JP4209736B2 - エンジン制御装置 - Google Patents
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Description
この発明は、空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関を搭載した車両において、空燃比の検出精度を向上したエンジン制御装置に関するものである。
車両に搭載された内燃機関（以下エンジンという）の排気ガス中の酸素濃度を排気ガスセンサにより計測し、これをもとにエンジンへの供給混合気の空気／燃料比率（以下、空燃比という）を制御して、排気ガスの浄化、燃費の改善を行う技術がある。自動車を量産し、また長年にわたり安定して動作させるために、使用する排気ガスセンサは個々の特性のばらつきが少なく、使用による経年劣化が少ない安定したものであることが必要なので
、特性のばらつき、経年変化などを補正したり特性の修正をしたりする技術が発明され公開されている。
たとえば排気ガスセンサには一般に電熱ヒータが併用され、排気ガスセンサまたは電熱ヒータの内部抵抗を監視しながら使用することにより、排気ガスセンサのガスセンシング部分を適正活性温度に制御する技術が知られている。
排気ガスセンサの酸素濃度対空燃比の検出特性は、固体間の特性バラツキや経年変化性をもっていると共に、温度制御の基準となる内部抵抗についても固体間の特性バラツキや経年変化性をもっている。
、特性のばらつき、経年変化などを補正したり特性の修正をしたりする技術が発明され公開されている。
たとえば排気ガスセンサには一般に電熱ヒータが併用され、排気ガスセンサまたは電熱ヒータの内部抵抗を監視しながら使用することにより、排気ガスセンサのガスセンシング部分を適正活性温度に制御する技術が知られている。
排気ガスセンサの酸素濃度対空燃比の検出特性は、固体間の特性バラツキや経年変化性をもっていると共に、温度制御の基準となる内部抵抗についても固体間の特性バラツキや経年変化性をもっている。
後述する特許文献１「ガスセンサ、ガスセンサのコネクタ、及びガス濃度検出装置」には、個々の排気ガスセンサに校正抵抗を付属させることによって、検出特性の固体間の特性バラツキを補正する技術が述べられている。
また、特許文献２「空燃比センサの出力補正装置」は、機関の排気通路内の気体の空燃比を検出する空燃比センサと機関の排気通路内の気体が所定の空燃比となる状態を検出する状態検出手段と、機関の排気通路内の気体が所定空燃比となる状態のときに、空燃比センサの出力を検出する出力検出手段と前記出力検出手段により検出された出力に基づいて
、空燃比センサの出力を補正する出力補正手段を含んで構成された空燃比センサの出力補正装置が開示されていて、上記所定空燃比状態は燃料カット中や、機関停止中の大気環境状態となっている。
また、特許文献２「空燃比センサの出力補正装置」は、機関の排気通路内の気体の空燃比を検出する空燃比センサと機関の排気通路内の気体が所定の空燃比となる状態を検出する状態検出手段と、機関の排気通路内の気体が所定空燃比となる状態のときに、空燃比センサの出力を検出する出力検出手段と前記出力検出手段により検出された出力に基づいて
、空燃比センサの出力を補正する出力補正手段を含んで構成された空燃比センサの出力補正装置が開示されていて、上記所定空燃比状態は燃料カット中や、機関停止中の大気環境状態となっている。
また、特許文献３「限界電流ゾンデまたはλゾンデの温度の測定方法および温度測定装置」によれば、排気ガスセンサを適正活性化温度に維持するための電熱ヒータの制御を行うに当たって、温度検出手段として排気ガスセンサの内部抵抗を検出することが示されている。
また、特許文献４「酸素濃度センサのヒータ温度制御装置」によれば、排気ガスセンサを適正活性化温度に維持するための電熱ヒータの制御を行うに当たって、温度検出手段として電熱ヒータの内部抵抗を検出することが示されている。
また、特許文献５「排気ガスセンサ用温度検出装置」によれば、排気ガスセンサの内部抵抗の製品バラツキを校正する手段が提示されている。
また、特許文献４「酸素濃度センサのヒータ温度制御装置」によれば、排気ガスセンサを適正活性化温度に維持するための電熱ヒータの制御を行うに当たって、温度検出手段として電熱ヒータの内部抵抗を検出することが示されている。
また、特許文献５「排気ガスセンサ用温度検出装置」によれば、排気ガスセンサの内部抵抗の製品バラツキを校正する手段が提示されている。
以上で説明した従来技術のおのおのにおいては、下記のような課題がある。
即ち、排気ガスセンサの経年変化特性の補正がされておらず、また排気ガスセンサの環境温度を正確に所定値に維持しなければ酸素濃度データにも誤差が発生する問題がある。
また、高価な校正ガスを用いないで排気ガスセンサの初期校正を行うことはできても、製品バラツキや、経年変化による特性変動等の補正を行えない。
また、温度制御を目的とした内部抵抗の検出手段が改良されても、製品バラツキや、経年変化による特性変動等の補正を行うことができない。
また、温度制御を目的とした内部抵抗の検出において、製品バラツキや経年変化による特性変動に対する校正手段が、車両の外気温に依存したものとなっているため、高温活性化領域の温度特性を正しく校正することが困難であると共に、たとえ正しい温度制御が行えたとしても酸素濃度検出特性の製品バラツキや経年変化によって正確な酸素濃度の検出が行えないなどの課題があった。
即ち、排気ガスセンサの経年変化特性の補正がされておらず、また排気ガスセンサの環境温度を正確に所定値に維持しなければ酸素濃度データにも誤差が発生する問題がある。
また、高価な校正ガスを用いないで排気ガスセンサの初期校正を行うことはできても、製品バラツキや、経年変化による特性変動等の補正を行えない。
また、温度制御を目的とした内部抵抗の検出手段が改良されても、製品バラツキや、経年変化による特性変動等の補正を行うことができない。
また、温度制御を目的とした内部抵抗の検出において、製品バラツキや経年変化による特性変動に対する校正手段が、車両の外気温に依存したものとなっているため、高温活性化領域の温度特性を正しく校正することが困難であると共に、たとえ正しい温度制御が行えたとしても酸素濃度検出特性の製品バラツキや経年変化によって正確な酸素濃度の検出が行えないなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解消する為になされたものであり、第一の目的は、酸素濃度検出出力（酸素濃度データとも言う）に関する校正抵抗を備えた排気ガスセンサにおいて、酸素濃度検出特性の経年変化や、温度制御を目的とした内部抵抗の製品バラツキや経年変化に対して正確な酸素濃度データを得ることができるエンジン制御装置を提供することである。
この発明の第二の目的は、排気ガスセンサの特性劣化を検出して、自動的に警報表示を行うことができるエンジン制御装置を提供することである。
この発明の第二の目的は、排気ガスセンサの特性劣化を検出して、自動的に警報表示を行うことができるエンジン制御装置を提供することである。
この発明のエンジン制御装置は、環境温度を調節するための電熱ヒータを備え所定の活性温度において適正動作するセンサ素子を有し、エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定して酸素濃度データを出力するとともに、前記排気ガスが大気置換状態にあり、かつ、上記センサ素子の環境温度が所定の活性温度にあるときに所定の酸素濃度データを出力するように構成された排気ガスセンサと、
上記所定の活性温度における上記酸素濃度データと上記エンジンの空燃比との関係を示す関数式又はデータテーブルと上記大気置換状態での酸素濃度データとを格納した標準特性記憶メモリと、
上記エンジンへの燃料供給の停止を継続している時間長さがあらかじめ定めた時間長さを超えたとき、上記排気ガスが上記大気と置き換えられた大気置換状態にあると判定する大気状態判定手段と、
上記大気状態判定手段が大気状態であると判定しているとき、上記酸素濃度データが上記標準特性記憶メモリに格納した酸素濃度データに一致するように上記電熱ヒータを制御する第一のヒータ制御手段と、
上記第一のヒータ制御手段によって制御されて上記排気ガスセンサの出力した酸素濃度データが上記標準値データに一致した時点における上記排気ガスセンサの内部抵抗又は上記電熱ヒータの内部抵抗を目標内部抵抗として記憶する校正信号読取手段と、
上記エンジンに対する燃料供給が行われているときに作用し、上記排気ガスセンサ又は電熱ヒータの現在の内部抵抗測定値が上記目標内部抵抗に一致するように上記電熱ヒータを制御する第二のヒータ制御手段と、
マイクロプロセッサを有し、上記第二のヒータ制御手段によって制御されている上記排気ガスセンサの現在の酸素濃度データと、上記標準特性記憶メモリに格納された上記関数式またはデータテーブルとを用いて現在の空燃比を算出する空燃比算出手段とを備えたものである。
上記所定の活性温度における上記酸素濃度データと上記エンジンの空燃比との関係を示す関数式又はデータテーブルと上記大気置換状態での酸素濃度データとを格納した標準特性記憶メモリと、
上記エンジンへの燃料供給の停止を継続している時間長さがあらかじめ定めた時間長さを超えたとき、上記排気ガスが上記大気と置き換えられた大気置換状態にあると判定する大気状態判定手段と、
上記大気状態判定手段が大気状態であると判定しているとき、上記酸素濃度データが上記標準特性記憶メモリに格納した酸素濃度データに一致するように上記電熱ヒータを制御する第一のヒータ制御手段と、
上記第一のヒータ制御手段によって制御されて上記排気ガスセンサの出力した酸素濃度データが上記標準値データに一致した時点における上記排気ガスセンサの内部抵抗又は上記電熱ヒータの内部抵抗を目標内部抵抗として記憶する校正信号読取手段と、
上記エンジンに対する燃料供給が行われているときに作用し、上記排気ガスセンサ又は電熱ヒータの現在の内部抵抗測定値が上記目標内部抵抗に一致するように上記電熱ヒータを制御する第二のヒータ制御手段と、
マイクロプロセッサを有し、上記第二のヒータ制御手段によって制御されている上記排気ガスセンサの現在の酸素濃度データと、上記標準特性記憶メモリに格納された上記関数式またはデータテーブルとを用いて現在の空燃比を算出する空燃比算出手段とを備えたものである。
以上のとおりこの発明のエンジン制御装置は、標準特性記憶メモリ、大気状態判定手段
、第一のヒータ制御手段、校正信号読取手段、第二のヒータ制御手段、空燃比算出手段とを備え、大気状態における酸素濃度データを常に校正初期値に維持しながら検出された酸素濃度データから空燃比を算出し、算出された空燃比が目標とする空燃比となるように燃料供給制御を行うので、酸素濃度データに関する初期校正を行っておくことにより、排気ガスセンサや電熱ヒータの製品バラツキや経年特性変化の影響を受けないようにすることができる効果がある。
、第一のヒータ制御手段、校正信号読取手段、第二のヒータ制御手段、空燃比算出手段とを備え、大気状態における酸素濃度データを常に校正初期値に維持しながら検出された酸素濃度データから空燃比を算出し、算出された空燃比が目標とする空燃比となるように燃料供給制御を行うので、酸素濃度データに関する初期校正を行っておくことにより、排気ガスセンサや電熱ヒータの製品バラツキや経年特性変化の影響を受けないようにすることができる効果がある。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１のエンジン制御装置の全体構成を図１により説明する。
図１において、図示しない車両に搭載された例えば１２Ｖ系のバッテリ１０１から、電源スイッチ１０２と電源端子１０３を介して給電されるエンジン制御装置１００ａがある
。このエンジン制御装置１００ａはこのエンジン（図示しない）の燃料噴射制御手段（燃料噴射装置は図示していない）を包含したものとなっている。
エンジン制御装置１００ａには、クランク角センサ、エンジン回転センサ、車速センサ等のパルス出力型の車載センサ群１０４が、入力端子群１０５ａを介して接続されている
。また、エアフローセンサ、アクセルセンサ、水温センサ、外気温センサ等のアナログ信号を発生する車載センサ群１０６が入力端子群１０５ｂを介してエンジン制御装置１００ａに接続されている。
以下、この発明の実施の形態１のエンジン制御装置の全体構成を図１により説明する。
図１において、図示しない車両に搭載された例えば１２Ｖ系のバッテリ１０１から、電源スイッチ１０２と電源端子１０３を介して給電されるエンジン制御装置１００ａがある
。このエンジン制御装置１００ａはこのエンジン（図示しない）の燃料噴射制御手段（燃料噴射装置は図示していない）を包含したものとなっている。
エンジン制御装置１００ａには、クランク角センサ、エンジン回転センサ、車速センサ等のパルス出力型の車載センサ群１０４が、入力端子群１０５ａを介して接続されている
。また、エアフローセンサ、アクセルセンサ、水温センサ、外気温センサ等のアナログ信号を発生する車載センサ群１０６が入力端子群１０５ｂを介してエンジン制御装置１００ａに接続されている。
エンジン制御装置１００ａには、入力端子群１０５ｃを介して排気ガスセンサ１０７が接続されている。また、燃料噴射用電磁弁、点火コイル、警報・表示器、変速機用電磁弁等（車載電気負荷群という）１０８が、出力端子群１０９ａを介して接続されている。
電熱ヒータ１１９（詳細は後述）が出力端子１０９ｂに接続されている。
排気ガスセンサ１０７は、両端部に配置された保護層１１６と、ジルコニア固体電解質材からなる酸素ポンプ素子１１０と、ジルコニア固体電解質材からなる酸素濃淡電池素子１１１と、ガス拡散多孔質材からなる一対のガス通路壁１１２ａ、１１２ｂとを含み、また、酸素ポンプ素子１１０と酸素濃淡電池素子１１１と一対のガス通路壁１１２ａ・１１２ｂはガス検出室１１３を構成している。エンジンから排出された排気ガスは通過方向を示す矢印１１４ａ、１１４ｂのように流される。また、図示しない排気ガス流の一部が上記ガス通路壁１１２ａからガス検出室１１３に入って、ガス通路壁１１２ｂを通過して排出されるようになっている。
電熱ヒータ１１９（詳細は後述）が出力端子１０９ｂに接続されている。
排気ガスセンサ１０７は、両端部に配置された保護層１１６と、ジルコニア固体電解質材からなる酸素ポンプ素子１１０と、ジルコニア固体電解質材からなる酸素濃淡電池素子１１１と、ガス拡散多孔質材からなる一対のガス通路壁１１２ａ、１１２ｂとを含み、また、酸素ポンプ素子１１０と酸素濃淡電池素子１１１と一対のガス通路壁１１２ａ・１１２ｂはガス検出室１１３を構成している。エンジンから排出された排気ガスは通過方向を示す矢印１１４ａ、１１４ｂのように流される。また、図示しない排気ガス流の一部が上記ガス通路壁１１２ａからガス検出室１１３に入って、ガス通路壁１１２ｂを通過して排出されるようになっている。
酸素ポンプ素子１１０はその両面に一対のポンプ素子電極１１５ａ、１１５ｂを有する
。酸素濃淡電池素子１１１は、その両面に一対の電池素子電極１１７ａ、１１７ｂを有する。上記各電極は入力端子群１０５ｃを介してエンジン制御装置１００ａに接続されている。
また、排気ガスセンサ１０７には校正抵抗１１８が付属しており、また、排気ガスセンサ１０７と一体化されたセラミックス製の電熱ヒータ１１９を有する。
エンジン制御装置１００ａ内には、フラッシュメモリ等の不揮発性プログラムメモリ１２１ａと、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発データメモリ１２２と、ＲＡＭメモリである演算メモリ１２３とで協働するマイクロプロセッサ１２０ａ、信号電圧レベルの変換とノイズフィルタ機能とデータセレクタ機能によって構成された入力インタフェース回路１２４がある
。センサ群１０４からの入力信号は入力インタフェース回路１２４を介してマイクロプロセッサ１２０ａに入力されるようになっている。
。酸素濃淡電池素子１１１は、その両面に一対の電池素子電極１１７ａ、１１７ｂを有する。上記各電極は入力端子群１０５ｃを介してエンジン制御装置１００ａに接続されている。
また、排気ガスセンサ１０７には校正抵抗１１８が付属しており、また、排気ガスセンサ１０７と一体化されたセラミックス製の電熱ヒータ１１９を有する。
エンジン制御装置１００ａ内には、フラッシュメモリ等の不揮発性プログラムメモリ１２１ａと、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発データメモリ１２２と、ＲＡＭメモリである演算メモリ１２３とで協働するマイクロプロセッサ１２０ａ、信号電圧レベルの変換とノイズフィルタ機能とデータセレクタ機能によって構成された入力インタフェース回路１２４がある
。センサ群１０４からの入力信号は入力インタフェース回路１２４を介してマイクロプロセッサ１２０ａに入力されるようになっている。
アナログセンサ群１０６から入力されたアナログ信号、あるいは後述するその他のアナログ信号をデジタル変換してマイクロプロセッサ１２０ａに入力する多チャンネルＡ／Ｄ変換器１２５、マイクロプロセッサ１２０ａから可変ＯＮ／ＯＦＦ比率で駆動されて電熱ヒータ１１９の給電制御を行うパワートランジスタ開閉素子１２６が設けられている。
出力ラッチメモリとパワートランジスタ等によって構成され、マイクロプロセッサ１２０ａが電気負荷群１０８を駆動制御するインタフェース１２７、電源スイッチ１０２を介して給電される制御電源回路１２８があり、該制御電源回路はＤＣ５Ｖの安定化電源を生成してエンジン制御装置１００ａ内の各回路素子など必要な部分に給電するようになっている。
エンジン制御装置１００ａの、出荷時や保守・点検時、あるいは必要な時点に脱着コネクタ１４１を介して接続され、ツールインタフェース回路１２９を介してマイクロプロセッサ１２０ａとシリアル交信を行う任意の入出力装置（外部ツールという）１４０がある。
出力ラッチメモリとパワートランジスタ等によって構成され、マイクロプロセッサ１２０ａが電気負荷群１０８を駆動制御するインタフェース１２７、電源スイッチ１０２を介して給電される制御電源回路１２８があり、該制御電源回路はＤＣ５Ｖの安定化電源を生成してエンジン制御装置１００ａ内の各回路素子など必要な部分に給電するようになっている。
エンジン制御装置１００ａの、出荷時や保守・点検時、あるいは必要な時点に脱着コネクタ１４１を介して接続され、ツールインタフェース回路１２９を介してマイクロプロセッサ１２０ａとシリアル交信を行う任意の入出力装置（外部ツールという）１４０がある。
排気ガスセンサ１０７に対するセンサインタフェース回路１３０ａが設けられ、この中には酸素濃淡電池素子１１１に対して１０〜２５μＡ程度の微小電流を供給して、電池素子電極１１７ｂ側を酸素基準とする酸素基準生成電流（Ｉｃｐ）供給回路１３１がある。
電池素子端子間電圧検出回路１３２が検出する電圧は、図２ａに示すとおり理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４.５７において例えば４５０ｍVの電圧となっている。
酸素濃淡電池素子１１１に対して、たとえば１００ｍｓｅｃ程度の周期で定期的に短時間の高周波電流の供給、及び高周波電圧のサンプリングを行って、その比率によって算出される内部インピーダンスから内部抵抗を求めるようにした内部抵抗検出回路１３３が設けられている。
なお、内部抵抗を高周波電流で測定するのは、電極界面抵抗の影響を除去するためであり、該界面抵抗には比較的容量の大きい静電容量成分が並列的に寄生しているため高周波電流に対しては低インピーダンス特性を示す性質をもっている。
電池素子端子間電圧検出回路１３２が検出する電圧は、図２ａに示すとおり理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４.５７において例えば４５０ｍVの電圧となっている。
酸素濃淡電池素子１１１に対して、たとえば１００ｍｓｅｃ程度の周期で定期的に短時間の高周波電流の供給、及び高周波電圧のサンプリングを行って、その比率によって算出される内部インピーダンスから内部抵抗を求めるようにした内部抵抗検出回路１３３が設けられている。
なお、内部抵抗を高周波電流で測定するのは、電極界面抵抗の影響を除去するためであり、該界面抵抗には比較的容量の大きい静電容量成分が並列的に寄生しているため高周波電流に対しては低インピーダンス特性を示す性質をもっている。
また、一定の高周波電圧Ｖ０を印加して高周波電流Ｉを測定した場合には、インピーダンスＺ＝Ｖ０／Ｉの比率演算が必要となるが、一定の高周波電流I０を供給してその給電電圧Ｖを測定するようにすれば、インピーダンスＺ＝Ｖ／Ｉ０∝Ｖとなり複雑な比率演算が不要となる。
図２ｂはこのようにして算出した内部抵抗Ｒと排気ガスセンサ１０７の温度との関係を示したものであり、たとえば温度制御の目標となる適正活性温度８００℃においては７５Ωとなっている。
また、電池素子端子間電圧Ｖｓの目標値となる４５０ｍVを発生する基準電圧発生回路１３４が設けられている。
電池素子端子間電圧検出回路１３２によって検出された電池素子端子間電圧Ｖｓが基準値４５０ｍＶに等しくなるようにポンプ電流供給回路１３６を制御するようにした比較制御回路１３５を設けている。
図２ｂはこのようにして算出した内部抵抗Ｒと排気ガスセンサ１０７の温度との関係を示したものであり、たとえば温度制御の目標となる適正活性温度８００℃においては７５Ωとなっている。
また、電池素子端子間電圧Ｖｓの目標値となる４５０ｍVを発生する基準電圧発生回路１３４が設けられている。
電池素子端子間電圧検出回路１３２によって検出された電池素子端子間電圧Ｖｓが基準値４５０ｍＶに等しくなるようにポンプ電流供給回路１３６を制御するようにした比較制御回路１３５を設けている。
なお、ポンプ電流供給回路１３６によって供給されたポンプ電流Ｉｐの大小・正負によって、ガス検出室１１３内の酸素濃度が増減するようになっているが、空燃比Ａ／Ｆに対するポンプ電流Ｉｐの関係は図３で後述するとおりである。
なお、マイクロプロセッサ１２０ａに対する入出力信号として、以後の説明の都合上、
スイッチ入力信号群は ＤＩ、
アナログ入力信号群は ＡＩ、
ヒータ駆動信号は ＤＲＨ、
負荷駆動信号群は ＤＲ とする。
また、上記多チャンネルＡ／Ｄ変換器１２５の入力信号としては、
ポンプ電流検出信号である酸素濃度検出出力（酸素濃度データ）は Ｉｐ、
電池素子端子間電圧検出信号は Ｖｓ、
内部抵抗検出信号は Ｖｒ、
電源電圧は Ｖｂ、
校正信号は Ｖｃ とする。
なお、マイクロプロセッサ１２０ａに対する入出力信号として、以後の説明の都合上、
スイッチ入力信号群は ＤＩ、
アナログ入力信号群は ＡＩ、
ヒータ駆動信号は ＤＲＨ、
負荷駆動信号群は ＤＲ とする。
また、上記多チャンネルＡ／Ｄ変換器１２５の入力信号としては、
ポンプ電流検出信号である酸素濃度検出出力（酸素濃度データ）は Ｉｐ、
電池素子端子間電圧検出信号は Ｖｓ、
内部抵抗検出信号は Ｖｒ、
電源電圧は Ｖｂ、
校正信号は Ｖｃ とする。
排気ガスの酸素濃度検出出力Ｉｐとエンジンに対して供給されたガスの空燃比Ａ／Ｆとの特性を示す図３において、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比１４.５７であるときに酸素濃度検出出力Ｉｐが０となる基準点を３００、排気ガスセンサ１０７の所定の活性化温度Ｔ０における標準的な酸素濃度検出出力対空燃比の特性曲線を３０１ａ、所定の活性化温度Ｔ０において標準的な排気ガスセンサ１０７によって大気を測定したときの大気酸素濃度標準値Ｉｐ０を３０１ｂとして示している。
なお、個々の排気ガスセンサ１０７の初品（未使用）状態における大気酸素濃度の実測値に対して、校正抵抗１１８の抵抗値に基づく補正を行うことによって、全ての排気ガスセンサにおける初品の大気酸素濃度換算値は所定の活性化温度Ｔ０において上記標準値Ｉｐ０に等しくなるように校正されている。
温度が所定の適正活性化温度Ｔ０よりも低温状態にあるときの排気ガスセンサ１０７の低特性曲線を３０２ａ、低特性曲線３０２ａを持つ排気ガスセンサ１０７によって大気を測定したときの大気酸素濃度検出出力を３０２ｂ、温度が適正活性化温度Ｔ０よりも高温状態にあるときの排気ガスセンサ１０７の高特性曲線を３０３ａ、高特性曲線３０３ａを持つ排気ガスセンサ１０７によって大気を測定したときの大気酸素濃度検出出力を３０３ｂで示す。
なお、個々の排気ガスセンサ１０７の初品（未使用）状態における大気酸素濃度の実測値に対して、校正抵抗１１８の抵抗値に基づく補正を行うことによって、全ての排気ガスセンサにおける初品の大気酸素濃度換算値は所定の活性化温度Ｔ０において上記標準値Ｉｐ０に等しくなるように校正されている。
温度が所定の適正活性化温度Ｔ０よりも低温状態にあるときの排気ガスセンサ１０７の低特性曲線を３０２ａ、低特性曲線３０２ａを持つ排気ガスセンサ１０７によって大気を測定したときの大気酸素濃度検出出力を３０２ｂ、温度が適正活性化温度Ｔ０よりも高温状態にあるときの排気ガスセンサ１０７の高特性曲線を３０３ａ、高特性曲線３０３ａを持つ排気ガスセンサ１０７によって大気を測定したときの大気酸素濃度検出出力を３０３ｂで示す。
次に、図１のエンジン制御装置の動作について図により説明する。
図１において、電源スイッチ１０２が閉路され図示しないエンジンが始動されると、マイクロプロセッサ１２０ａは車載センサ群１０４・１０６や排気ガスセンサ１０７からの信号に応動して車載電気負荷群１０８や電熱ヒータ１１９を駆動制御する。
特に、電気負荷群１０８内の燃料噴射用電磁弁に対しては、排気ガスの酸素濃度検出出力Ｉｐの値を参照しながら、目標とする空燃比となるような燃料噴射量の制御が行われるものであり、その制御プログラムは標準特性記憶メモリ（プログラムメモリ）１２１ａに格納されている。
また、電熱ヒータ１１９を駆動する開閉素子１２６に対する制御には内部抵抗検出信号Ｖｒが利用されて、検出信号Ｖｒの値が所定の目標値となるよう制御されるようになっている。
図１において、電源スイッチ１０２が閉路され図示しないエンジンが始動されると、マイクロプロセッサ１２０ａは車載センサ群１０４・１０６や排気ガスセンサ１０７からの信号に応動して車載電気負荷群１０８や電熱ヒータ１１９を駆動制御する。
特に、電気負荷群１０８内の燃料噴射用電磁弁に対しては、排気ガスの酸素濃度検出出力Ｉｐの値を参照しながら、目標とする空燃比となるような燃料噴射量の制御が行われるものであり、その制御プログラムは標準特性記憶メモリ（プログラムメモリ）１２１ａに格納されている。
また、電熱ヒータ１１９を駆動する開閉素子１２６に対する制御には内部抵抗検出信号Ｖｒが利用されて、検出信号Ｖｒの値が所定の目標値となるよう制御されるようになっている。
図４は図１のものの動作説明用制御ブロック図である。
平地惰行運転や降坂減速運転において車両のアクセルペダルが復帰され、燃料噴射用電磁弁がエンジンに対する燃料供給を停止している状態（いわゆるエンジンブレーキ状態）における全体制御ブロックを４００で示す。全体制御ブロック４００は以下の制御ブロック４０１〜４０８によって構成されている。
予めプログラムメモリ１２１ａに格納されている大気酸素濃度の校正基準値Ｉｐ０(図３参照）の値を制御目標値として設定する設定制御ブロックを４０１とする。ポンプ電流供給回路１３６によって供給されたポンプ電流の実測値を現在の大気酸素濃度検出出力ｉｐ０（目標値と区別する為、小文字のｉｐ０とした）としてフィードバックする帰還制御信号生成ブロックを４０２とする。上記目標値Ｉｐ０と実測値ｉｐ０が等しくなるように制御する第一のヒータ制御ブロックを４０３とする。上記第一のヒータ制御ブロック４０３によって給電される電熱ヒータ１１９の給電制御ブロックを４０４とする。
平地惰行運転や降坂減速運転において車両のアクセルペダルが復帰され、燃料噴射用電磁弁がエンジンに対する燃料供給を停止している状態（いわゆるエンジンブレーキ状態）における全体制御ブロックを４００で示す。全体制御ブロック４００は以下の制御ブロック４０１〜４０８によって構成されている。
予めプログラムメモリ１２１ａに格納されている大気酸素濃度の校正基準値Ｉｐ０(図３参照）の値を制御目標値として設定する設定制御ブロックを４０１とする。ポンプ電流供給回路１３６によって供給されたポンプ電流の実測値を現在の大気酸素濃度検出出力ｉｐ０（目標値と区別する為、小文字のｉｐ０とした）としてフィードバックする帰還制御信号生成ブロックを４０２とする。上記目標値Ｉｐ０と実測値ｉｐ０が等しくなるように制御する第一のヒータ制御ブロックを４０３とする。上記第一のヒータ制御ブロック４０３によって給電される電熱ヒータ１１９の給電制御ブロックを４０４とする。
また、内部抵抗検出回路１３３によって排気ガスセンサ１０７の現在の内部抵抗Ｒを測定する計測制御ブロックを４０５、上記目標値Ｉｐ０と実測値ｉｐ０が一致したときに、ゲート制御ブロック４０６を介して上記計測制御ブロック４０５で測定された内部抵抗Ｒを演算メモリ１２３に読取記憶する転送制御ブロックを４０７、転送制御ブロック４０７に対する新たな読取記憶情報が発生したときに、最新過去の複数の内部抵抗Ｒの情報を移動平均化して更新記憶する演算制御ブロックを４０８とする。
なお、排気ガスセンサ１０７が初品状態にあるときには、所定の活性化温度Ｔ０において大気酸素濃度検出出力がＩｐ０となるように校正されているので、第一のヒータ制御ブロック４０３によって目標値Ｉｐ０と実測値ｉｐ０が一致したということは、排気ガスセンサ１０７の環境温度が所定の活性化温度Ｔ０に等しくなったことを意味しており、転送制御ブロック４０７で記憶された内部抵抗は所定の活性化温度Ｔ０における当該排気ガスセンサ１０７の初品状態における内部抵抗であるということになる。
なお、排気ガスセンサ１０７が初品状態にあるときには、所定の活性化温度Ｔ０において大気酸素濃度検出出力がＩｐ０となるように校正されているので、第一のヒータ制御ブロック４０３によって目標値Ｉｐ０と実測値ｉｐ０が一致したということは、排気ガスセンサ１０７の環境温度が所定の活性化温度Ｔ０に等しくなったことを意味しており、転送制御ブロック４０７で記憶された内部抵抗は所定の活性化温度Ｔ０における当該排気ガスセンサ１０７の初品状態における内部抵抗であるということになる。
従って、個々の排気ガスセンサ１０７の内部抵抗にバラツキがあっても、使用された当該排気ガスセンサ１０７の活性化温度Ｔ０における実際の内部抵抗Ｒが算出されたことになる。
また、排気ガスセンサ１０７が長時間使用されて、各種特性に経年変化が生じた時点を想定し、活性化温度Ｔ０における大気酸素濃度検出出力に変動が生じた場合であっても、大気酸素濃度検出出力は常にＩｐ０となるように第一のヒータ制御４０３によって環境温度の修正がなされているので検出誤差が発生しないようになっている。
なお、ブロック４０７では修正された環境温度における内部抵抗Ｒを算出することになるが、たとえ内部抵抗の経年変化があっても、ここで記憶される内部抵抗Ｒの値は必要とされる修正環境温度を得るためのものとなっている。
また、排気ガスセンサ１０７が長時間使用されて、各種特性に経年変化が生じた時点を想定し、活性化温度Ｔ０における大気酸素濃度検出出力に変動が生じた場合であっても、大気酸素濃度検出出力は常にＩｐ０となるように第一のヒータ制御４０３によって環境温度の修正がなされているので検出誤差が発生しないようになっている。
なお、ブロック４０７では修正された環境温度における内部抵抗Ｒを算出することになるが、たとえ内部抵抗の経年変化があっても、ここで記憶される内部抵抗Ｒの値は必要とされる修正環境温度を得るためのものとなっている。
車両のアクセルペダルが踏み込まれて、燃料噴射用電磁弁がエンジンに対する燃料供給を行っている状態における全体制御ブロックを４１０に示す。全体制御ブロック４１０は以下の制御ブロック４１１〜４１４によって構成されている。
演算制御ブロック４０８による内部抵抗の移動平均値を制御目標値Ｒ０として設定する設定制御ブロックを４１１、内部抵抗検出回路１３３によって排気ガスセンサ１０７の現在の実測内部抵抗Ｒを測定してフィードバックする帰還制御信号生成ブロックを４１２、上記目標内部抵抗Ｒ０と実測内部抵抗Ｒとが等しくなるように制御する第二のヒータ制御ブロックを４１３、上記第二のヒータ制御ブロック４１３によって給電される電熱ヒータ１１９の給電制御ブロックは４１４とする。
従って、設定制御ブロック４１１で使用される目標内部抵抗は、排気ガスセンサ１０７の酸素濃度検出出力Ｉｐや内部抵抗Ｒの経年変化に対応して自動的に補正され、大気酸素濃度検出出力が常にＩｐ０となるように可変温度制御されるようになっている。
演算制御ブロック４０８による内部抵抗の移動平均値を制御目標値Ｒ０として設定する設定制御ブロックを４１１、内部抵抗検出回路１３３によって排気ガスセンサ１０７の現在の実測内部抵抗Ｒを測定してフィードバックする帰還制御信号生成ブロックを４１２、上記目標内部抵抗Ｒ０と実測内部抵抗Ｒとが等しくなるように制御する第二のヒータ制御ブロックを４１３、上記第二のヒータ制御ブロック４１３によって給電される電熱ヒータ１１９の給電制御ブロックは４１４とする。
従って、設定制御ブロック４１１で使用される目標内部抵抗は、排気ガスセンサ１０７の酸素濃度検出出力Ｉｐや内部抵抗Ｒの経年変化に対応して自動的に補正され、大気酸素濃度検出出力が常にＩｐ０となるように可変温度制御されるようになっている。
図５に図１のものの動作を説明するためのフローチャートを示す。図５において、工程５００はマイクロプロセッサ１２０ａによる排気ガスセンサ１０７の校正・検出動作の開始工程であり、該開始工程５００は後述の動作終了工程５３４を経て繰返し活性化するよう構成されている。
工程５０１は上記工程５００に続いて作用し、エンジン回転センサの動作を監視してエンジンが回転中であるかどうかを判定する工程、工程５０２ａは該工程がＹＥＳの判定であってエンジンが回転中であるときに作用し、燃料噴射用電磁弁が不作動であるかどうかを監視して燃料停止されているかどうかを判定する工程であり、例えば降坂減速運転時や平地惰行運転時等においてアクセルペダルを復帰させているときに燃料停止状態となるものである。
工程５０３は上記工程５０２ａがＹＥＳの判定であって燃料が停止されているときに作用し、エンジンの吸気エアフロ−センサの検出信号を積分する工程であり、該工程は燃料停止後の掃気検出手段（掃気判定手段ともいう）となるものである。
工程５０１は上記工程５００に続いて作用し、エンジン回転センサの動作を監視してエンジンが回転中であるかどうかを判定する工程、工程５０２ａは該工程がＹＥＳの判定であってエンジンが回転中であるときに作用し、燃料噴射用電磁弁が不作動であるかどうかを監視して燃料停止されているかどうかを判定する工程であり、例えば降坂減速運転時や平地惰行運転時等においてアクセルペダルを復帰させているときに燃料停止状態となるものである。
工程５０３は上記工程５０２ａがＹＥＳの判定であって燃料が停止されているときに作用し、エンジンの吸気エアフロ−センサの検出信号を積分する工程であり、該工程は燃料停止後の掃気検出手段（掃気判定手段ともいう）となるものである。
工程５０４は上記工程５０３に続いて作用し、工程５０３による積分値が所定値を超過したかどうかを判定して、未超過判定であれば上記工程５０１へ復帰する判定工程である
。工程５０５は該工程がＹＥＳの判定であって積分値が所定値を超過したときに作用し、現在の酸素濃度検出出力Ｉｐとプログラムメモリ１２１ａに格納されている標準値データとが一致しているかどうかを判定する工程である。工程５０２ｂは該工程が不一致の判定であるときに作用し、燃料噴射用電磁弁が不作動であるかどうかを監視して燃料停止されているかどうかを判定する工程である。工程５０６は開閉素子１２６のＯＮ／ＯＦＦ通電比率を制御して電熱ヒータ１１９の給電を制御する工程であり、上記工程５０６では現在の酸素濃度検出出力Ｉｐがプログラムメモリ１２１ａに格納されている標準値データよりも小さいときには通電比率を増加させ、逆に現在の酸素濃度検出出力Ｉｐがプログラムメモリ１２１ａに格納されている標準値データよりも大きいときには通電比率を減少させることによって、図３で示した酸素濃度検出出力の温度依存性に基づいて環境温度の可変制御を行い、上記工程５０５が一致判定を行うように帰還制御されている。
。工程５０５は該工程がＹＥＳの判定であって積分値が所定値を超過したときに作用し、現在の酸素濃度検出出力Ｉｐとプログラムメモリ１２１ａに格納されている標準値データとが一致しているかどうかを判定する工程である。工程５０２ｂは該工程が不一致の判定であるときに作用し、燃料噴射用電磁弁が不作動であるかどうかを監視して燃料停止されているかどうかを判定する工程である。工程５０６は開閉素子１２６のＯＮ／ＯＦＦ通電比率を制御して電熱ヒータ１１９の給電を制御する工程であり、上記工程５０６では現在の酸素濃度検出出力Ｉｐがプログラムメモリ１２１ａに格納されている標準値データよりも小さいときには通電比率を増加させ、逆に現在の酸素濃度検出出力Ｉｐがプログラムメモリ１２１ａに格納されている標準値データよりも大きいときには通電比率を減少させることによって、図３で示した酸素濃度検出出力の温度依存性に基づいて環境温度の可変制御を行い、上記工程５０５が一致判定を行うように帰還制御されている。
工程５０７は上記工程５０６に続いて作用し、内部抵抗検出回路１３３によって検出された排気ガスセンサ１０７の内部抵抗がプログラムメモリ１２１ａに予め格納されている適性範囲内にあるかどうかを判定して、適正範囲内にあれば上記工程５０５へ復帰する判定工程であり、該判定工程は異常検出手段となるものである。
工程５０８は上記工程５０１から工程５０４によって構成された工程ブロックであり、該工程ブロックは運転時の大気状態判定手段となるものである。
また、工程５０９は上記工程５０５から工程５０７によって構成された工程ブロックであり、該工程ブロックは第一のヒータ制御手段となっている。
工程５０８は上記工程５０１から工程５０４によって構成された工程ブロックであり、該工程ブロックは運転時の大気状態判定手段となるものである。
また、工程５０９は上記工程５０５から工程５０７によって構成された工程ブロックであり、該工程ブロックは第一のヒータ制御手段となっている。
工程５１０は上記工程５０５が一致判定であったときに作用し、内部抵抗検出回路１３３によって検出された現在の排気ガスセンサ１０７の内部抵抗を目標内部抵抗として演算メモリ１２３に転送記憶する記憶工程であり、該工程は校正信号読取手段となるものである。
工程５１１は上記工程５１０に続いて作用し、上記工程５１０で逐次記憶された複数の内部抵抗の移動平均値を算出し、最新の移動平均値を更新記憶する工程であり、上記工程５１１は移動平均化手段となっている。
工程５１２は上記工程５１１に続いて作用し、後述の工程５３２によってデータメモリ１２２に転送記憶されていた初回記憶値又は初期平均記憶値を読み出す工程、工程５１３は該工程に続いて作用し、上記工程５１１で算出記憶された移動平均値と上記工程５１２で読出しされた初期情報とを比較して比較偏差が過大であるかどうかを判定する工程、工程５１４は上記工程５１３が比較偏差過大の判定であったとき、又は上記工程５０７が範囲外の判定であったときに作用し、排気ガスセンサ１０７又は電熱ヒータ１１９が劣化していることを警報する警報表示工程であり、上記工程５１３は劣化検出手段となるものである。
工程５１１は上記工程５１０に続いて作用し、上記工程５１０で逐次記憶された複数の内部抵抗の移動平均値を算出し、最新の移動平均値を更新記憶する工程であり、上記工程５１１は移動平均化手段となっている。
工程５１２は上記工程５１１に続いて作用し、後述の工程５３２によってデータメモリ１２２に転送記憶されていた初回記憶値又は初期平均記憶値を読み出す工程、工程５１３は該工程に続いて作用し、上記工程５１１で算出記憶された移動平均値と上記工程５１２で読出しされた初期情報とを比較して比較偏差が過大であるかどうかを判定する工程、工程５１４は上記工程５１３が比較偏差過大の判定であったとき、又は上記工程５０７が範囲外の判定であったときに作用し、排気ガスセンサ１０７又は電熱ヒータ１１９が劣化していることを警報する警報表示工程であり、上記工程５１３は劣化検出手段となるものである。
工程５２０は上記工程５０２ａ又は５０２ｂがNOの判定であって、エンジンに対する燃料供給が行われているときに作用し、初回運転開始動作時においては予めプログラムメモリ１２１ａに格納されている仮目標抵抗値が読出使用され、通常運転開始動作時においては後述の工程５３３によってデータメモリ１２２に格納された移動平均値が読出使用され、運転中において上記工程５１０が新たに目標内部抵抗を読取記憶した後は上記工程５１１によって算出された最新の移動平均値が使用される目標内部抵抗の読出選択工程であり、上記工程５２０は目標値となる内部抵抗読出手段となるものである。
工程５２１は上記工程５２０又は後述の工程５２３に続いて作用し、内部抵抗検出回路１３３によって検出された現在の内部抵抗と上記工程５２０で読出された目標となる内部抵抗とが一致しているかどうかを判定する工程、工程５２３は該工程が比較不一致であったときに作用し、開閉素子１２６のＯＮ／ＯＦＦ比率を制御して電熱ヒータ１１９の給電を制御する工程、工程５２４は上記工程５２０から工程５２３によって構成された工程ブロックであり、該工程ブロックでは現在の内部抵抗が目標値よりも大きいときには通電強化して電熱ヒータ１１９を加熱して、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗を低下させると共に、現在の内部抵抗が目標値よりも小さいときには電熱ヒータ１１９のへ給電を減少させて、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗を上昇させるよう作用する第二のヒータ制御手段となっている。
工程５２５は上記工程５２１が一致判定であったときに作用し、現在の酸素濃度検出出力Ｉｐを演算メモリ１２３に読出す工程、工程５２６は該工程に続いて作用し、プログラムメモリ１２１ａに予め格納されている酸素濃度検出出力対空燃比の標準特性を読出す工程、５２７は該工程に続いて作用し、上記工程５２５と工程５２６によって読出された現在の酸素濃度検出出力Ｉｐと標準特性特性データに基づいて現在の空燃比を演算算出する工程であり、その詳細は図９によって後述する。
工程５３０は上記工程５０１・５１３の判定結果がＮＯであったとき、或いは上記工程５１４・５２７に続いて作用し、演算メモリ１２３内のデータの一部を退避処理を行うかどうかを判定する工程であり、例えば電源スイッチ１０２が遮断された直後において退避処理が行われ、退避処理が完了するまでは図示しない遅延電源遮断回路によって制御電源回路１２８には給電が継続されるようになっている。
工程５３１は上記工程５３０が退避処理を実行するとの判定であったときに作用し、後述の工程５３２で初期値が書き込まれたかどうかを監視して初回動作であるかどうかを判定する工程、５３２は上記工程５３１が初回動作判定であったときに作用し、上記工程５１０で読出し記憶された初回の内部抵抗又は排気ガスセンサ１０７の使用開始初期段階における内部抵抗の平均値をデータメモリ１２２に転送する工程である。
工程５３０は上記工程５０１・５１３の判定結果がＮＯであったとき、或いは上記工程５１４・５２７に続いて作用し、演算メモリ１２３内のデータの一部を退避処理を行うかどうかを判定する工程であり、例えば電源スイッチ１０２が遮断された直後において退避処理が行われ、退避処理が完了するまでは図示しない遅延電源遮断回路によって制御電源回路１２８には給電が継続されるようになっている。
工程５３１は上記工程５３０が退避処理を実行するとの判定であったときに作用し、後述の工程５３２で初期値が書き込まれたかどうかを監視して初回動作であるかどうかを判定する工程、５３２は上記工程５３１が初回動作判定であったときに作用し、上記工程５１０で読出し記憶された初回の内部抵抗又は排気ガスセンサ１０７の使用開始初期段階における内部抵抗の平均値をデータメモリ１２２に転送する工程である。
工程５３３は上記工程５３１が初回動作判定ではなかったとき、又は上記工程５３２に続いて作用し、上記工程５１１で更新記憶された内部抵抗の移動平均値をデータメモリ１２２に転送する工程、５３４は上記工程５３０が退避不要の判定であったとき、又は上記工程５３３に続いて作用する動作終了工程であり、上記工程５３２や工程５３３は運転停止前において演算メモリ１２３内の一部データを不揮発メモリであるデータメモリ１２２へ転送保存しておくための初期値退避転送手段や現在値退避転送手段となっている。
なお、上記工程５１１によって算出される内部抵抗の移動平均値（Ｒ）は、上記動作開始工程５００から動作終了工程５３４に至る最新のｎ回の循環動作工程において、工程５１０で読出し記憶されたｎ個の内部抵抗Ｒ１・Ｒ２・・・Ｒnを加算してその和をｎで割ったものとなるが、ｎ＋１回目の移動平均値（Ｒ)’は便宜上から次式によって算出することができる。
（Ｒ）＝［Ｒ１＋Ｒ２＋・・・＋Ｒn］／ｎ・・・・・（１）
（Ｒ）’＝［（Ｒ)×（ｎ-１）＋Ｒn＋１］／ｎ・・（２）
ただし、Ｒn＋１はｎ＋１回目の測定内部抵抗であり、算式（２）によれば、最新の移動平均値と次回検出データを用いて次回に移動平均値を算出し、これを更新記憶しておけば良いので、多数の測定データを記憶しなくて良いことになる。
なお、平均化資料数がｎに満たない段階では、資料数の範囲内で平均値が算出され、これを移動平均値として扱うものである。
（Ｒ）＝［Ｒ１＋Ｒ２＋・・・＋Ｒn］／ｎ・・・・・（１）
（Ｒ）’＝［（Ｒ)×（ｎ-１）＋Ｒn＋１］／ｎ・・（２）
ただし、Ｒn＋１はｎ＋１回目の測定内部抵抗であり、算式（２）によれば、最新の移動平均値と次回検出データを用いて次回に移動平均値を算出し、これを更新記憶しておけば良いので、多数の測定データを記憶しなくて良いことになる。
なお、平均化資料数がｎに満たない段階では、資料数の範囲内で平均値が算出され、これを移動平均値として扱うものである。
以上の動作を再度概括説明すると、図１から図５で説明されたこの発明の第一実施形態のエンジン制御装置は、車両の降坂減速運転や平地惰行運転時でアクセルペダルが復帰され、エンジンに対する燃料供給が所定時間長さ以上にわたって停止されていることによって排気管内のガスが大気の状態に近いもの（このようなガスの状態を、以後、大気状態、または大気環境と呼ぶ）になることに注目したものであって、個々に校正された排気ガスセンサの大気状態における酸素濃度検出出力Ｉｐ０が得られるように第一のヒータ制御手段５０９によって電熱ヒータ１１９の加熱制御を行うと共に、このときの排気ガスセンサ１０７の内部抵抗を測定記憶して、給燃運転時には測定記憶された内部抵抗を目標値として第二のヒータ制御手段５２４による電熱ヒータ１１９の加熱制御を行うようになっている。
その結果、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗の製品バラツキによる影響をうけることが無くなると共に、酸素濃度検出出力特性や内部抵抗のいずれに経年変化があっても工程５０７による異常検出手段や工程５１３による劣化検出手段によって劣化・異常警報を行うことができるようになっている。
その結果、排気ガスセンサ１０７の内部抵抗の製品バラツキによる影響をうけることが無くなると共に、酸素濃度検出出力特性や内部抵抗のいずれに経年変化があっても工程５０７による異常検出手段や工程５１３による劣化検出手段によって劣化・異常警報を行うことができるようになっている。
実施の形態２．
以下この発明の実施の形態２のエンジン制御装置の全体構成ブロックを示す図６について、図１のものとの相違点を中心として説明する。図１と同じ部分については説明を省略する。
図６において、１００ｂはマイクロプロセッサ１２０ｂ、プログラムメモリ１２１ｂ、センサインタフェース回路１３０ｂ等を有するエンジン制御装置であり、該制御装置は実施の形態１の図１のものと同様に、車両用エンジンの燃料噴射制御手段を包含したものとなっている。
マイクロプロセッサ１２０ｂのヒータ駆動信号端子ＤＲＨには、電熱ヒータ１１９を通電制御するパワートランジスタである開閉素子１２６の駆動用ベース抵抗１４２が接続されている。
上記開閉素子であるパワートランジスタ１２６のエミッタ回路には、電流検出抵抗１４３が接続され、また、パワートランジスタ１２６のコレクタ／エミッタ端子間には第１の分圧抵抗１４４と第２の分圧抵抗１４５とが直列に接続されたものが接続されている。分圧抵抗１４４と１４５の直列接続点には、ここの電位を増幅して信号電圧Ｖｒを発生する増幅器１４６が接続されている。信号電圧Ｖｒは多チャンネルＡ／Ｄ変換器１２５によってデジタル変換された後にマイクロプロセッサ１２０ｂに取り込まれるようになっている
。なお、上記信号電圧Ｖｒは図１のものにおける排気ガスセンサ１０７の内部抵抗検出回路１３３による内部抵抗検出信号Ｖｒの代替信号となるものであり、以下の要領で電熱ヒータ１１９の内部抵抗Ｒを検出するようになっている。
以下この発明の実施の形態２のエンジン制御装置の全体構成ブロックを示す図６について、図１のものとの相違点を中心として説明する。図１と同じ部分については説明を省略する。
図６において、１００ｂはマイクロプロセッサ１２０ｂ、プログラムメモリ１２１ｂ、センサインタフェース回路１３０ｂ等を有するエンジン制御装置であり、該制御装置は実施の形態１の図１のものと同様に、車両用エンジンの燃料噴射制御手段を包含したものとなっている。
マイクロプロセッサ１２０ｂのヒータ駆動信号端子ＤＲＨには、電熱ヒータ１１９を通電制御するパワートランジスタである開閉素子１２６の駆動用ベース抵抗１４２が接続されている。
上記開閉素子であるパワートランジスタ１２６のエミッタ回路には、電流検出抵抗１４３が接続され、また、パワートランジスタ１２６のコレクタ／エミッタ端子間には第１の分圧抵抗１４４と第２の分圧抵抗１４５とが直列に接続されたものが接続されている。分圧抵抗１４４と１４５の直列接続点には、ここの電位を増幅して信号電圧Ｖｒを発生する増幅器１４６が接続されている。信号電圧Ｖｒは多チャンネルＡ／Ｄ変換器１２５によってデジタル変換された後にマイクロプロセッサ１２０ｂに取り込まれるようになっている
。なお、上記信号電圧Ｖｒは図１のものにおける排気ガスセンサ１０７の内部抵抗検出回路１３３による内部抵抗検出信号Ｖｒの代替信号となるものであり、以下の要領で電熱ヒータ１１９の内部抵抗Ｒを検出するようになっている。
ここで、エミッタ抵抗１４３や第１・第２の分圧抵抗１４４・１４５のそれぞれの抵抗値をＲ１４３・Ｒ１４４・Ｒ１４５（ただしＲ１４５＞＞Ｒ１４３）とし、バッテリ１０１の電源電圧をＶｂ、増幅器１４６の増幅率をＧとすると電熱ヒータ１１９の内部抵抗Ｒは次式によって算出される。
まず、マイクロプロセッサ１２０ｂのヒータ駆動信号ＤＲＨが停止して開閉素子１２６が不導通となっているときには、
Ｖｒ
＝Ｇ×Ｖｂ×[（Ｒ１４５＋Ｒ１４３）／（Ｒ＋Ｒ１４４＋Ｒ１４５＋Ｒ１４３）]
≒Ｇ×Ｖｂ×[Ｒ１４５／（Ｒ＋Ｒ１４４＋Ｒ１４５）]・・・・・・(３)
次に、マイクロプロセッサ１２０ｂのヒータ駆動信号ＤＲＨによって開閉素子１２６が導通しているときには、
Ｖｒ＝Ｇ×Ｖｂ×[Ｒ１４３／（Ｒ＋Ｒ１４３）]・・・・・・・・・・・（４)
（ここで（３）式のＶｒと、（４）式のＶｒとは値が異なる可能性がある。）
上記（３）と（４）式とからそれぞれ逆算して、それぞれの場合の内部抵抗Ｒを算出し
、（３）式から得た値と、（４）式から得た値の平均値を求めれば所望の内部抵抗Ｒが算出される。
なお、電熱ヒータ１１９の内部抵抗は環境温度の上昇に伴って抵抗値が大となる温度係数が正の温度特性を有していて、内部抵抗を検出することによって排気ガスセンサ１０７の近傍の温度を検出することができるものである。
まず、マイクロプロセッサ１２０ｂのヒータ駆動信号ＤＲＨが停止して開閉素子１２６が不導通となっているときには、
Ｖｒ
＝Ｇ×Ｖｂ×[（Ｒ１４５＋Ｒ１４３）／（Ｒ＋Ｒ１４４＋Ｒ１４５＋Ｒ１４３）]
≒Ｇ×Ｖｂ×[Ｒ１４５／（Ｒ＋Ｒ１４４＋Ｒ１４５）]・・・・・・(３)
次に、マイクロプロセッサ１２０ｂのヒータ駆動信号ＤＲＨによって開閉素子１２６が導通しているときには、
Ｖｒ＝Ｇ×Ｖｂ×[Ｒ１４３／（Ｒ＋Ｒ１４３）]・・・・・・・・・・・（４)
（ここで（３）式のＶｒと、（４）式のＶｒとは値が異なる可能性がある。）
上記（３）と（４）式とからそれぞれ逆算して、それぞれの場合の内部抵抗Ｒを算出し
、（３）式から得た値と、（４）式から得た値の平均値を求めれば所望の内部抵抗Ｒが算出される。
なお、電熱ヒータ１１９の内部抵抗は環境温度の上昇に伴って抵抗値が大となる温度係数が正の温度特性を有していて、内部抵抗を検出することによって排気ガスセンサ１０７の近傍の温度を検出することができるものである。
次に、図６のように構成されたエンジン制御装置において、その作用・動作を説明する
。図６において、電源スイッチ１０２が閉路され図示しないエンジンが始動されると、マイクロプロセッサ１２０ｂは車載センサ群１０４、１０６や排気ガスセンサ１０７からの信号に応動して車載電気負荷群１０８や電熱ヒータ１１９を駆動制御する。
特に、電気負荷群１０８内の燃料噴射用電磁弁に対しては、排気ガスの酸素濃度検出出力Ｉｐの値を参照しながら、目標とする空燃比となるような燃料噴射量の制御が行われるものであり、その制御プログラムはプログラムメモリ１２１ｂに格納されている。
また、電熱ヒータ１１９を駆動する開閉素子１２６に対する制御には電熱ヒータ１１９の内部抵抗を検出するための検出信号Ｖｒが利用されて、検出信号Ｖｒから算出された電熱ヒータ１１９の内部抵抗（負荷抵抗）の値が所定の目標値となるよう制御されるようになっている。
。図６において、電源スイッチ１０２が閉路され図示しないエンジンが始動されると、マイクロプロセッサ１２０ｂは車載センサ群１０４、１０６や排気ガスセンサ１０７からの信号に応動して車載電気負荷群１０８や電熱ヒータ１１９を駆動制御する。
特に、電気負荷群１０８内の燃料噴射用電磁弁に対しては、排気ガスの酸素濃度検出出力Ｉｐの値を参照しながら、目標とする空燃比となるような燃料噴射量の制御が行われるものであり、その制御プログラムはプログラムメモリ１２１ｂに格納されている。
また、電熱ヒータ１１９を駆動する開閉素子１２６に対する制御には電熱ヒータ１１９の内部抵抗を検出するための検出信号Ｖｒが利用されて、検出信号Ｖｒから算出された電熱ヒータ１１９の内部抵抗（負荷抵抗）の値が所定の目標値となるよう制御されるようになっている。
なお、電熱ヒータ１１９の制御に関しては、図１のものの動作説明用制御ブロック図である図４と、以下の相違点を除いて、ほぼ同等の制御が行われるようになっている。
すなわち、図４における排気ガスセンサの内部抵抗測定４０５または４１２における排気ガスセンサ１０７の内部抵抗Ｒに代わって、電熱ヒータ１１９の内部抵抗が使用され、内部抵抗記憶４０７・移動平均値演算更新記憶４０８・目標内部抵抗読出４１１で扱われる目標内部抵抗も電熱ヒータ１１９の内部抵抗Ｒに置き換えられている。
すなわち、図４における排気ガスセンサの内部抵抗測定４０５または４１２における排気ガスセンサ１０７の内部抵抗Ｒに代わって、電熱ヒータ１１９の内部抵抗が使用され、内部抵抗記憶４０７・移動平均値演算更新記憶４０８・目標内部抵抗読出４１１で扱われる目標内部抵抗も電熱ヒータ１１９の内部抵抗Ｒに置き換えられている。
図６のものの動作をフローチャート図７により説明する。工程７００はマイクロプロセッサ１２０ｂによる排気ガスセンサ１０７の校正・検出動作の開始工程であり、該開始工程は後述の動作終了工程７３４を経て繰返し活性化するよう構成されている。
工程７０１は上記工程７００に続いて作用し、後述の工程７０３で初回動作フラグがセットされたかどうかを監視することによって初回動作であるかどうかを判定する工程である。工程７０２ａは前記工程７０１がＹＥＳの判定すなわち初回動作であったときに作用し、エンジン回転センサの出力を監視してエンジンが停止中であるかどうかを判定する工程である（工程７０２ａを行う手段を停止判定手段という）。工程７０３は前記工程７０２ａがＹＥＳの判定すなわちエンジンが停止しているときに作用し、図示しない初回動作フラグをセットすると共に、図示しないリアルタイムクロックから現在時刻を読出す工程である。工程７０４は、前記現在時刻の読み出し後に行われ、後述の工程７３３で記憶されたエンジン停止時刻と上記工程７０３で読み出された時刻を比較して、エンジン停止時間が充分長い時間であったかどうかを判定する工程であり、この工程７０４は時刻差検出手段により行われるものである。
工程７０１は上記工程７００に続いて作用し、後述の工程７０３で初回動作フラグがセットされたかどうかを監視することによって初回動作であるかどうかを判定する工程である。工程７０２ａは前記工程７０１がＹＥＳの判定すなわち初回動作であったときに作用し、エンジン回転センサの出力を監視してエンジンが停止中であるかどうかを判定する工程である（工程７０２ａを行う手段を停止判定手段という）。工程７０３は前記工程７０２ａがＹＥＳの判定すなわちエンジンが停止しているときに作用し、図示しない初回動作フラグをセットすると共に、図示しないリアルタイムクロックから現在時刻を読出す工程である。工程７０４は、前記現在時刻の読み出し後に行われ、後述の工程７３３で記憶されたエンジン停止時刻と上記工程７０３で読み出された時刻を比較して、エンジン停止時間が充分長い時間であったかどうかを判定する工程であり、この工程７０４は時刻差検出手段により行われるものである。
工程７０５は上記工程７０４で充分長いエンジン停止時間があったと判定したときに作用し、現在の酸素濃度検出出力Ｉｐとプログラムメモリ１２１ｂに格納されている標準値データとが一致しているかどうかを判定する工程である。工程７０２ｂは前記工程７０５が不一致の判定であるときに作用し、エンジン回転センサの動作を監視してエンジンが停止されているかどうかを判定する工程である。
工程７０６は開閉素子１２６のＯＮ／ＯＦＦ通電比率を制御して電熱ヒータ１１９の給電を制御する工程であり、現在の酸素濃度検出出力Ｉｐがプログラムメモリ１２１ｂに格納されている標準値データよりも小さいときには通電比率を増加させ、逆に現在の酸素濃度検出出力Ｉｐがプログラムメモリ１２１ｂに格納されている標準値データよりも大きいときには通電比率を減少させることによって、図３で示した酸素濃度検出出力の温度依存性に基づいて環境温度の可変制御を行い、上記工程７０５が一致判定を行うように帰還制御されるようになっている。
工程７０６は開閉素子１２６のＯＮ／ＯＦＦ通電比率を制御して電熱ヒータ１１９の給電を制御する工程であり、現在の酸素濃度検出出力Ｉｐがプログラムメモリ１２１ｂに格納されている標準値データよりも小さいときには通電比率を増加させ、逆に現在の酸素濃度検出出力Ｉｐがプログラムメモリ１２１ｂに格納されている標準値データよりも大きいときには通電比率を減少させることによって、図３で示した酸素濃度検出出力の温度依存性に基づいて環境温度の可変制御を行い、上記工程７０５が一致判定を行うように帰還制御されるようになっている。
工程７０７は上記工程７０６に続いて作用し、図６の検出信号Ｖｒによって算出された電熱ヒータ１１９の内部抵抗がプログラムメモリ１２１ｂに予め格納されている適性範囲内にあるかどうかを判定して、適正範囲内にあれば上記工程７０５へ復帰する判定工程であり、この工程７０７は異常検出手段となるものである。
上記工程７０１から工程７０４によって構成された工程ブロック７０８は停止時の大気状態判定手段となるものである。
また、工程７０５から工程７０７によって構成された工程ブロック７０９は第一のヒータ制御手段となるものである。
上記工程７０１から工程７０４によって構成された工程ブロック７０８は停止時の大気状態判定手段となるものである。
また、工程７０５から工程７０７によって構成された工程ブロック７０９は第一のヒータ制御手段となるものである。
工程７１０は工程７０５の判定が一致であったときに作用し、図６の検出信号Ｖｒによって算出された電熱ヒータ１１９の現在の内部抵抗を目標内部抵抗として演算メモリ１２３に転送記憶する記憶工程である。この工程は校正信号読取手段の動作を示している。
工程７１２は工程７１０に続いて作用し、後述の工程７３２によってデータメモリ１２２に転送記憶されていた初回記憶値を読み出す工程である。工程７１３は工程７１２に続いて作用し、工程７１０で算出記憶された内部抵抗と工程７１２で読出しされた初期情報とを比較して比較偏差が過大であるかどうかを判定する工程である。工程７１４は工程７１３が比較偏差過大の判定であったとき、又は工程７０７の判定が範囲外であったときに作用し、排気ガスセンサ１０７又は電熱ヒータ１１９が劣化していることを警報する警報表示工程であり、劣化検出手段の動作を示している。
工程７１２は工程７１０に続いて作用し、後述の工程７３２によってデータメモリ１２２に転送記憶されていた初回記憶値を読み出す工程である。工程７１３は工程７１２に続いて作用し、工程７１０で算出記憶された内部抵抗と工程７１２で読出しされた初期情報とを比較して比較偏差が過大であるかどうかを判定する工程である。工程７１４は工程７１３が比較偏差過大の判定であったとき、又は工程７０７の判定が範囲外であったときに作用し、排気ガスセンサ１０７又は電熱ヒータ１１９が劣化していることを警報する警報表示工程であり、劣化検出手段の動作を示している。
工程７２０は工程７０１・７０２ａ・７０２ｂ・７０４のいずれかがＮＯの判定であったときに作用し、通常運転開始動作時においては後述の工程７３３によってデータメモリ１２２に格納された目標抵抗が読出使用され、運転中において上記工程７１０が新たに目標内部抵抗を読取記憶した後は上記工程７１０によって算出された最新の目標内部抵抗が使用される目標内部抵抗の読出選択工程であり、この工程を実行する装置は内部抵抗読出手段という。
工程７２１は工程７２０又は後述の工程７２３に続いて作用し、図６の信号電圧Ｖｒから算出された電熱ヒータ１１９の現在の内部抵抗と工程７２０で読出された目標となる内部抵抗とが一致しているかどうかを判定する工程である。工程７２３は工程７２１が比較不一致であったときに作用し、開閉素子１２６のＯＮ／ＯＦＦ比率を制御して電熱ヒータ１１９の給電を制御する工程である。
工程７２０から工程７２３によって構成された工程を工程ブロック７２４と呼ぶ。この工程ブロック７２４では現在の内部抵抗が目標値よりも小さいときには通電強化して電熱ヒータ１１９を加熱して、電熱ヒータ１１９の内部抵抗を増加せると共に、現在の内部抵抗が目標値よりも大きいときには電熱ヒータ１１９のへ給電を減少させて、電熱ヒータ１１９の内部抵抗を減少させるよう作用する第二のヒータ制御手段の動作を説明している。
工程７２１は工程７２０又は後述の工程７２３に続いて作用し、図６の信号電圧Ｖｒから算出された電熱ヒータ１１９の現在の内部抵抗と工程７２０で読出された目標となる内部抵抗とが一致しているかどうかを判定する工程である。工程７２３は工程７２１が比較不一致であったときに作用し、開閉素子１２６のＯＮ／ＯＦＦ比率を制御して電熱ヒータ１１９の給電を制御する工程である。
工程７２０から工程７２３によって構成された工程を工程ブロック７２４と呼ぶ。この工程ブロック７２４では現在の内部抵抗が目標値よりも小さいときには通電強化して電熱ヒータ１１９を加熱して、電熱ヒータ１１９の内部抵抗を増加せると共に、現在の内部抵抗が目標値よりも大きいときには電熱ヒータ１１９のへ給電を減少させて、電熱ヒータ１１９の内部抵抗を減少させるよう作用する第二のヒータ制御手段の動作を説明している。
工程７２５は上記工程７２１が一致判定であったときに作用し、現在の酸素濃度検出出力Ｉｐを演算メモリ１２３に読出す工程、工程７２６は該工程７２５に続いて作用し、プログラムメモリ１２１ｂに予め格納されている酸素濃度検出出力対空燃比の標準特性を読出す工程、７２７は工程７２６に続いて作用し、上記工程７２５と工程７２６によって読出された現在の酸素濃度検出出力Ｉｐと標準特性特性データに基づいて現在の空燃比を演算算出する工程であり、その詳細は図９によって後述する。
工程７３０は上記工程７１３の判定結果がＮＯであったとき、或いは上記工程７１４・７２７に続いて作用し、演算メモリ１２３内のデータの一部を退避処理を行うかどうかを判定する工程であり、例えば電源スイッチ１０２が遮断された直後において退避処理が行われ、退避処理が完了するまでは図示しない遅延電源遮断回路によって制御電源回路１２８には給電が継続されるようになっている。
工程７３１は上記工程７３０が退避処理を実行するとの判定であったときに作用し、後述の工程７３２で初期値が書き込まれたかどうかを監視して初回動作であるかどうかを判定する工程、工程７３２は上記工程７３１が初回動作判定であったときに作用し、上記工程７１０で読出し記憶された初回の内部抵抗をデータメモリ１２２に転送する工程である
。
工程７３１は上記工程７３０が退避処理を実行するとの判定であったときに作用し、後述の工程７３２で初期値が書き込まれたかどうかを監視して初回動作であるかどうかを判定する工程、工程７３２は上記工程７３１が初回動作判定であったときに作用し、上記工程７１０で読出し記憶された初回の内部抵抗をデータメモリ１２２に転送する工程である
。
工程７３３は上記工程７３１が初回動作判定ではなかったとき、又は上記工程７３２に続いて作用し、上記工程７１０で算出された内部抵抗の値をデータメモリ１２２に転送すると共に、図示しないリアルタイムクロックの現在時刻を読出し記憶する工程、工程７３４は上記工程７３０が退避不要の判定であったとき、又は上記工程７３３に続いて作用する動作終了工程であり、上記工程７３２や工程７３３は運転停止前において演算メモリ１２３内の一部データを不揮発メモリであるデータメモリ１２２へ転送保存しておくための初期値退避転送手段や現在値退避転送手段となっている。
以上の動作を再度概括説明すると、図６・図７で説明されたこの発明の実施の形態２のエンジン制御装置は、車両の組み立て最終工程や、電熱ヒータ１１９を包含する排気ガスセンサ１０７の保守交換後や、車検整備後の確認検査などの特殊な状況において、電源スイッチ１０２は閉路されていてもしばらくの間はエンジンの始動を行わないような環境を意図的に生成し、エンジンが所定時間以上にわたって停止されていることによって排気管内が大気状態となることに注目したものであって、個々に校正された排気ガスセンサの大気状態における酸素濃度検出出力Ｉｐ０が得られるように第一のヒータ制御手段７０９によって電熱ヒータ１１９の加熱制御を行うと共に、このときの電熱ヒータ１１９の内部抵抗を測定記憶して、エンジンの運転時には測定記憶された内部抵抗を目標値として第二のヒータ制御手段７２４による電熱ヒータ１１９の加熱制御を行うようになっている。
その結果、電熱ヒータ１１９の内部抵抗の製品バラツキの影響をうけることが無くなると共に、酸素濃度検出出力特性や内部抵抗のいずれかに経年変化があっても、工程７０７による異常検出手段や工程７１３による劣化検出手段によって劣化・異常警報を行うことができるようになっている。
その結果、電熱ヒータ１１９の内部抵抗の製品バラツキの影響をうけることが無くなると共に、酸素濃度検出出力特性や内部抵抗のいずれかに経年変化があっても、工程７０７による異常検出手段や工程７１３による劣化検出手段によって劣化・異常警報を行うことができるようになっている。
実施の形態３．
以上の説明で明らかなとおり、この発明は、排気ガスが大気状態にある場合の排気ガスセンサの酸素濃度検出出力（酸素濃度データ）を常に校正初期値に維持することによって
、排気ガスセンサや電熱ヒータの製品バラツキや経年特性変化の影響を受けないようにすると共に、経年変化が大きくなって適正制御が行えないようになると劣化警報出力を発生することができるようになっている。
図８はプログラムメモリ１２１ａや１２１ｂに予め格納される特性データの一例を示したものであり、酸素濃度Ｉｐ０は基準となる大気酸素濃度検出出力、Ｉｐ１〜Ｉｐ５は空燃比（Ａ／Ｆ）１〜(Ａ／Ｆ)５に対応した酸素濃度検出出力である。
図９において、運転中の酸素濃度検出出力Ｉｐが例えば上記Ｉｐ２とＩｐ３の間にあれば、直線補間演算によって現在の空燃比（Ａ／Ｆ)が算出されることを示している。マイクロプロセッサと各メモリと上記ソフトで構成した算出装置を空燃比算出手段という。
以上の説明で明らかなとおり、この発明は、排気ガスが大気状態にある場合の排気ガスセンサの酸素濃度検出出力（酸素濃度データ）を常に校正初期値に維持することによって
、排気ガスセンサや電熱ヒータの製品バラツキや経年特性変化の影響を受けないようにすると共に、経年変化が大きくなって適正制御が行えないようになると劣化警報出力を発生することができるようになっている。
図８はプログラムメモリ１２１ａや１２１ｂに予め格納される特性データの一例を示したものであり、酸素濃度Ｉｐ０は基準となる大気酸素濃度検出出力、Ｉｐ１〜Ｉｐ５は空燃比（Ａ／Ｆ）１〜(Ａ／Ｆ)５に対応した酸素濃度検出出力である。
図９において、運転中の酸素濃度検出出力Ｉｐが例えば上記Ｉｐ２とＩｐ３の間にあれば、直線補間演算によって現在の空燃比（Ａ／Ｆ)が算出されることを示している。マイクロプロセッサと各メモリと上記ソフトで構成した算出装置を空燃比算出手段という。
上記補正演算の説明は、多段階折れ線グラフに対応したデータテーブルを基にした補間演算として説明したが、以下に説明するように、全体特性を表現する近似式を作成して、該近似式の算式と標準特性における定数を格納しておくようにすることもできる。
次式は排気ガスセンサ１０７の標準特性の近似式の一例である。
Ｉｐ＝−２.１７λ＋１３.２８−１１.１１／λ・・・・(５)
但し λ＝（Ａ／Ｆ）／１４.５７・・・・・(６)
Ｉｐ０＝６.００・・・・・・・・・・・・・(７)
もしも、運転中に実測された酸素濃度検出出力がＩｐであったときには、
（５）式の左辺に上記Ｉｐの値を代入して、逆算によって(Ａ／Ｆ)を算出することができる。
次式は排気ガスセンサ１０７の標準特性の近似式の一例である。
Ｉｐ＝−２.１７λ＋１３.２８−１１.１１／λ・・・・(５)
但し λ＝（Ａ／Ｆ）／１４.５７・・・・・(６)
Ｉｐ０＝６.００・・・・・・・・・・・・・(７)
もしも、運転中に実測された酸素濃度検出出力がＩｐであったときには、
（５）式の左辺に上記Ｉｐの値を代入して、逆算によって(Ａ／Ｆ)を算出することができる。
なお、図８で示した内部抵抗の上下限値Ｒ１・Ｒ２は図５の工程５０７や図７の工程７０７で使用される排気ガスセンサ１０７又は電熱ヒータ１１９の内部抵抗の許容変動範囲を示したものであるが、この範囲規制は主として電熱ヒータ１１９の過熱焼損を防止するためのものである。
従って、温度上昇に伴って内部抵抗が減少する排気ガスセンサ１０７の内部抵抗の場合には下限抵抗のみを制限抵抗として規制し、温度上昇に伴って内部抵抗が増加する電熱ヒータの内部抵抗の場合には上限抵抗のみを制限抵抗として規制するようにしても良い。
また、図８で示した仮目標Ｒ０は図５の工程５２０で選択読出しされる可能性があるデータであるが、図６の実施形態２では初回運転前に目標内部抵抗が確定しているので上記仮目標抵抗Ｒ０の設定は不要である。
図１の実施形態１の場合でも、例えばＲ０の値を上記制限抵抗に対する所定倍率値として規定すれば仮目標値を直接設定しておく必要は無い。
従って、温度上昇に伴って内部抵抗が減少する排気ガスセンサ１０７の内部抵抗の場合には下限抵抗のみを制限抵抗として規制し、温度上昇に伴って内部抵抗が増加する電熱ヒータの内部抵抗の場合には上限抵抗のみを制限抵抗として規制するようにしても良い。
また、図８で示した仮目標Ｒ０は図５の工程５２０で選択読出しされる可能性があるデータであるが、図６の実施形態２では初回運転前に目標内部抵抗が確定しているので上記仮目標抵抗Ｒ０の設定は不要である。
図１の実施形態１の場合でも、例えばＲ０の値を上記制限抵抗に対する所定倍率値として規定すれば仮目標値を直接設定しておく必要は無い。
なお、従来の排気ガスセンサによる酸素濃度検出方式においては、温度制御の基準となる排気ガスセンサ又は電熱ヒータの内部抵抗の製品バラツキや経年変化を考慮して、排気ガスセンサの活性化環境温度が変動しても酸素濃度検出特性が変化しにくいような工夫がなされる必要があった。
しかし、この発明によれば酸素濃度検出特性の経年変化を補正するために、環境温度の可変調整を行って、長期間にわたって安定した酸素濃度検出特性を維持しようとするものであって、安定した温度制御を行うためには酸素濃度検出特性の温度依存性を高めるような改善を行うことが望ましい。
しかし、この発明によれば酸素濃度検出特性の経年変化を補正するために、環境温度の可変調整を行って、長期間にわたって安定した酸素濃度検出特性を維持しようとするものであって、安定した温度制御を行うためには酸素濃度検出特性の温度依存性を高めるような改善を行うことが望ましい。
この発明のエンジン制御装置は、大気状態判定手段に掃気検出手段を備えているので、回転中のエンジンに対する燃料供給が停止された運転状態において、排気管内が確実に大気状態になったときのみ校正信号読取手段を有効にして、誤った目標値の検出が行われないようにすることができる効果がある。
また、上記大気状態判定手段は時刻差検出手段を備えているので、エンジン停止時間が充分あったことを確認して、排気管内が確実に大気状態になったときのみ校正信号読取手段を有効にして、誤った目標値の検出が行われないようにすることができる効果がある。
また、上記校正信号読取手段は移動平均化手段を包含しているので、第一のヒータ制御手段が実行される都度に得られる複数の目標内部抵抗のバラツキを平均化して、第二のヒータ制御手段の目標内部抵抗がみだりに変動しないようにして、安定な制御を行うことができる効果がある。
また、上記排気ガスセンサはガス検出室と酸素基準生成電流供給回路とポンプ電流供給回路と内部抵抗検出回路と校正抵抗と電熱ヒータとを備え、内部抵抗検出回路によって上記排気ガスセンサの活性化状態を監視すると共に、ポンプ電流を検出することによってガス検出室の酸素濃度検出出力を得るよう構成されているので、広範囲な酸素濃度検出出力が得られると共に、特別な温度センサを併設しなくても排気ガスセンサそのものの環境温度が直接検出されて経済的となる効果がある。
特に、校正抵抗は酸素濃度検出出力側のみに設け、内部抵抗検出回路に設ける必要がないので排気ガスセンサを小型・安価に構成することができる効果がある。
特に、校正抵抗は酸素濃度検出出力側のみに設け、内部抵抗検出回路に設ける必要がないので排気ガスセンサを小型・安価に構成することができる効果がある。
また、マイクロプロセッサはフラッシュメモリによるプログラムメモリとＥＥＰＲＯＭメモリによる不揮発データメモリと、ＲＡＭメモリによる演算メモリとを備え、標準特性記憶メモリは上記プログラムメモリ又は不揮発データメモリの一部領域が使用され、エンジン制御装置の出荷調整又は保守点検時に接続される外部ツールから特性データが転送書込みされるものであると共に、校正信号読取手段による目標内部抵抗値又は目標内部抵抗に関する移動平均値は演算メモリに格納されて使用され、エンジン停止時には不揮発データメモリに退避保存されるよう構成されている。従って、エンジンを停止してバッテリの脱着が行われても、過去のデータが保存されると共に、外部ツールによって過去の履歴情報を読出し表示することができるよう構成することも可能である。
また、初期値退避転送手段と劣化検出手段とを備えているので、劣化検出手段の判定に応動して異常警報出力を発生することができる効果がある。
また、適正抵抗範囲データと異常検出手段を備えているので、異常検出手段の判定に応動して異常警報出力を発生することができると共に、電熱ヒータの過熱焼損を防止することができる効果がある。
また、現在値退避転送手段と内部抵抗読出手段とを備えているので、通常運転開始動作時においては上記現在値退避手段による最新記憶値又は移動平均値が使用され、運転中において上記校正信号読取手段が新たに目標内部抵抗を読取記憶した後は該読取記憶値又は該読取記憶値の複数回の移動平均値が使用することによって最新情報に基づいて電熱ヒータの制御が行える効果がある。
また、上記標準特性記憶メモリは仮目標内部抵抗データを有しているので、初回運転開始動作時においては上記仮目標抵抗値が読出使用して、目標内部抵抗がまだ算出されていない時点であっても、電熱ヒータの概略の制御を行って、活性化温度に近い環境温度に近づけておくことができる効果がある。
この発明のエンジン制御装置は、車両のみでなく、自家発電装置、船舶、航空機、農業・土木建設機械に用いられる内燃機関に使用することができる。
１００ａ・１００ｂ エンジン制御装置、 １０４ 車載センサ群、
１０６ 車載センサ群（アナログ用）、 １０７ 排気ガスセンサ、
１０８ 車載電気負荷群、 １１０ 酸素ポンプ素子、
１１１ 酸素濃淡電池素子、 １１２ａ ガス通路壁、
１１２ｂ ガス通路壁、 １１３ ガス検出室、
１１８ 校正抵抗、 １１９ 電熱ヒータ、
１２０ａ・１２０ｂ マイクロプロセッサ、
１２１ａ・１２１ｂ プログラムメモリ、 １２２ データメモリ、
１２３ 演算メモリ、 １３１ 酸素基準生成電流供給回路、
１３３ 内部抵抗検出回路、 １３６ ポンプ電流供給回路、
１４０ 外部ツール、 ５０３ 掃気検出手段、
５０７ 異常検出手段、 ５０８ 運転時大気状態判定手段、
５０９ 第一のヒータ制御手段、 ５１０ 校正信号読取手段、
５１１ 移動平均化手段、 ５１３ 劣化検出手段、
５２０ 内部抵抗読出手段、 ５２４ 第二のヒータ制御手段、
５２７ 空燃比算出手段、 ５３２ 初期値退避転送手段、
５３３ 現在値退避転送手段、
７０２ａ 停止判定手段、 ７０４ 時刻差検出手段、
７０７ 異常検出手段、 ７０８ 停止時大気状態判定手段、
７０９ 第一のヒータ制御手段、 ７１０ 校正信号読取手段、
７１３ 劣化検出手段、 ７２０ 内部抵抗読出手段、
７２４ 第二のヒータ制御手段、 ７２７ 空燃比算出手段、
７３２ 初期値退避転送手段、 ７３３ 現在値退避転送手段
Ｉｐ 酸素濃度検出出力、 Ｖｒ 内部抵抗検出信号、
Vｃ 校正信号。
１０６ 車載センサ群（アナログ用）、 １０７ 排気ガスセンサ、
１０８ 車載電気負荷群、 １１０ 酸素ポンプ素子、
１１１ 酸素濃淡電池素子、 １１２ａ ガス通路壁、
１１２ｂ ガス通路壁、 １１３ ガス検出室、
１１８ 校正抵抗、 １１９ 電熱ヒータ、
１２０ａ・１２０ｂ マイクロプロセッサ、
１２１ａ・１２１ｂ プログラムメモリ、 １２２ データメモリ、
１２３ 演算メモリ、 １３１ 酸素基準生成電流供給回路、
１３３ 内部抵抗検出回路、 １３６ ポンプ電流供給回路、
１４０ 外部ツール、 ５０３ 掃気検出手段、
５０７ 異常検出手段、 ５０８ 運転時大気状態判定手段、
５０９ 第一のヒータ制御手段、 ５１０ 校正信号読取手段、
５１１ 移動平均化手段、 ５１３ 劣化検出手段、
５２０ 内部抵抗読出手段、 ５２４ 第二のヒータ制御手段、
５２７ 空燃比算出手段、 ５３２ 初期値退避転送手段、
５３３ 現在値退避転送手段、
７０２ａ 停止判定手段、 ７０４ 時刻差検出手段、
７０７ 異常検出手段、 ７０８ 停止時大気状態判定手段、
７０９ 第一のヒータ制御手段、 ７１０ 校正信号読取手段、
７１３ 劣化検出手段、 ７２０ 内部抵抗読出手段、
７２４ 第二のヒータ制御手段、 ７２７ 空燃比算出手段、
７３２ 初期値退避転送手段、 ７３３ 現在値退避転送手段
Ｉｐ 酸素濃度検出出力、 Ｖｒ 内部抵抗検出信号、
Vｃ 校正信号。
Claims (10)
- 環境温度を調節するための電熱ヒータを備え所定の活性温度において適正動作するセンサ素子を有し、エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定して酸素濃度データを出力するとともに、前記排気ガスが大気置換状態にあり、かつ、上記センサ素子の環境温度が所定の活性温度にあるときに所定の酸素濃度データを出力するように構成された排気ガスセンサと、
上記所定の活性温度における上記酸素濃度データと上記エンジンの空燃比との関係を示す関数式又はデータテーブルと上記大気置換状態での酸素濃度データとを格納した標準特性記憶メモリと、
上記エンジンへの燃料供給の停止を継続している時間長さがあらかじめ定めた時間長さを超えたとき、上記排気ガスが上記大気と置き換えられた大気置換状態にあると判定する大気状態判定手段と、
上記大気状態判定手段が大気状態であると判定しているとき、上記酸素濃度データが上記標準特性記憶メモリに格納した酸素濃度データに一致するように上記電熱ヒータを制御する第一のヒータ制御手段と、
上記第一のヒータ制御手段によって制御されて上記排気ガスセンサの出力した酸素濃度データが上記標準値データに一致した時点における上記排気ガスセンサの内部抵抗又は上記電熱ヒータの内部抵抗を目標内部抵抗として記憶する校正信号読取手段と、
上記エンジンに対する燃料供給が行われているときに作用し、上記排気ガスセンサ又は電熱ヒータの現在の内部抵抗測定値が上記目標内部抵抗に一致するように上記電熱ヒータを制御する第二のヒータ制御手段と、
マイクロプロセッサを有し、上記第二のヒータ制御手段によって制御されている上記排気ガスセンサの現在の酸素濃度データと、上記標準特性記憶メモリに格納された上記関数式またはデータテーブルとを用いて現在の空燃比を算出する空燃比算出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。 - 上記大気状態判定手段は、上記エンジンに対する燃料供給の停止が継続している燃料遮断運転状態において、エンジン吸気量の積分値又はエンジン回転数の積分値が所定値を超過したことを検出して、排気管内が上記大気と置き換えられた状態になったと判定する掃気判定手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
- 上記大気状態判定手段は、上記エンジンが停止された前回時刻と再度電源投入された今回時刻との時刻差が所定値以上であることを検出する時刻差検出手段と、
今回電源投入されていてもまだエンジン始動が行われていないエンジン停止状態であることを検出する停止判定手段とを含み、
上記時刻差が所定値以上であって、しかも上記エンジン停止状態であるときに上記排気ガスセンサが大気環境にあると判定するものであることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。 - 上記校正信号読取手段は上記第一のヒータ制御手段が実行される都度、得られる複数の上記目標内部抵抗に対し、最新の所定個数の目標内部抵抗に関する平均値を算出する移動平均化手段を包含するものであることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
- 上記排気ガスセンサはガス拡散多孔質材で構成されたガス通路壁と、ジルコニア固体電解質材で構成された酸素ポンプ素子と、酸素濃淡電池素子とを有し、上記エンジンの排気ガスの一部が通るようにしたガス検出室と、
上記酸素濃淡電池素子に酸素基準生成電流を供給する酸素基準生成電流供給回路と、
上記ガス検出室の酸素濃度が規定値となるように、上記酸素ポンプ素子のポンプ電流を制御するポンプ電流供給回路と、
上記酸素濃淡電池素子に所定高周波電流を通電したときの内部抵抗検出回路と、
上記排気ガスが大気状態で、所定活性化温度における上記排気ガスセンサの酸素濃度データを補正して、排気ガスセンサの初品の酸素濃度データが上記標準特性記憶メモリに格納された標準値データに等しくなるよう校正する校正抵抗と、
上記ガス検出室の近傍に設置され、上記内部抵抗検出回路による検出抵抗を監視しながら上記ガス検出室を活性化加熱する電熱ヒータとを備え、
上記ポンプ電流を検出することによってガス検出室の酸素濃度データを得ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。 - 上記マイクロプロセッサは、フラッシュメモリによるプログラムメモリと、ＥＥＰＲＯＭメモリによる不揮発データメモリと、ＲＡＭメモリによる演算メモリとを備え、
上記標準特性記憶メモリは上記プログラムメモリ又は不揮発データメモリが使用され、外部ツールから特性データが転送書込みされるものであると共に、
上記演算メモリに格納されて使用される目標内部抵抗値又は目標内部抵抗に関する移動平均値は、エンジン停止時には上記不揮発データメモリに退避保存するデータ保存手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。 - 上記演算メモリに格納された目標内部抵抗の初回記憶値又は初期平均記憶値を、上記不揮発データメモリに書込み保存する初期値退避転送手段と、
今回の目標内部抵抗と、上記初回記憶値又は初期平均記憶値との差があらかじめ定めた所定値を超えたときに、上記排気ガスセンサが劣化していると判定する劣化検出手段とを備え、
上記劣化検出手段の判定に応動して異常警報出力を発生する警報手段とを備えたことを特徴とする請求項６に記載のエンジン制御装置。 - 上記標準特性記憶メモリに格納され、上記排気ガスセンサの高温時の内部抵抗の許容変動範囲を規定する適正抵抗範囲データと、
上記第一のヒータ制御手段によって上記排気ガスセンサが加熱制御され、酸素濃度データが上記標準特性記憶メモリに記憶された大気状態の酸素濃度データの標準値データに一致するように上記電熱ヒータの通電を制御しているときに、測定された内部抵抗が上記適正抵抗範囲データ外であるときに、上記排気ガスセンサが異常であると判定する異常検出手段とを備え、
上記異常検出手段の判定に応動して異常警報出力を発生するようにしたことを特徴とする請求項６に記載のエンジン制御装置。 - 上記校正信号読取手段によって読み取られ、上記演算メモリに格納された目標内部抵抗の最新記憶値又は複数回の移動平均値を、上記不揮発データメモリに書込み保存する現在値退避転送手段と、
上記第二のヒータ制御手段による上記電熱ヒータの制御において、目標となる上記排気ガスセンサの内部抵抗を決定する内部抵抗読出手段とを備え、
上記内部抵抗読出手段によって読み出される内部抵抗は、通常運転開始動作時においては上記現在値退避手段による最新記憶値又は移動平均値が使用され、運転中において上記校正信号読取手段が新たに目標内部抵抗を読取記憶した後は、該読取記憶値又は該読取記憶値の複数回の移動平均値が使用されることを特徴とする請求項６に記載のエンジン制御装置。 - 上記標準特性記憶メモリは、上記第一のヒータ制御手段によって目標内部抵抗が算出されるまでの仮目標内部抵抗データを包含し、上記内部抵抗読出手段は上記第二のヒータ制御手段による上記電熱ヒータの制御において、初回運転開始動作時においては上記仮目標抵抗値が読出使用されることを特徴とする請求項９に記載のエンジン制御装置
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