JPH03501776A - 排ガス温度あるいはセンサ温度を求める方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ラムダセンサの内部抵抗を用いて温度をめる方法及び装置本発明は、ラムダセン サの温度及び／あるいはラムダセンサを取り囲む排ガスの温度をめる方法に間す る。更に本発明は、排ガス温度をめる装置に間する。

従来の技術 ラムダセンサの内部抵抗は、温度が増加するとともに減少することが知られてい る。ラムダセンサ温度と内部抵抗の間には一義的に定まる関係が存在する。この 間係は、ＤＥ３１１７７９０Ａ１　（米国特許第４．４１９．１９０号に対応） に記載されているように、内部抵抗を測定してセンサ温度をめるのに利用されて いる。

ラムダセンサの温度は、センサが加熱されていない場合には専らラムダセンサを 取り巻く排ガスの温度によって、またセンサが加熱されている場合には、ラムダ センサを取り巻く排ガスの温度を基準にして決められる。この温度は、従来では 別の測定センサを用いて測定されている。

かも正確に機能する方法を提供することである。更に本発明の課題は、排ガス温 度をめるための簡単な構成の装置を提供することである。

本発明の利点 本発明は、排ガス温度をめる方法に対しては請求の範囲第１項により、またセン サ温度をめる方法に対しては請求の範囲第６項により特徴づけられる。排ガス温 度をめる装置は、請求の範囲第８項により特徴づけられる。請求の範囲第１項に 記載の好ましい変形例並びに実施例が請求の範囲第２項から第４項に示されてい る。

上記二つの方法では、排ガス中に配置されたラムダセンサの内部抵抗を用いて温 度がめられることを特徴としている。

排ガス温度をめる請求の範囲第１項に記載の方法では、内部抵抗とセンサ温度間 の関係が一義的に定まっていることのみならず、定常状態になっていることを前 提にそれぞれの装置に対してセンサ温度と排ガス温度の関係が一義的に定まって いることが前提になっている。従って、定常状態では内部抵抗と排ガス温度間に は一義的な関係が存在することになる。

これにより以下のことが可能になる。すなわち、まず排ガス温度と内部抵抗間の 関係を測定し、この既知の関係を用いて通常の方法で測定された内部抵抗から定 常状態における排ガス温度をめることが可能になる。その場合、センサが加熱さ れているかいないかは問題にはな１うない。それによって内部抵抗と排ガス温度 間に差異が発生したとしでも、内部抵抗と排ガス温度間の関係を測定するときに それを考慮することができる。

定常状態でない場合にも内部抵抗から排ガス温度をめることができるようにする ために、実際の時点における時間に対する温度値の勾配を用いて定常状態の関係 から得られた温度を補正するようにする。

混合気が薄い場合と濃い場合では内部抵抗と排ガス温度間の間係が異なること、 すなわち排ガス温度がそれぞれ同じ場合には混合気が薄い場合より濃いほうが内 部抵抗が高くなることを考慮して補正を行なうのが好ましい。

［； 請求の範囲第６項つ記載の方法は、排ガス温度をめるのｚ に聞達して説明しで関係をセンサ温度をめるのに利用していることを特徴として いる。これまでのように混合気が濃くでも薄くても各内部抵抗値に対してセンサ 温度が同じ値になることはなく、薄い混合気に対しては濃い混合気よりも高いめ 、混合気がめた種類の混合気である場合にはその関係を直ちに使用し、また他の 種類の混合気の場合には、更に補正を行なうことによって可能になる。

排ガス温度をめる本発明の装置は、ラムダセンサの内部抵抗を測定する手段と、 内部抵抗から排ガス温度をめる手段を有する。

以下に図面に示した実施例に従って本発明を説明する。

第１図は排ガス中に配置されたラムダセンサの内部抵抗を用いて排ガス温度をめ る装置のブロック図、第２ａ図、第２ｂ図は、センサの内部抵抗（２ｂ〉がラム ダ値（２ａ）に依存するのを示した線図、第３図は、センサの内部抵抗を用いて センサ温度並びに排ガス温度をめる方法並びに混合気の種類を考慮してそれを補 正する方法を説明するフローチャート図、第４図は、非定常状態において排ガス 温度をめる部分を示したフローチャート図である。

実施例の説明 置されたラムダセンサＩＯは、ラムダセンサの内部抵抗Ｒｉを検出する手段１１ と接続される。この手段により、例えば上述したＤＥ３１１７７９０Ａ１に記載 された方法あるいはＥＰＯ２５８５４３Ａ２に記載されている方法に従い内部抵 抗がめられる。その時点で検出された内部抵抗己こ従って特性値メモリ１２がア ドレスされ、それによりめられた内部抵抗に対応する排ガス温度ＴＡが読み出さ れる。メモリ内の特性値は、定常状態で排ガスの温度を変化させ、この温度を別 の温度センサを用いて測定し、各排ガス温度に対してラムダセンサの対応する内 部抵抗をめることにより予めめられる。各内部抵抗の値に対応する排ガス温度を 特性（）αメモリ１２に格納しておく。

次に、第２図を参照して内部抵抗値と温度の関係をめろ場合に注意すべきことを 詳細に説明する。ここで、排ノ′ノス温度、従ってセンサ温度は時間ｔに対して 一定になってし・ると仮定する。センサは、時点ｔｓまでは、濃厚な混合気の燃 焼によってもたらされる排ガス中にあり、またその後は、希薄な混合気の燃焼に よってもたらされる排ガス中にある。従って、ラムダ値は時点ｔ、　ｓにおいて 濃厚な値から希薄な値に飛躍的に変化する。第２ｂ図から明らかなように、ラム ダ値が飛躍的に変化すると、内部抵抗は飛躍的に減少する。従って、特性値をめ るために内部抵抗と排ガス温度ＴＡないしセンサ温度ＴＳの関係は、常に同一の 種類の混合気に対してめられる七ことに注意しておく。特性値を希薄な混合気で めておくと、第２ｂ図の左に図示した内部抵抗値Ｒｉ（薄）に対しては第２ｂ図 の右側の目盛に示したように正しい排ガス温度ないしセンサ温度が得られるが、 濃い混合気に対しては薄い混合気に対して格納された特性値では温度Ｔ（濃）は 高過ぎる値にな・ってしまう。

内部抵抗と排ガス温度あるいはセンサ温度間の関係がラムダ値に依存しているこ とを取り入れるための方法が種々考えられる。全てにおいてラムダ値が測定され ることが前提になっている。第１の方法は、濃い混合気と薄い混合気に対してそ れぞれ異なった内部抵抗と温度の特性値を用いることである。この場合、ラムダ 値に従って関連する特性値が選択され、この特性値を用いそのときの内部抵抗か ら排ガス温度あるいはセンサ温度を読み取るようにする。

次の方法は、用いる特性値は一つだけにし、例えば薄い混合気に対して得られた 特性値だけを用い、他の特性の混合気、例えば濃い混合気に対しては補正する方 法である。例えば混合気が薄い場合には、特性値から読み出された温度の値をそ のまま用い、一方混合気が濃い場合には、差値、すなわち温度の差値を差し引く ことである。差値は絶対排ガス温度の約１／２％、すなわち、排ガス温度が約７ ５０℃の場合約５℃であることがわかっている。しかし、補正に必要な差値は排 ガスあるいはセンサの絶対温度に正確に比例して変化するわけではない。従って 、一定の差値、例えば実験に用いたセンサては約５．５℃の値を用いてもかなり 良好な精度が得られる。

また、ラムダ値の大きさに間しても僅かな依存性があることが判明している。し かし、上述した依存性は僅かであり、実験に用いたセンサでは全ての条件におい て良好な結果を得るのに一定の補正値だけで十分である。更に精度を必要とする 場合には、それぞれ異なるラムダ値に対して内部抵抗と温度の特性値を複数組格 納した特性値発生器で処理するようにする。

また、内部抵抗値から温度を換算し、その後内部抵抗を補正する代りに、最初内 部抵抗を補正しその後温度に変換するようにすることもできる。例えば、混合気 が希薄な場合それぞれめた内部抵抗値は変えることなくそのまま用い、一方、濃 い混合気に対して得られた内部抵抗値には差値を加えるようにする。このように 補正した内部抵抗値を用い、希薄な混合気に対して得られた内部抵抗と温度の特 性値から対応する温度を読み出すようにする。

上述した点を考慮した好ましい制御の流れを第３図を参照して説明する。

ステップｓｌにおいて従来の方法に従い実際の内部抵抗Ｒ１をめる。ステップＳ ２においてめた内部抵抗値に従い排ガス温度ＴＡを第１の特性値から、またセン サ温度ＴＳを第２の特性値からそれぞれめる。ステップｓ３において実際のラム ダ値が測定される。ステップｓ４において混合気が薄いと判断された場合には、 ステップｓ５のサブプログラムに進み、排ガス温度及びセンサ温度の値がそのま ま用いられる。その後ステップｓ１に戻る。それに対して、ステップＳ４におい て混合気が薄くはなく、従って濃いと判断された場合には、ステップｓ６におい て、ステップｓ２でめた値から所定の差値ΔＴを引くことにより排ガス温度ＴＡ を補正する。同様にステップＳ２でめたセンサ温度ＴＳから同じ差値を差し引く 。これら補正された温度がステップｓ５のサブプログラムにおいて用いられる。

なお、排ガス温度ＴＡとセンサ温度ＴＳを一緒にめる必要はないことに注意して おく。混合気の種類を考慮した上述した補正方法は、個々に各温度に対しても用 いることができる。しかし、同温度に対して実行するのが特に好ましい。このよ うして、ともかく定常状態では一つの測定、すなわち内部抵抗を測定するだけで かなりの精度で二つの温度をめることができる。補正の方法は、上述したように 種々の方法が考えられる。

この二つのマーク間において非定常状態においても排ガス温度を正確にめること を可能にする方法が行なわれる。次にこの方法を第４図に基づいて説明する。

第４図において、マークＡの後にステップに１が設けられる。このステップは、 単に排ガス温度値ＴＡをＴＡ　５ＴＡＴとする形式的なステップである。これは 、排ガス温度が定常状態で有効な内部抵抗値と排ガス温度間の関係から当該時点 においてめられれた温度であることを示している。ステップに２においてＴＡ、 、−５ＴＡＴの肉量も新しい値を用いて平均値ＴＡ、ＮＥＷをめる。それぞれ最 新の４個の値に間し移動させて平均値をめる。あるいは前回の平均値を使用し３ 個の４分の１の値で重みを付けるようにしてもよい。このために新しい値を４分 のｌで重みを付けて処理する。何個のデータに間して平均すべきかあるいはどの ような平均処理をするかはそれぞれの利用目的に従って決められる。

続くステップｌ（′３の説明をする前に、次のステップに４をまず説明する。こ のステップでは、ステップＬ＜　２で計算された新しい平均値ＴＡ、、−ＮＥＷ が古い平均ｆ＋Ｗ　Ｔ　Ａ　−Ａ　Ｌ　Ｔとされる。従って、ステップに３にお いては、ステップに２においる平均値が得られる。ステップに３では、これらの 値韮びにステップｋｌのＴＡ、５ＴＡＴの値を用いての式に従）て排ガス温度が 計算される。

但しＫは実験においてめられる常数であり、上述した式から非定常状態において も排ガス温度の値が得られ、その値が別の温度測定手段より得られた値とてきる だけ正確に一致するように選ばれる。この常数Ｋを所定の装置に対する測定によ り定めると、すべての非定常状態に対して満足な結果を得ることができる。

国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　８９００６３７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）排ガス中に配置されたラムダセンサの内部抵抗を測定し、 定常状態に対して得られる内部抵抗と排ガス温度の既知の関係から排ガス温度を 求めることを特徴とする内燃機関の排ガス温度を求める方法。 ２）それぞれ実際の時点における排ガス温度と時間のカーブの勾配を定め、 常数と掛算した勾配値を実際の温度に加算し、上述したステップにより実際の排 ガス温度ができるだけ正確になるように前記常数を実験により求めることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）平均した温度をそれぞれ実際の温度として用いることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の方法。 ４）ラムダ値を測定し、 混合気が濃い場合は濃い混合気に対して求められた内部抵抗と排ガス温度間の関 係を用い、 混合気が薄い場合は薄い混合気に対して求められた内部抵抗と排ガス温度問の関 係を用いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ５）内部抵抗とセンサ温度間の既知の関係を用いてセンサ温度を求めることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ６）ラムダ値を測定し、 混合気が濃い場合は濃い混合気に対して求められた内部抵抗とセンサ温度の関係 を用い、 混合気が薄い場合は薄い混合気に対して求められた内部抵抗とセンサ温度間の関 係を用いることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の方法。 ７）一方の種類の混合気に対して求められた内部抵抗と排ガス温度問の関係を用 い、 ラムダ値が一方の種類の混合気であることを示したときは、内部抵抗値から排ガ ス温度への変換を前記所定の関係に従って行ない、 ラムダ値が他方の種類の混合気であることを示したとき前記変換ステップの他に 他のステップを設け、そのステップにおいて一方の種類の混合気が薄い混合気で あったときは温度差値を引算し、一方の種類の混合気が濃い混合気であったとき は差値を加算することを特徴とする請求の範囲第第４項あるいは第６項に記載の 方法。 ８）排ガス中に配置されたラムダセンサ（１０）の内部抵抗を検出する手段（１ １）と、 内部抵抗と排ガス温度の既知の関係を用いて内部抵抗から排ガス温度を求める手 段（１２）を有することを特徴とする、内燃機関の排ガス温度を求める装置。