(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一酸素ポンプセルで第一拡散室の雰囲気酸素濃度を調節し、この酸素濃度の調節されたガスのうち、ＮＯｘを還元する触媒を通過させることによって還元された酸素の量を第二酸素ポンプセルが発生する出力から検出することにより燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を計測するようにしたＮＯｘ濃度センサを備え、
前記センサ出力を実際のＮＯｘ濃度に変換する手段と、
前記燃焼ガス中のＮＯｘ濃度の小さな領域であるかどうかを判定する手段と、
この領域であることが判定されたとき、基本ＮＯｘ濃度と前記実ＮＯｘ濃度との差を前記センサのオフセット誤差として計算する手段と、
このオフセット誤差に基づいてオフセット学習値を演算する手段と、
このオフセット学習値で前記実ＮＯｘ濃度を修正することによりＮＯｘ濃度を演算する手段と
を備え、
ＮＯｘ濃度の小さな領域を外れる領域での前記実ＮＯｘ濃度を現在のオフセット学習値に応じたゲインで修正すること
を特徴とするＮＯｘ濃度検出装置。
【請求項２】
基本ＮＯｘ濃度から実ＮＯｘ濃度を差し引いた値をオフセット誤差とするとき、前記修正はオフセット学習値を実ＮＯｘ濃度に加算することであることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ濃度検出装置。
【請求項３】
前記オフセット学習値に応じたゲインは、テーブル値として予め設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＯｘ濃度検出装置。
【請求項４】
前記オフセット学習値に応じたゲインは、前記オフセット学習値の演算時に前記オフセット誤差に基づいて演算したゲイン学習値であり、このゲイン学習値とそのときのオフセット学習値とを対応づけて記憶させてあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＯｘ濃度検出装置。
【請求項５】
燃焼ガス中のＮＯｘ濃度の小さな領域は補機負荷の働かない状態でのアイドル時かつ低温予混合燃焼域であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のＮＯｘ濃度検出装置。
【請求項６】
主燃料噴射量、主燃料噴射時期、副燃料噴射量、燃料噴射圧力、排気還流率またはそれ相当値、スワール比の少なくとも一つから前記低温予混合燃焼域を判定することを特徴とする請求項５に記載のＮＯｘ濃度検出装置。
【請求項７】
前記オフセット学習値の演算を加重平均で行う場合に、その加重平均係数をエンジン初期作動時に小さくすることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のＮＯｘ濃度検出装置。
【請求項８】
前記エンジン初期作動時を生産時からのエンジン回転の積算値、生産時からの総走行距離、生産時からの作動時間の少なくとも一つから判定することを特徴とする請求項７に記載のＮＯｘ濃度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は窒素酸化物（以下ＮＯｘで略記する）の濃度を検出するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実車に適用しうるＮＯｘ濃度センサとして固体電解質タイプのものが開発されつつある（自動車技術会学術講演会前刷集９７１  １９９７−５、ｐ．２７７参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、検出対象ガス中に置かれる上記ＮＯｘ濃度センサは、図１に示したように、センサ本体１が主に２つの酸素ポンプセル３、７からなり、まず第一酸素ポンプセル３で第一拡散室５の雰囲気酸素濃度を調節し、次にこの酸素濃度の調節されたガスのうち、ＮＯｘを還元する触媒（第二測定室８の中にあるのり上の物質）を通過させることによって還元された酸素の量（この還元酸素量がガス中のＮＯｘ濃度に比例）を第二酸素ポンプセル７が発生する出力（Ｉｐ２）から検出する方法である。つまり、第一拡散室５に導かれるガス中から酸素をすっかりなくすことができないため（すっかりなくしたのでは第二酸素ポンプセルが働かない）、図３のようにセンサ出力にオフセット電流を持つことになる。
【０００４】
こうしたセンサの実際の性能を実験により調べてみたところ、２つの酸素ポンプセルの性能およびセンサ中の触媒の還元性能のバラツキにより、無視できない初期性能のバラツキや使用中の経時劣化があり、特に図４に示したようにオフセット量の初期バラツキおよび経時劣化が大きいことが分かった。
【０００５】
したがって、オフセット量の初期バラツキや経時劣化を補償するためオフセット量を学習することが考えられる。そのためには、実際のセンサのオフセット量を知る必要があり、この場合、ＮＯｘ濃度に対するセンサ出力の特性は直線であるから、異なる２点のＮＯｘ濃度が分かればその２点を結んで延長することによって実際のセンサのオフセット量を求めることができる（この方法は２点学習といわれる）。
【０００６】
しかしながら、エンジンの負荷と回転数が決まってもＮＯｘ濃度は一義的に定まらず、他の要因（ＥＧＲ量、噴射時期など）により容易に変化してしまう。また、ＮＯｘはその生成機構が燃焼温度と密接に関係していることから、吸気の温度や湿度の影響をも受ける。つまり、２点学習によりＮＯｘ濃度を精度良く予測することは困難である。
【０００７】
そこで本発明は、ＮＯｘ濃度の小さな領域でセンサのオフセット誤差を学習することことにより、センサの初期性能のバラツキや経時劣化を精度良くかつ安価に補償することを目的とする。
【０００８】
第１の発明は、 図２４に示すように、第一酸素ポンプセルで第一拡散室の雰囲気酸素濃度を調節し、この酸素濃度の調節されたガスのうち、ＮＯｘを還元する触媒を通過させることによって還元された酸素の量を第二酸素ポンプセルが発生する出力から検出することにより燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を計測するようにしたＮＯｘ濃度センサ２１を備え、前記センサ出力を実際のＮＯｘ濃度ＭＮＯｘに変換する手段２２と、ＮＯｘ濃度の小さな領域であるかどうかを判定する手段２３と、この領域であることが判定されたとき、基本ＮＯｘ濃度ＴＮＯｘ＃と前記実ＮＯｘ濃度ＭＮＯｘとの差を前記センサ２１のオフセット誤差Offset0として計算する手段２４と、このオフセット誤差Offset0に基づいてオフセット学習値OFFSETを演算する手段２５と、このオフセット学習値OFFSETで前記実ＮＯｘ濃度ＭＮＯｘを修正することによりＮＯｘ濃度ＲＮＯｘを演算する手段２６とを設け、ＮＯｘ濃度の小さな領域を外れる領域での前記実ＮＯｘ濃度を現在のオフセット学習値に応じたゲインで修正するものとした。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において基本ＮＯｘ濃度ＴＮＯｘ＃から実ＮＯｘ濃度ＭＮＯｘを差し引いた値をオフセット誤差とするとき、前記修正がオフセット学習値を実ＮＯｘ濃度に加算することである。
【００１０】
第３の発明では、第１または第２の発明において、前記オフセット学習値に応じたゲインは、テーブル値として予め設定されているものとする。
【００１１】
第４の発明では、第１または第２の発明において、前記オフセット学習値に応じたゲインは、前記オフセット学習値の演算時に前記オフセット誤差に基づいて演算したゲイン学習値であり、このゲイン学習値とそのときのオフセット学習値とを対応づけて記憶させてあるものとする。
【００１２】
第５の発明では、第１から第４までのいずれか一つの発明において燃焼ガス中のＮＯｘ濃度の小さな領域が補機負荷の働かない状態でのアイドル時かつ低温予混合燃焼域である。
【００１３】
第６の発明では、第５の発明において主燃料噴射量、主燃料噴射時期、副燃料噴射量、燃料噴射圧力、排気還流率またはそれ相当値、スワール比の少なくとも一つから前記低温予混合燃焼域を判定する。
【００１４】
第７の発明は、第１から第６までのいずれか一つの発明において前記オフセット学習値の演算を加重平均で行う場合に、その加重平均係数Ｋｌｃをエンジン初期作動時に小さくする。
【００１５】
第８の発明は、第７の発明において前記エンジン初期作動時を生産時からのエンジン回転の積算値ＳＮｅ、生産時からの総走行距離ＳＶｓｐ、生産時からの作動時間ＳＳｔｔｍの少なくとも一つから判定する。
【００１６】
【発明の効果】
第１と第２の各発明では、ＮＯｘ濃度の小さな領域においてオフセット誤差を計算し、このオフセット誤差に基づく学習を行わせることで１点学習が可能となることから、この１点学習によれば、２点学習よりも学習値の精度が格段によくなり、これによってセンサにオフセット量の初期バラツキや経時劣化があっても、ＮＯｘ濃度を正確に求めることができる。
【００１７】
たとえば、ＮＯｘ濃度の小さな領域で検出される実ＮＯｘ濃度をＭＮＯｘ１としたとき、このＭＮＯｘ１が基本ＮＯｘ濃度（図４に示す中央値の出力をするセンサを基本センサとすれば、この基本センサにより、ＮＯｘ濃度の小さな領域で検出されるであろうＮＯｘ濃度）よりも小さな値をとる場合（つまり、図４において二点鎖線で示した特性のセンサを対象とする場合）で考えると、第２の発明によれば、オフセット誤差がプラスとなり、学習値が収束した段階での学習値もプラスの値となる。この場合、簡単には学習値はオフセット誤差、つまり基本ＮＯｘ濃度からＭＮＯｘ１を差し引いた値にほぼ等しいとして差し支えない。
【００１８】
このとき得られた学習値をＭＮＯｘ１に加算すると、
0003596274.tif 000002
となる。つまり、学習値により修正した実ＮＯｘ濃度が基本ＮＯｘ濃度にほぼ等しくなる。言い換えると、センサにオフセット量の初期バラツキ（や経時劣化）があったとしても、その初期バラツキのあるセンサにより得られるＮＯｘ濃度を学習値により修正することで、上記の基本センサに対するＮＯｘ濃度が得られるのである。
【００１９】
一方、ＮＯｘ濃度の小さな領域を外れ、たとえばＮＯｘ濃度の大きくなる領域になると、図４二点鎖線で示したように、基本センサの出力特性からのずれ（オフセット誤差とゲインの違いによる分の合計）のうちゲインの違いによる分を無視できなくなり、この分がＮＯｘ濃度の演算誤差として生じる。つまり、図４において二点鎖線で示した特性のセンサによれば、ＮＯｘ濃度の大きな領域でオフセット誤差以上にＮＯｘ濃度を小さく検出することになる。
【００２０】
しかしながら、第１または第３、第４の各発明により、ゲインとゲイン学習値のいずれかを用いて実ＮＯｘ濃度が修正されると、修正後の値は、ゲインの違いによる分を補うだけ大きくなり、基本センサの出力特性と一致する。ＮＯｘ濃度が大きな領域においても、オフセット量に初期バラツキのあるセンサにより得られる実ＮＯｘ濃度を学習値とゲインにより補正することで、上記の基本センサに対するＮＯｘ濃度が得られるわけである。
【００２１】
このようにして、第１または第３、第４の各発明によれば、ＮＯｘ濃度の大きな領域においても、ＮＯｘ濃度を正確に求めることができる。
【００２２】
低温予混合燃焼を、アイドル時かつ補機負荷の働かない状態で実現させるときは、直接噴射式の従来のディーゼル燃焼の場合に数百ｐｐｍものＮＯｘ濃度があるのに対して、十数ｐｐｍのレベルまでＮＯｘ濃度を低減できることから、この程度にまでＮＯｘ濃度を低減できれば、ＮＯｘ濃度に対する湿度や吸気温度の影響が相対的に小さくなり、したがって湿度や吸気温度の影響を無視することができる。つまり、第５と第６の各発明によれば、湿度や吸気温度の影響を受けることなく、ＮＯｘ濃度を正確に求めることができる。
【００２３】
第７と第８の各発明では、エンジン初期作動時に加重平均係数を小さくすることで、エンジン初期作動時の不安定な状態で計算されるオフセット誤差をオフセット学習値に大きく反映させないようにすることで、エンジン初期作動時の不安定な状態においても、オフセット学習値が不安定になることがない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１に固体電解質タイプのＮＯｘ濃度センサについてセンサ本体１の断面とセンサ駆動回路１１を示す。これは、自動車技術会学術講演前刷集９７１  １９９７−５、ｐ．２７７により公知である。
【００２５】
エンジンから排出されたガスは第１拡散孔２を通り、最上部に位置する第一酸素ポンプセル３とこのセル３下方に位置する酸素分圧検知セル４により画成された第一測定室５に導かれる。
【００２６】
第一測定室５の酸素濃度は酸素分圧検知セル４に生じる起電力でモニターされ、あらゆるエンジンの運転条件において、第一測定室５内に存在するＯ２を排気中のＮＯｘがすべて分解しないレベルで第一測定室５内の酸素濃度が一定になるように第一酸素ポンプセル３に流し込む電流Ｉｐ１がＰＩＤ制御される。つまり、一定濃度以上のＯ２は、第一酸素ポンプセル３により外部（図で上部）へ汲み出される。
【００２７】
一定酸素濃度に制御された排気は、酸素分圧検知セル４を上下に貫通する第二拡散孔６を通して、酸素分圧検知セル４と最下部に位置する第二酸素ポンプセル７とにより画成された第二測定室８に導かれる。
【００２８】
第二酸素ポンプセル７には一定電圧が加わるように電流Ｉｐ２を流し込むことで、この第二酸素ポンプセル７により、第一測定室５に残留する酸素と排気中のＮＯｘが分解して生じた酸素とがＯ２−として第二測定室８から外部（図で下方）に汲み出される。
【００２９】
なお、第二測定室８の中にあるのり状の物質にＮＯをＮとＯに分解する機能（ＮＯｘを還元する触媒機能）があると思われる。
【００３０】
この場合に、第一酸素ポンプセル３に流れる電流Ｉｐ１は図２に示すように排気中の酸素濃度に比例する。これに対して、第二酸素ポンプセル７に流れる電流Ｉｐ２は図３のように排気中のＮＯｘ濃度に比例する。ただし、第二測定室８に流入するガスには残留酸素が存在するため、第二ポンプ電流にはオフセット電流が生じる。
【００３１】
さて、上記センサについて実際の性能を調べてみたところ、２つの酸素ポンプセルの性能およびセンサ中の触媒の還元性能のバラツキにより、無視できない初期性能のバラツキや使用中の経時劣化があり、特にオフセット量の初期バラツキと経時劣化とが大きいことが分かった。
【００３２】
これを詳述すると、図４、図５は実験により得られたものである。図４よりセンサの出力バラツキは、オフセット量のバラツキが主たる要因であることが分かる。図５は中央値からのオフセット誤差とセンサのゲイン（図４で特性直線の傾きのこと）の関係を調べたもので、中央値からのオフセット誤差とゲインに一定の傾向が見られることが分かる。図５によれば、中央値に対してオフセット量が大きいと、センサゲインも大きくなり（これを図４に一点鎖線で示す）、これに対して中央値よりオフセット量が小さいときは、センサゲインも小さくなる（これを図４に二点鎖線で示す）傾向である。
【００３３】
したがって、オフセット量の初期バラツキや経時劣化を補償するため中央値からのオフセット誤差を学習することが考えられる。そのためには、実際のセンサのオフセット量を知る必要があり、この場合、ＮＯｘ濃度に対するセンサ出力の特性は直線であるから、異なる２点のＮＯｘ濃度が分かればその２点を結んで延長することによって実際のセンサのオフセット量を求めることができる（この方法は２点学習といわれる）。
【００３４】
しかしながら、エンジンの回転数と燃料噴射量（負荷相当）が決まってもＮＯｘ濃度は一義的に定まらず、他の要因（ＥＧＲ量、噴射時期など）により容易に変化してしまう。また、ＮＯｘはその生成機構が燃焼温度と密接に関係していることから、吸気の温度や湿度の影響をも受ける。つまり、２点学習によりＮＯｘ濃度を精度良く予測することは困難である。
【００３５】
ところで、低温予混合燃焼を行わせるようにした構成が特開平８−８６２５１号公報、特開平７−４２８７号公報などにより公知である。これを簡単に述べると、低温予混合燃焼は、大量ＥＧＲにより酸素濃度を低減させて低温燃焼を実現するとともに、予混合燃焼の実現のため、燃焼室形状やスワール比などのガス流動制御により燃料の分散を促進させ、かつ着火遅れ期間中に燃料噴射を終了させるようにしたもので、低温予混合燃焼を行わせるのに必要となるＥＧＲ量、スワール比、噴射時期などの各制御をコントロールユニットにより行わせている。
【００３６】
こうした低温予混合燃焼を、低負荷低回転時たとえばアイドル時かつ補機負荷の働かない状態で実現させるときは、直接噴射式の従来のディーゼル燃焼の場合に数百ｐｐｍものＮＯｘ濃度があるのに対して、十数ｐｐｍのレベルまでＮＯｘ濃度を低減できることが分かった。この程度にまでＮＯｘ濃度を低減できれば、ＮＯｘ濃度に対する湿度や吸気温度の影響が相対的に小さくなり、したがって湿度や吸気温度の影響を無視することができる。
【００３７】
そこで本発明の第１実施形態では、補機負荷の働かない状態でのアイドル時に低温予混合燃焼を行わせるとともに、補機負荷の働かない状態でのアイドル時かつ低温予混合燃焼域であると判定されたときセンサのオフセット誤差を学習する。
【００３８】
コントロールユニットで実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００３９】
図６はメインルーチンで、これに対して図７、図９、図１６、図１９はサブルーチンに相当する。つまり、Ｓ２）の詳細が図７、Ｓ３）の詳細が図９、Ｓ４）、Ｓ５）、Ｓ６）の詳細が図１６、図１９である。
【００４０】
まず、図６から説明すると、これは一定時間毎（たとえば２０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００４１】
Ｓ１）で各種信号を読み込み、Ｓ２）、Ｓ３）で学習を許可するかどうか、低温予混合燃焼状態（図ではＭＫ燃焼で略記）かどうかを判定し、Ｓ４）、Ｓ５）ではセンサのオフセット学習値、センサゲインを演算、記憶し、Ｓ６）でＮＯｘ濃度であるＲＮＯｘを演算して処理を終了する。
【００４２】
図７、図８は学習許可フラグを設定するためのもので、２０ｍｓｅｃ毎に実行する。
【００４３】
学習許可フラグの設定は、まずＳ１）〜Ｓ１３）の内容を一つずつチェックすることにより行い、一つでも反するときは、図８のＳ１４）、Ｓ１５）に進んで、学習許可カウンタＣｔｒｌｒｎを所定値ＴＭＲＬＲＮ＃にセットするとともに、学習許可フラグＦｌｇｑｌｎ＝０とし（学習を不許可とする）、これに対して各項目の全てを満たすときはＳ１６）に進み、学習許可カウンタＣｔｒｌｒｎをデクリメントしてゆく。つまり次の条件
〈１〉  スタートスイッチ（ＳＴ  ＳＷ）がＯＦＦある、
〈２〉  イグニッションスイッチ（ＩＧＮ  ＳＷ）がＯＮである、
〈３〉  アイドルスイッチ（ＩＤＬＥ  ＳＷ）がＯＮである、
〈４〉  車速Ｖｓｐが０ｋｍ／ｈである、
〈５〉  エンジン回転数Ｎｒｐｍが所定の範囲にある（  Ｎｓｅｔ−ＮＬＲＮＬ  ＃  ＜Ｎｒｐｍ＜Ｎｓｅｔ−ＮＬＲＮＨ  ＃）、
〈６〉  電源電圧Ｖｂが所定値ＶＢＬＲＮ＃以上である、
〈７〉  冷却水温Ｔｗｎが所定の範囲にある（  ＴＷＬＲＮＬ  ＃  ＜Ｔｗｎ＜ＴＷＬＲＮＨ  ＃）、
〈８〉  燃料温度Ｔｆｎが所定の範囲にある（  ＴＦＬＲＮＨＬ  ＃  ＜Ｔｆｎ＜ＴＦＬＲＮＨ  ＃）、
〈９〉  パワステスイッチ（ＰＷＳＴ  ＳＷ）がＯＦＦである、
〈１０〉  ヘッドライトやデフォッガ等の電気負荷スイッチがＯＦＦである
とき、学習許可カウンタＣｔｒｌｒｎのデクリメントを開始する。
【００４４】
Ｓ１７）では学習許可カウンタＣｔｒｌｒｎと０を比較し、このカウンタＣｔｒｌｒｎが正である間は学習許可フラグＦｌｇｑｌｎ＝０のままであり、上記  〈１〉〜〈１０〉がすべて成立した状態が所定値ＴＭＲＬＲＮ＃の時間継続したとき、カウンタＣｔｒｌｒｎが０以下となるので、Ｓ１８）に進んで、学習許可フラグＦｌｇｑｌｎ＝１とする。所定値ＴＭＲＬＲＮ＃は学習許可条件が成立してから学習許可フラグを立てるまでの遅れ時間を定めるものである。
【００４５】
図９は低温予混合燃焼フラグ（図ではＭＫ燃焼フラグで略記）を設定するためのもので、２０ｍｓｅｃ毎に実行する。
【００４６】
低温予混合燃焼（ＭＫ燃焼）の判定は、Ｓ１）〜Ｓ６）の内容を一つずつチェックすることにより行い、各項目の全てを満たすときは低温予混合燃焼域であると判定してＳ７）に進み、一つでも反するときは低温予混合燃焼域でないと判定してＳ８）に進む。つまり次の条件
〈１〉  目標主燃料噴射量Ｑｓｏｌが所定の範囲にある（  ＱＬ＜Ｑｓｏｌ＜ＱＨ  ）、
〈２〉  目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲが所定の範囲にある（  ＥＬ＜ＭＥＧＲ＜ＥＨ  ）、
〈３〉  目標主噴射時期ＭＩＴが所定の範囲にある（  ＩＬ＜ＭＩＴ＜ＩＨ  ）、
〈４〉  目標スワール比ＭＳＲが所定の範囲にある（  ＳＬ＜ＭＳＲ＜ＳＨ  ）、
〈５〉  目標コモンレール圧Ｍｐｉｎｊが所定の範囲にある（  ＰＬ＜Ｍｐｉｎｊ＜ＰＨ  ）、
〈６〉  目標パイロット噴射量Ｍｑｐｌｔが所定の範囲にある（  ＰＬＬ＜Ｍｑｐｌｔ＜ＰＬＨ  ）
とき、Ｓ７）に進んで低温予混合燃焼フラグＦｌｇｑｍｋ＝１とし、一つでも反するときは、Ｓ８）に進んでフラグＦｌｇｑｍｋ＝０とする。
【００４７】
ここで、目標主燃料噴射量Ｑｓｏｌ、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲ、目標主噴射時期ＭＩＴ、目標スワール比ＭＳＲ、目標コモンレール圧Ｍｐｉｎｊ、目標パイロット噴射量Ｍｑｐｌｔの各特性は図１０〜図１５に示す通りである。
【００４８】
なお、図１０は基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖの特性（したがってアクセル開度Ｃｌとエンジン回転数Ｎｅから定まる）であり、正確には、基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖに対して冷却水温などの各種補正を行った後の値がＱｓｏｌである。簡略には基本燃料噴射量ＭｑｄｒｖをＱｓｏｌとして用いることができる。
【００４９】
また、図１３は一部に切欠きを有するスワール制御弁が、コントロールユニットからのＯＮ、ＯＦＦ信号を受けて、全閉になるか全開になるかの２位置弁の場合のもので、この場合にはスワール制御弁がＯＮのとき上記  〈４〉  が成立することになる。
【００５０】
図１６はセンサの誤差を修正するためのもので、２０ｍｓｅｃ毎に実行する。
【００５１】
Ｓ１）では実ＮＯｘ濃度ＭＮＯｘを読み込む。この実ＮＯｘ濃度ＭＮＯｘの変換については図１７のフローにより説明する。
【００５２】
図１７は４ｍｓｅｃ毎に実行する。Ｓ１）でセンサ出力電圧を読み込み、このセンサ出力電圧からＳ２）において図１８を内容とするテーブルを検索することによりＮＯｘ濃度ＭＮＯｘを求める。
【００５３】
図１６に戻り、Ｓ２）、Ｓ３）では学習許可フラグＦｌｇｑｌｎと低温予混合燃焼フラグＦｌｇｑｍｋをみて、Ｆｌｇｑｌｎ＝１かつＦｌｇｑｍｋ＝１のときだけＳ４）、Ｓ５）に進み、基本ＮＯｘ濃度ＴＮＯｘ＃（詳しくは後述する）を設定するとともに、センサのオフセット誤差の学習値ＯＦＦＥＳＴとゲインＧＡＩＮを演算する。
【００５４】
これらオフセット学習値ＯＦＦＥＳＴとゲインＧＡＩＮの演算については、図１９のフローにより説明する。
【００５５】
図１９はＲＥＦ信号（クランク角センサの基準位置毎に発生する信号）の入力毎に実行する。
【００５６】
Ｓ１）では前回のオフセット学習値ＯＦＦＳＥＴｎ−１から図２０を内容とするテーブルを検索してゲインＧＡＩＮを求める。
【００５７】
ＧＡＩＮは図２０のように、オフセット学習値がプラスのとき１．０より大きくなり、マイナスのとき１．０より小さくなる値である。このように設定したのは、図５の特性に合わせたものある。なお、０を中心とする所定範囲の学習値に対しては不感帯を設けている。
【００５８】
このゲインＧＡＩＮの値は、次の学習値の演算タイミングまでＲＡＭに保存しておく。
【００５９】
Ｓ２）、Ｓ３）、Ｓ４）で生産時からのエンジン回転の積算値ＳＮｅ、生産時からの総走行距離ＳＶｓｐ、生産時からの作動時間ＳＳｔｔｍからそれぞれ図２１、図２２、図２３を内容とするテーブルを検索して、加重平均時定数補正係数Ｋｌｓｎｅ、Ｋｌｓｖｓｐ、Ｋｌｓｓｔを求め、これら３つの値を用いＳ５）において
Ｋｌｃ＝Ｋｌｓｎｅｋａ×Ｋｌｓｖｓｐ×Ｋｌｓｓｔ                              …  ▲１▼
の式により加重平均時定数相当値Ｋｌｃを計算し、この値をＳ６）で０以上１以下の値に制限する。
【００６０】
ここで、Ｋｌｓｎｅ、Ｋｌｓｖｓｐ、Ｋｌｓｓｔは図２１、図２２、図２３に示したように、ＳＮｅ、ＳＶｓｐ、ＳＳｔｔｍが小さい場合（つまりエンジン初期作動時）に１．０より小さくなる値である。これは、エンジン初期作動時の不安定な状態で計算されるオフセット誤差Ｏｆｆｓｅｔ０をオフセット学習値ＯＦＦＳＥＴに大きく反映させないようにする（つまり学習ゲインを小さくする）ためのものである。なお、Ｋｌｓｎｅ、Ｋｌｓｖｓｐ、Ｋｌｓｓｔはいずれか一つだけの導入でもかまわない。
【００６１】
Ｓ７）では基本ＮＯｘ濃度ＴＮＯｘ＃から実ＮＯｘ濃度ＭＮＯｘを差し引いた値をオフセット誤差Ｏｆｆｓｅｔ０として計算する。
【００６２】
ここで、基本ＮＯｘ濃度ＴＮＯｘ＃は、図４に示す中央値の出力をするセンサを基本センサとすれば、この基本センサにより、補機負荷の働いていない状態でのアイドル時かつ低温予混合燃焼域で検出されるであろうＮＯｘ濃度（予め設定する）である。したがって、ＭＮＯｘがＴＮＯｘ＃より大きいときは、そのセンサは基本センサよりもＮＯｘ濃度を大きくする側にシフトしていることを、この反対にＭＮＯｘがＴＮＯｘ＃より小さいときは、そのセンサが基本センサよりＮＯｘ濃度を小さくする側にシフトしていることを表す。
【００６３】
Ｓ８）では、オフセット誤差Ｏｆｆｓｅｔ０と上記の加重平均時定数相当値Ｋｌｃを用い
ＯＦＦＳＥＴ＝ＯＦＦＳＥＴｎ−１×（１−Ｋｌｃ）＋Ｏｆｆｓｅｔ０×Ｋｌｃ                …▲２▼
の式（加重平均の式）でオフセット学習値ＯＦＦＳＥＴを演算する。
【００６４】
学習値ＯＦＦＳＥＴは０を中心とする値で、プラスやマイナスの値をとる。この学習値はバックアップしておく。
【００６５】
この場合、基本ＮＯｘ濃度ＴＮＯｘ＃との差を採られるＭＮＯｘは、補機負荷の働いていない状態でのアイドル時かつ低温予混合燃焼域での値である。つまり、学習値の演算に用いるＮＯｘ濃度は１点でしか検出していないのであり、したがって本実施形態での学習は１点学習である。
【００６６】
このようにしてオフセット学習値とゲインを求めたら、図１６に戻り、Ｓ６）でこれらオフセット学習値、ゲインと実ＮＯｘ濃度ＭＮＯｘから、またＦｌｇｑｌｎ＝１でないかまたはＦｌｇｑｍｋ＝１でないときは、記憶値（ＧＡＩＮとＯＦＦＳＥＴ）を用いて
ＲＮＯｘ＝ＧＡＩＮ×ＭＮＯｘ＋ＯＦＦＳＥＴ                              …▲３▼
の式により、ＮＯｘ濃度ＲＮＯｘを演算する。
【００６７】
▲３▼  式は、実ＮＯｘ濃度ＭＮＯｘをオフセット学習値、ゲインにより補正するものである。
【００６８】
このようにして求めたＮＯｘ濃度ＲＮＯｘは、たとえばＥＧＲ制御に用いることができる。
【００６９】
また、ＮＯｘ還元触媒を排気通路に設けておく一方で、このＮＯｘ還元触媒への還元剤として未燃燃料を供給するため、排気行程の下死点近傍で副次的に燃料噴射を行うようにしたものがあり（特開平６−２１２９６１号公報参照）、このものを前提として前記ＮＯｘ還元触媒の劣化診断を行うものに対しても、上記のＮＯｘ濃度ＲＮＯｘを用いることができる。
【００７０】
ここで、この実施形態の作用を説明する。
【００７１】
学習許可条件の成立時かつ低温予混合燃焼域で検出される実ＮＯｘ濃度をＭＮＯｘ１としたとき、このＭＮＯｘ１がＴＮＯｘ＃よりも小さな値をとる場合（つまり、図４において二点鎖線で示した特性のセンサを対象とする場合）で考えると、オフセット誤差Ｏｆｆｓｅｔ０がプラスとなり、学習値が収束した段階での学習値ＯＦＦＳＥＴもプラスの値となり、ゲインＧＡＩＮが１．０より大きな値を持つ。この場合、簡単には学習値ＯＦＦＳＥＴはオフセット誤差Ｏｆｆｓｅｔ０、つまりＴＮＯｘ＃−ＭＮＯｘ１の値にほぼ等しいとして差し支えない。
【００７２】
このとき得られた学習値とゲインによりＭＮＯｘ１を上記▲３▼式により修正するのであるが、ＭＮＯｘ１はもともと小さいからゲインＧＡＩＮを掛けたものもＭＮＯｘ１にほぼ等しいとみなすことができ、したがって、ＲＮＯｘはＭＮＯｘ１に学習値ＯＦＦＳＥＴを加えたものとなり（ＲＮＯｘ  ≒  ＭＮＯｘ１＋ＯＦＦＳＥＴ）、さらにＲＮＯｘ  ≒  ＭＮＯｘ１＋（ＴＮＯｘ＃−ＭＮＯｘ１）＝ＴＮＯｘ＃となる。つまり、ＲＮＯｘはＴＮＯｘ＃にほぼ等しくなる。言い換えると、センサにオフセット量の初期バラツキ（や経時劣化）があったとしても、その初期バラツキのあるセンサにより得られるＮＯｘ濃度を学習値ＯＦＦＳＥＴとゲインＧＡＩＮにより修正することで、上記の基本センサに対するＮＯｘ濃度が得られるのである。
【００７３】
一方、学習許可条件の成立時かつ低温予混合燃焼域である領域を外れ、たとえばＮＯｘ濃度の大きくなる領域になると、図４二点鎖線で示したように、基本センサの出力特性からのずれ（オフセット誤差とゲインの違いによる分の合計）のうちゲインの違いによる分を無視できなくなり、この分がＮＯｘ濃度の演算誤差として生じる。つまり、図４において二点鎖線で示した特性のセンサによれば、ＮＯｘ濃度の大きな領域でオフセット誤差以上にＮＯｘ濃度を小さく検出することになる。
【００７４】
しかしながら、このときも学習値とゲインを用いて上記▲３▼式により修正されると、このときの実ＮＯｘ濃度にゲインＧＡＩＮを掛けたものは、ゲインの違いによる分を補うだけ大きくなり、基本センサの出力特性と一致する。ＮＯｘ濃度が大きな領域においても、オフセット量に初期バラツキのあるセンサにより得られる実ＮＯｘ濃度を学習値とゲインにより補正することで、上記の基本センサに対するＮＯｘ濃度が得られるわけである。
【００７５】
上記のＭＮＯｘ１がＴＮＯｘ＃よりも大きな値をとる場合（つまり、図４において一点鎖線で示した特性のセンサを対象とする場合）も同様である。
【００７６】
このように、本実施形態では、補機負荷の働いていない状態でのアイドル時かつ低温予混合燃焼域でだけ、そのときに得られる実ＮＯｘ濃度と基本ＮＯｘ濃度の差に基づくオフセット誤差の学習を行わせることで、１点学習が可能となり、１点学習によれば、学習値の精度が前述した２点学習より格段によくなり、センサにオフセット量の初期バラツキや経時劣化があっても、ＮＯｘ濃度を正確に求めることができる。
【００７７】
また、他の領域（補機負荷の働いていない状態でのアイドル時かつ低温予混合燃焼域でない領域）では、学習値に加えてゲインの違いをも修正するようにしているので、この他の領域においても、ＮＯｘ濃度を正確に求めることができる。
【００７８】
実施形態では図９で示したようにエンジン制御パラメータから低温予混合燃焼域であるかどうかを判定したが、たとえばシリンダ内に圧力センサを設け、圧力波形から燃焼割合を算出し、この燃焼割合から低温予混合燃焼中であるかどうか（緩慢な初期燃焼かつ急速な中期燃焼）を判定することもできる。
【００７９】
実施形態では、ゲインがテーブル値である場合で説明したが、学習値で構成してもかまわない。たとえば、オフセット誤差に基づくオフセット学習値の演算時に、同じくオフセット誤差に基づいてゲイン学習値を演算するとともに、このゲイン学習値とそのときのオフセット学習値とを対応づけて記憶しておき、このゲイン学習値をテーブル値に代えて用いることができる。
【００８０】
実施形態では、２つの酸素ポンプセルが図１において上下方向に並んでいる構造のもので説明したが、これに限られるものでなく、２つの酸素ポンプセルが図１において左右方向に並んでいる構造のものがあり、このものに対しても本発明を適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】センサ本体の断面とセンサ駆動回路を示す図。
【図２】第一ポンプ電流Ｉｐ１の特性図。
【図３】第二ポンプ電流Ｉｐ２の特性図。
【図４】ＮＯｘ濃度に対するセンサ出力の特性図。
【図５】中央値からのオフセット誤差とゲインの関係を示す図。
【図６】ＮＯｘ濃度の演算を説明するための流れ図。
【図７】学習許可フラグの設定を説明するための流れ図。
【図８】学習許可フラグの設定を説明するための流れ図。
【図９】低温予混合燃焼フラグの設定を説明するための流れ図。
【図１０】基本燃料噴射量の特性図。
【図１１】目標ＥＧＲ率の特性図。
【図１２】目標主噴射時期の特性図。
【図１３】目標スワール比の特性図。
【図１４】目標コモンレール圧の特性図。
【図１５】目標パイロット噴射量の特性図。
【図１６】センサ誤差の修正を説明するための流れ図。
【図１７】ＮＯｘ濃度の検知を説明するための流れ図。
【図１８】センサ出力電圧に対するＮＯｘ濃度検出値の特性図。
【図１９】学習値の演算を説明するための流れ図。
【図２０】ゲインの特性図。
【図２１】加重平均時定数補正係数の特性図。
【図２２】加重平均時定数補正係数の特性図。
【図２３】加重平均時定数補正係数の特性図。
【図２４】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
１  センサ本体
３  第一酸素ポンプセル
７  第二酸素ポンプセル
【図１】
0003596274.tif 000003
【図２】
0003596274.tif 000004
【図３】
0003596274.tif 000005
【図４】
0003596274.tif 000006
【図５】
0003596274.tif 000007
【図６】
0003596274.tif 000008
【図７】
0003596274.tif 000009
【図８】
0003596274.tif 000010
【図９】
0003596274.tif 000011
【図１０】
0003596274.tif 000012
【図１１】
0003596274.tif 000013
【図１２】
0003596274.tif 000014
【図１３】
0003596274.tif 000015
【図１４】
0003596274.tif 000016
【図１５】
0003596274.tif 000017
【図１６】
0003596274.tif 000018
【図１７】
0003596274.tif 000019
【図１８】
0003596274.tif 000020
【図１９】
0003596274.tif 000021
【図２０】
0003596274.tif 000022
【図２１】
0003596274.tif 000023
【図２２】
0003596274.tif 000024
【図２３】
0003596274.tif 000025
【図２４】
0003596274.tif 000026