JP2003269231A - 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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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気管内の水滴が排気ガスにより吹き飛ばさ
れることにより排気ガスセンサの被水状態が解除された
ことを判定するようにして、素子割れを防止しつつ排気
ガスセンサの早期活性化を実現する。 【解決手段】 排気ガスの流速である排気流速Ｒｅｘｈ
を検出し（Ｓ４）、機関始動時からの積算値ｓｉｇｍａ
Ｒが所定のしきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを上回った場合に被
水状態が解除されたと判断する（Ｓ７）。ｓｉｇｍａＲ
は、Ｒｅｘｈの大きさに応じて変更する係数ＨＯＳＲＥ
ＸＨを設定して（Ｓ５）、ｓｉｇｍａＲ＝ΣＲｅｘｈ・
ＨＯＳＲＥＸＨにより算出する（Ｓ６）。
れることにより排気ガスセンサの被水状態が解除された
ことを判定するようにして、素子割れを防止しつつ排気
ガスセンサの早期活性化を実現する。 【解決手段】 排気ガスの流速である排気流速Ｒｅｘｈ
を検出し（Ｓ４）、機関始動時からの積算値ｓｉｇｍａ
Ｒが所定のしきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを上回った場合に被
水状態が解除されたと判断する（Ｓ７）。ｓｉｇｍａＲ
は、Ｒｅｘｈの大きさに応じて変更する係数ＨＯＳＲＥ
ＸＨを設定して（Ｓ５）、ｓｉｇｍａＲ＝ΣＲｅｘｈ・
ＨＯＳＲＥＸＨにより算出する（Ｓ６）。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、排気ガスセンサの
ヒータ制御装置に関し、詳細には、この種のセンサが被
水状態で加熱されることによるセンサ素子の割れを防止
するためのヒータ制御に関する。
ヒータ制御装置に関し、詳細には、この種のセンサが被
水状態で加熱されることによるセンサ素子の割れを防止
するためのヒータ制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関では、混合気空燃比を検出する
ための排気ガスセンサの早期活性化のため、このセンサ
にヒータを内蔵させている。ところが、排気ガスセンサ
に水滴が付着している被水状態でヒータを作動させる
と、ヒートショックによりセンサ素子に割れが生じると
いう問題がある。そこで、従来より、ヒータ制御に際し
て、排気ガスセンサが被水している（被水する可能性が
ある場合を含む。）か否かを判定し、そのような可能性
があると判定した場合には、ヒータによる加熱を制限す
ることが知られている。特開２００１−０４１９２３号
公報には、排気管温度に基づいて判定する方法が記載さ
れている。
ための排気ガスセンサの早期活性化のため、このセンサ
にヒータを内蔵させている。ところが、排気ガスセンサ
に水滴が付着している被水状態でヒータを作動させる
と、ヒートショックによりセンサ素子に割れが生じると
いう問題がある。そこで、従来より、ヒータ制御に際し
て、排気ガスセンサが被水している（被水する可能性が
ある場合を含む。）か否かを判定し、そのような可能性
があると判定した場合には、ヒータによる加熱を制限す
ることが知られている。特開２００１−０４１９２３号
公報には、排気管温度に基づいて判定する方法が記載さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、ヒータによる加熱を制限する際に、排気ガスセ
ンサが被水しているか否か（換言すれば、被水状態が解
除されたか否か）を排気管温度に基づいて判定するだけ
では、次のような問題が残る。すなわち、排気ガスセン
サや排気管に付着している水滴は、排気管温度の上昇と
ともに蒸発して消散するばかりでなく、排気ガスにより
吹き飛ばされて排気管から排除されることも考えられ
る。従って、水滴が蒸発するよりも先に吹き飛ばされて
なくなった場合には、そのときの排気管温度が低かった
としても被水状態は解除されており、ヒータの作動制限
を解除することができる。このように、従来の方法で
は、被水状態の解除が常に的確に判定されるとは限ら
ず、ヒータによる加熱が遅れることがあった。
ように、ヒータによる加熱を制限する際に、排気ガスセ
ンサが被水しているか否か（換言すれば、被水状態が解
除されたか否か）を排気管温度に基づいて判定するだけ
では、次のような問題が残る。すなわち、排気ガスセン
サや排気管に付着している水滴は、排気管温度の上昇と
ともに蒸発して消散するばかりでなく、排気ガスにより
吹き飛ばされて排気管から排除されることも考えられ
る。従って、水滴が蒸発するよりも先に吹き飛ばされて
なくなった場合には、そのときの排気管温度が低かった
としても被水状態は解除されており、ヒータの作動制限
を解除することができる。このように、従来の方法で
は、被水状態の解除が常に的確に判定されるとは限ら
ず、ヒータによる加熱が遅れることがあった。
【０００４】従って、本発明は、排気ガスセンサのヒー
タ制御装置に排気ガスの流速若しくはその均等パラメー
タに基づく加熱制限機能を持たせ、 被水状態の解除をよ
り的確に判定し、素子割れを防止するとともに排気ガス
センサの早期活性化を実現することを目的とする。
タ制御装置に排気ガスの流速若しくはその均等パラメー
タに基づく加熱制限機能を持たせ、 被水状態の解除をよ
り的確に判定し、素子割れを防止するとともに排気ガス
センサの早期活性化を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、排気ガスセンサのヒータ制御装置を、排
気流速を検出する排気流速検出手段と、検出された排気
流速に基づいてヒータの作動制限に係る判定値を求める
判定値演算手段と、求められた判定値が被水状態の解除
を示す所定のしきい値を過ぎったことを判定する被水状
態解除判定手段と、機関始動開始後前記判定が下りるま
でヒータへの通電量を制限するヒータ通電制限手段と、
を含んで構成した。
載の発明では、排気ガスセンサのヒータ制御装置を、排
気流速を検出する排気流速検出手段と、検出された排気
流速に基づいてヒータの作動制限に係る判定値を求める
判定値演算手段と、求められた判定値が被水状態の解除
を示す所定のしきい値を過ぎったことを判定する被水状
態解除判定手段と、機関始動開始後前記判定が下りるま
でヒータへの通電量を制限するヒータ通電制限手段と、
を含んで構成した。
【０００６】請求項２に記載の発明では、前記判定が下
りるまでヒータへの通電を禁止することとした。請求項
３に記載の発明では、前記判定値を、機関始動開始から
現時点までに単位時間毎に検出される排気流速を積算し
て求めることとした。請求項４に記載の発明では、前記
判定値を、検出された排気流速に所定の係数を乗じた値
から求め、この係数を、排気流速が高いときほど大きな
値に設定することとした。
りるまでヒータへの通電を禁止することとした。請求項
３に記載の発明では、前記判定値を、機関始動開始から
現時点までに単位時間毎に検出される排気流速を積算し
て求めることとした。請求項４に記載の発明では、前記
判定値を、検出された排気流速に所定の係数を乗じた値
から求め、この係数を、排気流速が高いときほど大きな
値に設定することとした。
【０００７】請求項５に記載の発明では、機関温度を検
出する機関温度検出手段を設け、機関始動時における機
関温度に応じて前記しきい値を変更することとした。請
求項６に記載の発明では、単位時間当たりの吸入空気量
を検出する吸入空気量検出手段を設け、排気流速を、検
出された吸入空気量と、排気ガスセンサ取付位置におけ
る排気管断面積とに基づいて算出することとした。
出する機関温度検出手段を設け、機関始動時における機
関温度に応じて前記しきい値を変更することとした。請
求項６に記載の発明では、単位時間当たりの吸入空気量
を検出する吸入空気量検出手段を設け、排気流速を、検
出された吸入空気量と、排気ガスセンサ取付位置におけ
る排気管断面積とに基づいて算出することとした。
【０００８】請求項７に記載の発明では、排気管温度を
検出する排気管温度検出手段を設け、検出された排気管
温度が所定温度以上となった場合に、ヒータへの通電制
限を中止することとした。請求項８に記載の発明では、
排気管温度を、排気温度センサを用いて検出することと
した。
検出する排気管温度検出手段を設け、検出された排気管
温度が所定温度以上となった場合に、ヒータへの通電制
限を中止することとした。請求項８に記載の発明では、
排気管温度を、排気温度センサを用いて検出することと
した。
【０００９】請求項９に記載の発明では、排気管温度
を、機関始動時における排気管温度と、機関運転条件に
応じて定まる排気管温度上昇値とに基づいて算出するこ
ととした。
を、機関始動時における排気管温度と、機関運転条件に
応じて定まる排気管温度上昇値とに基づいて算出するこ
ととした。
【００１０】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、排気ガス
センサの被水状態が解除されたことを排気流速に基づい
て判定するとともに、この判定が下りるまでヒータへの
通電量を制限するようにしたので、ヒートショックによ
る素子割れを防止するとともに、排気管内の水滴が排気
ガスにより吹き飛ばされて排除される場合に、排気ガス
センサを早期に活性化させることができる。
センサの被水状態が解除されたことを排気流速に基づい
て判定するとともに、この判定が下りるまでヒータへの
通電量を制限するようにしたので、ヒートショックによ
る素子割れを防止するとともに、排気管内の水滴が排気
ガスにより吹き飛ばされて排除される場合に、排気ガス
センサを早期に活性化させることができる。
【００１１】請求項２に係る発明によれば、排気ガスセ
ンサの被水状態が解除されてからヒータへの通電が開始
されるようにしたので、素子割れを確実に防止すること
ができる。請求項３に係る発明によれば、排気流速を積
算して得た判定値により被水状態が解除されたことを判
定するようにしたので、排気流速が大きく変動する場合
でも判定することができる。
ンサの被水状態が解除されてからヒータへの通電が開始
されるようにしたので、素子割れを確実に防止すること
ができる。請求項３に係る発明によれば、排気流速を積
算して得た判定値により被水状態が解除されたことを判
定するようにしたので、排気流速が大きく変動する場合
でも判定することができる。
【００１２】請求項４に係る発明によれば、排気流速に
応じた係数を乗じて判定値を求めるようにしたので、水
滴が吹き飛ばされる強さを反映させて、被水状態が解除
されたことを的確に判定することができる。請求項５に
係る発明によれば、機関始動時における機関温度に応じ
てしきい値を変更するようにしたので、実際に存在する
水滴の量に応じたしきい値を設定することができる。
応じた係数を乗じて判定値を求めるようにしたので、水
滴が吹き飛ばされる強さを反映させて、被水状態が解除
されたことを的確に判定することができる。請求項５に
係る発明によれば、機関始動時における機関温度に応じ
てしきい値を変更するようにしたので、実際に存在する
水滴の量に応じたしきい値を設定することができる。
【００１３】請求項６に係る発明によれば、特別なセン
サを設けることなく排気流速を正確に検出することがで
きる。請求項７に係る発明によれば、排気ガスにより吹
き飛ばされるより先に蒸発して水滴がなくなる場合に、
排気流速に基づくヒータの作動制限が中止されるので、
ヒータへの通電が不要に抑制されることを回避し、排気
ガスセンサを早期に活性化させることができる。
サを設けることなく排気流速を正確に検出することがで
きる。請求項７に係る発明によれば、排気ガスにより吹
き飛ばされるより先に蒸発して水滴がなくなる場合に、
排気流速に基づくヒータの作動制限が中止されるので、
ヒータへの通電が不要に抑制されることを回避し、排気
ガスセンサを早期に活性化させることができる。
【００１４】請求項８に係る発明によれば、排気温度セ
ンサを用いて排気管温度を簡単に検出することができ
る。請求項９に係る発明によれば、少ない部品点数で排
気管温度を検出することができる。
ンサを用いて排気管温度を簡単に検出することができ
る。請求項９に係る発明によれば、少ない部品点数で排
気管温度を検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係る車両用エンジン１の構成を示している。エ
ンジン１の排気ガスは、燃焼室から排気マニホールド
２、マニホールド触媒３、排気管４、床下触媒５、排気
管６及びマフラー７を通して排出される。本実施形態に
係る排気ガスセンサ８は、ジルコニア式酸素センサであ
り、マニホールド触媒上流に設置されている。同様の排
気ガスセンサが床下触媒下流にも設置されたエンジンが
知られているが、そのようなエンジンに下記のヒータ制
御を適用することも可能である。排気ガスセンサ８から
の酸素濃度検出信号は、エンジンコントローラ（以下
「ＥＣＵ」という。）２１に入力されて、空燃比フィー
ドバック制御に用いられる。また、ＥＣＵ２１へは、水
温センサ９からのエンジン冷却水温度検出信号、エアフ
ローメータからの吸入空気量検出信号、クランク角セン
サからのクランク角位置検出信号（これに基づいてエン
ジン回転数Ｎｅを検出する。）が入力される。
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係る車両用エンジン１の構成を示している。エ
ンジン１の排気ガスは、燃焼室から排気マニホールド
２、マニホールド触媒３、排気管４、床下触媒５、排気
管６及びマフラー７を通して排出される。本実施形態に
係る排気ガスセンサ８は、ジルコニア式酸素センサであ
り、マニホールド触媒上流に設置されている。同様の排
気ガスセンサが床下触媒下流にも設置されたエンジンが
知られているが、そのようなエンジンに下記のヒータ制
御を適用することも可能である。排気ガスセンサ８から
の酸素濃度検出信号は、エンジンコントローラ（以下
「ＥＣＵ」という。）２１に入力されて、空燃比フィー
ドバック制御に用いられる。また、ＥＣＵ２１へは、水
温センサ９からのエンジン冷却水温度検出信号、エアフ
ローメータからの吸入空気量検出信号、クランク角セン
サからのクランク角位置検出信号（これに基づいてエン
ジン回転数Ｎｅを検出する。）が入力される。
【００１６】排気ガスセンサ８は、酸素濃淡電池作用に
より排気ガス中の酸素濃度に応じた電気信号を発生する
ものであるが、混合気空燃比を正確に検出するには、セ
ンサ素子が充分に温められ、活性化していることが必要
である。そこで、排気ガスセンサ８にヒータ（図示せ
ず）を内蔵し、ヒータからの加熱によりセンサ８を早期
に活性化させ、空燃比フィードバック制御を始動後早い
時期から開始することで、エミッションの低減を図って
いる。
より排気ガス中の酸素濃度に応じた電気信号を発生する
ものであるが、混合気空燃比を正確に検出するには、セ
ンサ素子が充分に温められ、活性化していることが必要
である。そこで、排気ガスセンサ８にヒータ（図示せ
ず）を内蔵し、ヒータからの加熱によりセンサ８を早期
に活性化させ、空燃比フィードバック制御を始動後早い
時期から開始することで、エミッションの低減を図って
いる。
【００１７】ところが、排気ガスセンサ８に水滴（主
に、排気ガスに含まれる水蒸気が排気管壁面で凝縮した
もの）が付着している被水状態でヒータを作動させる
と、素子割れを起こすおそれがある。そこで、本実施形
態では、排気管内から水滴がなくなり、被水状態が解除
されたことを確認してからヒータを作動させることとす
るが、センサ８の早期活性化のためには、被水状態の解
除を的確に把握することが重要となる。
に、排気ガスに含まれる水蒸気が排気管壁面で凝縮した
もの）が付着している被水状態でヒータを作動させる
と、素子割れを起こすおそれがある。そこで、本実施形
態では、排気管内から水滴がなくなり、被水状態が解除
されたことを確認してからヒータを作動させることとす
るが、センサ８の早期活性化のためには、被水状態の解
除を的確に把握することが重要となる。
【００１８】次に、排気ガスセンサ８に備わるヒータの
制御について、フローチャートを参照して説明する。図
２は、本制御の一例を示している。本制御では、排気ガ
スの流速である排気流速に基づいて被水状態が解除され
たことを判定し、この判定が下りたことをもってヒータ
への通電を開始する。
制御について、フローチャートを参照して説明する。図
２は、本制御の一例を示している。本制御では、排気ガ
スの流速である排気流速に基づいて被水状態が解除され
たことを判定し、この判定が下りたことをもってヒータ
への通電を開始する。
【００１９】ステップ（以下「Ｓ」と略す。）１では、
キースイッチがオンされたか否かを判定する。オンされ
たと判定した場合にのみＳ２へ進み、それ以外の場合は
本ルーチンをそのままリターンする。Ｓ２では、水温セ
ンサ９からの信号に基づいて始動時におけるエンジン冷
却水温度Ｔｗを検出する。
キースイッチがオンされたか否かを判定する。オンされ
たと判定した場合にのみＳ２へ進み、それ以外の場合は
本ルーチンをそのままリターンする。Ｓ２では、水温セ
ンサ９からの信号に基づいて始動時におけるエンジン冷
却水温度Ｔｗを検出する。
【００２０】Ｓ３では、ヒータの作動制限に係るしきい
値として通電許可判定しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを設定す
る。Ｏ２ＨＲＥＸＨは、図３に示すように、始動時水温
Ｔｗに応じて２０℃毎に値Ｘ８〜Ｘ１に設定する。ここ
で、各値は、Ｘ８＜Ｘ７＜・・・＜Ｘ１の関係とし、始
動時水温Ｔｗが高いときほどＯ２ＨＲＥＸＨを小さな値
に設定する。
値として通電許可判定しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを設定す
る。Ｏ２ＨＲＥＸＨは、図３に示すように、始動時水温
Ｔｗに応じて２０℃毎に値Ｘ８〜Ｘ１に設定する。ここ
で、各値は、Ｘ８＜Ｘ７＜・・・＜Ｘ１の関係とし、始
動時水温Ｔｗが高いときほどＯ２ＨＲＥＸＨを小さな値
に設定する。
【００２１】Ｓ４では、排気流速Ｒｅｘｈを検出する。
Ｒｅｘｈは、エアフローメータからの信号に基づいて検
出される単位時間当たりの吸入空気量と、排気ガスセン
サ取付位置における排気管断面積とに基づいて、排気ガ
スセンサ取付位置における平均流速として算出する。Ｓ
５では、排気流速Ｒｅｘｈに応じた係数ＨＯＳＲＥＸＨ
を設定する。ＨＯＳＲＥＸＨは、図４に示すように、Ｒ
ｅｘｈに応じて値Ｙ１〜Ｙ７に設定する（図は、流速と
ほぼ比例関係にある流量と対応させて示している。）。
ここで、各値は、Ｙ１＜Ｙ２＜・・・＜Ｙ７の関係と
し、Ｒｅｘｈが高いときほどＨＯＳＲＥＸＨを大きな値
に設定する。
Ｒｅｘｈは、エアフローメータからの信号に基づいて検
出される単位時間当たりの吸入空気量と、排気ガスセン
サ取付位置における排気管断面積とに基づいて、排気ガ
スセンサ取付位置における平均流速として算出する。Ｓ
５では、排気流速Ｒｅｘｈに応じた係数ＨＯＳＲＥＸＨ
を設定する。ＨＯＳＲＥＸＨは、図４に示すように、Ｒ
ｅｘｈに応じて値Ｙ１〜Ｙ７に設定する（図は、流速と
ほぼ比例関係にある流量と対応させて示している。）。
ここで、各値は、Ｙ１＜Ｙ２＜・・・＜Ｙ７の関係と
し、Ｒｅｘｈが高いときほどＨＯＳＲＥＸＨを大きな値
に設定する。
【００２２】Ｓ６では、下式（１）により、排気流速Ｒ
ｅｘｈに係数ＨＯＳＲＥＸＨを乗じた値（＝Ｒｅｘｈ×
ＨＯＳＲＥＸＨ）を逐次に積算して、ヒータの作動制限
に係る判定値ｓｉｇｍａＲを算出する。そして、求めた
ｓｉｇｍａＲをメモリーに記憶する。 ｓｉｇｍａＲ＝ｓｉｇｍａＲ＋Ｒｅｘｈ×ＨＯＳＲＥＸＨ ・・・（１） Ｓ７では、判定値ｓｉｇｍａＲが通電許可判定しきい値
Ｏ２ＨＲＥＸＨよりも大きいか否かを判定する。ｓｉｇ
ｍａＲがＯ２ＨＲＥＸＨを上回った場合は、充分な量の
排気ガスが排気管を通過しており、排気管内の水滴が吹
き飛ばされて排除されたと判断して、Ｓ１０へ進む。そ
れ以外の場合は、Ｓ８へ進む。
ｅｘｈに係数ＨＯＳＲＥＸＨを乗じた値（＝Ｒｅｘｈ×
ＨＯＳＲＥＸＨ）を逐次に積算して、ヒータの作動制限
に係る判定値ｓｉｇｍａＲを算出する。そして、求めた
ｓｉｇｍａＲをメモリーに記憶する。 ｓｉｇｍａＲ＝ｓｉｇｍａＲ＋Ｒｅｘｈ×ＨＯＳＲＥＸＨ ・・・（１） Ｓ７では、判定値ｓｉｇｍａＲが通電許可判定しきい値
Ｏ２ＨＲＥＸＨよりも大きいか否かを判定する。ｓｉｇ
ｍａＲがＯ２ＨＲＥＸＨを上回った場合は、充分な量の
排気ガスが排気管を通過しており、排気管内の水滴が吹
き飛ばされて排除されたと判断して、Ｓ１０へ進む。そ
れ以外の場合は、Ｓ８へ進む。
【００２３】Ｓ８では、排気管温度Ｔｅｘｈを検出す
る。Ｔｅｘｈは、排気温度センサからの信号に基づいて
検出することとしてもよいが、次のような計算により推
定して求めると、部品点数を抑えることができるので好
適である。本実施形態に係る排気管温度推定方法は、本
出願人による特願２００１−２３５１０２号出願におい
て開示された通りであるので、ここでは概略を説明する
こととする。
る。Ｔｅｘｈは、排気温度センサからの信号に基づいて
検出することとしてもよいが、次のような計算により推
定して求めると、部品点数を抑えることができるので好
適である。本実施形態に係る排気管温度推定方法は、本
出願人による特願２００１−２３５１０２号出願におい
て開示された通りであるので、ここでは概略を説明する
こととする。
【００２４】本推定方法では、まず、エンジン始動時に
おける排気管温度Ｔｅｘｈ０を、始動時におけるエンジ
ン冷却水温度Ｔｗ及び外気温度Ｔｏｕｔに基づいて下式
（２）により算出する。 Ｔｅｘｈ０＝Ｔｏｕｔ×ＨＯＳＫＷ ・・・（２） ここで、ＨＯＳＫＷは、係数であり、始動時水温Ｔｗと
外気温度Ｔｏｕｔとの差の絶対値｜Ｔｗ−Ｔｏｕｔ｜が
大きいときほど大きな値に設定する。従って、Ｔｅｘｈ
０は、この絶対値が大きいときほど外気温度Ｔｏｕｔに
対して相対的に高い値として検出される。そして、検出
されたＴｅｘｈ０に、始動時から現時点までの排気管温
度の上昇値Ｔｕｐを加えて、現時点における排気管温度
Ｔｅｘｈを推定する。Ｔｕｐは、エンジン１の運転条件
（回転数及び負荷）により定まる単位時間当たりの上昇
代ｄｌｔＴを積分して算出する。ｄｌｔＴは、エンジン
１の運転条件に対応させて各値を割り付けたマップから
読み出す。以上から、下式（３）の算出値をＴｅｘｈと
推定する。
おける排気管温度Ｔｅｘｈ０を、始動時におけるエンジ
ン冷却水温度Ｔｗ及び外気温度Ｔｏｕｔに基づいて下式
（２）により算出する。 Ｔｅｘｈ０＝Ｔｏｕｔ×ＨＯＳＫＷ ・・・（２） ここで、ＨＯＳＫＷは、係数であり、始動時水温Ｔｗと
外気温度Ｔｏｕｔとの差の絶対値｜Ｔｗ−Ｔｏｕｔ｜が
大きいときほど大きな値に設定する。従って、Ｔｅｘｈ
０は、この絶対値が大きいときほど外気温度Ｔｏｕｔに
対して相対的に高い値として検出される。そして、検出
されたＴｅｘｈ０に、始動時から現時点までの排気管温
度の上昇値Ｔｕｐを加えて、現時点における排気管温度
Ｔｅｘｈを推定する。Ｔｕｐは、エンジン１の運転条件
（回転数及び負荷）により定まる単位時間当たりの上昇
代ｄｌｔＴを積分して算出する。ｄｌｔＴは、エンジン
１の運転条件に対応させて各値を割り付けたマップから
読み出す。以上から、下式（３）の算出値をＴｅｘｈと
推定する。
【００２５】
Ｔｅｘｈ＝Ｔｅｘｈ０＋ΣｄｌｔＴ ・・・（３）
なお、排気温度センサを用いる場合は、次のようにする
とよい。すなわち、排気温度センサは、排気ガスセンサ
８近傍の排気管に設置する。そして、下式（４）によ
り、排気ガスセンサ取付位置における排気温度ＴＥに排
気ガスから排気管への熱伝達に係る補正係数αを乗じ
て、Ｔｅｘｈを算出する。αは、ＥＣＵ２１に、エンジ
ン１の運転条件（回転数及び負荷）に応じて最適とされ
る値を記憶させておき、その都度マップから読み出すよ
うにする。Ｔｅｘｈｏｌｄは、前回に算出したＴｅｘｈ
を示し、Ｔｅｘｈの初期値は、始動時における排気温度
に等しいと近似する。
とよい。すなわち、排気温度センサは、排気ガスセンサ
８近傍の排気管に設置する。そして、下式（４）によ
り、排気ガスセンサ取付位置における排気温度ＴＥに排
気ガスから排気管への熱伝達に係る補正係数αを乗じ
て、Ｔｅｘｈを算出する。αは、ＥＣＵ２１に、エンジ
ン１の運転条件（回転数及び負荷）に応じて最適とされ
る値を記憶させておき、その都度マップから読み出すよ
うにする。Ｔｅｘｈｏｌｄは、前回に算出したＴｅｘｈ
を示し、Ｔｅｘｈの初期値は、始動時における排気温度
に等しいと近似する。
【００２６】
Ｔｅｘｈ＝Ｔｅｘｈｏｌｄ＋ＴＥ×α ・・・（４）
Ｓ９では、排気管温度Ｔｅｘｈが所定温度Ｏ２ＨＴＥＸ
Ｈ以上であるか否かを判定する。Ｏ２ＨＴＥＸＨ以上で
あると判定した場合は、排気管が温められ、排気管に付
着していた水滴が蒸発してなくなったと判断して、Ｓ１
０へ進む。それ以外の場合は、水滴が残っていると判断
して、Ｓ１１ヘ進む。そして、Ｓ１１においてヒータを
停止させたままとし、Ｓ４に戻る。なお、Ｓ９からＳ１
０へ移行する際に、ＴｅｘｈがＯ２ＨＴＥＸＨ以上とな
ってから一定の時間が経過した後にＳ１０へ進むように
してもよい。
Ｈ以上であるか否かを判定する。Ｏ２ＨＴＥＸＨ以上で
あると判定した場合は、排気管が温められ、排気管に付
着していた水滴が蒸発してなくなったと判断して、Ｓ１
０へ進む。それ以外の場合は、水滴が残っていると判断
して、Ｓ１１ヘ進む。そして、Ｓ１１においてヒータを
停止させたままとし、Ｓ４に戻る。なお、Ｓ９からＳ１
０へ移行する際に、ＴｅｘｈがＯ２ＨＴＥＸＨ以上とな
ってから一定の時間が経過した後にＳ１０へ進むように
してもよい。
【００２７】Ｓ１０では、排気管内の水滴が吹き飛ばさ
れてなくなるか（Ｓ７）、あるいは排気管が温められて
蒸発してなくなる（Ｓ９）ことにより、被水状態が解除
されているので、ヒータへの通電を開始する。ここで、
Ｓ２が機関温度検出手段を、Ｓ４が排気流速検出手段
を、エアフローメータが吸入空気量検出手段を、Ｓ５及
び６が判定値演算手段を、Ｓ７が被水状態解除判定手段
を、Ｓ８が排気管温度検出手段を、Ｓ９及び１１がヒー
タ通電制限手段を、それぞれ構成する。
れてなくなるか（Ｓ７）、あるいは排気管が温められて
蒸発してなくなる（Ｓ９）ことにより、被水状態が解除
されているので、ヒータへの通電を開始する。ここで、
Ｓ２が機関温度検出手段を、Ｓ４が排気流速検出手段
を、エアフローメータが吸入空気量検出手段を、Ｓ５及
び６が判定値演算手段を、Ｓ７が被水状態解除判定手段
を、Ｓ８が排気管温度検出手段を、Ｓ９及び１１がヒー
タ通電制限手段を、それぞれ構成する。
【００２８】次に、以上の制御を、図５に示すタイムチ
ャートを参照して説明する。同図は、排気流速Ｒｅｘ
ｈ，Ｒｅｘｈ×ＨＯＳＲＥＸＨ（ＨＯＳＲＥＸＨ≧１）
と、排気総流量（ΣＲｅｘｈ，ｓｉｇｍａＲに相当す
る。）とを、時間の経過に対して示したものである。通
電許可判定しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨは、流量に換算した
値として示している。
ャートを参照して説明する。同図は、排気流速Ｒｅｘ
ｈ，Ｒｅｘｈ×ＨＯＳＲＥＸＨ（ＨＯＳＲＥＸＨ≧１）
と、排気総流量（ΣＲｅｘｈ，ｓｉｇｍａＲに相当す
る。）とを、時間の経過に対して示したものである。通
電許可判定しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨは、流量に換算した
値として示している。
【００２９】時刻Ｔ１においてエンジン１の始動が開始
されると、排気流速Ｒｅｘｈが変化する。排気流速線図
において、一点鎖線で示す排気流速Ｒｅｘｈは、増減を
伴って変化する。ここで、Ｒｅｘｈにその大きさに応じ
た係数ＨＯＳＲＥＸＨを乗じた値Ｒｅｘｈ×ＨＯＳＲＥ
ＸＨを実線で示している。図に斜線で示した部分がＨＯ
ＳＲＥＸＨによる補正量に相当するが、これは、Ｒｅｘ
ｈが高いときほど大きくなる。
されると、排気流速Ｒｅｘｈが変化する。排気流速線図
において、一点鎖線で示す排気流速Ｒｅｘｈは、増減を
伴って変化する。ここで、Ｒｅｘｈにその大きさに応じ
た係数ＨＯＳＲＥＸＨを乗じた値Ｒｅｘｈ×ＨＯＳＲＥ
ＸＨを実線で示している。図に斜線で示した部分がＨＯ
ＳＲＥＸＨによる補正量に相当するが、これは、Ｒｅｘ
ｈが高いときほど大きくなる。
【００３０】排気総流量線図において、一点鎖線で示す
排気流速Ｒｅｘｈの積算値ΣＲｅｘｈは、エンジン１の
始動開始とともに徐々に増大していき、時刻Ｔ３におい
て通電許可判定しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを過ぎってい
る。従って、ΣＲｅｘｈによると、この時点でヒータへ
の通電が開始される。一方、排気流速Ｒｅｘｈに係数Ｈ
ＯＳＲＥＸＨを乗じたものの積算値ｓｉｇｍａＲを実線
で示している。ｓｉｇｍａＲによると、斜線で示した補
正量が上乗せされているため、Ｒｅｘｈを単純に積算し
たもの（ΣＲｅｘｈ）による場合よりも早い時刻Ｔ２に
しきい値を過ぎる。従って、ヒータへの通電は、ｓｉｇ
ｍａＲによる場合の方が、ΣＲｅｘｈによる場合よりも
早い時期に開始される。
排気流速Ｒｅｘｈの積算値ΣＲｅｘｈは、エンジン１の
始動開始とともに徐々に増大していき、時刻Ｔ３におい
て通電許可判定しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを過ぎってい
る。従って、ΣＲｅｘｈによると、この時点でヒータへ
の通電が開始される。一方、排気流速Ｒｅｘｈに係数Ｈ
ＯＳＲＥＸＨを乗じたものの積算値ｓｉｇｍａＲを実線
で示している。ｓｉｇｍａＲによると、斜線で示した補
正量が上乗せされているため、Ｒｅｘｈを単純に積算し
たもの（ΣＲｅｘｈ）による場合よりも早い時刻Ｔ２に
しきい値を過ぎる。従って、ヒータへの通電は、ｓｉｇ
ｍａＲによる場合の方が、ΣＲｅｘｈによる場合よりも
早い時期に開始される。
【００３１】なお、判定値ｓｉｇｍａＲが通電許可判定
しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを過ぎる前に、排気管温度Ｔｅ
ｘｈが所定温度Ｏ２ＨＴＥＸＨを上回った場合は、その
時点でヒータへの通電が開始される。最後に、本実施形
態に係るヒータ制御装置により得られる効果について説
明する。
しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを過ぎる前に、排気管温度Ｔｅ
ｘｈが所定温度Ｏ２ＨＴＥＸＨを上回った場合は、その
時点でヒータへの通電が開始される。最後に、本実施形
態に係るヒータ制御装置により得られる効果について説
明する。
【００３２】第１に、本装置によれば、ヒータへの通電
開始時期（図５のＴ２）が排気流速Ｒｅｘｈに基づいて
定められるので、排気管内の水滴が吹き飛ばされてなく
なったことにより被水状態が解除されたと判断される時
期からヒータを作動させることができる。このため、素
子割れを防止しつつ、排気ガスセンサ８を早期に活性化
させることができる。
開始時期（図５のＴ２）が排気流速Ｒｅｘｈに基づいて
定められるので、排気管内の水滴が吹き飛ばされてなく
なったことにより被水状態が解除されたと判断される時
期からヒータを作動させることができる。このため、素
子割れを防止しつつ、排気ガスセンサ８を早期に活性化
させることができる。
【００３３】図６は、排気流速Ｒｅｘｈと、排気管内の
水滴を吹き飛ばして排除するのに要する時間との関係を
示している。水滴が排除されて被水状態が解除されてい
る領域をＡで、水滴が残っている領域をＢで示してい
る。このように、水滴は、排気流速が高いときほど短い
時間で排除される。従って、排気流速が高いときは、低
いときよりも早い時期に被水状態が解除され、ヒータを
早い時期から作動させることができる。
水滴を吹き飛ばして排除するのに要する時間との関係を
示している。水滴が排除されて被水状態が解除されてい
る領域をＡで、水滴が残っている領域をＢで示してい
る。このように、水滴は、排気流速が高いときほど短い
時間で排除される。従って、排気流速が高いときは、低
いときよりも早い時期に被水状態が解除され、ヒータを
早い時期から作動させることができる。
【００３４】ここで、水滴が完全に排除されるまでに
は、いかなる流速の場合であってもある程度の時間が必
要である。本装置では、判定値ｓｉｇｍａＲをＲｅｘｈ
と係数ＨＯＳＲＥＸＨとの積の積算値とし、ｓｉｇｍａ
Ｒがしきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを過ぎった時に被水状態が
解除されたと判断する。従って、排気流速が刻々と変化
しても、水滴を排除するのに必要な排気ガスが通過した
ことをｓｉｇｍａＲにより判定することができる。
は、いかなる流速の場合であってもある程度の時間が必
要である。本装置では、判定値ｓｉｇｍａＲをＲｅｘｈ
と係数ＨＯＳＲＥＸＨとの積の積算値とし、ｓｉｇｍａ
Ｒがしきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨを過ぎった時に被水状態が
解除されたと判断する。従って、排気流速が刻々と変化
しても、水滴を排除するのに必要な排気ガスが通過した
ことをｓｉｇｍａＲにより判定することができる。
【００３５】ＲｅｘｈにＨＯＳＲＥＸＨを乗じるのは、
水滴が吹き飛ばされる強さがＲｅｘｈに応じて異なるか
らである。すなわち、低流速時には、大部分の水滴が排
気ガスにより排気管伝いに押し流されて排除される。こ
れに対して、Ｒｅｘｈが増大すると、排気管に付着して
いる水滴が排気ガスとの衝突により飛び散り、排気ガス
の流れに乗って排除される傾向が顕著になる。水滴を飛
び散らせて排除する場合の方が、排気管伝いに押し流し
て排除する場合よりも効率的である。ＲｅｘｈにＨＯＳ
ＲＥＸＨを乗じるとともに、図４に示したように、ＨＯ
ＳＲＥＸＨをＲｅｘｈの増大に応じて大きな値とするこ
ととしたので、判定値ｓｉｇｍａＲにこの強さの違いを
反映させて、被水状態の解除をより正確に判定すること
が可能である。
水滴が吹き飛ばされる強さがＲｅｘｈに応じて異なるか
らである。すなわち、低流速時には、大部分の水滴が排
気ガスにより排気管伝いに押し流されて排除される。こ
れに対して、Ｒｅｘｈが増大すると、排気管に付着して
いる水滴が排気ガスとの衝突により飛び散り、排気ガス
の流れに乗って排除される傾向が顕著になる。水滴を飛
び散らせて排除する場合の方が、排気管伝いに押し流し
て排除する場合よりも効率的である。ＲｅｘｈにＨＯＳ
ＲＥＸＨを乗じるとともに、図４に示したように、ＨＯ
ＳＲＥＸＨをＲｅｘｈの増大に応じて大きな値とするこ
ととしたので、判定値ｓｉｇｍａＲにこの強さの違いを
反映させて、被水状態の解除をより正確に判定すること
が可能である。
【００３６】第２に、通電許可判定しきい値Ｏ２ＨＲＥ
ＸＨを、始動時水温Ｔｗに応じて変更するようにしたの
で、実際に存在する水滴の量に応じてこのしきい値を設
定することができる。始動時水温Ｔｗに代えて、始動時
における潤滑油温度に基づいてＯ２ＨＲＥＸＨを設定す
ることもできる。Ｏ２ＨＲＥＸＨは、エンジン冷却水温
度や潤滑油温度で代表される機関温度に限らず、始動時
における外気温度に応じて、これが高いときほど小さな
値に変更するようにしてもよい。外気温度を検出するた
めにエンジン外に温度センサを設置してもよいが、吸気
温度センサで代用することも可能である。このようにす
れば、温暖な環境下での始動や、暖機状態での再始動に
際して、Ｏ２ＨＲＥＸＨが小さな値とされるので、始動
時の条件によらず排気管内から水滴がなくなったことを
的確に判定することができる。
ＸＨを、始動時水温Ｔｗに応じて変更するようにしたの
で、実際に存在する水滴の量に応じてこのしきい値を設
定することができる。始動時水温Ｔｗに代えて、始動時
における潤滑油温度に基づいてＯ２ＨＲＥＸＨを設定す
ることもできる。Ｏ２ＨＲＥＸＨは、エンジン冷却水温
度や潤滑油温度で代表される機関温度に限らず、始動時
における外気温度に応じて、これが高いときほど小さな
値に変更するようにしてもよい。外気温度を検出するた
めにエンジン外に温度センサを設置してもよいが、吸気
温度センサで代用することも可能である。このようにす
れば、温暖な環境下での始動や、暖機状態での再始動に
際して、Ｏ２ＨＲＥＸＨが小さな値とされるので、始動
時の条件によらず排気管内から水滴がなくなったことを
的確に判定することができる。
【００３７】第３に、被水状態の解除を、排気流速Ｒｅ
ｘｈばかりでなく排気管温度Ｔｅｘｈによっても判定す
るようにした（図２のＳ９）。これにより、排気管が温
められて水滴が蒸発することにより被水状態が解除され
たと判断される場合（例えば、低回転時）には、排気流
速によらずヒータを作動させることが可能となる。従っ
て、排気ガスセンサ８を多様な運転条件のもとで早期に
活性化させることができる。
ｘｈばかりでなく排気管温度Ｔｅｘｈによっても判定す
るようにした（図２のＳ９）。これにより、排気管が温
められて水滴が蒸発することにより被水状態が解除され
たと判断される場合（例えば、低回転時）には、排気流
速によらずヒータを作動させることが可能となる。従っ
て、排気ガスセンサ８を多様な運転条件のもとで早期に
活性化させることができる。
【００３８】以上では、排気ガスセンサ８の被水状態が
解除されないうちはヒータを停止させておく場合を例に
説明した。しかしながら、被水状態が解除されるまでの
間もヒータを作動させ、このときのヒータへの通電量
を、水滴が付着したとしても素子割れを防ぐことができ
る程度に抑えるようにしてもよい。
解除されないうちはヒータを停止させておく場合を例に
説明した。しかしながら、被水状態が解除されるまでの
間もヒータを作動させ、このときのヒータへの通電量
を、水滴が付着したとしても素子割れを防ぐことができ
る程度に抑えるようにしてもよい。
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの構
成
成
【図２】同上実施形態に係るヒータ制御のフローチャー
ト
ト
【図３】通電許可判定しきい値Ｏ２ＨＲＥＸＨの設定例
【図４】係数ＨＯＳＲＥＸＨの設定例
【図５】上記ヒータ制御の動作を示すタイムチャート
【図６】排気流速と、水滴を吹き飛ばすのに要する時間
との関係
との関係
１…エンジン
２…排気マニホールド
３…触媒
８…排気ガスセンサ
９…水温センサ
２１…エンジンコントローラ
─────────────────────────────────────────────────────
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 45/00 ３６６ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６６Ｆ
Ｆ０１Ｎ 9/00 Ｆ０１Ｎ 9/00 Ａ
Ｇ０１Ｎ 27/409 Ｇ０１Ｎ 27/58 Ｂ
27/41 27/46 ３２５Ｑ
Ｆターム(参考） 3G084 BA00 CA01 CA02 DA00 DA19
DA27 EA05 EA07 EA11 EC01
EC03 FA00 FA07 FA20 FA27
3G091 BA27 DA07 DA08 DB06 DB11
EA05 EA16 EA17 EA21 EA34
FA01 HA08 HA36
Claims (9)
- 【請求項１】混合気空燃比を検出するための排気ガスセ
ンサに備わるヒータを制御するヒータ制御装置であっ
て、 排気流速を検出する排気流速検出手段と、 検出された排気流速に基づいてヒータの作動制限に係る
判定値を求める判定値演算手段と、 求められた判定値が被水状態の解除を示す所定のしきい
値を過ぎったことを判定する被水状態解除判定手段と、 機関始動開始後前記判定が下りるまでヒータへの通電量
を制限するヒータ通電制限手段と、を含んで構成される
ヒータ制御装置。 - 【請求項２】ヒータ通電制限手段が、前記判定が下りる
までヒータへの通電を禁止することを特徴とする請求項
１に記載のヒータ制御装置。 - 【請求項３】判定値演算手段が、機関始動開始から現時
点までに単位時間毎に検出される排気流速を積算して前
記判定値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記
載のヒータ制御装置。 - 【請求項４】判定値演算手段が、検出された排気流速に
所定の係数を乗じた値から前記判定値を求め、 この係数が、排気流速が高いときほど大きな値に設定さ
れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記
載のヒータ制御装置。 - 【請求項５】機関温度を検出する機関温度検出手段を更
に含んで構成され、 被水状態解除判定手段が、機関始動時における機関温度
に応じて前記しきい値を変更することを特徴とする請求
項１〜４のいずれか１つに記載のヒータ制御装置。 - 【請求項６】単位時間当たりの吸入空気量を検出する吸
入空気量検出手段を更に含んで構成され、 排気流速検出手段が、排気流速を、検出された吸入空気
量と、排気ガスセンサ取付位置における排気管断面積と
に基づいて算出することを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか１つに記載のヒータ制御装置。 - 【請求項７】排気管温度を検出する排気管温度検出手段
を更に含んで構成され、 ヒータ通電制限手段が、検出された排気管温度が所定温
度以上となった場合に、ヒータへの通電制限を中止する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の
ヒータ制御装置。 - 【請求項８】排気管温度検出手段が、排気温度センサを
含んで構成される請求項７に記載のヒータ制御装置。 - 【請求項９】排気管温度検出手段が、機関始動時におけ
る排気管温度と、機関運転条件に応じて定まる排気管温
度上昇値とに基づいて現時点での排気管温度を算出する
請求項７に記載のヒータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070873A JP4135380B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2002070873A JP4135380B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 排気ガスセンサのヒータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003269231A true JP2003269231A (ja) | 2003-09-25 |
| JP4135380B2 JP4135380B2 (ja) | 2008-08-20 |
Family
ID=29201321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002070873A Expired - Fee Related JP4135380B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 排気ガスセンサのヒータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4135380B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190522A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-08-21 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比制御装置 |
| JP2008256707A (ja) * | 2008-05-26 | 2008-10-23 | Toyota Motor Corp | 排気センサの制御装置 |
| US7805928B2 (en) | 2006-04-06 | 2010-10-05 | Denso Corporation | System for controlling exhaust gas sensor having heater |
| JP2011252470A (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | 車載エンジン制御装置 |
| JP2012131240A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-12 | Mitsubishi Motors Corp | ハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置 |
| EP1944491A3 (en) * | 2007-01-12 | 2012-11-21 | Nissan Motor Company Limited | Air-fuel ratio control apparatus |
| US8479494B2 (en) | 2008-03-13 | 2013-07-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas sensor control system and control method |
| JP2019143581A (ja) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | いすゞ自動車株式会社 | 窒素酸化物センサ用ヒータ制御装置 |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070873A patent/JP4135380B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7805928B2 (en) | 2006-04-06 | 2010-10-05 | Denso Corporation | System for controlling exhaust gas sensor having heater |
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| JP2008256707A (ja) * | 2008-05-26 | 2008-10-23 | Toyota Motor Corp | 排気センサの制御装置 |
| JP4670900B2 (ja) * | 2008-05-26 | 2011-04-13 | トヨタ自動車株式会社 | 排気センサの制御装置 |
| JP2011252470A (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | 車載エンジン制御装置 |
| JP2012131240A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-12 | Mitsubishi Motors Corp | ハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置 |
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| JP7006366B2 (ja) | 2018-02-23 | 2022-01-24 | いすゞ自動車株式会社 | 窒素酸化物センサ用ヒータ制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4135380B2 (ja) | 2008-08-20 |
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