(57)【要約】【課題】ガス雰囲気の圧力変動により生じるセンサ出力変動の低減と、同センサ出力の応答性確保とを両立させる。【解決手段】エンジン１０には排気マニホールド１３が接続されており、排気マニホールド１３の集合部分にＡ／Ｆセンサ２１が設けられている。Ａ／Ｆセンサ２１の出力はＥＣＵ３０のマイコン３１に逐次入力される。マイコン３１は、Ａ／Ｆセンサ２１における都度のセンサ出力についてなまし演算を実施する。また、マイコン３１は、センサ出力への排気脈動による影響度を判定し、その判定結果に基づいてなまし演算の実施態様を変更する。具体的には、排気脈動による影響度が相対的に小さい場合に、それよりも同影響度が大きい場合に比してなまし演算のなまし率を小さくする。また、排気脈動による影響度に応じてなまし演算を実施するか実施しないかを切り替える。【選択図】      図１
2010038794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路内を流れる排気中の特定成分の濃度を検出するガスセンサに適用されるガスセンサの信号処理装置であり、
前記ガスセンサにおける都度のセンサ出力についてなまし演算を実施する演算手段と、
前記センサ出力への前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて前記なまし演算の実施態様を変更するなまし演算変更手段と、
を備えることを特徴とするガスセンサの信号処理装置。
【請求項２】
前記なまし演算変更手段は、前記判定手段により判定された前記排気通路内の圧力変動による影響度が相対的に小さい場合に、それよりも同影響度が大きい場合に比して前記なまし演算のなまし率を小さくする請求項１に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項３】
前記なまし演算変更手段は、前記判定手段により判定された前記排気通路内の圧力変動による影響度に応じて前記なまし演算を実施するか実施しないかを切り替えるものである請求項１又は２に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記排気通路内のガス雰囲気に基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定するものである請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記センサ出力がストイキを含むストイキ近傍の出力値である場合に前記排気通路内の圧力変動による影響度が小さいと判定し、
前記なまし演算変更手段は、前記センサ出力がストイキ近傍の出力値であって前記排気通路内の圧力変動による影響度が小さいと判定した場合に前記なまし演算を実施しない請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記センサ出力におけるストイキ値からの乖離度を前記排気通路内の圧力変動による影響度を表すパラメータとし、同パラメータに基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定し、
前記なまし演算変更手段は、前記乖離度が大きいほど前記なまし演算のなまし率を大きくする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記センサ出力に基づいて算出される空燃比のリッチ度合い及びリーン度合いの少なくともいずれか一方を前記排気通路内の圧力変動による影響度を表すパラメータとし、同パラメータに基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定し、
前記なまし演算変更手段は、前記リッチ度合いが大きいほど又は前記リーン度合いが大きいほど前記なまし演算のなまし率を大きくする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項８】
前記判定手段は、前記内燃機関の回転速度を前記排気通路内の圧力変動による影響度を表すパラメータとし、同パラメータに基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定し、
前記なまし演算変更手段は、前記内燃機関の回転速度が小さいほど前記なまし演算のなまし率を大きくする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項９】
前記判定手段は、前記排気通路内の圧力変化率を前記排気通路内の圧力変動による影響度を表すパラメータとし、同パラメータに基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定し、
前記なまし演算変更手段は、前記排気通路内の圧力変化率が大きいほど前記なまし演算のなまし率を大きくする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項１０】
前記ガスセンサは、多気筒内燃機関における気筒ごとの排気通路の集合部に設けられる空燃比センサであり、
前記ガスセンサにおける都度のセンサ出力に基づいて気筒ごとの空燃比を算出するものである請求項１乃至９のいずれか一項に記載のガスセンサの信号処理装置。
【請求項１１】
前記ガスセンサは、排気の導入部分に設けられるガス拡散導入部と、このガス拡散導入部を介して導入されるガス成分によりセンサ出力を生じさせる濃度検知部とを備えてなり、前記ガス拡散導入部における気孔率が３０％以上である請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のガスセンサの信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサの信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガスセンサは、例えば内燃機関の排気通路に設けられるＡ／Ｆセンサとして実用化されており、同センサの出力に基づいて混合気の空燃比が検出される。そして、内燃機関の空燃比制御システムでは、Ａ／Ｆセンサにより検出された実空燃比を都度の目標空燃比に一致させるべく空燃比フィードバック制御が実施される。
【０００３】
また、排気通路内では排気圧力の変動（排気脈動）が生じ、その排気脈動に起因してＡ／Ｆセンサの出力値が変動することが考えられる。そこで、排気脈動に起因するセンサ出力値の変動を抑制すべく、複数のセンサ出力値について移動平均処理を行い、その結果を制御に用いる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。センサ出力値について移動平均処理を実施することにより、センサ出力値がなまされ、排気脈動の影響を抑えたＡ／Ｆ検出値が得られることとなる。
【特許文献１】特開２００４−１５０３７９号公報（第１７〜１８頁、図８，９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のごとく複数のセンサ出力値について移動平均処理を実施する場合には排気脈動に起因するセンサ出力変動の低減が可能となる反面、実際のガス雰囲気の変化（ガス濃度変化）に対応するセンサ出力の応答性が損なわれることが懸念される。この場合、Ａ／Ｆセンサでは、実際のガス濃度変化に応じたセンサ出力が生じているものの、マイコン等で移動平均処理が実施されることにより、本来のセンサ出力の変化が把握できない、又は本来のセンサ出力に対して応答遅れが大きくなるという不都合が生じる。
【０００５】
特に近年では、内燃機関における排気エミッションの更なる改善を図るべく、多気筒内燃機関の気筒ごとに空燃比を検出し、その気筒別空燃比の検出結果に基づいて気筒ごとに空燃比制御を行うことが検討されている。かかる場合には、多気筒内燃機関の排気集合部分に設けられたＡ／Ｆセンサの出力値により気筒別空燃比が検出されるが、上記のごとくセンサ出力値の移動平均処理が実施されると、気筒別空燃比を応答良く検出できないという不都合が生じる。
【０００６】
本発明は、ガス雰囲気の圧力変動により生じるセンサ出力変動の低減と、同センサ出力の応答性確保とを両立させることができるガスセンサの信号処理装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００８】
本発明におけるガスセンサの信号処理装置は、ガスセンサにおける都度のセンサ出力についてなまし演算を実施する演算手段と、前記センサ出力への排気通路内の圧力変動による影響度を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に基づいて前記なまし演算の実施態様を変更するなまし演算変更手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
要するに、内燃機関の排気通路においては燃焼周期に合わせて圧力変動が生じ、その圧力変動に起因してセンサ出力が変動することが考えられる。この点、センサ出力についてなまし演算が実施されるため、排気通路内の圧力変動によるセンサ出力の変動を低減できる。
【００１０】
一方で、ガスセンサにおいて、排気通路内の圧力変動がセンサ出力に及ぼす影響は一定でなく、ガス雰囲気や内燃機関の運転状態等に応じて大小変化することを本願発明者らは見出した。この点に鑑みて、本発明では、排気通路内の圧力変動による影響度が判定され、その判定結果に基づいてなまし演算の実施態様が変更されるため、排気通路内の圧力変動による影響度を考慮せずに一様になまし演算を実施する既存の技術とは異なり、必要に応じてセンサ出力の応答性を確保できる。その結果、ガス雰囲気の圧力変動により生じるセンサ出力変動の低減と、同センサ出力の応答性確保とを両立させることができる。
【００１１】
なお、本明細書において「なまし演算」は時系列データを平滑化する演算処理に相当し、同なまし演算には単純移動平均、加重移動平均、指数平滑移動平均などの移動平均処理が含まれる。
【００１２】
ここで、請求項２に記載したように、前記なまし演算変更手段は、前記判定手段により判定された前記排気通路内の圧力変動による影響度が相対的に小さい場合に、それよりも同影響度が大きい場合に比して前記なまし演算のなまし率を小さくするとよい。この場合、センサ出力に対して都度好適ななまし率を設定できる。排気通路内の圧力変動による影響度が小さい場合には、なまし率を小さくすることで、ガス濃度に応じて生じる本来のセンサ出力値を取得できる。
【００１３】
また、請求項３に記載したように、前記なまし演算変更手段は、前記判定手段により判定された前記排気通路内の圧力変動による影響度に応じて前記なまし演算を実施するか実施しないかを切り替えるものであるとよい。例えば、なまし演算を実施するのを排気通路内の圧力変動による影響度が大きい場合のみとし、排気通路内の圧力変動による影響度が小さい場合になまし演算を実施しないようにする。これにより、センサ出力変動の低減を図りつつ、ガス濃度に応じて生じる本来のセンサ出力値を取得できる。
【００１４】
本願発明者らによれば、センサ出力への排気通路内の圧力変動による影響度は、次の各事項により変動することが確認されている。
（１）排気通路内のガス雰囲気
（２）内燃機関の回転速度
（３）排気通路内の圧力変化率
上記（１）について補足すると、排気中にリーン成分（Ｏ2）及びリッチ成分（ＨＣ等）がほとんど存在せずストイキ雰囲気（ストイキ又はストイキ近傍）にある場合には、排気圧力変動によるセンサ出力の変動がほとんど生じないのに対し、ガス雰囲気がリーン雰囲気又はリッチ雰囲気になると、排気圧力変動によるセンサ出力の変動が生じることが確認されている。
【００１５】
上記（２）については、内燃機関の回転速度が低い場合と高い場合とを比較すると、回転速度が高い方が排気圧力変動によるセンサ出力の変動が小さくなることが確認されている。
【００１６】
上記（３）については、排気通路内の圧力変化率が小さい場合と大きい場合とを比較すると、圧力変化率が大きい方が排気圧力変動によるセンサ出力の変動が大きくなることが確認されている。
【００１７】
以上を鑑みて、請求項４に記載の発明では、排気通路内のガス雰囲気に基づいて排気通路内の圧力変動による影響度を判定する。この場合、都度のガス雰囲気が、センサ出力変動が生じにくい雰囲気であれば、なまし演算を実施しない、又はなまし演算のなまし率を小さくする。これにより、排気通路内のガス雰囲気が都度変化することを考慮しつつ、都度適正なセンサ出力値を取得できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、センサ出力がストイキを含ストイキ近傍の出力値である場合に前記排気通路内の圧力変動による影響度が小さいと判定する。そして、センサ出力がストイキ近傍の出力値であって前記排気通路内の圧力変動による影響度が小さいと判定した場合になまし演算を実施しない。追記すると、センサ出力がストイキ近傍の出力値でない場合のみなまし演算を実施する。これにより、ストイキ雰囲気（ストイキ及びその近傍）でのセンサ出力の応答性を確保できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、センサ出力におけるストイキ値からの乖離度を前記排気通路内の圧力変動による影響度を表すパラメータとし、同パラメータに基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定する。そして、乖離度が大きいほど前記なまし演算のなまし率を大きくする。これにより、排気通路内のガス雰囲気としてリッチ度合い又はリーン度合いが変化しても、都度適正なセンサ出力値を取得できる。なお、排気通路内の圧力変動による影響度は、センサ出力のストイキ値に対するリッチ側の乖離度及びリーン側の乖離度の少なくとも一方により判定可能である。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、センサ出力に基づいて算出される空燃比のリッチ度合い又はリーン度合いを前記排気通路内の圧力変動による影響度を表すパラメータとし、同パラメータに基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定する。そして、リッチ度合いが大きいほど又はリーン度合いが大きいほど前記なまし演算のなまし率を大きくする。これにより、排気通路内のガス雰囲気としてリッチ度合い又はリーン度合いが変化しても、都度適正なセンサ出力値を取得できる。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、内燃機関の回転速度を前記排気通路内の圧力変動による影響度を表すパラメータとし、同パラメータに基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定する。そして、内燃機関の回転速度が小さいほどなまし演算のなまし率を大きくする。これにより、内燃機関の回転速度が変化することで排気通路内の圧力変動による影響度が変化しても、都度適正なセンサ出力値を取得できる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、排気通路内の圧力変化率を前記排気通路内の圧力変動による影響度を表すパラメータとし、同パラメータに基づいて前記排気通路内の圧力変動による影響度を判定する。そして、排気通路内の圧力変化率が大きいほどなまし演算のなまし率を大きくする。これにより、排気通路内の圧力変化率が変化することで排気通路内の圧力変動による影響度が変化しても、都度適正なセンサ出力値を取得できる。
【００２３】
ガスセンサは、多気筒内燃機関における気筒ごとの排気通路の集合部に設けられる空燃比センサであり、本信号処理装置は、ガスセンサにおける都度のセンサ出力に基づいて気筒ごとの空燃比を算出するものであるとよい（請求項１０）。複数気筒の排気集合部に設けられる空燃比センサの場合、センサ計測点では所定の燃焼順序で気筒ごとの排気が到達する。この場合、センサ出力のなまし演算を実施すると、気筒ごとの空燃比の検出が困難となる。この点、上記のとおりなまし演算の実施態様を適宜変更することにより、気筒別空燃比を好適に算出することが可能となる。
【００２４】
特に、ガスセンサの出力値に基づいて気筒別空燃比を算出するとともに、ストイキを目標空燃比として空燃比フィードバック制御を実施する場合には、ストイキ相当のセンサ出力値を高応答で求めることができ、気筒別空燃比を適正に算出できる。したがって、気筒ごとの空燃比フィードバック制御を精度良く実施できる。
【００２５】
センサ出力への排気通路内の圧力変動による影響はガスセンサの構造によっても大小相違し、特にガスセンサに設けられるガス拡散導入部（いわゆる拡散抵抗層など）の構造によって相違することが本願発明者らにより確認されている。具体的には、排気通路内の圧力変動による影響は、ガスセンサのガス拡散導入部におけるガスの通りやすさに依存しており、ガス拡散導入部の気孔率が３０％以上であるガスセンサ（請求項１１）では、ガスがガス拡散導入部を通りやすく、排気通路内の圧力変動による影響を受けやすいものとなると考えられる。
【００２６】
つまり、ガス拡散導入部の気孔率を３０％以上として応答性を高めたガスセンサでは、ガス濃度変化に対して高応答であるが故に、排気通路内の圧力変動に起因するセンサ出力変動が生じやすいものとなる。また、気孔率をそれ以上（例えば４０％以上、５０％以上）にしたガスセンサでは、一層排気通路内の圧力変動に起因するセンサ出力変動が生じやすいものとなる。こうした高応答のガスセンサにおいて、上記のようにセンサ出力についてのなまし演算の実施態様を適宜変更することにより、排気通路内の圧力変動により生じるセンサ出力変動の低減を図りつつ、ガスセンサの応答性能を活かしたガス濃度検出を実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両に搭載される多気筒火花点火式のガソリンエンジンを制御対象とするエンジン制御システムに具体化しており、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により同エンジンの運転状態を制御するものとしている。図１は、エンジン制御システムの概略構成図である。
【００２８】
図１において、本実施形態のエンジン１０は４気筒ガソリンエンジンであり、同エンジン１０には、吸気マニホールド１１とその上流側の吸気管１２とを備えてなる吸気装置が設けられるとともに、排気マニホールド１３とその下流側の排気管１４とを備えてなる排気装置が設けられている。吸気装置により吸気通路が形成され、排気装置により排気通路が形成されている。吸気管１２にはスロットル弁１５が設けられ、エンジン１０の吸気ポートには気筒ごとに燃料噴射弁１６が設けられている。吸気マニホールド１１の集合部分（サージタンク）には、吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ１７が設けられている。なお、エンジン１０として、ポート噴射式エンジンに代えて、筒内噴射式エンジンを採用することも可能である。
【００２９】
また、排気マニホールド１３の集合部分にはＡ／Ｆセンサ２１が設けられ、その下流側、すなわち排気管１４には三元触媒等の触媒２２が設けられている。Ａ／Ｆセンサ２１は、ジルコニア等の固体電解質よりなるセンサ素子を有し、排気中のリッチ成分（ＨＣ等）及びリーン成分（Ｏ2）に応じて電流信号（センサ出力）を生じることで、リッチ領域からリーン領域にかけて広域に空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するものとなっている。なお、エンジン１０において吸気・排気バルブや点火装置等、他の周知構成については図示及びその説明を割愛する。
【００３０】
エンジン１０では、所定の燃焼順序（例えば＃１→＃３→＃４→＃２）で気筒ごとに燃料噴射弁１６による燃料噴射が行われ、図示しない吸気バルブの開弁に伴い混合気が各気筒の燃焼室内に吸入される。そして、各気筒で混合気が燃焼に供された後、排気が図示しない排気バルブの開弁に伴い排気マニホールド１３に順次排出される。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する周知のマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３１を主体として構成されており、ＲＯＭ内に格納されている各種の制御プログラムを実行することでエンジン１０の運転に関して各種の制御を実行する。詳しくは、ＥＣＵ３０には、上述した吸気圧センサ１７及びＡ／Ｆセンサ２１の検出信号や、それ以外にも、エンジン回転速度を検出するための回転速度センサ２３、エンジン水温を検出するための水温センサ２４などから検出信号が逐次入力される。そして、マイコン３１は、これら各センサの検出信号に基づいて吸気管圧力ＰＭ、空燃比ＡＦ、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン水温など、都度のエンジン運転状態を表す各種パラメータを所定の演算周期で算出するとともに、燃料噴射弁１６による燃料噴射量制御や点火装置による点火時期制御等を実施する。燃料噴射量制御について具体的には、マイコン３１は、都度のエンジン運転状態に基づいて目標空燃比を設定するとともに、Ａ／Ｆセンサ２１の出力値により算出した実空燃比が目標空燃比に一致するよう空燃比フィードバック制御を実施する。
【００３２】
空燃比フィードバック制御について補足説明する。本実施形態では、空燃比の気筒間ばらつきを解消することを目的として、Ａ／Ｆセンサ２１の出力値に基づいて気筒別空燃比を検出し、その気筒別空燃比に基づいて気筒別の空燃比補正値を算出する。そして、気筒別の空燃比補正値を用いて気筒ごとに燃料噴射量を制御する。
【００３３】
ちなみに、空燃比の気筒間ばらつきは、各気筒の燃料噴射弁１６における個体差、経時変化による性能差や、気筒ごとに生じる吸入空気量の差異に起因するものである。近年では、各気筒の吸気バルブの開弁動作を可変動弁機構の作動により調整し、その吸気バルブの開閉により各気筒への吸入空気量を制御する技術も実用化されている。それゆえに、気筒ごとに吸入空気量の差異が生じやすくなり、これが空燃比の気筒間ばらつきが生じる要因となっている。
【００３４】
ここで、Ａ／Ｆセンサ２１の構成を図２を用いて説明する。図２は、積層構造のセンサ素子４０についてその内部構造を示す断面図である。
【００３５】
センサ素子４０は、固体電解質層４１、拡散抵抗層４２、遮蔽層４３及び絶縁層４４を有し、これらが図の上下に積層されて構成されている。同素子の周囲には図示しない保護層が設けられている。長方形板状の固体電解質層４１は部分安定化ジルコニア製のシートであり、その固体電解質層４１を挟んで上下一対の電極４５，４６が対向配置されている。拡散抵抗層４２は電極４５へ排気を導入するための多孔質シートからなり、遮蔽層４３は排気の透過を抑制するための緻密層からなる。拡散抵抗層４２には、電極４５を囲むようにして排気チャンバ４７が設けられている。なお、拡散抵抗層４２が「ガス拡散導入部」に相当し、固体電解質層４１及び電極４５，４６が「濃度検知部」に相当する。
【００３６】
拡散抵抗層４２と遮蔽層４３は何れも、アルミナ、スピネル、ジルコニア等のセラミックスをシート成形法等により成形したものであるが、ポロシティの平均孔径及び気孔率の違いによりガス透過率が相違するものとなっている。
【００３７】
絶縁層４４はアルミナ等の高熱伝導性セラミックスからなり、電極４６に対面する部位には大気ダクト４８が形成されている。また、同絶縁層４４にはヒータ４９が埋設されている。ヒータ４９は、バッテリ電源からの通電により発熱する線状の発熱体よりなり、その発熱により素子全体を加熱する。なお、以下の説明では、固体電解質層４１を挟んで設けられる一対の電極４５，４６のうち、排気チャンバ４７側の電極４５をガス検出電極４５、大気ダクト４８側の電極４６を基準電極４６とも称することとする。
【００３８】
上記構成のセンサ素子４０において、その周囲の排気（排気通路内の排気）は拡散抵抗層４２の側方部位から導入された後、拡散抵抗層４２内を経由して排気チャンバ４７に流れ込み、ガス検出電極４５に達する。排気がリーンの場合、排気中の酸素がガス検出電極４５で分解され、固体電解質層４１を通じて基準電極４６から大気ダクト４８に排出される。このとき、センサ素子４０では、基準電極４６→ガス検出電極４５の向きにセンサ電流（正の電流に相当）が流れることとなる。また、排気がリッチの場合、逆に大気ダクト４８内の酸素が基準電極４６で分解され、固体電解質層４１を通じてガス検出電極４５から排気チャンバ４７に排出される。このとき、センサ素子４０では、ガス検出電極４５→基準電極４６の向きにセンサ電流（負の電流に相当）が流れることとなる。
【００３９】
図１の説明に戻り、ＥＣＵ３０には、Ａ／Ｆセンサ２１のセンサ素子に流れる電流（前記一対の電極間に流れるセンサ電流）を計測するためのセンサ制御回路３２が設けられている。センサ制御回路３２について簡単に説明すれば、同制御回路３２は、センサ電流を計測する電流計測部を備えており、その電流計測部での電流計測により得られたセンサ電流信号を所定の増幅率にて増幅した後、マイコン３１に出力する。マイコン３１では、センサ制御回路３２から入力したセンサ電流信号（センサ電流値ＩＬ）に基づいて都度の空燃比ＡＦを算出する。
【００４０】
図３（ａ）は、空燃比ＡＦとセンサ電流値ＩＬとの関係を示す図であり、例えば、ＡＦ＝ストイキ（１４．７）、すなわち酸素濃度＝０％である場合のセンサ電流値ＩＬは「０ｍＡ」である。ＡＦ＝リッチではセンサ電流値ＩＬが負の電流となり、リッチ度合いが大きいほどセンサ電流値ＩＬが負側に大きくなる関係となっている。また、ＡＦ＝リーンではセンサ電流値ＩＬが正の電流となり、リーン度合いが大きいほどセンサ電流値ＩＬが正側に大きくなる関係となっている。
【００４１】
なお、センサ制御回路３２は、上述したセンサ電流の計測機能以外に、都度のセンサ電流に応じてセンサ印加電圧を可変に制御する印加電圧制御機能や、センサ素子のインピーダンスを検出するインピーダンス検出機能、センサ素子を活性状態に保持するべくヒータの通電制御を実行するヒータ制御機能を有している。
【００４２】
ところで、エンジン１０の排気通路においては燃焼周期に合わせて圧力変動が生じ、その圧力変動に起因してセンサ電流（センサ出力）が変動する。これについて補足すると、エンジン１０の各気筒では所定順序で燃焼が行われ、その燃焼後に排気バルブが開弁されて排気が排気通路（排気マニホールド１３）に排出される。このとき、各気筒での排気バルブの開弁の都度、排気圧力が上昇し、全気筒を通じて見ると、燃焼周期（排気周期でもある）に合わせて排気圧力が変動する（排気脈動が生じる）。かかる場合、Ａ／Ｆセンサ２１のセンサ素子４０では、拡散抵抗層４２を通じて排気チャンバ４７にガス（排気）を送る際、そのガスの圧力（排気圧力）の影響により排気チャンバ４７内の単位ガスあたりの分子量が変動し、それに起因してセンサ電流が変動する。このとき、排気圧力が大きく変化するほど、センサ電流の変動量も大きくなる。
【００４３】
空燃比ＡＦとセンサ電流値ＩＬとの関係で見ると、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、排気脈動が生じる際、その排気脈動に応じてセンサ電流値ＩＬが正側及び負側に変動し、その変動量（振幅）は排気圧力変化率に応じて変動する。図３（ｂ）（ｃ）には、排気圧力変化率の違いによるセンサ出力特性のばらつきを示しており、図中、実線は、センサ電流値ＩＬが変動する際の上限値と下限値とを示す。このとき、排気圧力変化率が大きくなるほど、センサ電流値ＩＬの変動量が大きくなる。
【００４４】
近年では、空燃比変化に対するＡ／Ｆセンサ２１の出力応答性を高めるべく、多孔質材料からなる拡散抵抗層４２の気孔率を高めることが検討されており、こうして気孔率を高めることで、センサ出力への排気脈動による影響の受けやすさ（脈動感度）が大きくなると考えられる。
【００４５】
上記のように排気脈動に応じてセンサ電流値ＩＬが変動することの対策として、マイコン３１においてセンサ電流値ＩＬがサンプリング（取得）される都度、なまし演算が実施される。なまし演算は、所定周期でサンプリングされるセンサ電流値ＩＬの時系列データを平滑化する平滑化処理であり、例えば、次の式（１）によりなまし演算が実施される。式（１）において、「ＩＬｓｍ」がなまし値、「Ｋ」がなまし率である。「ＩＬｓｍ」の添字(i)は今回値を、添字(i-1)は前回値を示している。
【００４６】
ＩＬｓｍ(i)＝ＩＬｓｍ(i-1)×（Ｋ−１）／Ｋ＋ＩＬ×（１／Ｋ）    …（１）
都度のセンサ電流値ＩＬについてなまし演算が実施されることにより、排気脈動によりセンサ電流値ＩＬが変動してもその変動分を排除できる。
【００４７】
ただしその反面、センサ電流のなまし演算を実施することで、実際のガス雰囲気の変化に対応する出力応答性が低下する。つまり、排気通路内のガス雰囲気が実際に変化していても、なまし後のセンサ電流値ではそのガス雰囲気の変化分が排除されてしまう。特に、上述したように、空燃比の気筒間ばらつきを解消すべく気筒別空燃比を検出する場合には、センサ電流のなまし演算を実施することで、気筒間ばらつきが検出しづらくなると考えられる。
【００４８】
また、本願発明者らの知見によれば、Ａ／Ｆセンサ２１において、排気脈動がセンサ電流（センサ出力）に及ぼす影響は一定でなく、ガス雰囲気やエンジン運転状態等に応じて大小変化する。そこで本実施形態では、センサ電流への排気脈動による影響度を判定し、その影響度に基づいてなまし演算の実施態様を変更することとしている。
【００４９】
なまし演算の実施態様を変更することには、なまし演算の実施／非実施の切り替えることや、なまし演算のなまし率を変更することが含まれる。例えば、センサ電流への排気脈動による影響度が大きい場合（センサ出力変動が生じ易い場合）にはなまし演算を実施し、同影響度が小さい場合（センサ出力変動が生じにくい場合）にはなまし演算を実施しない。或いは、センサ電流への排気脈動による影響度が小さい場合に、それよりも同影響度が大きい場合に比してなまし演算のなまし率を小さくする。
【００５０】
センサ電流への排気脈動による影響度を表すパラメータとして具体的には、（１）ガス雰囲気、（２）エンジン回転速度、（３）排気圧力変化率がある。本実施形態では、これら各パラメータに基づいてセンサ電流値ＩＬへの排気脈動による影響度を判定し、その判定結果に基づいてなまし演算の実施態様を変更する。
【００５１】
（１）ガス雰囲気について補足すると、排気中にリーン成分（Ｏ2）及びリッチ成分（ＨＣ等）がほとんど存在せずストイキ雰囲気（ストイキ又はストイキ近傍）にある場合には、排気脈動によるセンサ電流の変動がほとんど生じないのに対し、ガス雰囲気がリーン雰囲気又はリッチ雰囲気になると、排気脈動によるセンサ電流の変動が生じることが確認されている。
【００５２】
図４には、空燃比がリーン、ストイキ近傍、リッチのそれぞれである場合におけるセンサ電流の変動の様子を示している。なお、図４の（ａ）〜（ｃ）の各々において上段にはセンサ電流値ＩＬの推移を、下段には排気圧の推移を示している。
【００５３】
図４の（ａ）、（ｃ）に示すように、空燃比がリーン又はリッチの場合には、排気脈動に対するセンサ電流値ＩＬの変動が大きい。つまり、センサ電流値ＩＬへの排気脈動による影響度が大きい状態となっている。また、センサ電流値ＩＬのリッチ度合い又はリーン度合いが大きいほど、換言すればセンサ電流値ＩＬにおけるストイキ値（０ｍＡ）からの乖離度が大きいほど、排気脈動による影響度が大きくなることも確認されている。なお、図４の（ａ）、（ｃ）において、二点鎖線で示すセンサ電流の推移は、なまし演算後のセンサ電流波形を示している。
【００５４】
これに対し、図４の（ｂ）に示すように、空燃比がストイキ近傍である場合には、排気脈動に対するセンサ電流値ＩＬの変動がほとんど無い。つまり、センサ電流値ＩＬへの排気脈動による影響度が小さい状態となっている。ストイキ雰囲気で排気脈動に対するセンサ電流値ＩＬの変動がほとんど無いのは、反応ガスがほとんど無いためであると考えられる。
【００５５】
ちなみに、図４の（ｂ）では、７２０°ＣＡ周期（排気脈動の４周期分）でセンサ電流値ＩＬが増加しているが、これは、エンジン１０の４気筒のうちいずれか１気筒で、制御誤差等による空燃比ずれ（空燃比の気筒間ばらつき）が生じているためである。これを解消する一手段が気筒別の空燃比フィードバック制御である。
【００５６】
以上から、センサ電流値ＩＬがストイキ相当の値（ほぼ０ｍＡ）である場合に排気脈動による影響度が小さいと判定してなまし演算を実施しないこととしている。また、センサ電流値ＩＬのリッチ値又はリーン値に基づいて排気脈動による影響度を判定し、リッチ度合い又はリーン度合いが大きい値であるほどなまし演算のなまし率を大きくすることとしている。
【００５７】
次に、（２）エンジン回転速度について補足する。エンジン回転速度が低い場合と高い場合とを比較すると、エンジン回転速度が高い方が排気脈動によるセンサ電流の変動が小さくなる。つまり、エンジン回転速度とエンジンの排気脈動の周期（以下、排気周期という）との関係は図５のとおりであり、エンジン回転速度が大きくなるほど排気周期が短くなる。この場合、排気周期とセンサ電流値ＩＬのサンプリング周期との関係において、排気周期がサンプリング周期とほぼ同じになる、又は排気周期がサンプリング周期よりも短くなると、センサ電流値ＩＬにおいて排気脈動の影響が反映されなくなる。そこで、エンジン回転速度を排気脈動による影響度を判定し、エンジン回転速度が小さいほどなまし演算のなまし率を大きくすることとしている。
【００５８】
次に、（３）排気圧力変化率について補足する。排気圧力変化率が小さい場合と大きい場合とを比較すると、排気圧力変化率が大きい方が排気脈動によるセンサ電流の変動が大きくなる。排気圧力変化率は排気脈動の発生時における排気圧力のボトム値とピーク値との差に相当する。つまり、ガス雰囲気がリッチである場合、排気圧力変化率が大きいほどセンサ電流値ＩＬが負側に大きい値に変動し、ガス雰囲気がリーンである場合、排気圧力変化率が大きいほどセンサ電流値ＩＬが正側に大きい値に変動する（図３（ｂ）（ｃ）参照）。そこで、排気圧力変化率に基づいて排気脈動による影響度を判定し、排気圧力変化率が大きいほどなまし演算のなまし率を大きくすることとしている。
【００５９】
図６は、Ａ／Ｆセンサ２１の出力信号（センサ電流）についての信号処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ３０内のマイコン３１により所定の時間周期（例えば４ｍｓｅｃ周期）で繰り返し実行される。
【００６０】
図６において、ステップＳ１１では、Ａ／Ｆセンサ２１が活性完了状態にあるか否かを判定する。未活性であればステップＳ１１を繰り返し実行し、活性完了であれば後続のステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、センサ制御回路３２によるセンサ電流の計測値（センサ電流値ＩＬ）を取得する。その後、ステップＳ１３では、センサ電流値ＩＬがストイキ近傍の値（すなわち、ほぼ０ｍＡ）であるか否かを判定する。ＹＥＳであればステップＳ１４に進み、ＮＯであればステップＳ１５に進む。
【００６１】
ステップＳ１４では、前記ステップＳ１２で取得したセンサ電流値ＩＬを、今回認識するセンサ電流値ＩＬＡとする。つまり、センサ電流値ＩＬがストイキ近傍の値である場合には、センサ電流値ＩＬについてのなまし演算が実施されることなく、そのセンサ電流値ＩＬをそのまま用いて気筒別空燃比の演算等が実施される。
【００６２】
また、ステップＳ１５〜Ｓ１７では、都度のガス雰囲気、エンジン回転速度、排気圧力変化率に基づいてなまし率Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を算出する。詳細には、ステップＳ１５では、都度のセンサ電流値ＩＬに基づいてなまし率Ｋ１を算出する。このとき、例えば図７（ａ）の関係を用いてなまし率Ｋ１を算出する。図７（ａ）では、センサ電流値ＩＬがストイキ値（ほぼ０ｍＡ）であればＫ１＝１、リッチ値又はリーン値であればＫ１＞１となる関係が定められている。特に、リッチ度合いが大きくなるほど、又はリーン度合いが大きくなるほど、なまし率Ｋ１として大きな値が設定されるようになっている。
【００６３】
また、ステップＳ１６では、都度のエンジン回転速度に基づいてなまし率Ｋ２を算出する。このとき、例えば図７（ｂ）の関係を用いてなまし率Ｋ２を算出する。図７（ｂ）では、高回転になるほどなまし率Ｋ２として小さな値が設定されるようになっている。
【００６４】
ステップＳ１７では、都度の排気圧力変化率に基づいてなまし率Ｋ３を算出する。このとき、例えば図７（ｃ）の関係を用いてなまし率Ｋ３を算出する。図７（ｃ）では、排気圧力変化率が大きくなるほどなまし率Ｋ３として大きな値が設定されるようになっている。
【００６５】
その後、ステップＳ１８では、上記算出したなまし率Ｋ１〜Ｋ３を用いて最終のなまし率ＫＡを算出する。具体的には、なまし率Ｋ１〜Ｋ３を全て掛け合わせて最終のなまし率ＫＡを算出する（ＫＡ＝Ｋ１・Ｋ２・Ｋ３）。又は、これに代えて、なまし率Ｋ１〜Ｋ３のうち最大値を最終のなまし率ＫＡとする構成も可能である（ＫＡ＝ｍａｘ（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３））。
【００６６】
その後、ステップＳ１９では、最終のなまし率ＫＡを用いてなまし演算を実施し、センサ電流値のなまし値ＩＬｓｍを算出する。なまし演算について上述した式（１）を用いればよい。
【００６７】
ステップＳ２０では、前記ステップＳ１２で取得したセンサ電流値のなまし値ＩＬｓｍを、今回認識するセンサ電流値ＩＬＡとする。つまり、センサ電流値のなまし値ＩＬｓｍがストイキ近傍の値でない場合（ステップＳ１３がＮＯの場合）には、センサ電流値ＩＬについてのなまし演算が実施され（ステップＳ１９）、なまし演算後のなまし値ＩＬｓｍを用いて気筒別空燃比の演算等が実施される。
【００６８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６９】
センサ電流値ＩＬ（センサ出力）への排気脈動による影響度を判定し、その判定結果に基づいてなまし演算の実施態様を変更する構成とした。これにより、排気脈動による影響度を考慮せずに一様になまし演算を実施する既存の技術とは異なり、必要に応じてセンサ出力の応答性を確保できる。その結果、排気脈動により生じるセンサ出力変動の低減と、同センサ出力の応答性確保とを両立させることができる。
【００７０】
各気筒の空燃比を個別に検出し、その気筒別空燃比に基づいて気筒別の空燃比フィードバック制御を実施する制御システムでは、センサ電流値ＩＬのなまし演算を実施することは気筒別空燃比を検出する上で不利になると考えられる。これはＡ／Ｆセンサ２１が高応答でガス濃度（空燃比）を検出しても、その高応答出力がなまされてしまうからである。この点、上記のとおり排気脈動により生じるセンサ出力変動の低減と、同センサ出力の応答性確保とを両立させることができれば、ガス濃度に応じたセンサ出力（特にストイキ相当のセンサ出力）を高応答で求めることができ、気筒別空燃比を適正に算出できる。したがって、気筒ごとの空燃比フィードバック制御を精度良く実施できる。
【００７１】
将来的には、更なる排気ミッションの改善を図るべく、上記のような気筒別の空燃比フィードバック制御を実施するニーズが高まると考えられるが、こうしたニーズにも好適に応えることができる。
【００７２】
なまし演算の実施態様を変更することの具体的な手段として、排気脈動による影響度が相対的に小さい場合に、それよりも同影響度が大きい場合に比してなまし演算のなまし率を小さくするようにした（図６のＳ１５〜Ｓ１７）。また、排気脈動による影響度に応じてなまし演算を実施するか実施しないかを切り替えるようにした（図６のＳ１３）。これにより、センサ出力変動の低減を図りつつ、ガス濃度に応じて生じる本来のセンサ出力値を取得できる。
【００７３】
センサ電流値ＩＬへの排気脈動による影響度を表すパラメータとして、センサ電流値ＩＬ、エンジン回転速度、排気圧力変化率を用いたため、エンジン運転状態の変化等によってこれら各パラメータの変化に応じて排気脈動による影響度が変化しても、都度適正なセンサ電流値ＩＬを取得できる。
【００７４】
ところで、Ａ／Ｆセンサ２１において、排気脈動による影響の受けやすさはセンサ構造によって変わると考えられる。この排気脈動による影響の受けやすさは、拡散抵抗層４２におけるガスの通りやすさであるとも言える。すなわち、排気脈動による影響の受けやすさ（ガスの通りやすさ）は、主にはセンサ素子４０の拡散抵抗層４２の気孔率によって変わり、その他、拡散抵抗層４２の断面積（ガス通過方向に直交する方向における断面積）や拡散距離によっても変わると考えられる。例示すると、拡散抵抗層４２の気孔率が所定値（例えば４０％）以上であるＡ／Ｆセンサでは、出力応答性に優れている反面、ガスが拡散抵抗層４２を通りやすく、排気脈動による影響を受けやすいものとなる。
【００７５】
ここで、排気脈動の影響を受けやすいＡ／Ｆセンサと、排気脈動の影響を受けにくいＡ／Ｆセンサとの区分けを考える。上述したとおり、排気脈動による影響の受けやすさ（ガスの通りやすさ）は、センサ素子４０の拡散抵抗層４２の気孔率、拡散抵抗層４２の断面積及び拡散距離によって変わると考えられる。この場合、拡散抵抗層４２の拡散距離Ｌ、断面積Ｓ（＝幅Ｄ×高さＨ）、気孔率αが異なる３つのＡ／Ｆセンサ（センサＳＮ１，センサＳＮ２、センサＳＮ３）を想定し、それらが排気脈動の影響を受けやすいＡ／Ｆセンサか、排気脈動の影響を受けにくいＡ／Ｆセンサかを考察する。なお、センサＳＮ１〜ＳＮ３はセンサ素子の基本構造は同一（図２参照）であり、センサＳＮ１が本実施形態のＡ／Ｆセンサ２１に相当する。これら３つのセンサＳＮ１〜ＳＮ３について具体的数値は以下の通りである。
【００７６】
［センサＳＮ１］
Ｌ＝１．１ｍｍ、Ｄ＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．０２ｍｍ、α＝６０％
［センサＳＮ２］
Ｌ＝１．１ｍｍ、Ｄ＝６．３５ｍｍ、Ｈ＝０．０２ｍｍ、α＝４４％
［センサＳＮ３］
Ｌ＝１．４ｍｍ、Ｄ＝１９ｍｍ、Ｈ＝０．２４ｍｍ、α＝１５％
上記３つのセンサＳＮ１〜ＳＮ３について、センサ出力への排気脈動による影響を実験等により確認した結果、センサＳＮ１，ＳＮ２は、排気脈動によるセンサ出力の変動が生じ、排気脈動の影響を受けやすいＡ／Ｆセンサであることが確認された。これに対し、センサＳＮ３は、排気脈動によるセンサ出力の変動が生じず（詳しくは、センサ出力の変動が微小であり）、排気脈動の影響を受けにくいＡ／Ｆセンサであることが確認された。
【００７７】
気孔率αを指標とする場合について言えば、例えばしきい値を３０％とし、α≧３０％であれば排気脈動の影響を受けやすいＡ／Ｆセンサであるとする。これにより、気孔率αに基づいて、排気脈動の影響を受けやすいＡ／Ｆセンサか排気脈動の影響を受けにくいＡ／Ｆセンサかを区分けすることが可能である。つまり、α≧３０％であるＡ／Ｆセンサであれば、上記図６等で説明したようにセンサ電流値ＩＬ（センサ出力）への排気脈動による影響度を判定し、その判定結果に基づいてなまし演算の実施態様を変更するといった構成を採用することが有効である。
【００７８】
また、図２の構造とは異なる他のセンサ素子（Ａ／Ｆセンサ）についても考察する。例えば、１セル構造のセンサ素子に代えて、ポンプセル及び起電力セルを有する多セル構造のセンサ素子を用いる。多セル構造のセンサ素子について図８（ａ），（ｂ）を用いて簡単に説明する。なお、図８（ａ）に示すセンサ素子６０は、図２のセンサ素子４０と同様に多孔質拡散タイプの素子構造を有し、図８（ｂ）に示すセンサ素子６０は、ピンホール拡散タイプの素子構造を有する。
【００７９】
図８（ａ）に示すセンサ素子６０では、３層の固体電解質層６１，６２，６３を有し、固体電解質層６１には一対の電極６４，６５が対向配置され、固体電解質層６２には一対の電極６６，６７が対向配置されている。
【００８０】
本センサ素子６０では、固体電解質層６１及び電極６４，６５によりポンプセル７１が構成され、固体電解質層６２及び電極６６，６７により酸素検知セル７２が構成されている。また、固体電解質層６３は、酸素基準室６８を形成するための壁材を構成している。センサ素子６０が積層構造を有することは、前述のセンサ素子４０等と同じである。符号６９は多孔質拡散層、符号７０はガス検出室（排気チャンバ）である。多孔質拡散層６９が「ガス拡散導入部」に相当する。ポンプセル７１を構成する一対の電極６４，６５のうち、ガス検出室７０側の電極６５が「ガス検出電極（排ガス側電極）」であり、他側の電極６４が「基準電極」である。なお、酸素検知セル７２は、一般に起電力セル、酸素濃度検出セルとも称される。
【００８１】
酸素検知セル７２の電極６７の電位は比較器７５の負側入力端子に入力され、同比較器７５の正側入力端子には比較電圧Ｖｒｅｆが入力される。ポンプセル７１の電極６４と比較器７５の出力との間には電流検出抵抗７６が接続されており、その電流検出抵抗７６の両端子のＡ点及びＢ点がセンサ出力として取り出されるようになっている。この場合、リーン時にはＢ→Ａの向きに電流検出抵抗７６に電流が流れ、逆にリッチ時にはＡ→Ｂの向きに電流検出抵抗７６に電流が流れる。
【００８２】
また、図８（ｂ）に示すセンサ素子８０では、２層の固体電解質層８１，８２を有しており、一方の固体電解質層８１には一対の電極８３，８４が対向配置され、他方の固体電解質層８２には一対の電極８５，８６が対向配置されている。なお、電極８３〜８５は図の左右対象に２カ所に見えるが、それらは紙面の前後何れかの部位で連結された同一部材である。
【００８３】
本センサ素子８０では、固体電解質層８１及び電極８３，８４によりポンプセル９１が構成され、固体電解質層８２及び電極８５，８６により酸素検知セル９２が構成されている。センサ素子８０が積層構造を有することは、前述のセンサ素子４０と同じである。符号８７はガス導入孔（ピンホール）、符号８８は多孔質拡散層、符号８９は大気ダクト、符号９０はヒータである。なお、ガス導入孔８７を囲むようにして円板状の多孔質拡散層８８が設けられ、その外周側に電極８４，８５が設けられている。ガス導入孔８７と多孔質拡散層８８とが「ガス拡散導入部」に相当する。ポンプセル９１を構成する一対の電極８３，８４のうち、多孔質拡散層８８側の電極８４が「ガス検出電極（排ガス側電極）」であり、他側の電極８３が「基準電極」である。
【００８４】
酸素検知セル９２の電極８６の電位は比較器９５の負側入力端子に入力され、同比較器９５の正側入力端子には比較電圧Ｖｒｅｆが入力される。ポンプセル９１の電極８３と比較器９５の出力端子との間には電流検出抵抗９６が接続されており、その電流検出抵抗９６の両端子のＡ点及びＢ点がセンサ出力として取り出されるようになっている。
【００８５】
上記構造のセンサ素子８０において、酸素検知セル９２は、排気がストイキに対してリーンかリッチかに応じて２値（０Ｖ又は０．９Ｖ）の起電力出力を発生する。例えばリーンである場合、酸素検知セル９２の起電力出力が小さくなり、比較器９５の出力（図のＢ点電圧）が上昇する。ゆえに、電流検出抵抗９６にはＢ→Ａの向きに電流が流れる。また逆に、リッチである場合、酸素検知セル９２の起電力出力が大きくなり、比較器９５の出力（図のＢ点電圧）が低下する。ゆえに、電流検出抵抗９６にはＡ→Ｂの向きに電流が流れる。酸素検知セル９２は、一般に起電力セル、酸素濃度検出セルとも称される。
【００８６】
図８（ａ），（ｂ）のセンサ素子６０，８０について排気脈動による影響の受けやすさ（脈動感度）を考察する。まず図８（ａ）に示すセンサ素子６０は、上述した図２のセンサ素子４０と同様の多孔質拡散タイプであり、多孔質拡散層６９の拡散距離Ｌ、断面積Ｓ（＝幅Ｄ×高さＨ）、気孔率αについての具体的数値は以下の通りである。
Ｌ＝０．８４ｍｍ、Ｄ＝３．７ｍｍ、Ｈ＝０．０９ｍｍ、α＝３０％
この場合、センサ素子６０を有するＡ／Ｆセンサは、排気脈動の影響を受けやすいＡ／Ｆセンサであると区分けされる。したがって、当該Ａ／Ｆセンサは、上記図６等で説明したようにセンサ電流値ＩＬ（センサ出力）への排気脈動による影響度を判定し、その判定結果に基づいてなまし演算の実施態様を変更するといった構成を採用することが有効なものである。
【００８７】
また、図８（ｂ）に示すセンサ素子８０では、ガス導入孔８７と多孔質拡散層８８とがガス拡散導入部であり、ガス導入孔８７について半径をＲ、多孔質拡散層８８までの距離をＬ１、断面積をＳ１（＝Ｒ^2・円周率）とし、多孔質拡散層８８について拡散距離をＬ２、断面積をＳ２（＝２・Ｒ・円周率・Ｈ）、気孔率をαとしている。なお、ガス導入孔８７はピンホールであるためα＝１である。
【００８８】
この場合、センサ素子８０を有するＡ／Ｆセンサは、排気脈動の影響を受けやすいＡ／Ｆセンサであると区分けされる。したがって、当該Ａ／Ｆセンサは、上記図６等で説明したようにセンサ電流値ＩＬ（センサ出力）への排気脈動による影響度を判定し、その判定結果に基づいてなまし演算の実施態様を変更するといった構成を採用することが有効なものである。
【００８９】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００９０】
・上記実施形態では、図６の信号処理ルーチンにおいて、都度のガス雰囲気、エンジン回転速度、排気圧力変化率に基づいて３つのなまし率Ｋ１〜Ｋ３を算出し、そのなまし率Ｋ１〜Ｋ３を使ってなまし演算する構成としたが、これを変更し、３つのなまし率Ｋ１〜Ｋ３のうちいずれか１つのみを算出してなまし演算を実施する構成としてもよい。
【００９１】
・上記実施形態では、図６の信号処理ルーチンにおいて、センサ電流値ＩＬがストイキ近傍の値である場合に、なまし率の算出及びなまし演算を実施しない構成としたが、これを変更し、センサ電流値ＩＬがストイキ近傍の値であってもなまし率の算出及びなまし演算を実施する構成としてもよい。ただし、センサ電流値ＩＬがストイキ近傍の値であればなまし率をほぼ１とする。
【００９２】
・都度のセンサ電流値ＩＬに基づいてなまし率Ｋ１を算出する構成において、図９に示す関係を用いてなまし率Ｋ１を算出する構成にしてもよい。図９では、図７（ｃ）との違いとして、リッチ側とリーン側とを非対称とし、リーン側ではリッチ側よりもなまし度合いを大きくする傾向としている。これは、排気中のリッチ成分（ＨＣ等）とリーン成分（Ｏ2）とでは粒径が異なり、後者の方が粒径が小さいため、排気脈動の影響を受けやすいと考えられるからである。具体的には、
（１）リーン側では、センサ電流値ＩＬに対するなまし率Ｋ１の増加比率をリッチ側よりも大きくしている（リーン側の傾き＞リッチ側の傾きとしている）。
（２）リーン側では、ストイキ点を中心とする不感帯Ｘ１（Ｋ１＝１とする領域）をリッチ側の不感帯Ｘ２よりも小さくしている。
上記（１）（２）をいずれか一方のみ適用することも可能である。
【００９３】
また、センサ電流値ＩＬがリッチ値にある場合、又はリーン値にある場合のいずれかでのみ、なまし演算の実施態様を変更する構成（すなわち、なまし率を変更する構成）とすることも可能である。
【００９４】
・「なまし演算」として、単純移動平均、加重移動平均、指数平滑移動平均などの移動平均処理を実施してもよい。
【００９５】
・センサ電流値ＩＬのサンプリング周期となまし演算の実行周期とを各々異なる周期で設定することも可能である。例えば、センサ電流値ＩＬのサンプリング周期を４ｍｓｅｃとし、なまし演算の実行周期を１０ｍｓｅｃとする。センサ電流値ＩＬのサンプリングに対して間欠的になまし演算を実行する構成でもよい。こうしてＩＬサンプリング周期となまし実行周期とを各々異なる周期で設定（ＩＬサンプリング周期＜なまし実行周期で設定）することにより、エンジン回転が高回転となりマイコンの処理負荷が増加する場合にも処理負荷の過剰な増加を抑制できる。
【００９６】
すなわち、エンジンの高回転時には排気脈動の周期が短くなり、かかる場合に空燃比検出を適正に行うには排気脈動の短周期化に合わせてセンサ電流値ＩＬのサンプリング周期を短くすることが望ましい。ただし、センサ電流値ＩＬのサンプリング周期と同様になまし演算の実行周期を短くするとマイコンの処理負荷増加を招く。この点、上記のとおりＩＬサンプリング周期となまし実行周期とを各々異なる周期で設定（ＩＬサンプリング周期＜なまし実行周期で設定）することにより、マイコンの過剰な処理負荷増加を抑制できる。また、エンジンの高回転時には、マイコン（エンジンＥＣＵ内のマイコン）においてエンジン制御における各種の演算処理が過密に行われ、それによりマイコンの処理負荷増加が生じるとも考えられる。かかる場合にも、ＩＬサンプリング周期となまし実行周期とを各々異なる周期で設定（ＩＬサンプリング周期＜なまし実行周期で設定）する構成は有利であると考えられる。
【００９７】
エンジン回転速度に基づいてなまし実行周期を変更することも可能である。つまり、エンジン回転速度が大きくなる場合に、なまし実行周期を大きくする。また、センサ電流値ＩＬのサンプリング周期をエンジンの回転角度（クランク角度）により定めた角度同期とすることも可能である。
【００９８】
・センサ電流値のなまし値ＩＬｓｍについて、最新値及び過去値（過去ｎ回までの値）を用いてなまし値ＩＬｓｍを平均化する構成でもよい。
【００９９】
・酸素濃度を検出可能とするＡ／ＦセンサやＯ2センサ以外に、ＮＯｘやＨＣなど、他のガス濃度成分を検出可能とするガスセンサにも本発明が適用できる。例えば、固体電解質層にて形成された複数のセルを有し、そのうち第１セル（ポンプセル）では被検出ガス中の酸素を排出又はくみ出すとともに酸素濃度を検出し、第２セル（センサセル）では酸素排出後のガスから特定成分（ＮＯｘ、ＨＣなど）のガス濃度を検出する。つまり、排気のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサへの適用が可能である。また、上記第１セル、第２セルに加え、酸素排出後の残留酸素濃度を検出するための第３セル（モニタセル、若しくは第２ポンプセル）等の複数のセルを有するガスセンサであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図２】センサ素子の構造を示す断面図。
【図３】Ａ／Ｆとセンサ電流との関係を示す図。
【図４】空燃比がリーン、ストイキ近傍、リッチのそれぞれである場合におけるセンサ電流値の変動の様子を示すタイムチャート。
【図５】エンジン回転速度とエンジンの排気周期との関係を示す図。
【図６】Ａ／Ｆセンサの出力信号についての信号処理手順を示すフローチャート。
【図７】（ａ）はセンサ電流値となまし率Ｋ１との関係を示す図、（ｂ）はエンジン回転速度となまし率Ｋ２との関係を示す図、（ｃ）は排気圧力変化率となまし率Ｋ３との関係を示す図。
【図８】他のセンサ素子の構造を示す断面図。
【図９】センサ電流値となまし率Ｋ１との関係を示す図。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…エンジン、１３…排気マニホールド（排気通路）、２１…Ａ／Ｆセンサ（ガスセンサ）、３０…ＥＣＵ、３１…マイコン（演算手段、判定手段、なまし演算変更手段）、３２…センサ制御回路、４０…センサ素子、４１…固体電解質層（濃度検知部）、４２…拡散抵抗層（ガス拡散導入部）、４５，４６…電極（濃度検知部）。
【図１】
2010038794.tif 000003
【図２】
2010038794.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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