(57)【要約】  この発明において空燃比センサの補正装置は、内燃機関の排気経路に設置された触媒（６）より上流側の排気ガスの空燃比を、理論空燃比に対してリッチであるリッチ空燃比とリーンであるリーン空燃比とを切り替えるように制御する空燃比制御手段と、排気経路の触媒（６）より下流の排気ガスの空燃比に応じた出力を発する空燃比センサ（１２）とを有する。更に、空燃比制御手段による空燃比制御中において、触媒（６）より下流に設置された空燃比センサ（１２）の出力が平衡化する所定の期間における空燃比センサ（１２）の出力と、理論空燃比に相当する基準出力との差異に応じて、空燃比センサ（１２）の出力を補正する補正係数を算出する補正係数算出手段とを備える。
2012157111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路に設置された触媒より上流側の排気ガスの空燃比を、理論空燃比に対してリッチであるリッチ空燃比とリーンであるリーン空燃比とを切り替えるように制御する空燃比制御手段と、
前記排気経路の前記触媒より下流の排気ガスの空燃比に応じた出力を発する空燃比センサと、
前記空燃比制御手段による空燃比制御中であって、前記触媒より下流に設置された空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間における前記空燃比センサの出力と、理論空燃比に相当する基準出力との差異に応じて、前記空燃比センサの出力を補正する補正係数を算出する補正係数算出手段と、
を備えることを特徴とする空燃比センサの補正装置。
【請求項２】
前記所定の期間は、前記空燃比制御手段により、触媒より上流側において空燃比が前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられて第１の時間経過した後から、前記リーン空燃比から再び前記リッチ空燃比に切り替えられるときよりも第２の時間前までの期間、及び/又は、前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられて第３の時間経過した後から、前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられるときよりも第４の時間前までの期間であることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項３】
前記所定の期間は、前記空燃比制御手段により、触媒より上流側において空燃比が前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられて第１の時間経過した後から、前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられるときよりも第２の時間前までの期間であることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項４】
前記空燃比センサの出力の変化の微分値を算出する微分値算出手段を、更に備え、
前記所定の期間は、前記微分値が所定の許容範囲内にある期間であることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項５】
前記所定の期間は、前記微分値が前記許容範囲内にある期間が、一定時間の連続する期間であることを特徴とする請求項４に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項６】
前記所定の期間は、更に、前記空燃比が前記空燃比センサを前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられた後から、再び、前記リーン空燃比に切り替えられるまでの期間であることを特徴とする請求項４又は５に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項７】
前記所定の期間における前記空燃比センサの出力として、前記所定の期間の間に複数回検出された前記空燃比センサの出力の平均値を用いることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の空燃比センサの補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は空燃比センサの補正装置に関する。更に具体的には、内燃機関の排気経路の触媒の下流に設置された空燃比センサの出力を補正する補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、内燃機関の触媒劣化検出装置が開示されている。この触媒劣化検出装置において、触媒の上流には空燃比センサが設置され、下流には起電力式の酸素センサが設置されている。この触媒劣化検出装置による触媒の劣化検出においては、触媒上流の空燃比が、所定のリッチ空燃比とリーン空燃比との間で振動するように強制的に制御される。そして、この制御において下流側の酸素センサがリーン出力からリッチ出力に変化するまでの時間値、あるいはリッチ出力からリーン出力を検出するまでの時間値が検出される。この触媒の劣化検出においては、このような時間値に基づいて触媒の酸素吸蔵量が算出され、更に、算出された酸素吸蔵量が所定値よりも大きいか否かに基づいて、触媒の劣化が判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００３−０９７３３４号公報
【特許文献２】日本特開２００６−００２５７９号公報
【特許文献３】日本特開２００５−１２０８７０号公報
【特許文献４】日本特開平０６−２８０６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、起電力式の酸素センサは、検出対象とするガスのガス量やガス濃度への依存が大きく、低濃度や低流量のガスに対しては出力が出にくくなる特徴がある。従って、今後、排ガス規制の厳格化等により、触媒下流に排出される排気ガスの濃度が更に低くなった場合、起電力式の酸素センサでは触媒下流の空燃比変化を正確に検出できなくなる事態が起こり得る。【０００５】
また、酸素センサは検出対象とするガスが低濃度になればなるほど、その出力応答性が遅れる傾向がある。従って、低濃度の排気ガス環境下では、リッチ空燃比とリーン空燃比との間での空燃比の変動に対し、即時に反応してその変化を検出することが困難となる。従って、上記従来技術のような触媒劣化検出など、下流側の酸素センサの出力変化に基づく制御の精度を高く維持することが難しくなると考えられる。【０００６】
これに対し、触媒下流側のセンサを例えば限界電流式の空燃比センサとすることが考えられる。限界電流式の空燃比センサであれば、極低濃度の排気ガスについても、ある程度正確にその空燃比を検出することができる。しかし空燃比センサについても、経時劣化や初期のばらつき等によりその出力にずれが生じる場合がある。このような場合には、空燃比センサの出力誤差により、触媒劣化判定等の制御の高い精度を維持することが難しい。【０００７】
以上より、この発明は上記課題を解決することを目的とし、触媒下流に空燃比センサを設置した場合に、その出力を適正に補正できるように改良した空燃比センサの補正装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記の目的を達成するため、空燃比センサの補正装置であって、
内燃機関の排気経路に設置された触媒より上流側の排気ガスの空燃比を、理論空燃比に対してリッチであるリッチ空燃比とリーンであるリーン空燃比とを切り替えるように制御する空燃比制御手段と、
排気経路の触媒より下流の排気ガスの空燃比に応じた出力を発する空燃比センサと、
空燃比制御手段による空燃比制御中であって、触媒より下流に設置された空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間における空燃比センサの出力と、理論空燃比に相当する基準出力との差異に応じて、空燃比センサの出力を補正する補正係数を算出する補正係数算出手段と、
を備える。【０００９】
この発明において、空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間は、空燃比制御手段により、触媒より上流側において空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられて第１の時間経過した後から、リーン空燃比から再びリッチ空燃比に切り替えられるときよりも第２の時間前までの期間、及び/又は、リーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられて第３の時間経過した後から、リッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられるときよりも第４の時間前までの期間とすることができる。ここで第１から第４の時間は、同一時間であってもよいし、それぞれ異なる時間であってもよい。【００１０】
あるいは、所定の期間は、空燃比制御手段により、触媒より上流側において空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられて第１の時間経過した後から、リーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられるときよりも第２の時間前までの期間とすることもできる。ここで、第１、第２の時間は同一時間であってもよいし、互いに異なる時間であってもよい。【００１１】
また、この発明の空燃比センサの補正装置は、空燃比センサの出力の変化の微分値を算出する微分値算出手段を、更に備えるものとすることができる。この場合、所定の期間は、微分値が所定の許容範囲内にある期間とすることができる。【００１２】
更に、微分値算出手段を用いるものについては、所定の期間は、微分値が許容範囲内にある期間が、一定時間の連続する期間とすることもできる。【００１３】
また、所定の期間は、微分値が所定の許容範囲内にある期間とすると共に、更に、空燃比が空燃比センサをリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられた後から、再び、リーン空燃比に切り替えられるまでの期間とすることもできる。【００１４】
また、これらの所定の期間における空燃比センサの出力として、所定の期間の間に複数回検出された空燃比センサの出力の平均値を用いることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、触媒上流の空燃比をリッチ空燃比又はリーン空燃比に切り替える制御を行った場合、触媒は、空燃比切り替え後のある期間中に最適な浄化状態となり、その状態で触媒下流側に排出される排気ガスは、理論空燃比近傍の排気ガスを最適な状態に還元したものとなる。このような状態となっている間、空燃比センサの出力は、理論空燃比に対応する出力に安定し、平衡化するものと考えられる。従って、空燃比センサの出力が平衡化する期間において、空燃比センサの出力と、理論空燃比に対応する基準出力とを比較することで、空燃比センサの基準出力に対するずれを求めることができる。更に、このずれに基づいて空燃比センサの出力補正係数を算出することで、空燃比センサの劣化等によるずれを補正することができる。【００１６】
また、この発明において、空燃比を切り替える前後の所定時間を除いた期間を所定の期間とするものについては、触媒が最適な状態となり空燃比センサの出力が安定する期間の出力を、より確実に利用することができる。【００１７】
また、この発明において、空燃比センサの出力変化の微分値が、所定の許容範囲内である場合の、空燃比センサの出力に基づいて空燃比センサの補正係数を求めるものについては、空燃比センサの出力に含まれるノイズ等をより確実に除去し、より適正な空燃比センサの出力補正係数を求めることができる。【００１８】
また、触媒の酸素放出速度は被毒状態や劣化状態による影響を受けやすく、その影響は、リッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられた場合に現れやすい。従って、この発明において、リーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられた場合の期間を所定の期間とし、その期間の出力を空燃比センサの補正に用いるものについては、更に高い精度で空燃比センサの補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における制御について説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態２における制御について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。図１のシステムは車両等に搭載されて用いられる。図１において、内燃機関２の排気経路４には、触媒６、８が設置されている。触媒６は内燃機関２から排出される一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）を酸化すると共に、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元することにより、排気ガスを浄化することができる。
【００２２】
排気経路４の触媒６より上流側には空燃比センサ１０が設置されている。排気経路４の触媒６より下流側かつ、触媒８より上流に、空燃比センサ１２が設置されている。両空燃比センサ１０、１２は、共に限界電流式のセンサであり、検出対象となる排気ガスの空燃比に応じた出力を発する。なお、便宜的に、以下の実施の形態において、触媒６の上流側の空燃比センサ１０を「Ｆｒセンサ１０」、下流側の空燃比センサ１２を「Ｒｒセンサ１２」とも称することとする。
【００２３】
図１のシステムは制御装置１４を備えている。制御装置１４は、内燃機関２のシステム全体を総合制御する。制御装置１４の出力側には各種アクチュエータが接続され、入力側には空燃比センサ１０、１２等の各種センサが接続される。制御装置１４は、センサ信号を受けて排気ガスの空燃比や機関回転数、その他内燃機関２の運転に必要な種々の情報を検出すると共に、所定の制御プログラムに従って各アクチュエータを操作する。なお、制御装置１４に接続されるアクチュエータやセンサは多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。このシステムにおいて制御装置１４が実行する制御には、Ｒｒセンサ１２の出力の補正のための制御が含まれる。
【００２４】
図２は、この発明の実施の形態１における制御の内容について説明するための図である。図２において、ＩＮ側（紙面上側）の直線は、触媒６に流入する排気ガスの空燃比を表し、ＯＵＴ側（紙面下側）の曲線は、触媒６から流出する排気ガスに対するＲｒセンサ１２の出力を表している。
【００２５】
図２に示されるように、Ｒｒセンサ１２の補正のための制御は、触媒６に流入させる排気ガスの空燃比を、理論空燃比に対してリッチであるリッチ空燃比とリーンであるリーン空燃比との間で振動させるアクティブ制御中に行われる。より具体的に、図２の例では、リッチ空燃比である１４．１と、リーン空燃比である１５．１とを強制的に切り替える制御が実行されている。なお、このアクティブ制御は、例えば触媒６の劣化判定等の他の目的のために実行される制御であり、制御装置１４に記憶された制御プログラムに基づき実行される。
【００２６】
このアクティブ制御においては、例えば、触媒６に流入するＩＮ側の排気ガスの空燃比がリッチ空燃比から、リーン空燃比に切り替えられ、リーン空燃比に維持される。このとき、触媒６はリーン雰囲気の排気ガスの未燃成分を酸化又は還元し、最適な状態に浄化する。なお、このように排気ガスが最適に浄化されている状態を「最適浄化状態」と称することとする。この最適浄化状態において、触媒６の下流には理論空燃比近傍に浄化された排気ガスが排出される。従って、図２の（ａ）に示されるように、Ｒｒセンサ１２は、理論空燃比に対応する値を安定して出力する。
【００２７】
しかし、触媒６にリーンな排気ガスが流入し続けると、触媒６が最大限に酸素を吸蔵し、もはや酸素を吸蔵できない状態となる。この状態となると、触媒６はリーン成分（ＮＯｘ等）を浄化（還元）することができない状態となり、触媒６下流にはリーン雰囲気の排気ガスが排出され始める。従って、Ｒｒセンサ１２の出力は、所定のリーン空燃比を示す値となる。
【００２８】
Ｒｒセンサ１２の出力がリーンを示す値となると、触媒６のＩＮ側の排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように切り替えられる。触媒６にはリッチな排気ガスが流入し、触媒６の内部ではガスの平衡化が進みリッチな排気ガスを最適な状態に浄化する「最適浄化状態」となる。この状態では触媒６の下流側には理論空燃比近傍の浄化された排気ガスが排出される。従って、図２（ａ）に示されるように、Ｒｒセンサ１２の出力は、リーンを示す値から理論空燃比に対応する値に安定する。
【００２９】
その後、触媒６にリッチな排気ガスが流入し続けると、触媒６は、流入するリッチ雰囲気の排気ガスを浄化することができない状態となる。この状態になると、触媒６下流には、リッチ雰囲気の排気ガスが流出する。従って、Ｒｒセンサ１２の出力はリッチ雰囲気を示す値となる。
【００３０】
その後、再びリーン雰囲気に切り替えられると、触媒６内部で再びガスの平衡化が進み、排気ガスが最適な状態に浄化される「触媒最適状態」となる。この状態ではＲｒセンサ１２の出力は再び理論空燃比に対応する値に安定する。
【００３１】
アクティブ制御中においては、以上のようなリッチ空燃比とリーン空燃比とを繰り返し切り替える。その切り替え後の一定期間、触媒が最適浄化状態となると、Ｒｒセンサ１２の出力も安定的に理論空燃比近傍の値を示す。ここで、理論的には、最適浄化状態におけるＲｒセンサ１２の出力は理論空燃比に対応する出力である基準出力（１４．６）を示すこととなる。
【００３２】
しかしながら、最適浄化状態にあっても、Ｆｒセンサ１０やＲｒセンサ１２の経時劣化、初期ばらつき等により、Ｒｒセンサ１２の出力値が理論空燃比に対応する値とならない場合がある。そして最適浄化状態におけるセンサ出力と基準出力とのずれは、Ｒｒセンサ１２の出力全体に渡るずれであると考えられる。
【００３３】
以上より、本実施の形態１では、上記アクティブ制御中の最適浄化状態におけるＲｒセンサ１２の出力を検出し、出力検出値と基準出力（１４．６）との差を求め、この差の平均値を算出する。そして、この平均値をＲｒセンサ１２に対する出力補正係数として用いることとする。
【００３４】
ただし、空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比あるいはリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられた後、Ｒｒセンサ１２が安定的な出力を発するまでに、ある程度の時間を要する。従って、本実施の形態１では、リッチ空燃比に切り替えられて２秒後から、リーン空燃比に切り替えられる２秒前までの期間と、リーン空燃比に切り替えられて２秒後から、リッチ空燃比に切り替えられる２秒前までの期間を触媒最適状態とし、この間のＲｒセンサ１２の出力を検出し補正係数を算出するものとする。
【００３５】
図３は、この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図３の制御では、まず、前提条件が成立しているか否かが判別される（Ｓ１０２）。ここでの前提条件は、アクティブ制御が可能な運転条件か、あるいは、アクティブ制御実行中であるかなどであり、予め定められ、制御装置１４に記憶されているものとする。ステップＳ１０２において前提条件の成立が認められない場合、今回の処理は終了する。
【００３６】
一方、ステップＳ１０２において前提条件の成立が認められると、次に、学習条件が成立しているか否かが判別される（Ｓ１０４）。ここで学習条件は、例えば、触媒６が活性状態にあり、触媒６の下流側が所定のリッチ空燃比とリーン空燃比との間で振れているか否かなどであり、予め定められ、制御装置１４に記憶されているものとする。ステップＳ１０４において、学習条件の成立が認められない場合、今回の処理は一旦終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１０４において学習条件の成立が認められると、最適浄化状態における空燃比が検出される（Ｓ１０６）。具体的には、本実施の形態１では、最適浄化状態として、アクティブ制御中であって、空燃比を、リッチ空燃比からリーン空燃比、あるいはリーン空燃比からリッチ空燃比とする空燃比の切り替えの前後２秒間を除いた期間が設定されている。ステップＳ１０６では、この期間におけるＲｒセンサ１２の出力が、所定時間ごとに繰り返し所定サンプル数となるまで検出される。
【００３８】
次に、補正係数が算出される（Ｓ１０８）。補正係数の算出においては、まず、ステップＳ１０６において検出されたＲｒセンサ１２の出力と基準出力（１４．６）との差が求められる。その後、この差の平均値が算出され、この平均値が補正係数とされる。その後、今回の処理は一旦終了する。
【００３９】
なお、算出された平均値（補正係数）は、Ｆｒセンサ１０、Ｒｒセンサ１２の最適浄化状態に対する学習値として用いられる。例えば、空燃比センサ１０、１２を用いた空燃比のフィードバック制御において、出力の基準となる理論空燃比に対する値（基準値）を、次式（１）のように補正する。
基準値＝１４.６＋補正係数＋その他学習値      ・・・・    （１）
【００４０】
このように、最適浄化状態におけるセンサ出力に基づく補正を行うことで、触媒６の劣化による浄化点のずれ、燃料の変化による理論空燃比のずれ、リッチガス増加等によるセンサの出力ずれ等の影響を受けることなく、触媒６の最適浄化点に対する空燃比センサ１０、１２の出力を補正することができ、最適浄化状態を基準とする制御を実行することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態１においては運転領域に関わらず、アクティブ制御実行中に空燃比センサ１０、１２の補正係数を算出する制御を実行する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではない。吸入空気量は触媒浄化性能に対する影響が大きい。このような要素に対し、例えばエンジン回転数をいくつかの領域に分けて、各領域で、補正係数を算出するようにしてもよい。これにより、より高い精度で空燃比センサ１０、１２の出力を補正することが可能となる。これは、実施の形態２においても同様である。
【００４２】
また、本実施の形態１においては、触媒６の劣化判定等、他の目的の制御であるアクティブ制御の実行中のタイミングを利用して、本実施の形態１の空燃比センサ１０、１２の補正係数を算出するための制御を実行する場合について説明した。これにより、効率的に補正係数の算出を行うことができる。しかし、この発明はこれに限るものではなく、空燃比センサ１０、１２の補正係数算出のために、アクティブ制御を別途実行することとしてもよい。これは実施の形態２においても同様である。
【００４３】
また、実施の形態１においては、リッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えた場合、リーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えた場合のいずれの場合についても、Ｒｒセンサ１２の出力を検出し、補正係数算出に用いる場合について説明した。しかし、触媒６は、劣化状態や被毒状態によっては、酸素放出速度に変化が出やすい。そして、その影響は、リッチからリーンに空燃比を変化させた場合に現れやすい。従って、この発明は、Ｒｒセンサ１２の補正係数算出においては、リーン空燃比からリッチ空燃比へ切り替えた場合の出力のみを用いて補正係数を算出することとしてもよい。これにより、より適正な補正係数を得ることができる。これは実施の形態２においても同様である。
【００４４】
また、本実施の形態１では、触媒６の上流、下流にそれぞれ限界電流式の空燃比センサ１０、１２を配置する場合について説明した。しかし、この発明において上流側の空燃比センサ１０はこれに限るものではない。触媒６の上流側のセンサは、アクティブ制御において触媒６上流の空燃比を、所定のリッチ空燃比、リーン空燃比に制御するために用いるものである。従って、本発明においては、空燃比センサ１０に替えて、触媒６上流側の空燃比を検出できる他のセンサを用いることができる。また、この発明は、排気経路４の触媒６上流に空燃比検出用のセンサを配置するものに限られるものではない。例えば、空燃比センサ１０を設置せず、内燃機関２に設置された筒内圧センサの出力に応じて空燃比を検出するものであってもよい。これは、実施の形態２においても同様である。
【００４５】
また、本実施の形態１においては、空燃比センサ１０、１２の補正係数として、Ｒｒセンサ１２の出力と基準出力との差の平均値を用いる場合について説明した。しかし、この発明において、空燃比センサ１０、１２に対する補正係数の算出方法はこれに限るものではなく、基準出力との差異に応じて他の手法により検出するものであればよい。また、Ｒｒセンサ１２の出力を複数回検出し、この平均値を用いる場合について説明したが、この発明はこれに限るものではなく、１回の検出値をそのまま補正係数の算出に用いることとしてもよい。これは実施の形態２においても同様である。
【００４６】
更に、本発明は、空燃比センサ１０、１２を共に補正する補正係数を求める場合にかぎられず、例えば空燃比センサ１２の出力のみを補正する補正係数とするものであってもよい。これは実施の形態２においても同様である。
【００４７】
なお、例えば、実施の形態１において、アクティブ制御中であって、空燃比を、リッチ空燃比からリーン空燃比、あるいはリーン空燃比からリッチ空燃比とする空燃比の切り替えの前後２秒間を除いた期間が、この発明における「空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間」に該当する。そして、本実施の形態１のステップＳ１０６及びＳ１０８が実行されることで、この発明の「補正係数算出手段」が実現する。
【００４８】
実施の形態２．
実施の形態２は、図１のシステムと同様の構成を有している。また、実施の形態２のシステムは、Ｒｒセンサ１２の出力が平衡化する所定の期間として、異なる期間を規定する点を除いて、実施の形態１のシステムと同様の制御を行う。即ち、実施の形態２のシステムにおいても、最適浄化状態のＲｒセンサ１２の出力を検出し、この出力値に基づいて補正係数を算出する。ただし、実施の形態２においては、その出力変化の微分値が所定値以下である場合の出力のみを用い、この出力に基づいて補正係数を算出する。
【００４９】
図４は、Ｒｒセンサ１２の出力とその微分値を表す図である。また、図４において上部の曲線はＲｒセンサ１２の出力であり、下部の曲線は、Ｒｒセンサ１２の出力変化を微分した値を示している。また図４におい（ｂ）で示されるような斜線部分は最適浄化状態である。
【００５０】
図４に示されるとおり、触媒下流の排気ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比、あるいはその逆に大きく変化するときに、その微分値も大きくなることが確認される。また、最適浄化状態では微分値も安定的な値を示す。しかしＲｒセンサ１２の出力にはノイズが含まれる場合があり、この場合、最適浄化状態においても、微分値が大きく変化する。
【００５１】
従って、実施の形態２においては、ノイズ分の微分幅を事前に実験等により求め、許容される微分幅（許容範囲）を決定する。そして、微分値がこの許容範囲内に収まっている場合に、Ｒｒセンサ１２の出力を補正係数の算出に用いることとする。補正係数の算出方法や補正方法は、実施の形態１と同様であり、出力と理論空燃比１４．６との差の平均値を求め、これを補正係数とする。
【００５２】
以上のように、微分値が許容範囲内に収まる期間の出力のみを補正係数算出の出力として用いることで、Ｒｒセンサ１２の出力に含まれるノイズをカットすることができる。これにより、より適正な補正係数を算出することができ、空燃比制御等の精度を向上させることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態２において、微分値が許容範囲に収まる期間が、本発明の「空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間」に該当する。そして、本実施の形態２においては、この期間におけるセンサ出力補正係数の算出に用いる場合について説明した。しかし、この発明において、空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間」はこれに限るものではない。例えば、微分値が許容範囲に収まる期間が、一定時間連続していう期間のみを、この発明の「所定の期間」とし、この期間における出力のみを補正係数の算出に用いるものとしてもよい。
【００５４】
以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００５５】
２  内燃機関
６、８  触媒
１０  空燃比センサ（Ｆｒセンサ）
１２  空燃比センサ（Ｒｒセンサ）
１４  制御装置
【図１】
2012157111.tif 000003
【図２】
2012157111.tif 000004
【図３】
2012157111.tif 000005
【図４】
2012157111.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月26日(2012.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路の触媒より下流に設置され、排気ガスの空燃比に応じた出力を発する空燃比センサの、出力を補正する空燃比センサの補正装置であって、
前記触媒より上流側の排気ガスの空燃比を、理論空燃比に対してリッチであるリッチ空燃比とリーンであるリーン空燃比とを切り替えるように制御する空燃比制御手段と、
前記空燃比制御手段による空燃比制御中であって、前記触媒より下流に設置された空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間における前記空燃比センサの出力と、理論空燃比に相当する基準出力との差異に応じて、前記空燃比センサの出力を補正する補正係数を算出する補正係数算出手段と、
を備えることを特徴とする空燃比センサの補正装置。
【請求項２】
前記所定の期間は、前記空燃比制御手段により、触媒より上流側において空燃比が前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられて第１の時間経過した後から、前記リーン空燃比から再び前記リッチ空燃比に切り替えられるときよりも第２の時間前までの期間、及び／又は、前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられて第３の時間経過した後から、前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられるときよりも第４の時間前までの期間であることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項３】
前記所定の期間は、前記空燃比制御手段により、触媒より上流側において空燃比が前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられて第１の時間経過した後から、前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられるときよりも第２の時間前までの期間であることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項４】
前記空燃比センサの出力の変化の微分値を算出する微分値算出手段を、更に備え、
前記所定の期間は、前記微分値が所定の許容範囲内にある期間であることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項５】
前記所定の期間は、前記微分値が前記許容範囲内にある期間が、一定時間の連続する期間であることを特徴とする請求項４に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項６】
前記所定の期間は、更に、前記空燃比が前記空燃比センサを前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられた後から、再び、前記リーン空燃比に切り替えられるまでの期間であることを特徴とする請求項４又は５に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項７】
前記所定の期間における前記空燃比センサの出力として、前記所定の期間の間に複数回検出された前記空燃比センサの出力の平均値を用いることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の空燃比センサの補正装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月25日(2013.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路に設置された酸素吸蔵能を有する触媒と、
前記排気経路の、前記触媒より下流に設置された限界電流式の空燃比センサと、
前記触媒より上流側の排気ガスの空燃比を、理論空燃比に対してリッチであるリッチ空燃比又はリーンであるリーン空燃比に切り替えるように制御する空燃比制御手段と、
前記空燃比制御手段による空燃比制御中の所定の期間における前記空燃比センサの出力と、理論空燃比に相当する基準出力との差異に応じて、前記空燃比センサの出力を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする空燃比センサの補正装置。
【請求項２】
前記所定の期間は、前記空燃比センサの出力が平衡化する期間であることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項３】
前記所定の期間は、前記触媒が、前記触媒に流入するリッチ又はリーンな排気ガスを、還元又は酸化して、理論空燃比近傍に浄化できる、最適浄化状態にある期間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項４】
前記所定の期間は、前記空燃比制御手段により、触媒より上流側において空燃比が前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられて第１の時間経過した後から、前記リーン空燃比から再び前記リッチ空燃比に切り替えられるときよりも第２の時間前までの期間、及び/又は、前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられて第３の時間経過した後から、前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられるときよりも第４の時間前までの期間であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項５】
前記所定の期間は、前記空燃比制御手段により、触媒より上流側において空燃比が前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に切り替えられて第１の時間経過した後から、前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられるときよりも第２の時間前までの期間であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項６】
前記空燃比センサの出力の変化の微分値を算出する微分値算出手段を、更に備え、
前記所定の期間は、前記微分値が所定の許容範囲内にある期間であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項７】
前記所定の期間は、前記微分値が前記許容範囲内にある期間が、一定時間の連続する期間であることを特徴とする請求項６に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項８】
前記所定の期間は、更に、前記空燃比が前記空燃比センサを前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えられた後から、再び、前記リーン空燃比に切り替えられるまでの期間であることを特徴とする請求項６又は７に記載の空燃比センサの補正装置。
【請求項９】
前記所定の期間における前記空燃比センサの出力として、前記所定の期間の間に複数回検出された前記空燃比センサの出力の平均値を用いることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の空燃比センサの補正装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図４は、Ｒｒセンサ１２の出力とその微分値を表す図である。また、図４において上部の曲線はＲｒセンサ１２の出力であり、下部の曲線は、Ｒｒセンサ１２の出力変化を微分した値を示している。また図４において（ｂ）で示されるような斜線部分は最適浄化状態である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
なお、本実施の形態２において、微分値が許容範囲に収まる期間が、本発明の「空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間」に該当する。そして、本実施の形態２においては、この期間におけるセンサ出力補正係数の算出に用いる場合について説明した。しかし、この発明において、空燃比センサの出力が平衡化する所定の期間」はこれに限るものではない。例えば、微分値が許容範囲に収まる期間が、一定時間連続している期間のみを、この発明の「所定の期間」とし、この期間における出力のみを補正係数の算出に用いるものとしてもよい。
【国際調査報告】
2012157111.tif 000007
2012157111.tif 000008