JPH10212999A - 内燃機関制御用の酸素濃度センサの学習装置及びその学習方法 - Google Patents

内燃機関制御用の酸素濃度センサの学習装置及びその学習方法

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JPH10212999A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気管内に設置された酸素濃度センサの基準
値を大気酸素濃度で精度良く学習できるようにする。 【解決手段】 減速時に燃料カットされると、瞬時に酸
素濃度センサのヒータに最大電力を供給する。そのた
め、酸素濃度センサのセンサ素子は燃料カット後の低温
の排気ガスにより冷却されるにも拘らず、センサ素子温
度は低下せず、活性温度に保たれる。更に、燃料カット
開始後は、大気の高濃度の酸素濃度を精度良く検出でき
るように、センサ素子の印加電圧が通常よりも高められ
る。そして、燃料カット開始後の排気流量を積算し、そ
の積算排気流量が所定値以上になった時点で、酸素濃度
センサの出力信号（大気酸素濃度に対応する限界電流）
を基準値として設定し直す。この後、酸素濃度センサの
ヒータ電力とセンサ素子印加電圧を通常の値に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
される排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの基
準値を学習する内燃機関制御用の酸素濃度センサの学習
装置及びその学習方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に設置される酸素濃
度センサは、製造段階での個体差（ばらつき）や経時劣
化により検出精度が低下する問題がある。この問題に対
して、特開昭５８−５７０５０号公報では、ガソリンリ
ーンバーンエンジンにおいて、燃料カットされる減速中
に、一定時間経過後に排気通路が大気で満たされている
と判断し、その時の酸素濃度センサの出力信号を基準値
として酸素濃度センサの出力信号と酸素濃度の関係を較
正する技術が提案されている。
【０００３】また、特開昭６２−２６７５４４号公報で
は、ガソリンリーンバーンエンジンにおいて、エンジン
停止後の一定時間経過後に排気通路が大気で満たされて
いると判断し、その時の酸素濃度センサの出力信号を基
準値として酸素濃度センサの出力信号と酸素濃度の関係
を較正する技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した２つの技術
は、いずれも、ガソリンリーンバーンエンジンについて
提案されたものであが、近年、ディーゼルエンジンにつ
いても、排気浄化率向上等を狙って、酸素濃度センサを
用いてＥＧＲ（排気還流装置）等の制御を行うことが考
えられている。
【０００５】しかし、前者（特開昭５８−５７０５０号
公報）の技術をディーゼルエンジンに適用したところ、
大気の酸素濃度を精度良く検出することができなかっ
た。その結果を図１６に示す。減速時に燃料カットされ
ると、酸素濃度センサの出力信号は上昇し、大気の酸素
濃度に近づいていくが、大気の酸素濃度に達する前に出
力信号は降下してしまい、その後ゆっくりと大気の酸素
濃度に近づいていった。この時のセンサ素子温度は、燃
料カット開始後に急低下し、その後ゆっくりと上昇して
いる。この原因は、ガソリンエンジンは、燃料カットさ
れる減速時にスロットルバルブが絞られているため排気
流量が少ないのに対して、ディーゼルエンジンは燃料カ
ットされる減速時でもシリンダ容積分の排気流量が流れ
るために、燃料カット開始後に酸素濃度センサが急激に
冷やされてしまい、センサ素子温度が急低下したため、
酸素濃度に比例した限界電流が検出できずに出力信号は
降下してしまうためと考えられる。
【０００６】一般に、酸素濃度センサは、センサ素子の
温度をヒータで活性温度に上昇させるヒータ付き酸素濃
度センサが使用されるため、上述したように燃料カット
開始後にセンサ素子温度が急低下しても、その後、ヒー
タ加熱によりセンサ素子温度はゆっくりと昇温してい
き、それに伴って出力信号もゆっくりと大気の酸素濃度
に近づいていく。しかし、この場合は、燃料カット開始
後のセンサ素子温度低下により出力信号が一時的に低下
する分だけ、出力信号が大気酸素濃度レベルに達するま
でに要する時間が長くかかってしまう。
【０００７】一般的な走行パターンでは、減速運転は数
秒程度の場合が多く、しかも、その減速運転中にエンジ
ン回転数が所定値を下回ると燃料噴射が再開されてしま
うため、燃料カット時間が数秒以下になる場合が多くな
り、そのために、燃料カット終了時にまでに出力信号が
大気酸素濃度レベルに達しない場合が多くなり、大気の
酸素濃度を正確に検出できない場合が多くなる。
【０００８】特に、自動変速機を搭載した車両では、減
速時にはエンジン回転数が速やかにアイドル回転数まで
低下して排気（大気）流量が減少してしまうため、排気
通路内が大気で満たされるまでに要する時間が長くかか
ることになり、上述した事情と相俟って、大気の酸素濃
度を正確に検出できない場合が益々多くなることが予想
される。
【０００９】また、減速度合の相違、例えば、７０ｋｍ
／ｈからの減速と４０ｋｍ／ｈからの減速では、排気通
路内が大気で満たされるまでの時間が変化し、減速開始
後一定時間で排気通路か大気で満たされていると判断す
るためには、一定時間として十分に長い時間を設定せざ
るをえない。従って、これも大気の酸素濃度を正確に検
出できない場合を増加させる要因になる。
【００１０】また、後者（特開昭６２−２６７５４４号
公報）の技術をディーゼルエンジンに適用したところ、
大気の酸素濃度を検出するには極めて長時間が必要であ
った。その結果を図１７に示す。エンジンが停止される
と、酸素濃度センサの出力信号は少し上昇するが、その
後はゆっくりとしか上昇しない。この時のセンサ素子温
度は、排気の流れが停止するエンジン停止後に急低下
し、その後、ヒータ加熱によりゆっくりと上昇してい
る。図１６と比較して図１７の方がセンサ素子温度が高
いにも拘らず、出力信号がゆっくりとしか上昇しない
が、この原因は、エンジン停止時の排気ガス成分の違い
と考えられる。
【００１１】つまり、ガソリンエンジンはエンジン停止
時に速やかに燃料がカットされ、エンジンの慣性により
数回転してから停止するが、この数回転の間は燃料がカ
ットされているため、吸気通路を通して吸入した大気が
排気通路を流れ、排気通路内は大気の酸素濃度に近づ
く。一方、ディーゼルエンジンはエンジン停止時の振動
を低減する目的で、燃料をカットする前に吸気絞り弁に
より吸入空気量を大幅に減少させ、噴射した燃料が失火
してディーゼルエンジンが停止してから燃料がカットさ
れる。従って、ディーゼルエンジンが停止するまでの期
間は、排気通路内は未燃の燃料が多量に存在する排気ガ
スが流れている。このために、大気の酸素濃度を検出す
るには極めて長時間が必要になるのである。
【００１２】ところで、図３に示すように、酸素濃度セ
ンサのセンサ素子印加電圧と酸素濃度センサの限界電流
（これについては後述する）との関係は、酸素濃度に応
じて変化し、酸素濃度が高くなるほど、限界電流が高く
なることから、限界電流を検出することで、酸素濃度を
検出することができる。但し、酸素濃度に対応する限界
電流を精度良く検出するためには、酸素濃度が高くなる
ほど、センサ素子印加電圧を高くする必要がある。大気
の酸素濃度は、燃料カット開始前の排気中の酸素濃度と
比較してかなり高濃度であるが、前述した２つの公報で
は、燃料カット開始前の排気中の酸素濃度を検出する時
と同じセンサ素子印加電圧で大気の酸素濃度を検出する
ため、大気の酸素濃度を精度良く検出することができな
いという欠点もある。
【００１３】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、排気通路に設置した
酸素濃度センサで大気の酸素濃度を精度良く検出して、
それを基準値として学習することができる内燃機関制御
用の酸素濃度センサの学習装置及びその学習方法を提供
することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図３に示す酸素濃度セン
サの特性から明らかなように、酸素濃度に対応する限界
電流を精度良く検出するためには、酸素濃度が高くなる
ほど、センサ素子印加電圧を高くすることが好ましい。
【００１５】このセンサ特性を考慮して、本発明の請求
項１では、内燃機関が燃料カットされた時に、酸素濃度
センサの基準値を学習する学習期間を設定し、この学習
期間に酸素濃度センサのセンサ素子の印加電圧を増加さ
せて酸素濃度センサの出力信号を基準値として学習手段
により学習する。このように、学習期間にセンサ素子印
加電圧を増加させることで、酸素濃度センサの基準値
（大気の酸素濃度）を精度良く学習することができる。
【００１６】上記請求項１の発明は、ヒータ付きの酸素
濃度センサとヒータの無い酸素濃度センサのいずれにも
適用可能であるが、ヒータ付きの酸素濃度センサを用い
る場合には、請求項２のように、内燃機関が燃料カット
された時に、酸素濃度センサの基準値を学習する学習期
間を設定し、この学習期間にヒータへの供給電力を増加
させて前記酸素濃度センサの出力信号を基準値として学
習するようにしても良い。このように、学習期間に酸素
濃度センサのヒータへの供給電力を増加させると、セン
サ素子温度の低下を抑えることができて、センサ素子温
度の低下による出力信号の低下を抑えることができる。
これにより、酸素濃度センサの出力信号が大気酸素濃度
レベルに達するまでに要する時間を短くすることがで
き、燃料カット時間が比較的短くても、酸素濃度センサ
の基準値（大気の酸素濃度）を精度良く学習することが
できる。
【００１７】この場合、燃料カットは、減速時と機関停
止時に実施されるため、減速時と機関停止時のいずれで
も酸素濃度センサの基準値を学習可能である。減速時の
燃料カット期間中に基準値を学習する場合には、請求項
３のように、燃料カット開始後に排気通路を流れた排気
流量を積算し、その積算排気流量が所定値に達した時に
酸素濃度センサの出力信号を基準値として学習すること
が好ましい。このようにすれば、減速度合の相違によっ
て排気通路内が大気で満たされるまでの時間が変化する
という事情があっても、その時間を積算排気流量によっ
て精度良く判断することができ、減速度合の相違による
学習精度の低下を回避できる。しかも、いかなる減速状
態でも、学習期間の時間を必要最小限に設定することが
でき、迅速な基準値の学習が可能になると共に、ヒータ
への供給電力増加やセンサ素子への印加電圧増加による
酸素濃度センサの負荷を少なくすることができて、酸素
濃度センサの耐久性向上にもつながる。
【００１８】更に、請求項４のように、内燃機関の吸気
通路に吸気絞り弁を設置し、減速時燃料カット中の学習
期間に、上記吸気絞り弁を閉弁方向に制御して、吸入空
気流量ひいては排気流量を絞るようにしても良い。この
ようにすれば、燃料カット中の排気流量による酸素濃度
センサの温度低下を少なくすることができ、その分、酸
素濃度センサのヒータへの供給電力を節減することがで
きる。
【００１９】ところで、排気還流装置（以下「ＥＧＲ」
と表記する）を装備した内燃機関では、ＥＧＲの作動中
は内燃機関から排出される排気の一部が吸気系へ戻され
るため、学習期間中にＥＧＲが作動していると、燃料カ
ット前の燃焼ガスの一部がいつまでも排出されずに循環
し続けることになり、排気通路内が大気で満たされるこ
とが妨げられる。
【００２０】この対策として、ＥＧＲ付きの内燃機関で
は、請求項５のように、学習期間を内燃機関が燃料カッ
トされ且つＥＧＲが排気還流を停止している期間に設定
することが好ましい。このようにすれば、学習期間中に
内燃機関内や排気通路内の残留燃焼ガスを循環させずに
速やかに排気通路から排出することができ、排気通路内
を速やかに大気で満たすことができる。
【００２１】一般に、自動変速機付きの車両では、減速
時に燃料カットすると、その燃料カット直後に内燃機関
の回転数が瞬時にアイドル回転数まで低下してしまうた
め、吸入空気流量が減少して、その分、排気通路内が大
気で満たされるまでの時間が長くかかってしまう。
【００２２】この対策として、自動変速機付きの車両で
は、請求項６のように、学習期間中に自動変速機を内燃
機関の回転数低下を少なくし又は回転数を上昇させるよ
うに制御しても良い。この制御は、例えば自動変速機の
ロックアップクラッチを連結したり、或は変速比を大き
くするようにすれば良い。このようにすれば、学習期間
中における吸入空気流量の低下を少なくすることがで
き、その分、排気通路内が大気で満たされるまでの時間
を短縮することができる。これにより、迅速な基準値の
学習が可能になると共に、ヒータへの供給電力増加やセ
ンサ素子への印加電圧増加による酸素濃度センサの負荷
を少なくすることができて、酸素濃度センサの耐久性向
上にもつながる。
【００２３】また、内燃機関が機関停止制御により燃料
カットされた時に学習期間を設定する場合には、請求項
７のように、学習期間中に吸気絞り弁を開弁位置に保持
すると良い。このようにすれば、機関停止制御時に基準
値を学習する場合でも、吸気通路から内燃機関を通って
排気通路に流れる空気（大気）流量を確保することがで
き、排気通路内が大気で満たされるまでの時間を短縮す
ることができ、上述と同様の効果が得られる。
【００２４】尚、ヒータ付きの酸素濃度センサを用いる
場合には、請求項８のように、燃料カット時に設定され
る学習期間に酸素濃度センサのヒータへの供給電力増加
とセンサ素子への印加電圧増加との少なくとも一方を実
行しながら酸素濃度センサの出力信号を基準値として学
習すれば良い。勿論、ヒータへの供給電力増加とセンサ
素子への印加電圧増加との双方を実行しながら酸素濃度
センサの出力信号を基準値として学習しても良いことは
言うまでもない。
【００２５】ところで、図１９及び図２１に示す酸素濃
度センサの出力特性から明らかなように、酸素濃度セン
サの出力は、センサ素子温度や排気圧力の変化に応じて
変化する。
【００２６】この点を考慮し、請求項９のように、セン
サ素子の温度と排気圧力の少なくとも一方を検出手段に
より検出し、内燃機関の燃料カット期間中に、前記検出
手段で検出したセンサ素子温度と排気圧力の少なくとも
一方に基づいて酸素濃度センサの出力信号を補正し、そ
の補正値を基準値として学習手段により学習するように
しても良い。このようにすれば、内燃機関の運転状態に
よってセンサ素子温度や排気圧力が変化して、その影響
で酸素濃度センサの出力信号が変化したとしても、セン
サ素子温度や排気圧力による出力信号の変化分を補正し
て酸素濃度センサの基準値（大気の酸素濃度）を精度良
く学習することができる。
【００２７】尚、特公平５−４１８２１号公報には、内
燃機関の運転中に、排気圧力に応じて目標空燃比を補正
する技術が開示されているが、このものは、酸素濃度セ
ンサの基準値（大気の酸素濃度）を学習する機能がな
く、排気圧力による基準値の補正は行われない。このた
め、製造段階での酸素濃度センサの個体差（ばらつき）
や経時劣化により酸素濃度の検出精度が低下する問題が
ある。この点、本発明では、燃料カット期間中に酸素濃
度センサの基準値（大気の酸素濃度）を学習するので、
製造段階での酸素濃度センサの個体差（ばらつき）や経
時劣化の影響を排除でき、酸素濃度の検出精度を向上で
きる。
【００２８】また、排気圧力を検出する場合、排気通路
に排気圧力センサを設置して、排気圧力を直接検出する
ようにしても良いが、請求項１０のように、内燃機関の
運転状態に基づいて排気圧力を推定するようにしても良
い。例えば、機関回転数、アクセル開度、車速、吸気管
圧力、ＥＧＲ率等、内燃機関の運転状態が変化すると、
それに応じて排気圧力が変化するため、内燃機関の運転
状態に基づいて排気圧力を推定することが可能となる。
このため、排気圧力センサを新たに設ける必要がなく、
部品点数削減、低コスト化の要求を満たすことができ
る。
【００２９】更に、請求項１１のように、センサ素子温
度と排気圧力の少なくとも一方に基づいて補正された酸
素濃度センサの出力信号に基づいて該酸素濃度センサの
異常の有無をセンサ異常判定手段により判定するように
しても良い。このようにすれば、センサ素子温度や排気
圧力の変化による影響を排除して、酸素濃度センサの異
常の有無を精度良く判定することができる。
【００３０】また、請求項１２のように、燃料カット期
間中の酸素濃度センサの出力信号と内燃機関停止中の酸
素濃度センサの出力信号との差又は比に基づいて排気通
路の詰まり度合を詰まり度合判定手段により判定するよ
うにしても良い。つまり、排気通路の詰まり（例えば触
媒等の目詰まり）の度合がひどくなるに従って、排気通
路の排気抵抗が増大して排気圧力が高くなり、排気圧力
が高くなるほど、図２１に示すように、酸素濃度センサ
の出力が上昇する。一方、内燃機関停止中は、排気圧力
が働かないため、排気通路の詰まりの有無に拘らず、排
気通路内が大気圧の空気で満たされ、大気圧下での酸素
濃度センサの出力信号が得られる。
【００３１】この関係から、燃料カット期間中の酸素濃
度センサの出力信号と内燃機関停止中の酸素濃度センサ
の出力信号との差又は比を見れば、その差又は比が大き
いか否かで排気圧力が高いか否かを判定でき、それによ
って排気通路の詰まり度合を判定することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］以下、本発明をディーゼルエンジン
に適用した実施形態（１）を図１乃至図１０を用いて説
明する。
【００３３】まず、図１に基づいてエンジン制御システ
ム全体の構成を説明する。内燃機関であるディーゼルエ
ンジン１０の吸気管１１（吸気通路）には、吸入空気量
を検出するエアーフローセンサ１２が設置され、このエ
アーフローセンサ１２の下流側に吸気絞り弁１３が設置
されている。この吸気絞り弁１３は、アクセル操作とは
連動せず、エンジン停止時の振動を低減する目的で、燃
料をカットする前に吸気絞り弁１３を閉鎖して吸入空気
量を大幅に減少させ、噴射した燃料が失火してディーゼ
ルエンジン１０が停止してから燃料がカットされる。ま
た、後述するＥＧＲ２１によって多量のＥＧＲ流量を還
流させる場合には、吸気絞り弁１３の開度を小さくして
吸入空気量を減少させ、ＥＧＲ率を増加させる。
【００３４】ディーゼルエンジン１０の各気筒には、燃
料噴射弁１４が取り付けられ、各燃料噴射弁１４には、
高圧燃料ポンプ１５から高圧に蓄圧された燃料が燃料配
管１６を通して供給される。高圧燃料ポンプ１５には、
後述するＥＣＵ３６から出力される噴射信号によって燃
料噴射を制御する燃料噴射制御弁４０が搭載されてい
る。
【００３５】一方、ディーゼルエンジン１０の排気管１
７（排気通路）と吸気管１１との間には、排気の一部を
吸気管１１に還流させるＥＧＲ配管１８が接続され、こ
のＥＧＲ配管１８の途中にＥＧＲ弁１９が設けられてい
る。このＥＧＲ弁１９は、ＥＧＲ制御弁２０により弁開
度が調整され、その開度調整によりＥＧＲ配管１８を通
過するＥＧＲ流量が制御される。これらＥＧＲ配管１
８、ＥＧＲ弁１９及びＥＧＲ制御弁２０から排気還流装
置（ＥＧＲ）２１が構成されている。
【００３６】排気管１７の途中には、排気中の酸素濃度
を検出する限界電流検出方式の酸素濃度センサ２２が設
置されている。この酸素濃度センサ２２は、図２に示す
ような構造となっており、以下、その構造について具体
的に説明する。酸素濃度センサ２２は、排気中の酸素濃
度に対応する限界電流を発生するセンサ素子２３と、こ
のセンサ素子２３を内側から加熱するヒータ２４と、セ
ンサ素子２３を覆うカバー２５とを備え、このカバー２
５の底面部には、排気が流入する通気孔２５ａが形成さ
れている。
【００３７】上記センサ素子２３は、試験管状に形成さ
れた固体電解質層２６と、この固体電解質層２６の内外
周面に固着された大気側電極２７及び排気側電極２８
と、固体電解質層２６の外周面に形成された拡散層２９
とから構成され、固体電解質層２６の内側に大気が導入
され、拡散層２９の外周面が排気にさらされる。固体電
解質層２６は、ＺｒＯ2 （ジルコニア）、ＨｆＯ2 、Ｔ
ｈＯ2 、Ｂｉ2 Ｏ3 等にＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙ
ｂ2 Ｏ3 等を安定剤として配合した酸素イオン伝導性酸
化物の焼結体により形成されている。また、拡散層２９
は、アルミナ、マグネシア、ケイ石質、スピネル、ムラ
イト等の耐熱性無機物質の多孔質焼結体により形成され
ている。大気側電極２７と排気側電極２８は、共に、白
金等の触媒活性の高い貴金属により形成されている。
【００３８】一方、ヒータ２４はセンサ素子２３内に収
容されており、その発熱量によりセンサ素子２３（大気
側電極２７、固体電解質層２６、排気側電極２８及び拡
散層２９）を加熱して該センサ素子２３を活性化する。
【００３９】大気側電極２７と排気側電極２８は、リー
ド線３０ａ，３０ｂを介して電圧制御部３１に接続さ
れ、この電圧制御部３１によって両電極２７，２８間に
印加される電圧が制御される。更に、両電極２７，２８
間に電圧を印加した状態で、固体電解質層２６を流れる
酸素イオン電流が電圧制御部３１を介して電流検出部３
２によって検出される。ヒータ２４はリード線３３ａ，
３３ｂを介して電力制御部３４に接続され、この電力制
御部３４によってヒータ２４への供給電力が制御され
る。これら電力制御部３４、電圧制御部３１及び電流検
出部３２とからセンサ制御回路３５が構成されている。
このセンサ制御回路３５は、エンジン制御用の電子制御
装置（以下「ＥＣＵ」と表記する）３６からの印加電圧
指令、供給電力指令に基づいて上述した制御を行う。
【００４０】一方、ＥＣＵ３６は、図１に示すエアーフ
ローセンサ１２、アクセルセンサ３７、エンジン回転数
センサ３８、車速センサ３９から読み込んだ信号に基づ
いてディーゼルエンジン１０の運転状態を検出して燃料
噴射量やその噴射時期を算出し、噴射信号を燃料噴射制
御弁４０に出力すると共に、センサ制御回路３５の電流
検出部３２で検出された酸素濃度センサ２２の限界電流
に基づいて排気中の酸素濃度を検出し、その検出値に基
づいて排気中の酸素濃度が目標排気酸素濃度と一致する
ようにＥＧＲ２１の流量を制御して、ＮＯｘ排出量を低
減する。
【００４１】次に、図３を用いて限界電流検出方式の酸
素濃度センサ２２の作動を説明する。図３は、センサ素
子２３の温度が活性温度範囲内の所定温度（例えば７０
０℃）で一定温度の時のセンサ特性であり、横軸に固体
電解質層２６への印加電圧をとり、縦軸に酸素濃度セン
サ２２が検出する酸素イオン電流をとってある。説明の
便宜上、酸素濃度７％の時を例にして説明すると、印加
電圧がａまでは印加電圧の増加に対応して検出電流が増
加し、印加電圧がａからｂの間は、印加電圧が増加して
も検出電流はほぼ一定になる（これが限界電流とな
る）。従って、印加電圧がａからｂの間では、拡散層２
９の内部を拡散するガスの拡散速度により限定される限
界電流を検出できる。
【００４２】また、印加電圧がａの時の検出電流からセ
ンサ素子２３の抵抗値を算出でき、この抵抗値に基づい
てセンサ素子２３の温度特性からセンサ素子２３の温度
を推定することができる。印加電圧がｂを超えると、検
出電流が再度増加していく。これは、拡散層２９の内部
を拡散するガス中の水蒸気が分解されて酸素イオンが生
成されるためである。従って、印加電圧がａからｂの間
でガス中の酸素濃度に対応した限界電流を検出できる。
通常は、安定した検出を行うために、印加電圧はａとｂ
の中間であるｃに設定される。
【００４３】また、印加電圧と限界電流との関係は、酸
素濃度に応じて変化し、酸素濃度が高くなるほど、限界
電流が高くなることから、限界電流を検出することで、
酸素濃度を検出できる。但し、酸素濃度に対応する限界
電流を安定して精度良く検出するためには、酸素濃度が
高くなるほど、印加電圧を高くする必要がある。この観
点から、例えば酸素濃度１３％では印加電圧ｄ、酸素濃
度２０％では印加電圧ｅに設定する。
【００４４】次に、センサ素子温度が変化した時のセン
サ特性を図４を用いて説明する。図４には、酸素濃度２
０％で、センサ素子温度が７００℃の時のセンサ特性が
実線で示され、センサ素子温度が５５０℃の時のセンサ
特性が点線で示されている。センサ素子温度が低下する
と、センサ素子２３の抵抗値が増加するため、印加電圧
増加に対する検出電流の増加割合が減少し、更に、拡散
層２９内のガスの拡散速度も温度の影響が多少あるた
め、限界電流も多少変化する。従って、酸素濃度を精度
良く検出するには、センサ素子温度を確実に一定温度以
上に保持するか、印加電圧を通常よりも高めに設定する
ことが必要である。例えば、センサ素子温度が５５０℃
でも印加電圧を通常のｅから高めのｆに設定すること
で、検出精度は向上する。ここで、減速時等に、センサ
素子温度を確実に一定温度以上に保持するには、ヒータ
２４への供給電力を増加する必要があるが、ヒータ２４
の高温耐久性から過度の電力増加は避けなければなら
ず、また、ヒータ２４の温度が通常よりも高温になる時
間は極力短くする必要がある。
【００４５】また、印加電圧を通常よりも高めに設定す
ることは、前述したように水蒸気の分解により酸素濃度
の検出精度が悪くなる可能性があるため、通常の印加電
圧が１．５Ｖであれば最大でも２．０Ｖまでとすること
が好ましい。ディーゼルエンジン１０が通常の運転状態
であれば、排気中に数％の水蒸気が含まれるが、燃料カ
ットされると、排気中の水蒸気濃度が大気の水蒸気濃度
と同じレベルになるため、燃料カット中の排気中の水蒸
気濃度は、通常運転時の排気中の水蒸気濃度と比較して
極めて低くなる。従って、燃料カット中に印加電圧を通
常よりも高めに設定しても、水蒸気の分解による酸素濃
度の検出精度低下は比較的少ない。
【００４６】以上説明した酸素濃度センサ２２の特性を
考慮し、ＥＣＵ３６は、ディーゼルエンジン１０が減速
状態で燃料カット（減速時燃料カット）されている期間
に、酸素濃度センサ２２の基準値を学習する学習期間を
設定し、この学習期間にヒータ２４への供給電力増加と
センサ素子２３への印加電圧増加とを実行しながら酸素
濃度センサ２２の出力信号（大気の酸素濃度に対応する
限界電流）を基準値として学習する。ＥＣＵ３６に内蔵
されたＲＯＭ（記憶媒体）には、上述した学習処理を実
行するために図５及び図６の大気酸素濃度学習プログラ
ムが記憶されている。ＥＣＵ３６は、この大気酸素濃度
学習プログラムを所定時間毎又は所定クランク角毎に繰
り返し実行することで、特許請求の範囲でいう学習手段
としての役割を果たす。
【００４７】以下、図５及び図６の大気酸素濃度学習プ
ログラムの内容について説明する。本プログラムが起動
されると、まずステップ１０１で、エンジン運転状態を
検出するために、アクセルセンサ３７、エンジン回転数
センサ３８、エアーフローセンサ１２から出力される信
号を読み込む。この後、ステップ１０２で、アクセルセ
ンサ３７とエンジン回転数センサ３８の信号から、減速
時燃料カット条件が成立しているか否かを判定する。こ
こで、減速時燃料カット条件としては、例えばアクセル
全閉で、且つエンジン回転数が１５００ｒｐｍ以上であ
ることであり、この２つの条件が満たされた時に、減速
時燃料カット条件が成立する。もし、減速時燃料カット
条件が成立していなければ、学習処理は行われず、ステ
ップ１０２からステップ１１３へ処理が飛び、酸素濃度
センサ２２のヒータ２４に通常電力を供給すると共に、
センサ素子２３に通常電圧を印加する通常制御モードで
酸素濃度センサ２２を制御する。
【００４８】これに対し、減速時燃料カット条件が成立
している場合には、ステップ１０２からステップ１０３
に進み、燃料噴射制御弁４０への噴射信号の出力を停止
して燃料カットを実行し、次のステップ１０４で、大気
酸素濃度学習が必要か否かを判定する。例えば、今まで
に一度も大気酸素濃度学習が実行されていない時や、前
回の大気酸素濃度学習が実行されてから所定の積算走行
距離に達している時は大気酸素濃度学習が必要と判定さ
れる。大気酸素濃度学習が不必要な場合には、ステップ
１１３に進み、酸素濃度センサ２２を通常制御モードで
制御する。
【００４９】大気酸素濃度学習が必要な場合には、ステ
ップ１０４からステップ１０５に進み、酸素濃度センサ
２２のヒータ２４の温度を次のようにして推定する。例
えばヒータ２４の電圧と電流からヒータ２４の抵抗値を
算出し、この抵抗値に基づいてヒータ２４の温度特性か
らヒータ温度を推定する。この後、ステップ１０６で酸
素濃度センサ２２のヒータ温度が限界温度（例えば１１
００℃）以下であるか否かを判定し、限界温度以下であ
れば、ステップ１０７に進み、ヒータ２４に許容範囲内
の最大電力を供給して、ヒータ２４の発熱量を最大にす
ることで、低温の排気による酸素濃度センサ２２の温度
低下を抑えると共に、大気の高濃度の酸素濃度を精度良
く検出できるように、センサ素子２３の印加電圧を通常
より高い電圧に設定して、ステップ１０９に進む。
【００５０】もし、ヒータ２４の温度が限界温度より高
ければ、ステップ１０６からステップ１０８に進み、ヒ
ータ２４の供給電力をゼロにして、ヒータ２４の発熱を
止めると共に、センサ素子２３の印加電圧を通常より高
い電圧に設定して、ステップ１０９に進む。
【００５１】このステップ１０９では、燃料カット開始
後の吸入空気により排気管１７内が大気で満たされたか
否かを判定するために、燃料カット開始後の積算排気流
量が所定値以上になったか否かを判定する。燃料カット
開始後の積算排気流量の算出は、例えば、エアーフロー
センサ１２の信号を時間に対して積算したり、エンジン
回転数センサ３８とエンジン排気量から求まる排気流量
を時間に対して積算する。また、所定値は排気管１７内
の燃焼ガスが大気（吸入空気）で一掃されるために必要
な十分な値に設定する。
【００５２】燃料カット開始後の積算排気流量が所定値
に達していなければ、排気管１７内に燃焼ガスが残留し
ているため、以降の学習処理を行わずに、本プログラム
を終了する。
【００５３】その後、燃料カット開始後の積算排気流量
が所定値以上になった時点で、排気管１７内が大気で満
たされたと判断し、ステップ１０９からステップ１１０
に進み、センサ素子温度を次のようにして推定する。例
えば、センサ素子２３の出力電流からセンサ素子２３の
抵抗値を算出し、この抵抗値に基づいてセンサ素子２３
の温度特性からセンサ素子温度を推定する。この後、ス
テップ１１１で、センサ素子温度が限界電流を検出でき
る所定温度以上（例えば６００℃以上）であるか否かを
判定し、所定温度未満であれば、学習処理を行わずに、
ステップ１１３に進み、酸素濃度センサ２２のヒータ２
４の供給電力とセンサ素子２３の印加電圧を通常の値に
戻す。
【００５４】これに対し、センサ素子温度が限界電流を
検出できる所定温度以上である場合には、基準値の学習
が可能であるので、ステップ１１２に進み、この時の酸
素濃度センサ２２から出力される、大気酸素濃度に対応
する信号（限界電流）を基準値として設定し直す学習処
理を行う。この後、ステップ１１３に進み、酸素濃度セ
ンサ２２のヒータ２４の供給電力とセンサ素子２３の印
加電圧を通常の値に戻す。
【００５５】以上説明した大気酸素濃度学習プログラム
を実行した場合の制御例を図７のタイムチャートを用い
て説明する。減速時に時刻０秒で燃料カットされると、
瞬時にヒータ２４に最大電力が供給され、ヒータ温度が
急上昇してセンサ素子２３の加熱量を増大させる。その
ため、センサ素子２３は燃料カット後の低温の排気ガス
により冷却されるにも拘らず、図１６に示した従来技術
と異なり、センサ素子温度は低下せず、活性温度である
７００℃前後に保たれる。更に、燃料カット開始後は、
大気の高濃度の酸素濃度を精度良く検出できるように、
センサ素子２３の印加電圧が通常よりも高められる。こ
のため、酸素濃度センサ２２の出力は燃料カット後の排
気中の酸素濃度に対応した出力が得られる。
【００５６】燃料カット開始から約２秒でヒータ温度が
限界温度に達するため、ヒータ電力はゼロになる。但
し、ヒータ電力がゼロになると、すぐにヒータ温度が限
界温度以下に低下するため、再度、ヒータ電力が最大と
なる。そのため、ヒータ２４には最大電力とゼロの時間
平均電力が印加されることになるが、通常のヒータ電力
よりは大きく、センサ素子温度は大きくは低下せず、所
定温度以上に保持される。そして、燃料カット開始から
約４秒で、エアーフローセンサ１２の信号を時間に対し
て積算した燃料カット開始後の積算排気流量が所定値以
上になる。この時点で、酸素濃度センサ２２の出力信号
（大気酸素濃度に対応する限界電流）を基準値として設
定し直す。この後、酸素濃度センサ２２のヒータ電力と
センサ素子印加電圧を通常の値に戻す。これ以後は、セ
ンサ素子２３は低温の排気ガスにより冷却され、センサ
素子温度が低下し、酸素濃度センサ２２の出力が実際の
排気中の酸素濃度より低い値になる。
【００５７】この場合、ヒータ２４の耐久性を考慮する
と、ヒータ２４が限界温度付近にある時間をなるべく短
縮した方が良い。本実施形態（１）では、燃料カット開
始後に排気管１７内を流れた排気流量を積算し、その積
算排気流量に基づいて排気管１７内が大気で満たされる
時期を判断して、基準値（大気酸素濃度）を学習するよ
うにしたので、減速度合の相違によって排気管１７内が
大気で満たされるまでの時間が変化するという事情があ
っても、その時間を積算排気流量によって精度良く判断
することができ、減速度合の相違による学習精度の低下
を回避できる。しかも、いかなる減速状態でも、燃料カ
ット開始から学習終了までの時間を必要最小限に設定す
ることができ、迅速な基準値の学習が可能になる。
【００５８】更に、燃料カット開始から学習終了までの
時間を短縮するには、燃料カットされている時のエンジ
ン回転数を通常よりも高くすれば良い。変速機が手動変
速機の場合には、減速時燃料カット領域では、運転者が
クラッチを切らない限り、エンジンブレーキがかかって
エンジン回転数が高くなるが、流体継手を利用した自動
変速機を搭載した車両では、燃料カット開始後に瞬時に
エンジン回転数がアイドル回転数まで低下してしまうた
め、排気流量が減少して、その分、排気管１７内が大気
で満たされるまでの時間が長くかかってしまう。
【００５９】この対策として、自動変速機付きの車両で
は、燃料カットされてから大気の酸素濃度を検出するま
で期間は、自動変速機をエンジン回転数低下を少なくし
又はエンジン回転数を上昇させるように制御すると良
い。この制御は、例えば自動変速機のロックアップクラ
ッチを連結したり、変速比を大きくするようにすれば良
い。このようにすれば、燃料カット開始後の排気流量の
低下を少なくすることができ、その分、排気管１７内が
大気で満たされるまでの時間を短縮することができる。
これにより、迅速な基準値の学習が可能になると共に、
ヒータ２４が限界温度付近にある時間を短縮することが
でき、その分、酸素濃度センサ２２の負荷を少なくする
ことができて、酸素濃度センサの耐久性低下を回避でき
る。
【００６０】この場合、自動変速機は、流体継手でエン
ジン動力を伝達するものに限定されず、ベルトとプーリ
を用いてエンジン動力を伝達し、該プーリの有効半径を
可変することで変速比を制御する無段変速機を用いたも
のでも良い。
【００６１】また、本実施形態（１）のように、ＥＧＲ
２１を備えたディーゼルエンジン１０では、ＥＧＲ２１
の作動中はディーゼルエンジン１０から排出される排気
の一部が吸気系へ戻されるため、燃料カット開始後もＥ
ＧＲ２１が作動し続けていると、燃料カット前の燃焼ガ
スの一部がいつまでも排出されずに循環し続けることに
なり、排気管１７内が大気で満たされることが妨げられ
る。
【００６２】この対策として、ＥＧＲ２１付きのディー
ゼルエンジン１０では、減速時燃料カット中に基準値を
学習する場合には、ＥＧＲ２１が排気還流を停止してい
る期間に、基準値を学習することが好ましい。このよう
にすれば、学習時には、ディーゼルエンジン１０内や排
気管１７内の残留燃焼ガスを循環させずに速やかに排気
通路から排出することができ、迅速な基準値の学習が可
能になる。
【００６３】前述した図５及び図６の大気酸素濃度学習
プログラムで学習された基準値（大気酸素濃度）は、酸
素濃度センサ２２の出力信号を補正するのに用いられ
る。補正された酸素濃度センサ２２の出力信号は、例え
ばＥＧＲ２１の制御に用いられる。
【００６４】このＥＧＲ２１の制御は、図８に示すＥＧ
Ｒ制御プログラムによって実行される。このＥＧＲ制御
プログラムは、ＥＣＵ３６のＲＯＭに記憶され、ＥＣＵ
３６にて所定時間毎又は所定クランク角毎に繰り返し実
行される。このＥＧＲ制御プログラムが起動されると、
まずステップ１３１で、エンジン回転数センサ３８、ア
クセルセンサ３７及び酸素濃度センサ２２から出力され
る信号を読み込んだ後、ステップ１３２で、エンジン回
転数センサ３８とアクセルセンサ３７の出力信号から目
標排気酸素濃度とＥＧＲ制御弁２０の基準駆動信号を算
出する。
【００６５】この後、ステップ１３３で、図６のステッ
プ１１２で学習した基準値Ｋ1 、つまり個体差・経時劣
化の有る現実の酸素濃度センサ２２で検出した大気酸素
濃度と、個体差・経時劣化の無い理想的な酸素濃度セン
サで検出した大気酸素濃度（理想センサ出力Ｋ0 ）との
比から補正係数Ｋ1 ／Ｋ0 を算出する。参考までに、個
体差・経時劣化による誤差のある現実の酸素濃度センサ
２２と誤差のない理想的な酸素濃度センサとの出力の関
係を図９に示す。
【００６６】この後、ステップ１３４に進み、現在の酸
素濃度センサ２２の出力を補正係数Ｋ1 ／Ｋ0 で除算す
ることで、酸素濃度センサ２２の出力を補正して実酸素
濃度を求める［実酸素濃度＝現在の酸素濃度センサ出力
÷（Ｋ1 ／Ｋ0 ）］。
【００６７】次のステップ１３５で、この実酸素濃度
を、上記ステップ１３２で算出した目標排気酸素濃度と
比較し、その比較結果に応じてＥＧＲ２１を次のように
制御する。すなわち、実酸素濃度が目標排気酸素濃度よ
りも低い場合には、ステップ１３６に進み、ＥＧＲ流量
を減量すべく基準駆動信号を補正して、ＥＧＲ制御弁２
０に出力し、ＥＧＲ弁１９の開度を減少する。実酸素濃
度が目標排気酸素濃度に一致する場合には、ステップ１
３７に進み、基準駆動信号を補正せずにＥＧＲ制御弁２
０に出力し、ＥＧＲ弁１９の現在の開度を引き続き保持
する。また、実酸素濃度が目標排気酸素濃度よりも高い
場合には、ステップ１３８に進み、ＥＧＲ流量を増量す
べく基準駆動信号を補正して、ＥＧＲ制御弁２０に出力
し、ＥＧＲ弁１９の開度を増大する。参考までに、ＥＧ
Ｒ制御弁２０の駆動信号とＥＧＲ流量との関係を図１０
に示す。
【００６８】この場合、精度良く学習された基準値に基
づいて酸素濃度センサ２２の出力を補正するので、酸素
濃度センサ２２の個体差や経時劣化による酸素濃度セン
サ２２の出力のずれを精度良く補正することができ、こ
の補正出力によってＥＧＲ２１を制御することで、ＥＧ
Ｒ流量を精度良く制御することができて、ＮＯｘ排出量
を低減することができる。
【００６９】尚、酸素濃度センサ２２の出力で制御する
対象は、ＥＧＲ流量に限定されず、例えば、燃料噴射
量、吸入空気量等を制御するようにしても良い。吸入空
気量の制御は、吸気絞り弁１３の開度を調節することに
より行えば良い。
【００７０】［実施形態（２）］図１１及び図１２は、
本発明の実施形態（２）で実行する大気酸素濃度学習プ
ログラムの処理の流れを示すフローチャートである。前
記実施形態（１）と異なる点は、燃料カット開始から基
準値を学習するまでの期間に、吸気絞り弁１３を閉鎖し
て吸気を絞り（ステップ１０４ａ）、排気流量を少なく
して、低温の排気による酸素濃度センサ２２の温度低下
を少なくすることである。この場合も、酸素濃度センサ
２２のヒータ２４への供給電力を増加して、排気による
酸素濃度センサ２２の温度低下を抑えるが、吸気絞り弁
１３により排気流量が絞られて、酸素濃度センサ２２の
温度低下が少ないため、ヒータ２４への供給電力は前記
実施形態（１）よりも少なくて済む。学習終了後は、吸
気絞り弁１３を通常開度まで開放する（ステップ１１３
ａ）。これ以外の処理は、前記実施形態（１）の図５及
び図６の処理と同じである。
【００７１】［実施形態（３）］図１３乃至図１５を用
いて本発明の実施形態（３）を説明する。上述した実施
形態（１），（２）は、減速時燃料カット中に基準値を
学習するようにしたが、この実施形態（３）では、エン
ジン停止制御により燃料カットされた時に、吸気絞り弁
１３を開放状態に保持しながら、所定時間経過後に基準
値を学習するところに特徴がある。
【００７２】前述したように、吸気絞り弁１３は、アク
セル操作とは連動せず、通常のエンジン停止制御では、
エンジン停止時の振動を低減する目的で、燃料をカット
する前に吸気絞り弁１３を閉鎖して吸入空気量を大幅に
減少させ、噴射した燃料が失火してディーゼルエンジン
１０が停止してから燃料がカットされる。このため、通
常のエンジン停止制御では、ディーゼルエンジン１０が
停止するまでの期間は排気管１７内は未燃の燃料が多量
に存在する排気ガスが流れている。従って、通常のエン
ジン停止制御で、基準値を学習しようとすると、大気の
酸素濃度を検出するには極めて長時間が必要になり、酸
素濃度センサ２２の耐久性からも望ましくない。
【００７３】この対策として、この実施形態（３）で
は、図１３及び図１４に示す大気酸素濃度学習機能付き
のエンジン停止制御プログラムによって、エンジン停止
制御により燃料カットされた時に、吸気絞り弁１３を開
放状態に保持しながら、所定時間経過後に基準値を学習
する。このエンジン停止制御プログラムは、ＥＣＵ３６
のＲＯＭに記憶され、ＥＣＵ３６にて所定時間毎又は所
定クランク角毎に繰り返し実行される。このエンジン停
止制御プログラムが起動されると、まずステップ２０１
で、イグニッションスイッチがオフされたか（つまりエ
ンジン停止制御を行うか）を判定し、イグニッションス
イッチがオフされていなければ、以降の処理を行うこと
なく、本プログラムを終了する。
【００７４】その後、イグニッションスイッチがオフさ
れた時点で、ステップ２０１からステップ２０２に進
み、大気酸素濃度学習が必要か否かを判定する。例え
ば、今までに一度も大気酸素濃度学習が実行されていな
い時や、前回の大気酸素濃度学習が実行されてから所定
の積算走行距離に達している時は大気酸素濃度学習が必
要と判定される。
【００７５】大気酸素濃度学習が不必要な場合には、ス
テップ２０３〜２０６の通常のエンジン停止制御を次の
ようにして行う。すなわち、燃料をカットする前に吸気
絞り弁１３を閉鎖し（ステップ２０３）、それによって
吸入空気量を大幅に減少させることで、噴射燃料を失火
させ、ディーゼルエンジン１０を停止させてから燃料カ
ットを行う（ステップ２０５，２０６）。通常のエンジ
ン停止制御を行う場合には、排気中の酸素濃度の検出は
不要であるため、吸気絞り弁１３を閉鎖した後に、酸素
濃度センサ２２のヒータ２４とセンサ素子２３への通電
を停止する（ステップ２０４）。
【００７６】一方、大気酸素濃度学習が必要な場合に
は、ステップ２０２からステップ２０７に進み、吸気絞
り弁１３を開放状態に保持しながら燃料カットする。こ
の後、ステップ２０８で、ヒータ２４に許容範囲内の最
大電力を供給して、ヒータ２４の発熱量を最大にするこ
とで、酸素濃度センサ２２の温度低下を抑えると共に、
大気の高濃度の酸素濃度を精度良く検出できるように、
センサ素子２３の印加電圧を通常より高い電圧に設定す
る。
【００７７】次のステップ２０９で、上述した燃料カッ
トによりディーゼルエンジン１０が停止するまで待機
し、エンジン停止後に、ステップ２１０に進み、ヒータ
温度を前記実施形態（１）と同様の方法で推定する。こ
の後、ステップ２１１で、ヒータ温度が限界温度（例え
ば１１００℃）以下であるか否かを判定し、限界温度を
越えていれば、ヒータ２４の供給電力をゼロにして（ス
テップ２１２）、ヒータ２４の発熱を止めて、ステップ
２１３に進む。ヒータ温度が限界温度以下であれば、そ
のままステップ２１３に進む。
【００７８】このステップ２１３では、エンジン停止後
から所定時間が経過したか否かを判定する。ここで、所
定時間は、排気管１７内の残留燃焼ガスが大気で一掃さ
れるために必要な時間である。もし、所定時間が経過し
ていなければ、ステップ２１０に戻り、ステップ２１０
からステップ２１３までの処理を繰り返す。その後、エ
ンジン停止後から所定時間が経過した時点で、ステップ
２１３からステップ２１４に進み、センサ素子温度を前
記実施形態（１）と同様の方法で推定した後、ステップ
２１５で、センサ素子温度が限界電流を検出できる所定
温度以上（例えば６００℃以上）であるか否かを判定
し、所定温度未満であれば、学習処理を行わずに、ステ
ップ２１７に進み、酸素濃度センサ２２のヒータ２４と
センサ素子２３への通電を停止して本プログラムを終了
する。
【００７９】これに対し、センサ素子温度が限界電流を
検出できる所定温度以上である場合には、基準値の学習
が可能であるので、ステップ２１６に進み、この時の酸
素濃度センサ２２から出力される、大気酸素濃度に対応
する信号（限界電流）を基準値として設定し直す学習処
理を行う。この後、ステップ２１７に進み、酸素濃度セ
ンサ２２のヒータ２４とセンサ素子２３への通電を停止
して本プログラムを終了する。
【００８０】以上説明したエンジン停止制御プログラム
を実行した場合の学習時の制御例を図１５のタイムチャ
ートを用いて説明する。時刻０秒でイグニッションスイ
ッチがオフに操作されると、吸気絞り弁１３を開放状態
に保持したまま、燃料カットすると共に、酸素濃度セン
サ２２のヒータ２４に最大電力を供給し、センサ素子２
３の印加電圧を通常より高い値に設定する。更に、燃料
カット開始後は、大気の高濃度の酸素濃度を精度良く検
出できるように、センサ素子２３の印加電圧を通常より
も高電圧に設定する。
【００８１】ディーゼルエンジン１０が停止するまで
は、燃料がカットされているため、吸気管１１を通して
吸入した大気が排気管１７を流れ、排気管１７内は大気
の酸素濃度に近づいていく。この際、ヒータ２４に最大
電力が供給されているため、センサ素子２３は、低温の
排気により冷却されるにも拘らず、ヒータ２４の加熱に
よりセンサ素子温度は低下しない。このため、酸素濃度
センサ２２の出力は排気中の酸素濃度に対応した出力が
得られる。
【００８２】燃料カット後すぐにヒータ温度が限界温度
に達するため、ヒータ電力はゼロになる。但し、ヒータ
電力がゼロになると、すぐにヒータ温度が低下し、再
度、ヒータ電力が最大になる。そのため、ヒータ２４に
は最大電力とゼロの時間平均電力が印加されることにな
るが、通常のヒータ電力よりは大きく、センサ素子温度
は大きくは低下せず、所定温度以上に保持される。そし
て、燃料カット開始から約３０秒で、排気管１７内の残
留燃焼ガスが大気で一掃される。この時点で、酸素濃度
センサ２２の出力信号（大気酸素濃度に対応する限界電
流）を基準値として設定し直す。この後、酸素濃度セン
サ２２のヒータ２４とセンサ素子２３への通電を停止す
る。そのため、ヒータ２２とセンサ素子２４は自然放冷
され、温度低下する。
【００８３】この実施形態（３）では、エンジン停止制
御時に基準値を学習する場合に、吸気絞り弁１３を開弁
位置に保持するため、吸気管１１からディーゼルエンジ
ン１０を通って排気管１７に流れる空気（大気）流量を
確保することができ、排気管１７内が大気で満たされる
までの時間を短縮することができる。これにより、迅速
な基準値の学習が可能になると共に、ヒータ２４への供
給電力増加やセンサ素子２３への印加電圧増加による酸
素濃度センサ２２の負荷を少なくすることができて、酸
素濃度センサ２２の耐久性向上にもつながる。
【００８４】上記各実施形態では、酸素濃度センサ２２
の基準値を学習する学習期間に、ヒータ供給電力とセン
サ素子印加電圧の双方を増加させるようにしたが、いず
れか一方のみを行っても良く、この場合でも、従来技術
と比較すれば学習精度を向上できる。
【００８５】［実施形態（４）］図１８乃至図２６を用
いて本発明の実施形態（４）を説明する。この実施形態
（４）では、酸素濃度センサ２２の下流側に、酸化触
媒、還元触媒、三元触媒等の触媒４１を設置すると共
に、この触媒４１の上流側に排気圧力センサ４２（検出
手段）を設置している。その他のシステム構成は、前記
実施形態（１）で説明した図１の構成と同じである。
【００８６】図１９に示すように、酸素濃度センサ２２
の大気酸素濃度の出力電圧（以下単に「センサ出力」と
いう）は、センサ素子温度に依存し、センサ素子温度が
７２０℃以下の領域では、センサ素子温度が低くなるほ
どセンサ出力が低下し、７２０℃〜７６０℃の領域で
は、センサ素子温度が変化してもセンサ出力がほぼ一定
となる。通常、ＥＣＵ３６によるセンサ素子温度の制御
（ヒータ２４の通電制御）は、センサ出力が安定し始め
る例えば７２０℃を目標温度として行われるが、エンジ
ン運転状態によってセンサ素子温度が出力安定温度範囲
（７２０〜７６０℃）から外れて変化すると、それに応
じてセンサ出力が変化する。
【００８７】この対策として、この実施形態（４）で
は、センサ素子温度に応じてセンサ出力を図２０に示す
補正係数を用いて補正する。この補正係数の特性は、セ
ンサ出力に補正係数を掛け合わせた時に、目標温度（７
２０℃）の時のセンサ出力に相当する値となるように設
定され、目標温度（７２０℃）以下の領域では、センサ
素子温度が低くなるほど、補正係数が大きくなり、７２
０℃〜７６０℃の領域では、補正係数がほぼ一定値
（１．０）となる。
【００８８】また、図２１に示すように、センサ出力は
排気圧力にも依存し、排気圧力が高くなるほど、センサ
出力が上昇する。つまり、排気ガス圧力が高くなると、
センサ素子２３の拡散層２９内のガスの拡散速度が増加
して、限界電流が増加するため、センサ出力は、排気ガ
ス圧力が高くなるほど増加し、その増加率は、排気圧力
のほぼ０．８乗に比例する。
【００８９】そこで、この実施形態（４）では、排気圧
力に応じてセンサ出力を図２２に示す補正係数を用いて
補正する。この補正係数の特性は、センサ出力に補正係
数を掛け合わせた時に、基準排気圧力（１ａｔｍ）の時
のセンサ出力に相当する値となるように設定され、排気
圧力が高くなるほど、補正係数が小さくなる。
【００９０】以上説明したセンサ素子温度と排気圧力に
よるセンサ出力の補正は、ＥＣＵ３６によって行われ
る。ＥＣＵ３６は、ディーゼルエンジン１０が減速状態
で燃料カットされている時に、センサ素子温度と排気圧
力とに基づいて酸素濃度センサ２２の出力信号を補正
し、この補正後の出力信号（大気の酸素濃度に対応する
限界電流）を基準値として学習する。ＥＣＵ３６に内蔵
されたＲＯＭ（記憶媒体）には、上述した学習処理を実
行するために、図２０及び図２２に示す補正係数のマッ
プと図２３の大気酸素濃度学習プログラムが記憶されて
いる。ＥＣＵ３６は、この大気酸素濃度学習プログラム
を所定期間毎又は所定距離走行毎に繰り返し実行するこ
とで、特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果
たす。
【００９１】以下、図２３の大気酸素濃度学習プログラ
ムの内容について説明する。本プログラムが起動される
と、まずステップ３０１〜３０４で、次の（ａ）〜
（ｄ）の学習実行条件が成立しているか否かを判定す
る。
【００９２】（ａ）エンジン回転数が例えば１０００ｒ
ｐｍ以上であること（ステップ３０１） （ｂ）アクセル全閉であること（ステップ３０２） （ｃ）燃料カット中であること（ステップ３０３） （ｄ）燃料カット開始から所定時間、例えば１秒以上経
過したこと（ステップ３０４） ここで、（ａ）〜（ｃ）は、減速時燃料カットが成立す
るための条件であり、（ｄ）は、減速時燃料カット中に
排気管１７内が大気（吸入空気）で満たされるために必
要な条件である。
【００９３】これら（ａ）〜（ｄ）の条件が全て成立し
た時に学習実行条件が成立するが、いずれか１つでも満
たさない条件がある場合（ステップ３０１〜３０４のい
ずれか１つでも「Ｎｏ」と判定された場合）には、学習
実行条件が不成立となり、以降の処理を行うことなく、
本プログラムを終了する。
【００９４】学習実行条件成立時（ステップ３０１〜３
０４で全て「Ｙｅｓ」と判定された場合）、つまり、減
速時燃料カット中でその燃料カット開始から１秒以上経
過している場合には、排気管１７内が大気で満たされた
と判断し、ステップ３０５に進み、酸素濃度センサ２２
の出力、センサ素子温度及び排気圧力（排気圧力センサ
４２の出力）を読み込む。ここで、センサ素子温度は、
温度センサで直接検出しても良いが、例えば、センサ素
子２３への印加電圧と出力電流からセンサ素子２３の抵
抗値を算出し、この抵抗値に基づいてセンサ素子２３の
温度特性から推定しても良い。また、排気圧力センサ４
２を設けないシステムでは、排気圧力の検出は、例え
ば、エアーフローセンサ１２（又は吸気管圧力セン
サ）、アクセルセンサ３７、エンジン回転数センサ３
８、車速センサ等からの出力信号やＥＧＲ率に基づいて
検出されるエンジン運転状態から推定するようにしても
良い。
【００９５】次のステップ３０６では、センサ素子温度
が、限界電流を安定して精度良く検出できる出力安定温
度範囲（７２０〜７６０℃）内であるか否かを判定し、
センサ素子温度が出力安定温度範囲から外れていれば、
ステップ３０７に進み、図２０に示す補正係数のマップ
からセンサ素子温度に応じた補正係数を検索して、この
補正係数を酸素濃度センサ２２の出力に掛け合わせるこ
とで、酸素濃度センサ２２の出力をセンサ素子温度に応
じて補正する。この後、ステップ３０８で、図２２に示
す補正係数のマップから排気圧力に応じた補正係数を検
索して、この補正係数を酸素濃度センサ２２の出力に掛
け合わせることで、酸素濃度センサ２２の出力を排気圧
力に応じて補正する。
【００９６】一方、上記ステップ３０６で、センサ素子
温度が出力安定温度範囲内であれば、センサ素子温度に
よる補正の必要がないため、そのままステップ３０８に
進み、排気圧力による補正のみを行う。
【００９７】このようにして、センサ素子温度や排気圧
力に応じて酸素濃度センサ２２の出力信号を補正した
後、ステップ３０９で、酸素濃度センサ２２の補正後の
出力信号（大気酸素濃度）を基準値として設定し直す学
習処理を行い、本プログラムを終了する。以後、次回の
学習処理が行われるまでは、この基準値を用いて、酸素
濃度センサ２２の出力信号と酸素濃度との関係が較正さ
れる。
【００９８】以上説明した大気酸素濃度学習プログラム
の実行例を図２４のタイムチャートを用いて説明する。
図２４の例では、車速４０ｋｍ／ｈ、エンジン回転数１
４００ｒｐｍで定常走行している時に、燃料噴射量は２
０ｍｍ3 ／ｓｔ、ＥＧＲ率は４０％に制御されている。
この時、センサ素子温度は、ヒータ２４により目標温度
である７２０℃に制御され、酸素濃度センサ２２の出力
は３Ｖ、排気圧力は１．０２ａｔｍを示している。
【００９９】この後、時刻ｔでアクセルを全閉すると、
減速状態となり、車速とエンジン回転数が共に低下して
いく。この際、エンジン回転数１０００ｒｐｍ以上から
のアクセル全閉であるため、減速時燃料カットを開始
し、同時に、ＥＧＲ２１による排気ガス還流（ＥＧＲ）
を停止する。ＥＧＲを停止すると、ディーゼルエンジン
１０内や排気管１７内の残留燃焼ガスが循環せずに速や
かに排気管１７から排出される。
【０１００】燃料カット開始後、エンジン１０のポンピ
ング効果により排気管１７内に大気が導入され、排気管
１７内の酸素濃度が上昇するに従って、酸素濃度センサ
２２の出力が上昇する。また、ＥＧＲの停止は、排気管
１７内に流入する大気の流量を増大させる効果があるた
め、燃料カット開始時に排気圧力が上昇する。その後
は、エンジン回転数が低下するに従って排気管１７内に
流入する大気の流量が減少するため、排気圧力も徐々に
低下する。この際、センサ素子温度は目標温度である７
２０℃以上に保たれる。
【０１０１】燃料カット開始から１秒後に、排気管１７
内が大気で満たされたと判断して学習処理を開始する。
この時点で、酸素濃度センサ２２の出力は例えば４．９
Ｖを示している。この場合、センサ素子温度は、出力安
定温度範囲（７２０〜７６０℃）であるため、酸素濃度
センサ２２の出力の補正については、センサ素子温度に
基づいた補正は行われず、排気圧力に基づいた補正のみ
が行われる。この後、酸素濃度センサ２２の補正後の出
力信号（大気酸素濃度）が基準値として学習され、以
後、次回の学習処理が行われるまでは、この基準値を用
いて酸素濃度センサ２２の出力信号と酸素濃度との関係
が較正される。これにより、排気圧力の変動の影響を受
けない酸素濃度の検出が可能となる。
【０１０２】尚、上述した図２４の例では、センサ素子
温度は、出力安定温度範囲（７２０〜７６０℃）に保た
れているが、センサ素子温度は、ヒータ２４の耐久性確
保ため、出力安定温度範囲ぎりぎりの温度（７２０℃）
で制御されることが多い。このため、大量の大気が排気
管１７に導入されると、センサ素子２３が冷却されてセ
ンサ素子温度が７２０℃未満に低下してしまうことがあ
る。このような場合は、上記大気酸素濃度学習プログラ
ムに基づいて、酸素濃度センサ２２の出力は、学習時の
センサ素子温度に基づいて補正される。これにより、セ
ンサ素子温度の変動の影響を受けない大気酸素濃度の学
習が可能となる。
【０１０３】上記大気酸素濃度学習プログラムでは、排
気圧力とセンサ素子温度の双方に基づいて酸素濃度セン
サ２２の出力を補正するようにしたが、排気圧力とセン
サ素子温度のいずれか一方のみに基づいて酸素濃度セン
サ２２の出力を補正するようにしても良い。
【０１０４】更に、この実施形態（４）では、ＥＣＵ３
６は、ＲＯＭに記憶された図２５の排気管詰まり判定プ
ログラムを所定期間毎又は所定距離走行毎に繰り返し実
行することで、排気管１７（排気通路）の詰まり度合を
判定する詰まり度合判定手段としての役割を果たす。
【０１０５】ここで、排気管１７の詰まり度合の判定方
法を説明する。排気管１７の詰まり（例えば触媒４２等
の目詰まり）の度合がひどくなるに従って、排気管１７
の排気抵抗が増大して排気圧力が高くなり、排気圧力が
高くなるほど、図２１に示すように、酸素濃度センサ２
２の出力信号が上昇する。一方、エンジン停止中は、排
気圧力が働かないため、排気管１７の詰まりの有無に拘
らず、排気管１７内が大気圧の空気で満たされ、大気圧
下での酸素濃度センサ２２の出力信号が得られる。
【０１０６】この関係から、燃料カット期間中の酸素濃
度センサ２２の出力信号とエンジン停止中の酸素濃度セ
ンサ２２の出力信号との差又は比を見れば、その差又は
比が大きいか否かで排気圧力が高いか否かを判定でき、
それによって排気管１７の詰まり度合を判定することが
できる。
【０１０７】このような排気管１７の詰まり度合の判定
は、図２５の排気管詰まり判定プログラムによって次の
ようにして実行される。まず、ステップ３１１で、エン
ジン回転数が１０００ｒｐｍ以上であるか否かを判定す
る。１０００ｒｐｍ以上の場合には、前述した図２３の
大気酸素濃度学習プログラムのステップ３０２〜３０４
と同じく、ステップ３１２〜３１４で、減速時燃料カッ
ト中でその燃料カット開始から１秒以上経過しているか
否かを判定し、１秒以上経過している場合には、排気管
１７内が大気で満たされたと判断し、ステップ３１５に
進み、その時の酸素濃度センサ２２の出力Ｓ1 を読み込
んで、燃料カット時出力Ｓ1 として記憶して、ステップ
３１９に進む。
【０１０８】一方、前記ステップ３１１で、エンジン回
転数が１０００ｒｐｍより低いと判定された場合には、
ステップ３１６に進み、エンジン停止中であるか否かを
判定する。エンジン停止中であれば、ステップ３１７に
進み、エンジン停止から所定時間が経過したか否かを判
定する。ここで、所定時間は、エンジン停止後に排気管
１７内が大気で満たされるのに十分な時間に設定されて
いる。もし、所定時間が経過していなければ、本プログ
ラムを終了し、所定時間が経過した時点で、次のステッ
プ３１８に進み、その時の酸素濃度センサ２２の出力Ｓ
2 を読み込み、エンジン停止時出力Ｓ2 として記憶し
て、ステップ３１９に進む。
【０１０９】このステップ３１９では、酸素濃度センサ
２２の燃料カット時出力Ｓ1 とエンジン停止時出力Ｓ2
との出力差ΔＳ（＝Ｓ1 −Ｓ2 ）を算出する。この後、
ステップ３２０で、出力差ΔＳから排気管１７の詰まり
度合を数式やマップ等により算出する。この際、出力差
ΔＳが大きいほど、排気管１７の詰まり度合が大きくな
る（つまり排気の流れが悪くなる）。この後、ステップ
３２１で、排気管１７の詰まり度合が許容範囲内である
か否かを判定し、許容範囲内であれば、そのまま本プロ
グラムを終了するが、許容範囲を越えていれば、ステッ
プ３２２に進んで、排気管１７の詰まりであると判定
し、本プログラムを終了する。尚、排気管１７の詰まり
と判定された場合には、警告ランプ（図示せず）を点灯
して運転者に警告する。
【０１１０】前述したように、減速時燃料カット中及び
エンジン停止中は、排気管１７内が大気で満たされるた
め、酸素濃度センサ２２は、いずれも大気の酸素濃度
（同じ酸素濃度）を検出する。エンジン停止中は、排気
流量がゼロとなるため、排気圧力が大気圧（１ａｔｍ）
と等しくなるが、減速時は、ＥＧＲカットによる排気流
量増大や触媒４１等による排気抵抗により、排気圧力は
エンジン停止中よりも大きい。この排気圧力の差によ
り、図２６に示すように、酸素濃度センサ２２の出力が
変化し、燃料カット時出力Ｓ1 が５Ｖ、エンジン停止時
出力Ｓ2 が４．８Ｖとなり、燃料カット時出力Ｓ1 が、
排気圧力が高い分だけ、エンジン停止時出力Ｓ2 よりも
高くなる。
【０１１１】そして、触媒４１内でのすすの堆積などに
よる排気管１７の詰まりによって排気抵抗が増加する
と、減速時の燃料カット中の排気圧力が上昇し、それに
伴って酸素濃度センサ２２の出力も上昇する。従って、
排気管１７の詰まりがひどくなるほど、燃料カット時出
力Ｓ1 とエンジン停止時出力Ｓ2 との出力差ΔＳが大き
くなるため、この出力差Ｓに基づいて排気管１７の詰ま
り度合を判定することが可能となり、この詰まり度合が
予め設定された許容範囲内であるか否かを判定すること
で、排気管１７の詰まりの有無を判定することができ
る。
【０１１２】この場合、燃料カット時出力Ｓ1 とエンジ
ン停止時出力Ｓ2 との出力差ΔＳに代えて、Ｓ1 とＳ2
との比（＝Ｓ1 ／Ｓ2 ）によって排気管１７の詰まり度
合を判定するようにしても良い。
【０１１３】尚、図２５のステップ３１１〜３１５の処
理を省略し、図２３のステップ３０５で読み込んだ酸素
濃度センサ２２の出力を燃料カット時出力Ｓ1 として用
いるようにしても良い。
【０１１４】また、排気管１７には、触媒４１以外に、
パティキュレートトラップ、排気絞り弁、消音器等が設
けられていても良く、これらによって排気管１７の詰ま
りが発生した場合であっても、図２５の排気管詰まり判
定プログラムによって排気管１７の詰まりが判定可能で
ある。
【０１１５】［実施形態（５）］図２７に示す本発明の
実施形態（５）では、センサ素子温度や排気圧力に応じ
て補正された酸素濃度センサ２２の出力に基づいて酸素
濃度センサ２２の異常の有無を判定する。この実施形態
（５）でも、ステップ３０１〜３０８の処理により、前
記実施形態（４）と同じ方法で、センサ素子温度や排気
圧力に応じて酸素濃度センサ２２の出力を補正する。こ
の後、ステップ３０８ａで、酸素濃度センサ２２の補正
後の出力が異常判定値よりも大きいか否かを判定し、補
正後の出力が異常判定値よりも大きければ、ステップ１
０８ｂに進み、酸素濃度センサ２２の異常と判定して、
本プログラムを終了する。この場合には、警告ランプ
（図示せず）を点灯して運転者に警告する。上記ステッ
プ１０８ａ，１０８ｂの処理が特許請求の範囲でいうセ
ンサ異常判定手段としての役割を果たす。
【０１１６】一方、酸素濃度センサ２２の補正後の出力
が異常判定値以下であれば、酸素濃度センサ２２が正常
と判断して、ステップ３０９に進み、酸素濃度センサ２
２の補正後の出力信号（大気酸素濃度）を基準値として
設定し直す学習処理を行い、本プログラムを終了する。
【０１１７】このように、補正後の酸素濃度センサ２２
の出力を用いて酸素濃度センサ２２の異常を判定すれ
ば、エンジン運転状態や走行環境（標高差による気圧変
化や外気温変化）に起因するセンサ素子温度や排気圧力
の変化による影響を排除して、酸素濃度センサ２２の異
常の有無を精度良く判定することができ、酸素濃度セン
サ２２の異常判定の精度を向上させることができる。
【０１１８】尚、この実施形態（５）では、酸素濃度セ
ンサ２２の補正後の出力を異常判定値と比較して酸素濃
度センサ２２の異常の有無を判定したが、補正後の酸素
濃度センサ２２の出力と初期基準値との差又は比を異常
判定値と比較して酸素濃度センサ２２の異常の有無を判
定するようにしても良い。ここで、初期基準値は、車両
初期状態時での酸素濃度センサ２２の補正後の出力を用
いたり、或は、予め大気酸素濃度の基準値であっても良
い。
【０１１９】つまり、酸素濃度センサ２２の出力信号の
補正は、製造段階での個体差（ばらつき）、経時劣化、
センサ素子温度や排気圧力の変化による出力信号のずれ
を補正するものであるから、酸素濃度センサ２２が正常
であれば、補正の前後で出力信号が極端に大きく変わる
ことはない。従って、酸素濃度センサ２２の出力信号の
補正量又は補正率（つまり補正後の出力信号と初期基準
値との差又は比）を所定の異常判定値と比較すること
で、酸素濃度センサ２２の異常の有無を精度良く判定す
ることができる。
【０１２０】尚、前記各実施形態（１）〜（５）におい
て、酸素濃度センサ２２は、ヒータ２４付のものに限定
されず、ヒータの無い酸素濃度センサを用いるようにし
ても良い。その他、本発明を適用可能な内燃機関は、デ
ィーゼルエンジンに限定されず、筒内噴射（直噴）式ガ
ソリンエンジン、ガソリンリーンバーンエンジン等にも
適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示すディーゼルエン
ジン制御システム全体の構成図
【図２】酸素濃度センサの主要部の拡大断面図
【図３】酸素濃度センサのセンサ素子印加電圧、限界電
流、酸素濃度の関係を示すセンサ特性図
【図４】酸素濃度センサのセンサ素子印加電圧、限界電
流、センサ素子温度の関係を示すセンサ特性図
【図５】実施形態（１）で用いる大気酸素濃度学習プロ
グラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】図５の続きのフローチャート
【図７】実施形態（１）の大気酸素濃度学習プログラム
を実行した場合の制御例を示すタイムチャート
【図８】実施形態（１）で用いるＥＧＲ制御プログラム
の処理の流れを示すフローチャート
【図９】酸素濃度センサの個体差・経時劣化の有無によ
るセンサ特性の相違を説明する図
【図１０】ＥＧＲ制御弁駆動信号とＥＧＲ流量との関係
を示す図
【図１１】本発明の実施形態（２）で用いる大気酸素濃
度学習プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１２】図１１の続きのフローチャート
【図１３】本発明の実施形態（３）で用いるエンジン停
止制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１４】図１３の続きのフローチャート
【図１５】実施形態（３）のエンジン停止制御プログラ
ムを実行した場合の制御例を示すタイムチャート
【図１６】従来の減速時燃料カット後の酸素濃度センサ
の出力とセンサ素子温度の挙動を示すタイムチャート
【図１７】従来のエンジン停止後の酸素濃度センサの出
力とセンサ素子温度の挙動を示すタイムチャート
【図１８】本発明の実施形態（４）を示すディーゼルエ
ンジン制御システム全体の構成図
【図１９】酸素濃度センサのセンサ素子温度とセンサ出
力との関係を示す図
【図２０】酸素濃度センサのセンサ素子温度と補正係数
との関係を示す図
【図２１】排気圧力と酸素濃度センサの出力比との関係
を示す図
【図２２】排気圧力と補正係数との関係を示す図
【図２３】本発明の実施形態（４）で用いる大気酸素濃
度学習プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図２４】減速時燃料カット後の制御例を示すタイムチ
ャート（その１）
【図２５】排気管詰まり判定プログラムの処理の流れを
示すフローチャート
【図２６】減速時燃料カット後の制御例を示すタイムチ
ャート（その２）
【図２７】本発明の実施形態（５）で用いる大気酸素濃
度学習プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】 １０…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１１…吸気管
（吸気通路）、１２…エアフローセンサ、１３…吸気絞
り弁、１４…燃料噴射弁、１７…排気管（排気通路）、
１８…ＥＧＲ配管、１９…ＥＧＲ弁、２０…ＥＧＲ制御
弁、２１…ＥＧＲ（排気還流装置）、２２…酸素濃度セ
ンサ、２３…センサ素子、２４…ヒータ、２６…固体電
解質層、２７…大気側電極、２８…排気側電極、２９…
拡散層、３１…電圧制御部、３２…電流検出部、３４…
電力制御部、３５…センサ制御回路、３６…ＥＣＵ（学
習手段，センサ異常判定手段，詰まり度合判定手段）、
３７…アクセルセンサ、３８…エンジン回転数センサ、
３９…車速センサ、４１…触媒、４２…排気圧力センサ
（検出手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３３０Ｊ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｊ ３０１Ｎ ３０１Ｋ Ｇ０１Ｎ 27/26 ３７１ Ｇ０１Ｎ 27/26 ３７１Ｄ 27/416 27/46 ３２１ 27/41 ３２５Ｐ (72)発明者 林 秀隆 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 藤田 達也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関から排出される排気中の酸素濃
    度を検出する酸素濃度センサの基準値を学習する内燃機
    関制御用の酸素濃度センサの学習装置において、 前記酸素濃度センサは、排気中の酸素濃度に応じた信号
    を出力するセンサ素子を有し、 前記センサ素子への印加電圧を制御する手段と、 前記内燃機関が燃料カットされた時に、前記酸素濃度セ
    ンサの基準値を学習する学習期間を設定し、この学習期
    間に前記センサ素子への印加電圧を増加させて前記酸素
    濃度センサの出力信号を基準値として学習する学習手段
    を備えていることを特徴とする内燃機関制御用の酸素濃
    度センサの学習装置。
  2. 【請求項２】 内燃機関から排出される排気中の酸素濃
    度を検出する酸素濃度センサの基準値を学習する内燃機
    関制御用の酸素濃度センサの学習装置において、 前記酸素濃度センサは、排気中の酸素濃度に応じた信号
    を出力するセンサ素子と、このセンサ素子を加熱するヒ
    ータとを有し、 前記ヒータへの供給電力を制御する手段と、 前記内燃機関が燃料カットされた時に、前記酸素濃度セ
    ンサの基準値を学習する学習期間を設定し、この学習期
    間に前記ヒータへの供給電力を増加させて前記酸素濃度
    センサの出力信号を基準値として学習する学習手段を備
    えていることを特徴とする内燃機関制御用の酸素濃度セ
    ンサの学習装置。
  3. 【請求項３】 前記学習手段は、前記学習期間を、前記
    内燃機関が減速状態で燃料カットされている期間に設定
    し、燃料カット開始後に前記排気通路を流れた排気流量
    を積算し、その積算排気流量が所定値に達した時に前記
    酸素濃度センサの出力信号を基準値として学習すること
    を特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関制御用の
    酸素濃度センサの学習装置。
  4. 【請求項４】 前記内燃機関の吸気通路に吸気絞り弁が
    設置され、 前記学習手段は、前記学習期間に前記吸気絞り弁を閉弁
    方向に制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃
    機関制御用の酸素濃度センサの学習装置。
  5. 【請求項５】 前記内燃機関から排出される排気の一部
    を吸気系へ還流させる排気還流装置を備え、 前記学習手段は、前記学習期間を、前記内燃機関が燃料
    カットされ且つ前記排気還流装置が排気還流を停止して
    いる期間に設定することを特徴とする請求項１乃至４の
    いずれかに記載の内燃機関制御用の酸素濃度センサの学
    習装置。
  6. 【請求項６】 前記内燃機関の動力伝達系に自動変速機
    が設けられ、 前記学習手段は、前記学習期間を、前記内燃機関が減速
    状態で燃料カットされている期間に設定する場合には、
    該学習期間中に前記自動変速機を前記内燃機関の回転数
    低下を少なくし又は回転数を上昇させるように制御する
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内
    燃機関制御用の酸素濃度センサの学習装置。
  7. 【請求項７】 前記内燃機関の吸気通路に吸気絞り弁が
    設置され、 前記学習手段は、前記学習期間を、前記内燃機関が機関
    停止制御により燃料カットされた時に設定し、該学習期
    間中は前記吸気絞り弁を開弁位置に保持することを特徴
    とする請求項１又は２に記載の内燃機関制御用の酸素濃
    度センサの学習装置。
  8. 【請求項８】 内燃機関から排出される排気中の酸素濃
    度を検出する酸素濃度センサの基準値を学習する内燃機
    関制御用の酸素濃度センサの学習方法において、 前記酸素濃度センサは、排気中の酸素濃度に応じた信号
    を出力するセンサ素子の温度をヒータで制御するヒータ
    付き酸素濃度センサを使用し、 前記内燃機関が燃料カットされた時に、前記酸素濃度セ
    ンサの基準値を学習する学習期間を設定し、この学習期
    間に前記ヒータへの供給電力増加と前記センサ素子への
    印加電圧増加との少なくとも一方を実行しながら前記酸
    素濃度センサの出力信号を基準値として学習することを
    特徴とする内燃機関制御用の酸素濃度センサの学習方
    法。
  9. 【請求項９】 内燃機関から排出される排気中の酸素濃
    度を検出する酸素濃度センサの基準値を学習する内燃機
    関制御用の酸素濃度センサの学習装置において、 前記酸素濃度センサは、排気中の酸素濃度に応じた信号
    を出力するセンサ素子を有し、 前記センサ素子の温度と排気圧力の少なくとも一方を検
    出する検出手段と、 前記内燃機関の燃料カット期間中に、前記検出手段で検
    出した前記センサ素子の温度と排気圧力の少なくとも一
    方に基づいて前記酸素濃度センサの出力信号を補正し、
    その補正値を基準値として学習する学習手段を備えてい
    ることを特徴とする内燃機関制御用の酸素濃度センサの
    学習装置。
  10. 【請求項１０】 前記検出手段は、前記内燃機関の運転
    状態に基づいて前記排気圧力を推定することを特徴とす
    る請求項９に記載の内燃機関制御用の酸素濃度センサの
    学習装置。
  11. 【請求項１１】 前記センサ素子の温度と排気圧力の少
    なくとも一方に基づいて補正された前記酸素濃度センサ
    の出力信号に基づいて該酸素濃度センサの異常の有無を
    判定するセンサ異常判定手段を備えていることを特徴と
    する請求項９又は１０に記載の内燃機関制御用の酸素濃
    度センサの学習装置。
  12. 【請求項１２】 前記内燃機関の燃料カット期間中の前
    記酸素濃度センサの出力信号と前記内燃機関の停止中の
    前記酸素濃度センサの出力信号との差又は比に基づいて
    排気通路の詰まり度合を判定する詰まり度合判定手段を
    備えていることを特徴とする請求項１乃至７、９乃至１
    １のいずれかに記載の内燃機関制御用の酸素濃度センサ
    の学習装置。
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