを加熱するためのヒータとを具備し、機
関始動後暫くはヒータを作動させないようにする内燃機
関の制御装置において、ヒータ作動によってセンサを活
性化させ、センサによる正確な制御を確実に実現可能と
することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a sensor provided in an engine exhaust system through which exhaust gas containing particulates passes, and a heater for heating the sensor, and activate the heater for a while after the engine is started. In a control device for an internal combustion engine that does not allow it, the sensor is activated by the operation of the heater, and accurate control by the sensor can be surely realized.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1に
記載の内燃機関の制御装置は、パティキュレートを含む
排気ガスが通過する機関排気系に設けられたセンサと、
前記センサを加熱するためのヒータとを具備し、機関始
動後暫くは前記ヒータを作動させないようにする内燃機
関の制御装置において、前記ヒータを作動開始する時点
での前記センサへのパティキュレート付着を考慮して前
記センサが正確な出力を提供するまでの前記ヒータの加
熱時間を決定することを特徴とする。
A control device for an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention includes a sensor provided in an engine exhaust system through which exhaust gas containing particulates passes,
A controller for an internal combustion engine, comprising: a heater for heating the sensor, wherein the heater is not operated for a while after the engine is started, in order to prevent particulate adhesion to the sensor at the time of starting the operation of the heater. In consideration of the above, the heating time of the heater until the sensor provides an accurate output is determined.

【0008】また、本発明による請求項2に記載の内燃
機関の制御装置は、請求項1に記載の内燃機関の制御装
置において、前記ヒータを作動開始する時点での前記セ
ンサへのパティキュレート付着量を推定し、前記加熱時
間は、推定された前記パティキュレート付着量が多いほ
ど長くされることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the particulate matter adheres to the sensor at the time of starting the operation of the heater. The amount of heat is estimated, and the heating time is lengthened as the estimated amount of particulate adhesion increases.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による制御装置が
取り付けられるディーゼルエンジンであり、排気ガス中
にはパティキュレートが含まれている。1は機関本体で
あり、2は吸気弁3を介して気筒内へ通じる機関吸気系
であり、4は排気弁5を介して気筒内へ通じる機関排気
系である。6はピストン7頂面に形成された燃焼室7a
内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁である。機関排気
系には、燃焼空燃比を把握するために排気ガス中の酸素
濃度によって出力電圧が変化する酸素センサ8が配置さ
れている。燃焼空燃比がリッチであるかリーンであるか
だけを把握するためには、排気ガスの空燃比が理論空燃
比近傍の時に出力電圧が急変するステップ出力式酸素セ
ンサが使用される。また、燃焼空燃比のリッチ又はリー
ンの程度まで把握するには、排気ガスの空燃比に応じて
出力電圧がリニアに変化するリニア出力式酸素センサが
使用される。
1 shows a diesel engine equipped with a control device according to the present invention, and exhaust gas contains particulates. Reference numeral 1 is an engine body, 2 is an engine intake system communicating with the cylinder through an intake valve 3, and 4 is an engine exhaust system communicating with the cylinder through an exhaust valve 5. 6 is a combustion chamber 7a formed on the top surface of the piston 7.
A fuel injection valve for injecting fuel into the interior. An oxygen sensor 8 whose output voltage changes according to the oxygen concentration in the exhaust gas is arranged in the engine exhaust system in order to grasp the combustion air-fuel ratio. In order to grasp only whether the combustion air-fuel ratio is rich or lean, a step output type oxygen sensor in which the output voltage suddenly changes when the air-fuel ratio of the exhaust gas is near the stoichiometric air-fuel ratio is used. Further, in order to grasp the degree of combustion air-fuel ratio rich or lean, a linear output type oxygen sensor whose output voltage changes linearly according to the air-fuel ratio of exhaust gas is used.

【0010】いずれの酸素センサも比較的高い活性化温
度(約650°C)を有しており、この活性化温度へ昇
温するためのヒータが設けられている。機関始動時に
は、機関排気系全体が低温度となっており、酸素センサ
を使用する燃焼空燃比制御(燃料噴射量制御又は吸入空
気量制御)を開始するためには、前述のヒータを作動し
なければならない。20は制御装置であり、酸素センサ
8による空燃比を実施すると共にヒータの作動を制御す
る。機関排気系4における酸素センサ8位置近傍の温度
を検出するための温度センサ9及び機関冷却水の温度を
検出する水温センサ10等が電気的に接続されている。
Each of the oxygen sensors has a relatively high activation temperature (about 650 ° C.), and a heater for raising the activation temperature is provided. When the engine is started, the temperature of the entire engine exhaust system is low, and in order to start the combustion air-fuel ratio control (fuel injection amount control or intake air amount control) that uses the oxygen sensor, the above heater must be operated. I have to. Reference numeral 20 denotes a control device, which controls the operation of the heater while performing the air-fuel ratio by the oxygen sensor 8. A temperature sensor 9 for detecting the temperature near the position of the oxygen sensor 8 in the engine exhaust system 4, a water temperature sensor 10 for detecting the temperature of the engine cooling water, etc. are electrically connected.

【0011】図2は、本制御装置によって機関始動直後
にヒータを作動するために実施されるフローチャートで
ある。本フローチャートは、機関始動完了と同時に開始
され、所定時間毎に繰り返されるものである。先ず、ス
テップ101において、フラグFが1であるか否かが判
断される。フラグFは機関停止と同時に0にリセットさ
れており、機関始動完了当初においては、この判断は否
定され、ステップ102へ進む。
FIG. 2 is a flowchart which is executed by the present controller to operate the heater immediately after the engine is started. This flowchart is started at the same time when the engine start is completed, and is repeated every predetermined time. First, in step 101, it is determined whether the flag F is 1. The flag F is reset to 0 at the same time when the engine is stopped. At the beginning of the engine start, this determination is denied and the routine proceeds to step 102.

【0012】ステップ102では、機関排気系の温度T
Hが前述の温度センサ9によって検出される。次いで、
ステップ103において、検出された温度THが設定温
度TH1以上であるか否かが判断される。この判断が否
定される時には、排気ガス中の水蒸気が機関排気系内で
結露すると考えられる。それにより、もし、ヒータを作
動して酸素センサ8を加熱していると、機関排気系内で
結露した水分が酸素センサ8に付着して酸素センサ8が
急激に冷却され、この急激な温度変化によって酸素セン
サ8が機械的に破損してしまう。
In step 102, the temperature T of the engine exhaust system is
H is detected by the temperature sensor 9 described above. Then
In step 103, it is determined whether the detected temperature TH is equal to or higher than the set temperature TH1. When this judgment is denied, it is considered that the water vapor in the exhaust gas is condensed in the engine exhaust system. As a result, if the heater is operated to heat the oxygen sensor 8, the water condensed in the engine exhaust system adheres to the oxygen sensor 8 and the oxygen sensor 8 is rapidly cooled, and this rapid temperature change occurs. As a result, the oxygen sensor 8 is mechanically damaged.

【0013】これを防止するために、本フローチャート
では、ステップ103における判断が否定される時に
は、ヒータを作動させることなく、ステップ104にお
いてパティキュレート付着量Sを設定量aだけ増加させ
て終了する。前述したようにディーゼルエンジンの排気
ガス中にはパティキュレートが含まれており、このパテ
ィキュレートは酸素センサ8に付着する。設定量aは、
本フローチャートの実行間隔で酸素センサに新たに付着
するパティキュレートの量であり、パティキュレート付
着量Sは、現時点で酸素センサに付着しているパティキ
ュレート量を表わしている。このパティキュレート付着
量Sは、機関停止によってもリセットされることなく記
憶されるようになっている。
In order to prevent this, when the determination in step 103 is negative in this flowchart, the particulate adhesion amount S is increased by the set amount a in step 104 without activating the heater, and the process ends. As described above, the exhaust gas of the diesel engine contains particulates, and the particulates adhere to the oxygen sensor 8. The set amount a is
The amount of particulates newly attached to the oxygen sensor at the execution intervals of this flowchart, and the amount S of particulates attached represents the amount of particulates currently attached to the oxygen sensor. This particulate adhesion amount S is stored without being reset even when the engine is stopped.

【0014】この一連の処理が繰り返されるうちに、通
過する排気ガスにより加熱されて機関排気系の温度TH
が設定温度TH1以上となり、ステップ103における
判断が肯定される。この時において、機関排気系内で結
露した水分は蒸発してなくなっており、ステップ105
においてヒータを作動する。もちろん、外気温度が高い
時の始動又は機関停止直後の再始動では、当初からステ
ップ103における判断が肯定され、ステップ105に
おいて直ちにヒータが作動される。
While this series of processes is repeated, the temperature TH of the engine exhaust system is heated by the passing exhaust gas and is raised.
Becomes equal to or higher than the set temperature TH1 and the determination in step 103 is affirmed. At this time, the water condensed in the engine exhaust system has not evaporated and the step 105
The heater is activated at. Of course, in the start when the outside air temperature is high or the restart immediately after the engine is stopped, the determination in step 103 is affirmed from the beginning, and the heater is immediately activated in step 105.

【0015】次いで、ステップ106において、ヒータ
作動からの経過時間tが設定時間t1以上となったか否
かが判断される。当初、この判断は否定され、ステップ
104において、酸素センサ8へのパティキュレート付
着量Sを積算して終了する。酸素センサ8に付着するパ
ティキュレートは、酸素センサ8の活性化温度(650
°C)と同程度の温度にならないと着火燃焼しないため
に、ヒータによる酸素センサ8の加熱当初は、やはり、
酸素センサ8へ排気ガス中のパティキュレートが新たに
付着することとなる。
Next, at step 106, it is judged if the elapsed time t from the heater operation is equal to or longer than the set time t1. Initially, this determination is denied, and in step 104, the amount S of particulates adhering to the oxygen sensor 8 is integrated and the process ends. The particulates adhering to the oxygen sensor 8 are the activation temperature of the oxygen sensor 8 (650
Since it does not ignite and burn unless the temperature reaches the same level as (° C), at the beginning of heating the oxygen sensor 8 by the heater,
Particulates in the exhaust gas newly attach to the oxygen sensor 8.

【0016】この一連の処理が繰り返されると、ヒータ
が設定時間t1作動されてステップ106における判断
が肯定される。この時において酸素センサ8は活性化温
度となっている。しかしながら、この時には酸素センサ
8に付着したSOFの酸化及びパティキュレートの燃焼
が開始されており、この時点で酸素センサによる内燃機
関の燃焼空燃比制御を開始しても正確な制御は実現不可
能である。なぜなら、排気ガスの空燃比が理論空燃比よ
りリーンであっても、酸素センサ8回りではパティキュ
レートの燃焼に伴って酸素が消費されるために、酸素セ
ンサ8は、排気ガスの空燃比が真値よりリッチ側である
と出力し、理論空燃比よりリーンであると出力するとは
限らない。
When this series of processes is repeated, the heater is operated for the set time t1 and the determination in step 106 is affirmed. At this time, the oxygen sensor 8 is at the activation temperature. However, at this time, the oxidation of SOF adhering to the oxygen sensor 8 and the combustion of particulates have started, and even if the combustion air-fuel ratio control of the internal combustion engine by the oxygen sensor is started at this point, accurate control cannot be realized. is there. This is because even if the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, oxygen is consumed around the oxygen sensor 8 as the particulates burn, so that the oxygen sensor 8 has a true air-fuel ratio of the exhaust gas. It is not always output that the value is richer than the value and that it is leaner than the theoretical air-fuel ratio.

【0017】本フローチャートでは、ステップ106に
おける判断が肯定されると直ぐに、酸素センサ8による
内燃機関の制御を開始するのではなく、ステップ107
において、これまで積算された酸素センサ8へのパティ
キュレート付着量Sから設定量bを減少させ、ステップ
108においてパティキュレート付着量Sが0以下とな
ったか否かを判断する。この設定量bは、本フローチャ
ートの実行間隔で酸素センサ8上において焼失されるパ
ティキュレートの量である。
In this flowchart, the control of the internal combustion engine by the oxygen sensor 8 is not started immediately when the determination in step 106 is affirmative, but step 107 is performed.
At step 108, the set amount b is reduced from the accumulated amount S of particulates adhering to the oxygen sensor 8, and it is determined in step 108 whether or not the amount S of particulates adhering becomes 0 or less. This set amount b is the amount of particulates burned on the oxygen sensor 8 at the execution intervals of this flowchart.

【0018】ステップ108における判断が否定される
時には、酸素センサ8にはパティキュレートが付着して
いて、このパティキュレートが燃焼している最中であ
り、この時にも排気ガス中のパティキュレートは新たに
酸素センサ8に付着する。それにより、ステップ104
においてパティキュレート付着量Sには前述の設定量a
が加えられて終了する。もちろん、単位時間当たりにお
いて、酸素センサ8に新たに付着するパティキュレート
量より酸素センサ上で焼失するパティキュレート量の方
がかなり多く、この一連の処理が繰り返されれば、ステ
ップ108における判断は確実に肯定される。
When the determination in step 108 is negative, the oxygen sensor 8 has particulates adhering to it, and the particulates are in the process of burning. At this time also, the particulates in the exhaust gas are fresh. Adhere to the oxygen sensor 8. Thereby, step 104
At the particulate adhesion amount S, the above-mentioned set amount a
Is added and the process ends. Of course, the amount of particulates burned on the oxygen sensor per unit time is considerably larger than the amount of particulates newly attached to the oxygen sensor 8. If this series of processes is repeated, the determination in step 108 is surely made. Affirmed.

【0019】ステップ108における判断が肯定された
時点で、ステップ109において、酸素センサ8を使用
する内燃機関の燃焼空燃比制御が開始される。この時点
において酸素センサ8上のパティキュレートは完全に焼
失しているために、酸素センサの出力は正確なものであ
り、酸素センサ8を使用する正確な燃焼空燃比制御が可
能となる。次いで、ステップ110のおいて前述したフ
ラグFは1にセットされる。その後は、ステップ101
における判断が肯定されるために、機関停止によってフ
ラグFが0にリセットされない限り、これまで説明した
本フローチャートの処理が繰り返されることはない。
When the determination in step 108 is affirmative, in step 109, the combustion air-fuel ratio control of the internal combustion engine using the oxygen sensor 8 is started. At this point, the particulates on the oxygen sensor 8 have been completely burned down, so the output of the oxygen sensor is accurate, and accurate combustion air-fuel ratio control using the oxygen sensor 8 is possible. Next, at step 110, the above-mentioned flag F is set to 1. After that, step 101
Since the determination in (1) is affirmed, unless the flag F is reset to 0 by the engine stop, the processing of this flowchart described so far is not repeated.

【0020】本フローチャートによるヒータ作動制御に
次いで、通常のヒータ作動制御が実施される。この通常
のヒータ作動制御は、機関運転状態に基づき排気ガスの
温度が低下したと判断される時にはヒータを作動する等
して酸素センサを活性化温度近傍に維持するものであ
る。こうして酸素センサ8は活性化温度に維持されるた
めに、それ以降は、酸素センサ8に付着するパティキュ
レートは直ちに焼失される。この瞬間的な僅かな量のパ
ティキュレートの焼失では、酸素センサ8回りの酸素濃
度を殆ど変化させることはない。
Following the heater operation control according to this flowchart, the normal heater operation control is executed. This normal heater operation control is to maintain the oxygen sensor in the vicinity of the activation temperature by operating the heater or the like when it is determined that the temperature of the exhaust gas has decreased based on the engine operating state. In this way, since the oxygen sensor 8 is maintained at the activation temperature, the particulates adhering to the oxygen sensor 8 are immediately burned out thereafter. This momentary burning of a small amount of particulates hardly changes the oxygen concentration around the oxygen sensor 8.

【0021】前述したフローチャートにおいて、機関排
気系内に水分が結露しているか否かの判断に、機関排気
系の温度THを検出して利用したが、これは本発明を限
定するものはなく、例えば、機関始動時に水温センサ1
0によって機関冷却水温を検出して、又は、外気温度等
を検出して、この検出温度に基づき機関排気系の温度T
Hを推定して利用しても、又は、検出された冷却水温又
は外気温度を直接的に利用しても良い。前述したよう
に、機関停止直後の再始動では、機関排気系の温度が高
く、機関排気系内に結露は発生しない。それにより、機
関始動時に検出される機関冷却水温と外気温度との差が
所定温度以上である時には、機関停止直後の再始動と判
断して直ちにヒータを作動するようにしても良い。ま
た、本フローチャートでは、機関排気系内で結露した水
分が蒸発してなくなっているか否かを判断するのにも機
関排気系の温度THを検出して利用したが、例えば、機
関始動時に検出した機関冷却水温又は外気温度に基づ
き、機関始動直後の運転状態及び経過時間等を考慮し
て、機関排気系内で結露した水分が蒸発してなくなって
いるか否かを判断しても良い。ここで、機関冷却水温又
は外気温度が低いほど、この判断が肯定されるまでの経
過時間は長くなり、また、機関始動後の運転状態に基づ
く排気ガス温度が高いほど、この判断が肯定されるまで
の経過時間は短くなる。また、機関冷却水温と外気温度
との差が所定温度以上となった時に、機関排気系の温度
が十分に高まって結露した水分が蒸発してなくなってい
ると判断しても良い。
In the above-mentioned flow chart, the temperature TH of the engine exhaust system is detected and used to judge whether water is condensed in the engine exhaust system, but this does not limit the present invention. For example, when starting the engine, the water temperature sensor 1
0 to detect the engine cooling water temperature, or to detect the outside air temperature and the like, and based on this detected temperature, the temperature T of the engine exhaust system.
H may be estimated and used, or the detected cooling water temperature or outside air temperature may be directly used. As described above, when the engine is restarted immediately after it is stopped, the temperature of the engine exhaust system is high and no dew condensation occurs in the engine exhaust system. Accordingly, when the difference between the engine cooling water temperature detected at the engine start and the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, it may be determined that the engine is restarted immediately after the engine is stopped and the heater may be operated immediately. Further, in this flow chart, the temperature TH of the engine exhaust system is also detected and used to determine whether or not the moisture condensed in the engine exhaust system is evaporated, but it is detected, for example, when the engine is started. Based on the engine cooling water temperature or the outside air temperature, it may be determined whether or not the dew condensation water in the engine exhaust system has evaporated, in consideration of the operating state and the elapsed time immediately after the engine is started. Here, the lower the engine cooling water temperature or the outside air temperature, the longer the elapsed time until this determination is affirmed, and the higher the exhaust gas temperature based on the operating state after engine start, this determination is affirmed. The elapsed time to become shorter. Further, when the difference between the engine cooling water temperature and the outside air temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature, it may be determined that the temperature of the engine exhaust system is sufficiently increased and the dew condensation water is not evaporated.

【0022】本フローチャートにおいて、酸素センサ8
が活性化温度となるまでのヒータの作動時間を設定時間
t1としたが、機関始動時において当初からステップ1
03における判断が肯定される場合には、機関排気系の
温度THが高いほど、酸素センサ自身の温度も当初から
高いために、設定時間t1を短くしても良い。
In this flowchart, the oxygen sensor 8
The operating time of the heater until the temperature reaches the activation temperature is set as the set time t1.
If the determination in 03 is affirmative, the higher the engine exhaust system temperature TH, the higher the temperature of the oxygen sensor itself from the beginning, so the set time t1 may be shortened.

【0023】また、本フローチャートにおいて、ヒータ
を作動開始する時点での酸素センサへのパティキュレー
ト付着量Sは、もし、前回の機関始動時において酸素セ
ンサによる燃焼空燃比制御を開始する以前(ステップ1
08の判断が肯定される以前)に機関停止された場合に
は、この時点でのパティキュレート付着量Sが記憶され
るために、この記憶されたパティキュレート付着量Sが
今回の機関始動時において当初の値として使用される。
それにより、このような場合においても、ステップ10
8における判断が肯定される時には、酸素センサ8にパ
ティキュレートが付着していることはない。
Further, in this flow chart, the amount S of particulates adhering to the oxygen sensor at the time of starting the operation of the heater, if the combustion air-fuel ratio control by the oxygen sensor is started at the previous engine start (step 1
If the engine is stopped before the determination of step 08 is affirmed), the particulate adhesion amount S at this time is stored, and thus the stored particulate adhesion amount S is stored at the time of the engine startup this time. Used as the initial value.
Therefore, even in such a case, step 10
When the determination in 8 is affirmative, the oxygen sensor 8 is not attached with particulates.

【0024】このように、本フローチャートは、ヒータ
を作動開始する時点での酸素センサへのパティキュレー
ト付着量を推定し、この推定されたパティキュレート付
着量が多いほど、酸素センサが正確な出力を提供するま
でのヒータの作動時間が長くなるように決定される。実
際的には、本フローチャートにおいて、機関始動時から
酸素センサのよる燃焼空燃比制御を開始するまでの各時
間での酸素センサへのパティキュレート付着量を正確に
把握するようにしている。しかしながら、酸素センサに
付着するパティキュレートを焼失する時間はそれほど長
くはならないために、例えば、ヒータを設定時間t1作
動する間は、パティキュレート付着量Sの積算を省略し
ても良い。すなわち、ステップ106における判断が否
定されている間はそのまま終了するようにしても良い。
As described above, this flowchart estimates the amount of particulates adhering to the oxygen sensor at the time of starting the operation of the heater, and the more the estimated amount of particulates adhering to the oxygen sensor, the more accurate the oxygen sensor outputs. The operation time of the heater before providing is determined to be long. Practically, in this flowchart, the amount of particulates adhering to the oxygen sensor at each time from the engine startup to the start of the combustion air-fuel ratio control by the oxygen sensor is accurately grasped. However, since the time for burning off the particulate matter adhering to the oxygen sensor does not become so long, for example, while the heater is operating for the set time t1, the accumulation of the particulate matter adherence amount S may be omitted. That is, while the determination in step 106 is denied, the process may end as it is.

【0025】パティキュレート付着量の推定には、ステ
ップ104においてフローチャートの実行間隔毎に新た
に付着するパティキュレートの量を設定量aとして、こ
れを積算しているが、この設定量aを機関運転状態に基
づき燃焼室から排出されるパティキュレート排出量の違
いを考慮して変化させるようにしても良い。
To estimate the amount of particulate adhered, the amount of particulate newly attached at each execution interval of the flow chart is set as the set amount a at step 104, and this is added up. It may be changed in consideration of the difference in the particulate discharge amount discharged from the combustion chamber based on the state.

【0026】また、各時間での酸素センサへのパティキ
ュレート付着量を正確に把握するのではなく、機関始動
後暫くはヒータを作動させない場合には、酸素センサへ
パティキュレートが付着しているとして、酸素センサが
正確な出力を提供するまでのヒータの加熱時間を所定時
間だけ単に長くするようにしても、この所定時間でパテ
ィキュレートを焼失させることができ、酸素センサによ
る良好な燃焼空燃比制御が実現可能となる。
Further, when the heater is not operated for a while after the engine is started, rather than accurately grasping the amount of particulates adhering to the oxygen sensor at each time, it is determined that the particulates are adhering to the oxygen sensor. , Even if the heating time of the heater until the oxygen sensor provides an accurate output is simply lengthened by a predetermined time, the particulates can be burnt out in this predetermined time, and good combustion air-fuel ratio control by the oxygen sensor is possible. Can be realized.

【0027】本実施形態は、図3に示すタイムチャート
のように、機関始動完了時である時期Aからヒータの作
動を停止して最短時間で機関排気系内での水分結露によ
る酸素センサの機械的破損を防止し、これが実現された
時期Bからヒータを作動して酸素センサを活性化すると
共に酸素センサ上のパティキュレートを焼失させ、これ
が実現された時期Cから正確な酸素センサの出力に基づ
き燃焼空燃比制御を開始するものである。これに比較し
て従来では、酸素センサへのパティキュレート付着が考
慮されていないために、時期Bからヒータを作動して酸
素センサが活性化した時期C’において酸素センサの出
力が不正確であるにも係わらずに酸素センサによる燃焼
空燃比制御を開始していたのである。
According to the present embodiment, as shown in the time chart of FIG. 3, the oxygen sensor is operated by the dew condensation in the engine exhaust system in the shortest time after stopping the operation of the heater from the timing A when the engine start is completed. From the time when this is realized, the heater is activated to activate the oxygen sensor, and the particulates on the oxygen sensor are burned off. Based on the accurate output of the oxygen sensor from time C when this is realized. The combustion air-fuel ratio control is started. In comparison with this, conventionally, since the adherence of particulates to the oxygen sensor is not taken into consideration, the output of the oxygen sensor is inaccurate at the time C ′ when the heater is activated and the oxygen sensor is activated from the time B. Nevertheless, the combustion air-fuel ratio control by the oxygen sensor was started.

【0028】また、もう一つの従来技術では、図4に示
すタイムチャートのように、例えば、冷却水温が所定温
度に達した時点で酸素センサによる燃焼空燃比制御を開
始すると予め決定されている内燃機関の制御装置では、
機関排気系内で結露した水分をなくすのに可能な限り長
い時間を確保すべく、この燃焼空燃比制御開始(時期
C)に合わせて酸素センサが活性化するように、燃焼空
燃比制御開始時期から活性化に必要な時間だけ早くヒー
タを作動開始(時期B’)させるようになっている。こ
のような内燃機関の制御装置に本発明を適用する場合に
は、正確な燃焼空燃比制御を可能とするために、燃焼空
燃比制御の開始時期(時期C)から酸素センサの活性化
に必要な時間と酸素センサに付着するパティキュレート
を焼失するのに必要な時間との合計時間だけ早くヒータ
を作動開始(時期B)することとなる。
In another conventional technique, as shown in the time chart of FIG. 4, for example, it is predetermined that the combustion air-fuel ratio control by the oxygen sensor is started when the cooling water temperature reaches a predetermined temperature. In the engine controller,
The combustion air-fuel ratio control start timing is set so that the oxygen sensor is activated in synchronization with this combustion air-fuel ratio control start (timing C) in order to secure the longest possible time for removing the water condensed in the engine exhaust system. Since then, the heater is activated (timing B ′) as soon as necessary for activation. When the present invention is applied to such a control device for an internal combustion engine, in order to enable accurate combustion air-fuel ratio control, it is necessary to activate the oxygen sensor from the start time (time C) of the combustion air-fuel ratio control. That is, the heater is activated (timing B) earlier than the total time required for burning out the particulates adhering to the oxygen sensor.

【0029】これまで、機関排気系に酸素センサが配置
されている場合について説明した。しかしながら、これ
は本発明を限定するものではなく、例えば、機関排気系
内において排気ガス中に晒される圧力センサ等の他のセ
ンサが配置されている場合においても、このセンサが自
身を活性化温度へ昇温するためのヒータを有し、結露水
分による機械的破損を防止する等のために機関始動後暫
くはこのヒータを作動させないようにされていて、この
センサへのパティキュレートの付着がセンサの正確な出
力の提供を阻害するものであれば、同様にヒータを作動
開始する時点でのセンサへのパティキュレート付着を考
慮してセンサが正確な出力を提供するまでのヒータの加
熱時間を決定することによってセンサによる正確な制御
が可能となる。また、本発明が適用可能な内燃機関は、
ディーゼルエンジンに限定されることなく、例えば、成
層燃焼を可能な火花点火内燃機関のように排気ガス中に
パティキュレートを含むものであれば良い。
So far, the case where the oxygen sensor is arranged in the engine exhaust system has been described. However, this does not limit the present invention.For example, even when another sensor such as a pressure sensor exposed to exhaust gas is arranged in the engine exhaust system, this sensor activates itself at an activation temperature. It has a heater to raise the temperature, and to prevent mechanical damage due to dew condensation water, this heater is not activated for a while after the engine is started, and the adherence of particulates to this sensor If it interferes with the accurate output of the heater, the heating time of the heater until the sensor provides the accurate output is determined in consideration of the adherence of particulates to the sensor when the heater is started. By doing so, accurate control by the sensor becomes possible. Further, the internal combustion engine to which the present invention is applicable,
The present invention is not limited to the diesel engine, and may be a spark ignition internal combustion engine capable of stratified combustion, for example, as long as the exhaust gas contains particulates.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明による内燃機関の制御装置は、パ
ティキュレートを含む排気ガスが通過する機関排気系に
設けられたセンサと、このセンサを加熱するためのヒー
タとを具備し、機関始動後暫くはヒータを作動させない
ようにする内燃機関の制御装置において、ヒータを作動
開始する時点でのセンサへのパティキュレート付着を考
慮してセンサが正確な出力を提供するまでのヒータの加
熱時間を決定するようになっている。ヒータが作動され
ていない間において、センサには排気ガス中のパティキ
ュレートが付着し、このパティキュレートを焼失させる
まではセンサが活性化しても正確な出力を提供すること
はできないが、前述の内燃機関の制御装置によれば、セ
ンサへのパティキュレートの付着が考慮されてヒータの
加熱時間が決定されるために、この加熱時間後にはパテ
ィキュレートを焼失させることができ、センサによる正
確な制御を確実に実現することが可能となる。
The control device for an internal combustion engine according to the present invention comprises a sensor provided in an engine exhaust system through which exhaust gas containing particulates passes, and a heater for heating this sensor. In an internal combustion engine control device that does not operate the heater for a while, determines the heating time of the heater until the sensor provides an accurate output in consideration of the adhesion of particulates to the sensor at the time of starting the operation of the heater. It is supposed to do. While the heater is not activated, particulate matter in the exhaust gas adheres to the sensor, and even if the sensor is activated, it cannot provide an accurate output until the particulate matter is burned out. According to the control device of the engine, since the heating time of the heater is determined in consideration of the adhesion of particulates to the sensor, the particulates can be burned out after this heating time, and accurate control by the sensor can be performed. It is possible to realize it without fail.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による制御装置が取り付けられた内燃機
関の概略図である。
1 is a schematic view of an internal combustion engine equipped with a control device according to the present invention.

【図2】本発明による制御装置により実施されるヒータ
の作動制御を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a heater operation control executed by a control device according to the present invention.

【図3】本発明による制御装置でのヒータ作動制御と従
来のヒータ作動制御とを比較するタイムチャートであ
る。
FIG. 3 is a time chart comparing the heater operation control in the control device according to the present invention with the conventional heater operation control.

【図4】本発明による制御装置でのヒータ作動制御と従
来のヒータ作動制御とを比較するもう一つのタイムチャ
ートである。
FIG. 4 is another time chart comparing the heater operation control in the control device according to the present invention with the conventional heater operation control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…機関本体 2…機関吸気系 3…機関排気系 8…酸素センサ 20…制御装置 1 ... Engine body 2 ... Engine intake system 3 ... Engine exhaust system 8 ... Oxygen sensor 20 ... Control device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 正明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中村 聡 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 Fターム(参考) 3G084 AA00 AA01 BA00 BA09 CA01 CA02 DA00 DA04 DA30 EB03 FA20 FA27 FA29    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masaaki Kobayashi             1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Auto             Car Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Nakamura             14 Iwatani Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Stock Association             Company Japan Auto Parts Research Institute F term (reference) 3G084 AA00 AA01 BA00 BA09 CA01                       CA02 DA00 DA04 DA30 EB03                       FA20 FA27 FA29

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パティキュレートを含む排気ガスが通過
する機関排気系に設けられたセンサと、前記センサを加
熱するためのヒータとを具備し、機関始動後暫くは前記
ヒータを作動させないようにする内燃機関の制御装置に
おいて、前記ヒータを作動開始する時点での前記センサ
へのパティキュレート付着を考慮して前記センサが正確
な出力を提供するまでの前記ヒータの加熱時間を決定す
ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
1. A sensor provided in an engine exhaust system through which exhaust gas containing particulates passes, and a heater for heating the sensor, and the heater is not operated for a while after the engine is started. In a control device for an internal combustion engine, the heating time of the heater is determined until the sensor provides an accurate output in consideration of particulate adhesion to the sensor at the time of starting the operation of the heater. Control device for internal combustion engine.
【請求項2】 前記ヒータを作動開始する時点での前記
センサへのパティキュレート付着量を推定し、前記加熱
時間は、推定された前記パティキュレート付着量が多い
ほど長くされることを特徴とする請求項1に記載の内燃
機関の制御装置。
2. The amount of particulates adhered to the sensor at the time of starting the operation of the heater is estimated, and the heating time is lengthened as the estimated amount of particulates adhered increases. The control device for an internal combustion engine according to claim 1.
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