(57)【要約】  センサの特性補正装置であって、特性検出手段、算出手段、差異検出手段、及び、補正手段を備える。特性検出手段は、内燃機関（２）の排気経路（４）の触媒（６）の上流に設置された第１センサ（１０、２０）の特性と、触媒（６）下流に設置された空燃センサ（１２）である第２センサの特性とを検出する。算出手段は、第１センサの特性に基づいて第１空燃比を算出すると共に、第２センサの特性に基づいて第２空燃比を算出する。差異検出手段は、内燃機関（２）の始動後、かつ触媒（６）が未活性の状態のときの、第１特性と第２特性との差異、又は、第１空燃比と第２空燃比との差異を検出する。補正手段は、差異に応じて、第１空燃比と第２空燃比とが同一となるように、第１センサ及び/又は第２センサの特性を補正する。
2012160651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路の触媒の上流に設置された第１センサの特性と、前記触媒下流に設置された空燃センサである第２センサの特性とを検出する特性検出手段と、
前記第１センサの特性に基づいて第１空燃比を算出すると共に、前記第２センサの特性に基づいて第２空燃比を算出する算出手段と、
前記内燃機関の始動後、かつ前記触媒が未活性の状態のときの、前記第１特性と前記第２特性との差異、又は、前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出する差異検出手段と、
前記差異に応じて、前記第１空燃比と前記第２空燃比とが同一となるように、前記第１センサ及び/又は前記第２センサの特性を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするセンサの特性補正装置。
【請求項２】
前記第１センサは、空燃比センサであって、
前記特性検出手段は、前記第１センサの特性及び前記第２センサの特性として、それぞれの出力を検出し、
前記差異検出手段は、前記第１センサの出力と前記第２センサの出力との差異を検出し、
前記補正手段は、前記差異に応じて、前記第１センサ及び/又は前記第２センサの出力を補正することを特徴とする請求項１に記載の比センサの特性補正装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記差異に応じて、前記第１センサ及び/又は前記第２センサの応答性を、更に補正することを特徴とする請求項２に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項４】
前記第１センサは、空燃比センサであって、
前記特性検出手段は、前記第１センサの特性及び前記第２センサの特性として、それぞれの応答性を検出し、
前記差異検出手段は、前記第１センサの応答性と前記第２センサの応答性との差異を検出し、
前記補正手段は、前記差異に応じて、前記第１センサ及び/又は前記第２センサの応答性を補正することを特徴とする請求項１に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記第２センサの特性を基準とし、前記第１空燃比が前記第２空燃比と同一となるように、前記第１センサの特性を補正することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項６】
前記第１センサは、筒内圧センサであって、
前記差異検出手段は、前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出し、
前記補正手段は、前記差異に応じて、前記第１空燃比を補正することを特徴とする請求項１に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項７】
前記差異検出手段は、内燃機関がＥＧＲ有りの運転状態である場合と、ＥＧＲ無しの運転状態である場合とのそれぞれの運転状態において、前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出し、
前記補正手段は、前記ＥＧＲ有りの運転状態における差異と、前記ＥＧＲ無しの運転状態における差異とを比較して、前記ＥＧＲ有りの運転状態における、ＥＧＲ量に対する補正係数を、更に、算出することを特徴とする請求項６又は７に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項８】
前記内燃機関の始動後、かつ前記触媒が未活性の状態において、前記内燃機関の空燃比を、所定のリッチ空燃比に制御する空燃比制御手段を、更に備え、
前記差異検出手段は、前記リッチ空燃比に制御されている場合の前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出することを特徴とする請求項６又は７に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項９】
前記内燃機関の始動後、かつ前記触媒が未活性の状態において、前記内燃機関の空燃比を、所定のリッチ空燃比又はリーン空燃比に制御する空燃比制御手段を、更に備え、
前記差異検出手段は、前記リッチ空燃比又はリーン空燃比に制御されている場合の、前記第１センサと前記第２センサとの特性の差異、又は前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のセンサの特性補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はセンサの特性補正装置に関する。更に具体的には、内燃機関の排気経路に配置された触媒の前後にそれぞれ設置されたセンサの特性を補正する特性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、触媒の前後にそれぞれ配置された空燃比センサを有する、空燃比制御装置の故障検出装置が開示されている。この装置において、触媒の前後の空燃比センサの出力差に基づいて、上流に設置された空燃比センサの故障又は触媒コンバータの故障が判定される。また、この装置において、下流側の空燃比センサの出力は、基準出力に基づいて補正され、上流側の空燃比センサの出力は、下流側の空燃比センサを用いて補正される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開平６−２８０６６２号公報
【特許文献２】日本特開２００３−０４１９９０号公報
【特許文献３】日本特開２０１０−００７５３４号公報
【特許文献４】日本特開２００８−０５７４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで空燃比センサの製造誤差や劣化等により、触媒前後の空燃比センサの特性に誤差が生じている場合、空燃比センサ間の出力誤差がそれぞれ制御パラメータに影響を与える。このため、前後の空燃比センサの出力に基づいて行う触媒故障検出では、正常、異常判定のＳ/Ｎ比が狭くなる事態を生じ得る。このため触媒前後のセンサ間で特性のずれ、あるいはそれにより生じる空燃比のずれを、補正することができるシステムが望まれる。【０００５】
この点、特許文献１のシステムでは、触媒前には限界電流式の空燃比センサ、触媒後には起電力式の空燃比センサが設置されている。ここで、起電力式の空燃比センサと限界電流式の空燃比センサとの間で、特性のずれを修正することは難しい。【０００６】
従って、この発明は上記課題を解決することを目的とし、触媒前後に設置された２つの空燃比を検出するためのセンサ間でずれを補正することができるように改良したセンサの特性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】
【０００７】
この発明は、上記の目的を達成するため、センサの特性補正装置であって、特性検出手段、算出手段、差異検出手段、及び、補正手段を備える。特性検出手段は、内燃機関の排気経路の触媒の上流に設置された第１センサの特性と、触媒下流に設置された空燃センサである第２センサの特性とを検出する。算出手段は、第１センサの特性に基づいて第１空燃比を算出すると共に、第２センサの特性に基づいて第２空燃比を算出する。差異検出手段は、内燃機関の始動後、かつ触媒が未活性の状態のときの、第１特性と第２特性との差異、又は、第１空燃比と第２空燃比との差異を検出する。補正手段は、差異に応じて、第１空燃比と第２空燃比とが同一となるように、第１センサ及び/又は第２センサの特性を補正する。【０００８】
ここで、第１センサを、空燃比センサとすることができる。この場合、特性検出手段は、第１センサの特性及び第２センサの特性として、それぞれの出力を検出し、差異検出手段は、第１センサの出力と第２センサの出力との差異を検出するものとすることができる。この場合、補正手段は、差異に応じて、第１センサ及び/又は第２センサの出力を補正する構成とすることができる。【０００９】
また、特性検出手段が、特性として、それぞれの出力を検出する場合に、補正手段は、この出力の差異に応じて、出力を補正すると共に、第１センサ及び/又は第２センサの応答性を、更に補正する構成としてもよい。【００１０】
あるいは、第１センサを、空燃比センサとし、特性検出手段が、第１センサの特性及び第２センサの特性として、それぞれの応答性を検出する構成とすることができる。この場合、差異検出手段は、第１センサの応答性と第２センサの応答性との差異を検出し、補正手段は、差異に応じて、第１センサ及び/又は第２センサの応答性を補正するものとすることができる。【００１１】
また、上記の発明において、補正手段は、第２センサの特性を基準とし、第１空燃比が第２空燃比と同一となるように、第１センサの特性を補正する構成とすることができる。【００１２】
あるいは、第１センサを筒内圧センサとし、差異検出手段は、第１空燃比と第２空燃比との差異を検出する構成とすることができる。この場合、補正手段は、差異に応じて、第１空燃比を補正するものとすることができる。【００１３】
また、第１センサを筒内圧センサとする場合、差異検出手段は、内燃機関がＥＧＲ有りの運転状態である場合と、ＥＧＲ無しの運転状態である場合とのそれぞれの運転状態において、第１空燃比と第２空燃比との差異を検出する構成とすることができる。この場合、補正手段は、ＥＧＲ有りの運転状態における差異と、ＥＧＲ有りである運転状態における差異とを比較して、ＥＧＲ有りの運転状態におけるＥＧＲ量に対する補正量を算出する構成とすることができる。【００１４】
また、第１センサを筒内圧センサとし、センサの補正装置が、内燃機関の始動後、かつ触媒が未活性の状態で、内燃機関の空燃比を所定のリッチ空燃比に制御する空燃比制御手段を備える構成とすることができる。この場合、差異検出手段は、リッチ空燃比に制御されている場合の第１空燃比と第２空燃比との差異を検出するものとすることができる。【００１５】
以上の発明において、センサの補正装置が、内燃機関の始動後、かつ触媒が未活性の状態において、内燃機関の空燃比を、所定のリッチ空燃比又はリーン空燃比に制御する空燃比制御手段を、更に備える構成とすることができる。この場合、差異検出手段は、リッチ空燃比又はリーン空燃比に制御されている場合の、第１センサと第２センサとの特性の差異、又は第１空燃比と第２空燃比との差異を検出するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、触媒が未活性時、触媒の前後の排気ガスの濃度が一致する場合を利用して、第１、第２センサの特性、またはこれに基づく空燃比の差異を検出し、この差異に基づき両センサに基づく空燃比が一致するように補正することができる。これにより、センサの劣化等により特性や算出される空燃比に違いが生じている場合であっても、これを触媒前後のセンサ間で一致するように補正することができる。従って、より高い精度で触媒劣化判定等の処理を実行することができる。【００１７】
ここで、第１のセンサとして空燃比センサを用い、触媒未活性時の両空燃比センサの出力の差異を検出するものについては、この検出値に基づいて両空燃比センサ間で出力特性が同一となるように出力補正を行うことができる。また、触媒未活性時の両空燃比センサ間の出力の差異、又は応答性の差異を検出するものについては、この検出値に基づいて両空燃比センサ間の応答性を補正することもできる。【００１８】
また、触媒の上流に設置された第１空燃比センサは、高濃度かつ高温の排気ガスを検出対象とする。一方、触媒の下流に設置された第２空燃比センサは、低濃度かつ低温の排気ガスを検出対象とする。従って、第２空燃比センサは、第１空燃比センサに比べて劣化を起こしにくい。この点、この発明において、第２空燃比センサの特性を基準とし、第１空燃比センサの特性を補正するものについては、より正確に空燃比センサの特性を補正することができる。【００１９】
また、筒内圧センサの出力に基づく空燃比は、予め設定された算出係数等を用いて算出される。しかし、この場合内燃機関の運転状態や燃料性状、経時変化等により空燃比にばらつきが生じることとなる。この点、この発明において第１センサを筒内圧センサとするものについては、触媒活性前の状態を利用することで、触媒下流側の空燃比センサの出力に基づき、第１センサである筒内圧センサに基づく空燃比を補正することができる。従って、触媒上流に空燃比センサを設置しない場合であっても、筒内圧センサによって高い精度で空燃比を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】内燃機関の始動後の運転状態の変化と、触媒前後の空燃比センサそれぞれの出力に基づく空燃比の変化とを説明するための図である。
【図３】内燃機関２の始動後、触媒が未活性の状態における、触媒前後の空燃比センサそれぞれの限界電流の挙動について説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１における、補正前後の両空燃比センサの出力の関係について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態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６】本発明の実施の形態２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７】実空燃比を変化させた場合の、センサ出力に基づく空燃比の変化を表すものである。
【図８】本発明の実施の形態３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９】空燃比センサの限界電流と応答性との関係を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態４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１１】本発明の実施の形態５の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１２】筒内圧センサの出力に基づき検出される空燃比と、空燃比センサの出力に基づき検出される空燃比とのずれとその補正について説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態５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１４】本発明の実施の形態６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１５】本発明の実施の形態６の他の例において、補正用空燃比を設定する範囲について説明するための図である。
【図１６】本発明の実施の形態７の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１７】本発明の実施の形態７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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
排気経路４の触媒６より上流側には空燃比センサ１０（第１センサ）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（第２センサ）が設置されている。両空燃比センサ１０、１２は、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として、限界電流（ＩＬ）を出力する。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。
【００２４】
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。
【００２５】
このシステムにおいて制御装置１４が実行する制御には、空燃比センサ１０、１２の特性としてのセンサ出力の補正が含まれる。空燃比センサ１０、１２の出力補正は、内燃機関２の始動後、触媒６が未活性の状態で実行される。
【００２６】
図２は内燃機関２の始動後の運転状態の変化と、空燃比センサ１０、１２それぞれの出力に基づく空燃比の変化とを説明するための図である。図３は内燃機関２の始動後、触媒６が未活性の状態における、空燃比センサ１０、１２それぞれの限界電流の挙動について説明するための図である。図２において、(a)は、Ｒｒセンサ１２の出力に基づき検出された空燃比（第２空燃比）、(b)はＦｒセンサ１０に出力に基づき検出された空燃比（第１空燃比）、(c)は触媒６の温度、(d)は車速を表している。また、図３において、(a)はＲｒセンサ１２の限界電流、(b)はＦｒセンサ１０の限界電流を現している。
【００２７】
図２において、触媒６は、時刻ｔ１において活性温度に達している。触媒６の活性後は、Ｆｒセンサ１０の出力は、内燃機関２から排出された浄化前の排気ガスに空燃比に応じて変化する。一方、Ｒｒセンサ１２は、触媒６の活性後、浄化された排気ガスを検出対象とする。従って、Ｒｒセンサ１２の出力に基づく空燃比は、ほぼ一定値（理論空燃比近傍の値）を安定的に示すこととなる。
【００２８】
一方、時刻ｔ１前、即ち触媒６が未活性の状態では排気ガスは浄化されず、触媒６下流側にも未浄化の排気ガスが流出する。つまり、Ｆｒセンサ１０、Ｒｒセンサ１２間の容量分の遅れはあるものの、Ｆｒセンサ１０もＲｒセンサ１２も未浄化の同じ排気ガスを検出対象とする。
【００２９】
従って、Ｆｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との間に特性のずれが生じていないとすれば、図３に示されるように、触媒６の未活性時にはＦｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との出力は同一の挙動を示すものと考えられる。逆に、触媒６の未活性時にＦｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との出力にずれが生じている場合、そのずれは被検出ガスの空燃比の差によるものではなく、両センサ１０、１２間の特性のずれに起因するものと考えられる。
【００３０】
以上より、本実施の形態１において制御装置１４は、内燃機関２の始動後、触媒６の未活性時において、Ｆｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との特性として、出力（限界電流）を検出し、両者にずれが生じている場合に、Ｆｒセンサ１０の出力を補正する補正係数を算出する。その後、新たな補正係数が設定されるまで、Ｆｒセンサ１０の出力をこの補正係数を用いて補正する。
【００３１】
図４は、本発明の実施の形態１における補正前後の、両センサ１０、１２の出力の関係について説明するための図である。図４において、横軸はＦｒセンサ１０の出力に基づく空燃比、縦軸はＲｒセンサ１２の出力に基づく空燃比を表している。また、図４において、(a)は補正前の両センサ１０、１２による空燃比を比較したものであり、(b)は出力補正後の空燃比を比較したものである。
【００３２】
図４に示す例では、Ｒｒセンサ１２に対し、Ｆｒセンサ１０の出力から算出される空燃比がリッチ側に偏ったものとなっている（直線(a)参照）。このため本実施の形態１の制御では、Ｒｒセンサ１２を基準とし、Ｆｒセンサ１０の出力特性がＲｒセンサ１２の出力特性と一致するように補正される。つまり、この例では、Ｆｒセンサ１０出力に基づく空燃比がＲｒセンサ１２出力に基づく空燃比と一致するものとなるように（直線(b)参照）、Ｆｒセンサ１０の出力をリーン側の出力に補正する補正係数が設定される。
【００３３】
より具体的には、触媒６の未活性時にＦｒセンサ１０の限界電流とＲｒセンサ１２の限界電流とを検出し、次式（１）のように、Ｒｒセンサ１２の限界電流ＩＬ＿ＲｒとＦｒセンサ１０の限界電流ＩＬ＿Ｆｒとの比（限界電流比）を求める。
限界電流比＝ＩＬ＿Ｒｒ／ＩＬ＿Ｆｒ      ・・・（１）
【００３４】
触媒６が未活性の間に、限界電流比の検出を繰り返し行い、複数回サンプルを検出する。触媒６の活性後、検出された限界電流比の平均値を算出し、この平均値をＦｒセンサ１０の出力に対する補正係数として設定する。
【００３５】
ただし、Ｆｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との間の排気経路４等の容積に応じた排気ガス輸送分の遅れを考慮して限界電流を比較する。つまりＦｒセンサ１０とＲｒセンサとが同じ排気ガスを検出したと想定される場合の値を比較するものとする。
【００３６】
また限界電流は空気過剰率（λ）に対し１対１で変化し、空気過剰率が大きくなるほど大きくなる特性を有するが、空気過剰率に対する限界電流の変化率は、空燃比が理論空燃比（λ＝１）よりリッチな場合と、リーンな場合とで異なっている。従って、Ｆｒセンサ１０に対する補正係数は、空燃比が理論空燃比よりリッチな場合とリーンな場合とで、別々に算出するものとする。つまり、Ｒｒセンサ１２の限界電流ＩＬ＿Ｒｒが０より大きいリーン雰囲気の場合の限界電流比Ｋｌと、ＩＬ＿Ｒｒが０以下のリッチ雰囲気の場合の限界電流比Ｋｒとを分けて、それぞれについて補正係数（平均値）を算出し、設定するものとする。
【００３７】
また、センサ初期あるいは経時劣化による許容範囲のばらつきを予め計測しておいて、これに基づき限界電流比の許容範囲をガード値Ｋｍａｘとして設定しておく。限界電流比Ｋｌ、Ｋｒそれぞれは、Ｋｍａｘより小さい場合にのみ、補正係数算出に用いられるものとする。
【００３８】
図５は、本発明の実施の形態１において制御装置１４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５のルーチンでは、まず、空燃比センサ１０、１２の出力補正係数を算出する前提条件が成立しているか否かが判別される（Ｓ１０２）。具体的な条件は、内燃機関２の始動指令があったこと、空燃比センサ１０、１２が故障しておらず、活性状態にあること、触媒６の推定温度が所定の温度より低いこと等、予め設定され制御装置１４に記憶されている。
【００３９】
次に、Ｆｒセンサ１０の限界電流ＩＬ＿ＦｒとＲｒセンサ１２の限界電流ＩＬ＿Ｒｒとがそれぞれ検出される（Ｓ１０４）。なお、上述したように、ここではＦｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との間の容積分の遅れを考慮して、同一の排気ガスに対する限界電流が検出される。
【００４０】
次に、空燃比センサ１０、１２の限界電流比が求められる（Ｓ１０６）。具体的に、Ｒｒセンサ１２の限界電流ＩＬ＿ＲｒとＦｒセンサ１０の限界電流ＩＬ＿Ｆｒとの比が、上記式（１）に従って算出される。
【００４１】
次に、触媒６の温度が検出される（Ｓ１０８）。触媒６の温度は、例えば触媒６近傍に設置された温度センサ（図示せず）の出力等に応じて検出することができる。次に、触媒活性が認められるか否かが判別される（Ｓ１１０）。ここでは、触媒６の温度が活性温度より高くなったか否かに基づいて判別される。なお、活性温度は触媒６に応じて決まる値であり、予め制御装置１４に記憶されている。
【００４２】
ステップＳ１１０において、触媒活性が認められない場合、再びステップＳ１０４に戻り、Ｆｒセンサ１０の限界電流ＩＬ＿Ｆｒと、Ｒｒセンサ１２の限界電流ＩＬ＿Ｒｒとが求められ、ステップＳ１０６において限界電流比が求められる。その後、ステップＳ１０８〜Ｓ１１０に従って、触媒活性が認められるか否かの判別が実行される。このように、ステップＳ１１０において触媒活性が認められるまでの間、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６の限界電流比の検出と、Ｓ１０８〜Ｓ１１０の触媒活性の判別との処理が繰り返し実行される。
【００４３】
ステップＳ１１０において触媒活性が認められると、次に、補正係数が算出される（Ｓ１１２）。ここでは、ステップＳ１０６で求められた限界電流比が、ＩＬ＿Ｒｒ＞０の場合（リーンな場合）とＩＬ＿Ｒｒ≦０の場合（リッチな場合）とのそれぞれに分けられ、それぞれの場合における限界電流比の平均値が求められる。この両平均値が、補正係数として設定される。なお、この算出において、ガード値Ｋｍａｘより大きい限界電流比は用いられないように設定されている。その後、今回の処理が終了する。設定された補正係数は、新たな補正係数が設定されるまでの間、Ｆｒセンサ１０の出力を補正する補正係数として用いられる。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態１では、触媒６の未活性時、つまり触媒６前後の空燃比センサ１０、１２の出力が本来一致すべきタイミングを利用して、Ｆｒセンサ１０の出力の補正係数を算出する。従って、２つの空燃比センサ１０、１２間で出力特性の差を補正することができ、より精密な空燃比制御及び触媒劣化判定を実行することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態１ではＲｒセンサ１２の出力を基準として、Ｆｒセンサ１０に対する出力補正を算出する場合について説明した。Ｆｒセンサ１０は、内燃機関２から排出される高濃度かつ高熱の排気ガスに晒されるため、被毒の影響も大きく劣化しやすい。これに対し、Ｒｒセンサ１２は触媒６で浄化された低濃度かつ低温のガスを検出対象とするため、Ｆｒセンサ１０に比べて劣化を起こしにくいと考えられる。従って、Ｒｒセンサ１２を基準とした補正係数を検出することで、より正確な補正を行うことができる。
【００４６】
しかしながら、この発明は、Ｒｒセンサ１２の出力を基準とするものに限るものではない。例えば、Ｆｒセンサ１０を基準とするものであってもよく、この場合にも２つの空燃比センサ１０、１２間で出力特性のずれを補正することができる。また、例えば、Ｆｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との間で限界電流の差又は比を検出して平均値を求めた後、これを分配し、Ｆｒセンサ１０、Ｒｒセンサ１２のそれぞれに対する補正係数とすることもできる。これは、以下の実施の形態においても同様である。
【００４７】
また、本実施の形態１では、限界電流ＩＬ＿Ｒｒ＞０と、ＩＬ＿Ｒｒ≦０の場合とを分けて、それぞれについて補正係数を検出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く、全領域について一律に限界電流比又は限界電流差を検出し、一律に補正係数を算出するものであってもよい。これは以下の実施の形態についても同様である。
【００４８】
また、本実施の形態１では、限界電流を複数回検出し、この限界電流の比の平均値を補正係数と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。例えば、限界電流の検出を１回として、これを補正係数の算出に用いてもよい。更に、補正係数は、限界電流の比に限らず、限界電流ＩＬ＿ＲｒとＩＬ＿Ｆｒの差、あるいは、限界電流ＩＬ＿ＲｒとＩＬ＿Ｆｒとの差異（差や比など）に応じて算出される値としてもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。
【００４９】
実施の形態２．
本実施の形態２のシステムは、図１に示すシステムと同様の構成を有している。本発明の実施の形態２の制御装置１４は、補正係数算出のため、触媒活性前の空燃比センサ１０、１２の限界電流の検出を行う場合に、空燃比を補正係数算出用の空燃比に制御する点を除き、実施の形態１と同様の制御を行う。
【００５０】
具体的に、本実施の形態２では、補正係数算出用の空燃比（以下「補正用空燃比」とする）として、予めいくつかの異なる空燃比を設定し、制御装置１４に記憶しておく。具体的に補正用空燃比は、例えば、実使用範囲である１４．０−１５．２の範囲のものとし、この範囲で空燃比が大きくリッチ又はリーンに振られるように選択され設定される。
【００５１】
補正係数算出では、まず、補正用空燃比のうちの１つのリッチ空燃比を目標空燃比として空燃比が制御される。このリッチ空燃比において限界電流比Ｋｒが検出される。同様に、補正用空燃比のうち他のリーン又はリッチ空燃比のそれぞれについて、限界電流比Ｋｌ又はＫｒが求められる。このように設定されている全ての補正用空燃比について、限界電流比Ｋｌ、Ｋｒが求められる。更に、この限界電流比Ｋｌ、Ｋｒそれぞれの平均値が算出され、この平均値がＦｒセンサ１０の補正係数とされる。
【００５２】
図６はこの発明の実施の形態２において制御装置１４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６のルーチンは、ステップＳ１０２とＳ１０４との間にステップＳ２０２の処理を有する点と、ステップＳ１１０の後にステップＳ２０４の処理を有する点とを除き、図５のルーチンと同じものである。
【００５３】
具体的に、ステップＳ１０２において、前提条件の成立が認められた後、補正用空燃比のうち、限界電流比が未検出の空燃比に目標空燃比が設定され、空燃比の制御が実行される（Ｓ２０２）。
【００５４】
次に、現在の空燃比におけるＦｒセンサ１０の限界電流ＩＬ＿Ｆｒ及びＲｒセンサ１２の限界電流ＩＬ＿Ｒｒがそれぞれ検出される（Ｓ１０４）。その後、上記（１）式に従い、限界電流比Ｋｒ又はＫｌが算出される（Ｓ１０６）。
【００５５】
その後、触媒温度の検出、触媒活性の判定が実行され（Ｓ１０８〜Ｓ１１０）、触媒活性が認められない場合、予め定められた全ての補正用空燃比についての限界電流比の算出が完了したか否かが判別される（Ｓ２０４）。限界電流比の算出が完了したことが認められない場合、再びＳ２０２に戻り、補正用空燃比のうち、まだ限界電流比が検出されていない他の空燃比に目標空燃比が設定され、空燃比の制御が制御される。この状態で限界電流の検出と、限界電流比の算出が実行される（Ｓ１０４〜Ｓ１０６）。
【００５６】
一方、ステップＳ１１０において触媒活性が認められた場合、あるいは、ステップＳ２０４において限界電流比の算出の完了が認められた場合、次に、補正係数が算出される（Ｓ１１２）。具体的に補正係数は、空燃比がリッチの場合の限界電流比Ｋｒと、リーンに制御された場合の限界電流比Ｋｌとに分けて、それぞれの平均値として算出される。ここでも、限界電流比に対するガード値Ｋｍａｘが設定されており、このガード値より大きな限界電流比は、補正係数の算出には用いられない。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態２では補正係数の算出に当たり、空燃比をリッチからリーンの範囲で大きく振って制御する。これにより、Ｆｒセンサ１０、Ｒｒセンサ１２の２つの空燃比センサの挙動の差が大きく現れる場合の値を用いて、より適正な補正係数を算出することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態２においては、補正用空燃比を１４．０〜１５．２の範囲の複数の空燃比とする場合について説明した。しかし、この発明において補正用空燃比の設定範囲はこれに限るものではない。但し、限界電流の差がより顕著に現れるよう、空燃比はできるだけ大きく振られることが望ましく、かつ、実使用範囲での空燃比変化であることが望ましい。従って、空燃比１４．１〜１５．１、あるいは、１４．０〜１５．２といった範囲で、できるだけ空燃比が大きく振られるように、複数の補正用空燃比を設定することが望ましい。
【００５９】
実施の形態３．
実施の形態３のシステムは、図１のシステムと同様の構成を有している。実施の形態１、２では空燃比センサ１０、１２の特性としての出力（限界電流）に対し補正係数の算出をしたのに対し、実施の形態３のシステムは、両センサ１０、１２の特性である応答性に対し、補正値を算出する点において、実施の形態１、２と異なる制御を行う。
【００６０】
図７は、空燃比を大きくステップ状に変化させた場合の、両センサ１０、１２の出力に基づく空燃比の変化を表すものである。図７において(a)は変化させた実際の空燃比を表し、(b)はＦｒセンサ１０の出力に基づく空燃比、(c)はＲｒセンサ１２の出力に基づく空燃比を表している。
【００６１】
図７に示されるように、空燃比を大きく変化させるように制御すると、排気ガスはまずＦｒセンサ１０に到達し、（b）に示されるように、Ｆｒセンサ１０に基づく空燃比は示されるように変化し始め、次第に高くなって最終的に実際の空燃比（以下「実空燃比」とする）に対応する出力を発する。一方、排気ガスは排気経路４等の容積分の遅れをもってＲｒセンサ１２に到達する。その後、(c)に示されるようにＲｒセンサ１２の出力は、変化を開始し、次第に高くなって、最終的に実空燃比に対応する出力を発するようになる。
【００６２】
ここで、Ｆｒセンサ１０の応答性と、Ｒｒセンサ１２の応答性とにずれが生じている場合、Ｆｒセンサ１０の出力が空燃比に応じて変化を開始してから、実空燃比に応じた出力を発するようになるまでの時間と、Ｒｒセンサ１２の出力が変化を開始してから、実空燃比に応じた出力を発するようになるまでの時間との間に、ずれが生じるものと考えられる。
【００６３】
従って、本実施の形態３では、Ｆｒセンサ１０、Ｒｒセンサ１２のそれぞれについて、その出力が実空燃比の３％に対応する出力となってから、６３％に対応する出力となるまでの時間を応答時間Ｔ＿Ｆｒ、Ｔ＿Ｒｒとして検出する。その後、Ｆｒセンサ１０の応答時間Ｔ＿Ｆｒと、Ｒｒセンサ１２の応答時間Ｔ＿Ｒｒとの比を検出し応答時間の補正値を算出する。
【００６４】
なお、本実施の形態３では、空燃比のステップ変化は、空燃比１４．１―１５．１間、あるいは、１４．０―１５．２間で、リッチからリーンへの変化と、リーンからリッチとのそれぞれの場合で行い、それぞれについての補正値を求める。
【００６５】
図８は、本発明の実施の形態３において制御装置１４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８のルーチンでは、まずＳ１０２において前提条件の成立が認められると、空燃比がステップ状に急激に変化するよう、予め定められたリッチ又はリーン空燃比に制御される（Ｓ３０２）。
【００６６】
次に、Ｆｒセンサ１０の応答時間Ｔ＿Ｆｒと、Ｒｒセンサ１２の応答時間Ｔ＿Ｒｒとが検出される（Ｓ３０４）。具体的には、Ｆｒセンサ１０、Ｒｒセンサ１２それぞれが、実空燃比の３％に対応する出力信号を発した後、６３％に対応する出力信号を発するまでの時間が、それぞれの応答時間として検出される。
【００６７】
次に、Ｆｒセンサ１０の応答時間Ｔ＿Ｆｒと、Ｒｒセンサ１２の応答時間Ｔ＿Ｒｒとの差が算出される（Ｓ３０６）。
【００６８】
次に、触媒６の温度が検出され（Ｓ１０８）、触媒活性が認められるか否かが判別される（Ｓ１１０）。触媒活性が認められない場合、次に、設定されているリッチ空燃比、リーン空燃比のそれぞれについて、応答時間の検出が完了した否かが判別される（Ｓ３０８）。応答時間の検出完了が認められない場合、再びステップＳ３０２に戻り、次の目標空燃比に設定されて、空燃比が再びステップ状に変化するように制御される。その後、このステップ変化に対する応答時間の検出（Ｓ３０４）、応答時間の差の算出（Ｓ３０６）が実行される。
【００６９】
一方、Ｓ１１０において触媒活性が認められた場合、あるいは、Ｓ３０８において検出の完了が認められた場合、次に、応答性に関する補正値の補正が実行される。具体的には、空燃比をリッチに変化させた場合の両センサ１０、１２の応答時間の差と、リーンに変化させた場合の応答時間の差とのそれぞれについて、平均値が算出される。この平均値が、Ｆｒセンサ１０の応答性の補正値として用いられる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態３においては、Ｆｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との間で、応答性にずれが生じているような場合に、応答性のずれを補正することができる。これにより空燃比センサの特性である応答性を一致させることができ、より高い精度で触媒劣化判定等の制御を行うことができる。
【００７１】
なお、本実施の形態３においてもＲｒセンサ１２を基準として、Ｆｒセンサ１０の応答性に対する補正値を算出する場合について説明した。しかし、実施の形態１、２同様に、逆にＦｒセンサ１０を基準とするものであってもよく、あるいは、求められた補正値を分配して、Ｆｒセンサ１０、Ｒｒセンサ１２の両センサの応答性の補正するものとすることもできる。
【００７２】
また、本実施の形態３では、各センサ１０、１２の出力が、実空燃比に対して３％の変化を示してから６３％の変化を完了するまでの時間を応答時間として検出する場合について説明した。しかし、この発明において応答時間としての範囲はこれに限るものではない。例えば、５％、あるいは１０％の変化を示したときからとし、６３％に替えて他の値を応答時間の範囲の上限値とするなど、この範囲は、適宜設定することができる。
【００７３】
また、このように、ある範囲の変化の時間を応答時間とするものに限るものでもない。例えば、空燃比に変化させてから、各センサ１０、１２のセンサの出力がその空燃比に対応する値を示すまでの時間を応答時間として用いるものであってもよい。但し、この場合には、Ｒｒセンサ１２の応答時間に関しては、Ｆｒセンサ１０からＲｒセンサ１２までのガス輸送時間分を除いて算出する必要がある。
【００７４】
実施の形態４．
実施の形態４のシステムは、図１のシステムと同様の構成を有している。実施の形態４においては、Ｆｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との限界電流に対する補正係数を求めると共に、その限界電流に応じて、両センサ１０、１２の応答性を補正するための補正値を検出する点を除き、実施の形態１のシステムと同様の制御を行うものである。
【００７５】
図９は、空燃比センサの限界電流と応答性との関係を説明するための図であり、横軸は限界電流、縦軸は応答性を表している。また図９において、限界電流ＩＬは、１４〜１５程度のある空燃比（固定値）に対する限界電流であり、応答性は、その空燃比（固定値）に空燃比を変化させた場合に、その空燃比の３％の変化を開始するまでの時間である。
【００７６】
図９に示されるように、１４〜１５程度の実使用範囲内のある空燃比では、限界電流の出力の特性と応答性の特性とは１：１の相関を有し、限界電流が大きくなる（リーン側の出力を示す）傾向のセンサの場合ほど、応答性も早くなる傾向にある。
【００７７】
従って、本実施の形態４では、この性質を利用して、実施の形態１で求められる補正係数に従い、応答性に関する補正値を算出する。限界電流に対する補正係数と、応答性に対する補正値との関係は、予め実験等によって求められ、制御装置１４にマップとして記憶される。実際の制御において、制御装置１４は、このマップに従って、限界電流に対する補正係数に応じて、応答性に対する補正値を設定する。
【００７８】
図１０は、本発明の実施の形態において制御装置１４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１０のルーチンは、ステップＳ１１２の後にステップＳ４０２を有する点の除き、図４のルーチンと同じものである。
【００７９】
図１０のルーチンにおいて、実施の形態１に説明したように、Ｆｒセンサ１０の限界電流に対する補正係数の算出が完了すると、次に、補正係数それぞれに応じて、Ｆｒセンサ１０の応答性に関する補正値がそれぞれ算出される（Ｓ４０２）。応答性に対する補正値と限界電流の補正係数との関係はあらかじめマップとして定められ、制御装置１４に記憶されている。ここでは、このマップに従って、応答性に関する補正値が求められる。
【００８０】
以上のように、本実施の形態４によれば、限界電流に対する補正係数を利用して、より簡単に、Ｆｒセンサ１０の応答性に対する補正値を算出することができる。従って、容易に、両センサ１０、１２の複数の特性を合わせることができ、触媒６の故障検出等の精度をより高めることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態４においても、Ｒｒセンサ１２の出力を基準とし、Ｆｒセンサ１０の出力及び応答性に対する補正値を算出する場合について説明した。しかし、上述したように、Ｆｒセンサ１０を基準としてＲｒセンサ１２を補正するものであってもよく、また両センサ１０、１２の出力及び応答性を補正するものとしてもよい。
【００８２】
また、本実施の形態４においては、Ｆｒセンサ１０の出力補正係数に応じて、応答性に関する補正係数が算出される場合について説明した。しかし、この発明において、応答性に関する補正係数は、出力補正係数に応じて算出されるものに限られるものではない。上述したように、応答性は、限界電流ＩＬに相関を有するものである。従って、応答性に関する補正係数は、Ｆｒセンサ１０出力とＲｒセンサ１２の出力との差異に応じて算出するものであればよい。
【００８３】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５の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。実施の形態５のシステムは、触媒６上流側のＦｒセンサ１０を有さず、筒内圧センサ２０を有する点を除き、図１のシステムと同じ構成を有している。
【００８４】
具体的に、内燃機関２は複数の気筒を備え、各気筒には筒内圧センサ（第１センサ）２０が備えられている。筒内圧センサ２０は圧力に応じた出力を発するセンサである。各筒内圧センサ２０は制御装置１４に接続されている。制御装置１４は各筒内圧センサ２０の出力信号を受けて、各気筒の燃焼室内の燃焼圧を検出することができる。
【００８５】
また、実施の形態５において、制御装置１４では、求められた燃焼圧に応じて、発熱量が算出され、その発熱量に応じて燃料消費量が算出される。更に、吸入空気量と燃料消費量に基づき、空燃比が算出される。以下の実施の形態において、筒内圧センサ２０の出力に基づいて算出される空燃比を「ＣＰＳ空燃比」、Ｒｒセンサ１２の出力に基づいて算出される空燃比を「ＡＦＳ空燃比」とも称することとする。
【００８６】
図１２は、本発明の実施の形態５における補正前後の、両センサ１０、１２の出力に基づく空燃比の関係について説明するための図である。図１２において、横軸はＡＦＳ空燃比、縦軸はＣＰＳ空燃比を表している。また、図１２において、破線は補正後のＡＦＳ空燃比とＣＰＳ空燃比との関係を示したものであり、プロットは、実測値に基づくＡＦＳ空燃比とＣＰＳ空燃比との関係を示している。
【００８７】
図１２に示すように、ＣＰＳ空燃比は、適合によって算出係数が決められているため、内燃機関２の運転状態や燃料性状、経時変化等により大きなばらつきを有する。そこで、本実施の形態５では、ＣＰＳ空燃比（あるいはＣＰＳ空燃比を算出するためのパラメータ）が、ＡＦＳ空燃比と一致するように補正係数を算出する。
【００８８】
具体的に、補正係数は、次式（２）で求められる、ＣＰＳ空燃比とＡＰＳ空燃比の比とする。
空燃比の比＝ＣＰＳ空燃比/ＡＦＳ空燃比      ・・・（２）
【００８９】
空燃比の比は、実施の形態１の限界電流比の算出と同様の手法で算出される。即ち、触媒６が未活性の間に、空燃比の検出を繰り返し、複数回のサンプルを検出する。触媒６の活性後、空燃比の比の平均値を算出し、この平均値をＦｒセンサ１０の補正係数として設定する。ただし、筒内圧センサ２０とＲｒセンサ１２との間の排気経路４等の容積分の遅れを考慮してＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比とを比較する。つまり筒内圧センサ２０とＲｒセンサ１２とが同じ排気ガスを検出したと想定される場合の値を比較するものとする。
【００９０】
また、筒内圧センサ２０に対する補正係数についても、空燃比が理論空燃比よりリッチな場合とリーンな場合とで、別々に算出するものとする。つまり、Ｒｒセンサ１２の限界電流ＩＬ＿Ｒｒが０より大きいリーン雰囲気の場合の補正係数と、ＩＬ＿Ｒｒが０以下のリッチ雰囲気の場合の補正係数とを分けて、それぞれについて補正係数（平均値）を算出し、設定するものとする。
【００９１】
また、ＣＰＳ空燃比の出力に基づくＣＰＳ空燃比算出値は、吸入空気量、機関回転数の影響を受ける。従って、補正係数の算出においては、吸入空気量をＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３の３つの領域に分け、機関回転数をＮＥ１、ＮＥ２、ＮＥ３の３つに分けた９個の領域に分け、それぞれの領域について、補正係数Ｋ１〜Ｋ９の補正係数を算出するものとする。以上の通り実施の形態５における補正係数は、上記のようにＡＦＳ空燃比がリッチな場合と、リーンな場合とのそれぞれについて、吸入空気量と機関回転数との関係で定められたマップとして制御装置に記憶される。
【００９２】
なお、実施の形態１と同様に、センサ初期や経時劣化によるばらつきを予め計測しておいて、これに基づく空燃比の比の限界値をガード値として設定しておく。補正係数の算出においては、空燃比の比が限界値より大きいものを除外するものとする。
【００９３】
図１３は、本発明の実施の形態５において制御装置１４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１３のルーチンでは、まず、筒内圧センサ２０の補正係数を算出する前提条件が成立しているか否かが判別される（Ｓ５０２）。具体的な条件は、内燃機関２の始動指令があったこと、筒内圧センサ２０、空燃比センサ１２が共に故障しておらず、活性状態にあること、触媒６の推定温度が所定の温度より低いこと等、予め設定され制御装置１４に記憶されている。
【００９４】
次に、ＣＰＳ空燃比と、ＡＦＳ空燃比とがそれぞれ検出される（Ｓ５０４）。ここでは、筒内圧センサ２０の出力に基づき、制御装置に記憶された演算式に従ってＣＰＳ空燃比が求められる。また、同様に、Ｒｒセンサ１２の出力である限界電流に従って、ＡＦＳ空燃比が検出される。なお、上述したように、ここでは筒内圧センサ２０とＲｒセンサ１２との間の容積分の遅れを考慮して、同一の排気ガスに対する空燃比が求められているものとする。
【００９５】
次に、ＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比との比が求められる（Ｓ５０６）。次に、触媒６の温度が検出される（Ｓ５０８）、次に、触媒活性が認められるか否かが判別される（Ｓ５１０）。
【００９６】
ステップＳ５１０において、触媒活性が認められない場合、再びステップＳ５０４に戻り、ＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比とが求められ、ステップＳ５０６においてその比が求められる。その後、ステップＳ５０８〜Ｓ５１０に従って、触媒活性が認められるか否かの判別が実行される。このように、ステップＳ５１０において触媒活性が認められるまでの間、ステップＳ５０４〜Ｓ５１０の処理が繰り返し実行される。
【００９７】
ステップＳ５１０において触媒活性が認められると、次に、補正係数が算出される（Ｓ５１２）。ここでは、ステップＳ５０６で求められた空燃比の比が、ＩＬ＿Ｒｒ＞０の場合（リーンな場合）とＩＬ＿Ｒｒ≦０の場合（リッチな場合）とのそれぞれに分けられ、更に、上述の機関回転数、吸入空気量の各領域に分けられる。そして、それぞれの領域ごとに空燃比の比の平均値が求められる。この平均値が、それぞれの領域ごとの補正係数として設定される。なお、この算出において、ガード値である限界値より大きい空燃比の比は用いられないように設定されている。その後、今回の処理が終了する。設定された補正係数は、新たな補正係数が設定されるまでの間、ＣＰＳ空燃比を補正する補正係数として用いられる。
【００９８】
以上のように、本実施の形態５によれば、触媒６の上流に空燃比センサを設置することなく、筒内圧センサを利用する場合にも、筒内圧センサ２０に基づき算出されるＣＰＳ空燃比を補正することができる。従って筒内圧センサ２０の出力に基づき空燃比を検出するシステムについても、空燃比制御の精度を高く確保することができる。
【００９９】
なお、実施の形態５においては、ＡＦＳ空燃比がリッチな場合とリーンな場合とに分け、更に機関回転数、吸入空気量を３つずつの領域に分け、それぞれの領域ごとに補正係数を設定する場合について説明した。しかし、補正係数はこのように領域ごとに設定するものではなく、１つの補正係数のみ求め、ＣＰＳ空燃比に対する補正係数として用いるものであってもよい。また、ＣＰＳ空燃比の算出に影響を与える吸入空気量、機関回転数をそれぞれ３つの領域に分ける場合について説明した。しかし、この発明においてこのような領域を設定するパラメータは、吸入空気量、機関回転数に限るものではなく、ＣＰＳ空燃比の算出に影響を与える他のパラメータを用いるものであってもよい。また領域は３つに分けられる場合に限るものでもない。これは以下の実施の形態についても同様である。
【０１００】
また、本実施の形態６では、空燃比を複数回検出し、この空燃比の比の平均値を補正係数と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。例えば、空燃比の検出回数を１回として、これを補正係数の算出に用いてもよい。更に、補正係数は、空燃比の比に限らず、ＣＰＳ空燃比とＡＤＳ空燃比との差、あるいは、その他、ＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比の差異（差や比など）に応じて算出される値としてもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。
【０１０１】
実施の形態６．
本実施の形態６のシステムは、図１１に示すシステムと同様の構成を有している。本発明の実施の形態６の制御装置１４は、補正係数算出のため触媒６の活性前に行うＣＰＳ空燃比、ＡＦＳ空燃比の検出に際し、空燃比を補正係数算出用の補正用空燃比に制御する点を除き、実施の形態５と同様の制御を行う。
【０１０２】
具体的に、本実施の形態６では、実施の形態２と同様に、空燃比が１４．０−１５．２の範囲で大きくリッチ又はリーンに振られるように、予めいくつかの異なる補正用空燃比を設定し、制御装置１４に記憶しておく。
【０１０３】
補正係数算出においては、まず、補正用空燃比のうちの１つのリッチ空燃比を目標空燃比として空燃比を制御する。このリッチ空燃比において空燃比の比が検出される。同様に、補正用空燃比のうち他のリーン又はリッチ空燃比のそれぞれについて、空燃比の比が求められる。このように設定されている全補正用空燃比について空燃比の比を求める。更に、各空燃比の比の平均値を、実施の形態５に説明した吸入空気量と機関回転数との領域ごと、かつリッチ、リーンごとに算出し、これをＣＰＳ空燃比算出における補正係数とする。
【０１０４】
図１４はこの発明の実施の形態６において制御装置１４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１４のルーチンは、ステップＳ５０２とＳ５０４との間にステップＳ６０２の処理を有する点と、ステップＳ５１０の後にステップＳ６０４の処理を有する点とを除き、図１３のルーチンと同じものである。
【０１０５】
具体的に、ステップＳ５０２において、前提条件の成立が認められた後、補正用空燃比のうち、空燃比の比が未検出の空燃比に目標空燃比が設定され、空燃比の制御が実行される（Ｓ６０２）。
【０１０６】
次に、現在の空燃比におけるＣＰＳ空燃比、ＡＦＳ空燃比が検出され（Ｓ５０４）、その比が算出される（Ｓ５０６）。その後、触媒温度の検出、触媒活性の判定が実行され（Ｓ５０８〜Ｓ５１０）、触媒活性が認められない場合、予め定められた全ての補正用空燃比についての空燃比の比の算出が完了したか否かが判別される（Ｓ６０４）。空燃比の比の算出が完了したことが認められない場合、再びＳ６０２に戻り、補正用空燃比のうち、まだ空燃比の比が検出されていない他の空燃比に目標空燃比が設定され、空燃比の制御が制御される。この状態で、ステップＳ５０４〜Ｓ５０６の処理が実行される。
【０１０７】
一方、ステップＳ５１０において、触媒活性が認められた場合、あるいは、ステップＳ６０４において算出の完了が認められた場合、次に、補正係数が算出される（Ｓ５１２）。具体的に補正係数は、表１の領域ごと、空燃比がリッチの場合、リーンの場合ごとにそれぞれ分けて算出される。ここでも、限界値が設定されており、このガード値より空燃比が大きい場合は、補正係数の算出には用いられない。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態６では補正係数の算出に当たり、空燃比をリッチからリーンの範囲で大きく振って制御する。これにより、筒内圧センサ２０と空燃比センサ１２との挙動の差が大きく現れる場合の値を用いて、より適正な補正係数を算出することができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態６において、補正用空燃比を１４．０〜１５．２の範囲の複数の空燃比とする場合について説明した。しかし、この発明において補正用空燃比の設定範囲はこれに限るものではない。補正用空燃比の設定範囲については、実施の形態２と同様である。
【０１１０】
また、補正用空燃比を、リーン側、リッチ側の全般の領域に限らず、ＣＰＳ空燃比を特に補正すべき一定の領域を設定し、その領域について中心に補正するようにしてもよい。図１５は、この発明の実施の形態７においてＣＰＳ空燃比にばらつきが生じやすい領域を表す図である。
【０１１１】
上述したように、筒内圧センサ２０によるＣＰＳ空燃比算出では、燃焼圧から求めた発熱量で燃料消費量を算出する。このため、燃料過多（空燃比リッチ）である場合に、感度が小さくなり、ＣＰＳ空燃比の検出精度は低下しやすい（図１５の一点鎖線の領域参照）。従って、補正用空燃比の範囲をリッチ側に設定し、リッチ側でのサンプルを多く検出するようにする。そして、空燃比がリッチ側の領域に対しての補正係数を重点的に算出するようにしてもよい。
【０１１２】
また、このように補正係数を重点的に算出する領域は、必ずしもリッチ側に限るものではない。例えば、ＣＰＳ空燃比の算出に影響を与える内燃機関の運転条件を特定し、その運転条件の領域ごとにＣＰＳ空燃比と、ＡＦＳ空燃比とを比較した場合に、ＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比との差が許容範囲を超えて大きくなる領域を特定し、その領域に該当する運転条件で、補正係数を重点的に算出するようにすればよい。
【０１１３】
実施の形態７．
実施の形態７のシステムは、ＥＧＲシステムを有する点を除き、実施の形態５のシステムと同様の構成を有する。図１６は、この発明の実施の形態７におけるシステム全体構成を説明するための模式図である。図１６に示されるように、内燃機関２は、ＥＧＲシステム３０を有している。ＥＧＲシステム３０は、内燃機関２の排気経路４を流れる排気ガスの一部を、ＥＧＲ管３２を介して吸気管３４に再循環させるシステムである。ＥＧＲ管３２には、ＥＧＲバルブ３６が設置されている。ＥＧＲバルブ３６は、制御装置１４からの制御信号により開閉及びその開度が制御される。ＥＧＲバルブ３６の制御により、ＥＧＲの有り（ＯＮ）、無し（ＯＦＦ）及びＥＧＲがＯＮの場合の排気ガスの流量等が制御される。
【０１１４】
ところで、ＣＰＳ空燃比を求める際、ＥＧＲは空燃比検出用のパラメータに大きく影響を与える。従って、本実施の形態７では、ＥＧＲのＯＮ/ＯＦＦが、ＣＰＳ空燃比に与える影響を学習し、ＥＧＲの影響のよるばらつきが小さくなるように補正係数を設定する。なお、実施の形態７のシステムが行う制御は、ＥＧＲがＯＮである場合と、ＯＦＦである場合とに分けて補正係数を検出する点を除き、実施の形態６のシステムと同様の制御を行うものとする。
【０１１５】
具体的に、まず、ＥＧＲがＯＦＦの運転状態で実施の形態６に説明したように、所定の補正用空燃比に制御し、ＣＰＳ空燃比、ＡＦＳ空燃比を検出し、補正係数を算出する。
【０１１６】
その後、ＥＧＲガスを任意導入する運転状態として、その他の条件を、ＥＧＲをＯＦＦとした場合の運転条件と同一とする。このとき、ＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比とを検出する。更に、同条件において、ＥＧＲがＯＦＦのときの空燃比の比と、ＥＧＲがＯＮのときの空燃比の比を比較し、その変化量を検出する。この変化量に応じてＥＧＲ量に対する補正量Ｔを設定する。
【０１１７】
補正後のＣＰＳ空燃比は次式（３）に従って算出される。
補正ＣＰＳ空燃比＝Ｋ×ＣＰＳ空燃比＋Ｔ×ＥＧＲ量        ・・・・（３）
上記式においてＫは、ＥＧＲがＯＦＦの場合の補正係数である。また、Ｔは、ＥＧＲ量に対するＣＰＳ空燃比の補正量である。
【０１１８】
図１７は、この発明の実施の形態７において制御装置１４が実行する制御のルーチンである。図１６のルーチンでは、まず、実施の形態５と同様に前提条件が成立するか否かが判別され（Ｓ７０２）、前提条件の成立が認められない場合には、今回の処理が終了する。一方、ステップＳ７０２において前提条件の成立が認められると、次に、空燃比が補正を行う補正用空燃比に設定される（Ｓ７０４）。補正用空燃比については、実施の形態６のように所定範囲内の予め設定された所定の空燃比である。また、ここで補正用空燃比は、リッチ側の空燃比とするのが効果的である。
【０１１９】
次に、ＥＧＲがＯＦＦとされる（Ｓ７０６）。この状態で実施の形態６と同様に、ＣＰＳ空燃比の検出、ＡＦＳ空燃比の検出、空燃比の比の算出がおこなわれる（Ｓ７０８〜Ｓ７１０）。次に、ＥＧＲがＯＮとされる（Ｓ７１２）。同様にＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比が検出され空燃比の比が算出される（Ｓ７１４〜Ｓ７１６）。
【０１２０】
次に、触媒温度が検出され（Ｓ７１８）、触媒活性が認められるか判別される（Ｓ７２０）。触媒活性が認められない場合、すべての補正用空燃比について、空燃比の比の算出が完了したか否かが判別される（Ｓ７２２）。
【０１２１】
空燃比の比の算出完了が認められない場合、他の補正用空燃比に制御され（Ｓ７０４）、再びステップＳ７０６〜Ｓ７２０の処理が繰り返し実行される。一方、ステップＳ７２０において触媒活性が認められた場合、あるいは、ステップＳ７２２において空燃比の比の算出完了が認められた場合、ステップＳ７２４において補正係数が算出される。
【０１２２】
更に、同一条件のＥＧＲがＯＮの場合とＯＦＦの場合との空燃比の比から、ＥＧＲ量に対する補正量Ｔが算出される（Ｓ７２６）。その後今回の処理が終了する。
【０１２３】
以上説明したように、実施の形態７においては、ＥＧＲがＯＮの場合における補正量が算出される。従って、ＥＧＲがＯＮであってＣＰＳ空燃比にばらつきが生じやすい場合にも、ＣＰＳ空燃比をより適正に補正することができる。
【０１２４】
なお、本実施の形態７では、補正用空燃比を設定し、各補正用空燃比についての補正係数をＥＧＲがＯＮの場合とＯＦＦの場合とで設定する場合について説明した。しかし、この発明においては、これに限るものではなく、補正用空燃比をリッチ側のみとするものであってもよい。また、補正用空燃比に制御される場合にかぎらず、その運転状態における空燃比のまま、ステップＳ７０６〜Ｓ７２４の処理を実行するものとしてもよい。
【０１２５】
また、本実施の形態７のＥＧＲがＯＮ、ＯＦＦの場合の補正係数の算出は、例えば、実施の形態５に適用することもできる。この場合、実施の形態５の領域ごとに、ＥＧＲをＯＮとした場合、ＯＦＦとした場合のそれぞれについて空燃比の比を求め、領域ごとに空燃比の比を比較することで、ＥＧＲ量に対する補正量Ｔを領域ごとに設定すればよい。
【０１２６】
なお、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】
【０１２７】
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
２０  筒内圧センサ
３０  ＥＧＲシステム
【図１】
2012160651.tif 000003
【図２】
2012160651.tif 000004
【図３】
2012160651.tif 000005
【図４】
2012160651.tif 000006
【図５】
2012160651.tif 000007
【図６】
2012160651.tif 000008
【図７】
2012160651.tif 000009
【図８】
2012160651.tif 000010
【図９】
2012160651.tif 000011
【図１０】
2012160651.tif 000012
【図１１】
2012160651.tif 000013
【図１２】
2012160651.tif 000014
【図１３】
2012160651.tif 000015
【図１４】
2012160651.tif 000016
【図１５】
2012160651.tif 000017
【図１６】
2012160651.tif 000018
【図１７】
2012160651.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月2日(2011.9.2)
【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の上流に設置された空燃比センサである第１センサの特性と、前記触媒下流に設置された空燃センサである第２センサの特性とを検出する特性検出手段と、
前記第１センサの特性に基づいて第１空燃比を算出すると共に、前記第２センサの特性に基づいて第２空燃比を算出する算出手段と、
前記内燃機関の始動後、かつ前記触媒が未活性の状態のときの、前記第１センサの特性と前記第２センサの特性との差異、又は、前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出する差異検出手段と、
前記差異に応じて、前記第１センサ及び／又は前記第２センサの応答性を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするセンサの特性補正装置。
【請求項２】
前記特性検出手段は、前記第１センサの特性及び前記第２センサの特性として、それぞれの出力を検出し、
前記差異検出手段は、前記第１センサの出力と前記第２センサの出力との差異を検出し、
前記補正手段は、前記差異に応じて、前記第１センサ及び／又は前記第２センサの出力を、更に補正することを特徴とする請求項１に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記特性検出手段は、前記第１センサの特性及び前記第２センサの特性として、それぞれの応答性を検出し、
前記差異検出手段は、前記第１センサの応答性と前記第２センサの応答性との差異を検出することを特徴とする請求項１に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記第２センサの特性を基準とし、前記第１空燃比が前記第２空燃比と同一となるように、前記第１センサの特性を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記内燃機関の始動後、かつ前記触媒が未活性の状態において、前記内燃機関の空燃比を、所定のリッチ空燃比又はリーン空燃比に制御する空燃比制御手段を、更に備え、
前記差異検出手段は、前記リッチ空燃比又はリーン空燃比に制御されている場合の、前記第１センサと前記第２センサとの特性の差異、又は前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のセンサの特性補正装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月6日(2013.8.6)
【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の上流に設置された空燃比センサである第１センサの特性と、前記触媒下流に設置された空燃比センサである第２センサの特性とを検出する特性検出手段と、
前記第１センサの特性に基づいて第１空燃比を算出すると共に、前記第２センサの特性に基づいて第２空燃比を算出する算出手段と、
前記内燃機関の始動後、かつ前記触媒が未活性の状態のときの、前記第１センサの特性と前記第２センサの特性との差異、又は、前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出する差異検出手段と、
前記差異に応じて、前記第１センサ又は前記第２センサの応答性を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするセンサの特性補正装置。
【請求項２】
前記特性検出手段は、前記第１センサの特性及び前記第２センサの特性として、それぞれの出力を検出し、
前記差異検出手段は、前記第１センサの出力と前記第２センサの出力との差異を検出し、
前記補正手段は、前記差異に応じて、前記第１センサ又は前記第２センサの出力を、更に補正することを特徴とする請求項１に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項３】
前記特性検出手段は、前記第１センサの特性及び前記第２センサの特性として、それぞれの応答性を検出し、
前記差異検出手段は、前記第１センサの応答性と前記第２センサの応答性との差異を検出することを特徴とする請求項１に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記第２センサの特性を基準とし、前記第１空燃比が前記第２空燃比と同一となるように、前記第１センサの特性を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサの特性補正装置。
【請求項５】
前記内燃機関の始動後、かつ前記触媒が未活性の状態において、前記内燃機関の空燃比を、所定のリッチ空燃比又はリーン空燃比に制御する空燃比制御手段を、更に備え、
前記差異検出手段は、前記リッチ空燃比又はリーン空燃比に制御されている場合の、前記第１センサと前記第２センサとの特性の差異、又は前記第１空燃比と前記第２空燃比との差異を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサの特性補正装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明は、上記の目的を達成するため、センサの特性補正装置であって、特性検出手段、算出手段、差異検出手段、及び、補正手段を備える。特性検出手段は、内燃機関の排気経路の触媒の上流に設置された空燃比センサである第１センサの特性と、触媒下流に設置された空燃比センサである第２センサの特性とを検出する。算出手段は、第１センサの特性に基づいて第１空燃比を算出すると共に、第２センサの特性に基づいて第２空燃比を算出する。差異検出手段は、内燃機関の始動後、かつ触媒が未活性の状態のときの、第１特性と第２特性との差異、又は、第１空燃比と第２空燃比との差異を検出する。補正手段は、差異に応じて、第１センサ又は第２センサの特性を補正する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ここで、特性検出手段は、第１センサの特性及び第２センサの特性として、それぞれの出力を検出し、差異検出手段は、第１センサの出力と第２センサの出力との差異を検出するものとすることができる。この場合、補正手段は、差異に応じて、第１センサ又は第２センサの出力を、更に補正する構成とすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
あるいは、特性検出手段が、第１センサの特性及び第２センサの特性として、それぞれの応答性を検出する構成とすることができる。この場合、差異検出手段は、第１センサの応答性と第２センサの応答性との差異を検出するものとすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
ただし、Ｆｒセンサ１０とＲｒセンサ１２との間の排気経路４等の容積に応じた排気ガス輸送分の遅れを考慮して限界電流を比較する。つまりＦｒセンサ１０とＲｒセンサ１２とが同じ排気ガスを検出したと想定される場合の値を比較するものとする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図１２は、本発明の実施の形態５における補正前後の、両センサ２０、１２の出力に基づく空燃比の関係について説明するための図である。図１２において、横軸はＡＦＳ空燃比、縦軸はＣＰＳ空燃比を表している。また、図１２において、破線は補正後のＡＦＳ空燃比とＣＰＳ空燃比との関係を示したものであり、プロットは、実測値に基づくＡＦＳ空燃比とＣＰＳ空燃比との関係を示している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
また、本実施の形態５では、空燃比を複数回検出し、この空燃比の比の平均値を補正係数と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。例えば、空燃比の検出回数を１回として、これを補正係数の算出に用いてもよい。更に、補正係数は、空燃比の比に限らず、ＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比との差、あるいは、その他、ＣＰＳ空燃比とＡＦＳ空燃比の差異（差や比など）に応じて算出される値としてもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
一方、ステップＳ５１０において、触媒活性が認められた場合、あるいは、ステップＳ６０４において算出の完了が認められた場合、次に、補正係数が算出される（Ｓ５１２）。具体的に補正係数は、領域ごと、空燃比がリッチの場合、リーンの場合ごとにそれぞれ分けて算出される。ここでも、限界値が設定されており、このガード値より空燃比が大きい場合は、補正係数の算出には用いられない。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
また、補正用空燃比を、リーン側、リッチ側の全般の領域に限らず、ＣＰＳ空燃比を特に補正すべき一定の領域を設定し、その領域について中心に補正するようにしてもよい。図１５は、この発明の実施の形態６においてＣＰＳ空燃比にばらつきが生じやすい領域を表す図である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
図１７は、この発明の実施の形態７において制御装置１４が実行する制御のルーチンである。図１７のルーチンでは、まず、実施の形態５と同様に前提条件が成立するか否かが判別され（Ｓ７０２）、前提条件の成立が認められない場合には、今回の処理が終了する。一方、ステップＳ７０２において前提条件の成立が認められると、次に、空燃比が補正を行う補正用空燃比に設定される（Ｓ７０４）。補正用空燃比については、実施の形態６のように所定範囲内の予め設定された所定の空燃比である。また、ここで補正用空燃比は、リッチ側の空燃比とするのが効果的である。
【国際調査報告】
2012160651.tif 000020
2012160651.tif 000021
2012160651.tif 000022
2012160651.tif 000023