(57)【要約】【課題】コストの上昇等の不都合を招くことなく、排気温度を精度良く推定する。【解決手段】エンジン１０の吸気管１１にはインジェクタ１３が設けられ、排気管１５にはＡ／Ｆセンサ１６が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１６にはヒータが内蔵されている。ＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ１６の素子インピーダンスを検出する。また、ＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ１６のヒータ通電を制御すると共に、ヒータ通電に伴うヒータ発熱量を算出する。更に、Ａ／Ｆセンサ１６の素子インピーダンスとヒータ発熱量とに基づいて排気温度を推定する。【選択図】      図１
2006161625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に取り付けられ、排気中の特定成分の濃度を検出するガスセンサと、
該ガスセンサを加熱するヒータと、
前記ガスセンサの素子温度又はそれに相関するパラメータを検出する温度検出手段と、
前記ヒータへの通電を制御する通電制御手段と、
前記ヒータへの通電に伴うヒータ発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記温度検出手段により検出した素子温度又はそれに相関するパラメータと前記発熱量算出手段により算出したヒータ発熱量とに基づいて排気温度を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項２】
前記通電制御手段は、前記ガスセンサの素子温度又はそれに相関するパラメータが所定の目標値に一致するようヒータ通電操作量をフィードバック制御するものであり、該ヒータ通電操作量を基に前記ヒータ発熱量を算出する手段を備えた請求項１に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項３】
前記推定手段は、素子温度及び排気温度の温度差に比例するガスセンサの放出熱量と、その都度のヒータ電力に比例するヒータ発熱量とのバランスに基づき排気温度を推定する請求項１又は２に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項４】
前記ガスセンサの放出熱量に関連のある放出熱量関連パラメータ、又は前記ヒータ発熱量に関連のある発熱量関連パラメータの少なくとも何れかを校正するパラメータ校正手段を備えた請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項５】
前記パラメータ校正手段は、素子温度と排気温度との温度差をガスセンサの放出熱量に換算するための比例係数、又は該比例係数用の補正係数を前記放出熱量関連パラメータとし、前記比例係数又は該比例係数用の補正係数を校正する請求項４に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項６】
前記パラメータ校正手段は、ヒータ電力の算出に要するヒータ抵抗又はヒータ抵抗補正係数を前記発熱量関連パラメータとし、該ヒータ抵抗又はヒータ抵抗補正係数を校正する請求項４又は５に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項７】
前記内燃機関の排気系の温度が既知の温度となる状態であることを判定する手段と、該既知温度の状態で前記通電制御手段によるヒータ通電の実行を許可する手段とを有し、
前記パラメータ校正手段は、排気温度が既知である状態でのガスセンサの放出熱量とヒータ発熱量との比較により前記放出熱量関連パラメータ又は前記発熱量関連パラメータの少なくとも何れかを校正する請求項４乃至６の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項８】
前記内燃機関の停止時において排気系の温度が外気温に略一致する状態である時に、前記内燃機関の排気系の温度が既知の温度となる状態であると判定する請求項７に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項９】
素子温度と排気温度との温度差をガスセンサの放出熱量に換算するための比例係数を、その都度の内燃機関の運転状態に基づいて補正する請求項１乃至８の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１０】
前記ヒータ発熱量の変化時にその変化に対する素子温度の応答遅れを計測する手段と、
前記計測した応答遅れに基づいて、素子温度と排気温度との温度差をガスセンサの放出熱量に換算するための比例係数を算出する手段と、
を備えた請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１１】
ヒータ通電操作量を一時的に強制変化させる手段を備える請求項１０に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１２】
前記内燃機関の排気温度が定常であると想定される場合に、前記ヒータ通電操作量を一時的に強制変化させる請求項１１に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１３】
前記算出した比例係数を、学習値としてバックアップメモリに記憶する請求項１０乃至１２の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１４】
前記発熱量算出手段により算出したヒータ発熱量を基に素子温度と排気温度との温度差を算出し、該温度差を、ヒータ発熱量の変化に対する素子温度変化の遅れに相当する時定数で遅れ補正する手段を有する請求項１乃至１３の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１５】
前記ヒータ発熱量の変化時において素子温度の時定数を計測する手段を備え、
前記計測した時定数を前記遅れ補正に用いる請求項１４に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１６】
前記推定手段により推定した排気温度を、排気温度変化に対する素子温度変化の遅れに相当する時定数で進み補正する手段を有する請求項１乃至１５の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１７】
前記したガスセンサ、ヒータ、温度検出手段及び通電制御手段の少なくとも何れかが異常であるか否かを判定し、異常時には前記推定手段による排気温度推定を実施しない請求項１乃至１６の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れかに記載の排気温度推定装置と、内燃機関の高負荷運転時に燃料供給量を増量する燃料増量手段とを具備した内燃機関制御システムにおいて、
前記推定手段により推定した排気温度に基づいて前記燃料増量手段の燃料増量を補正する手段を備えたことを特徴とする内燃機関制御システム。
【請求項１９】
請求項１乃至１７の何れかに記載の排気温度推定装置と、内燃機関の排気を吸気系に再循環するＥＧＲ手段と、該ＥＧＲ手段によるＥＧＲ流量を推定するＥＧＲ流量推定手段とを具備した内燃機関制御システムにおいて、
前記推定手段により推定した排気温度に基づいて、前記ＥＧＲ流量推定手段によるＥＧＲ流量の推定値を補正する手段を備えたことを特徴とする内燃機関制御システム。
【請求項２０】
請求項１乃至１７の何れかに記載の排気温度推定装置と、ＥＧＲ通路の途中に設けられたＥＧＲ弁を有し、内燃機関の排気を吸気系に再循環するＥＧＲ手段と、前記ＥＧＲ弁の開放時における吸気圧力から求めた診断パラメータと所定の判定しきい値との比較によりＥＧＲ流量を診断するＥＧＲ流量診断手段と、を具備した内燃機関制御システムにおいて、
前記推定手段により推定した排気温度に基づいて、前記診断パラメータ又は前記判定しきい値を補正する手段を備えたことを特徴とする内燃機関制御システム。
【請求項２１】
請求項１乃至１７の何れかに記載の排気温度推定装置と、ＥＧＲ通路の途中に設けられたＥＧＲ弁を有し、内燃機関の排気を吸気系に再循環するＥＧＲ手段と、前記ＥＧＲ弁の前後差圧と所定の判定しきい値との比較によりＥＧＲ流量を診断するＥＧＲ流量診断手段と、を具備した内燃機関制御システムにおいて、
前記推定手段により推定した排気温度に基づいて、前記ＥＧＲ弁の前後差圧又は前記判定しきい値を補正する手段を備えたことを特徴とする内燃機関制御システム。
【請求項２２】
請求項１乃至１７の何れかに記載の排気温度推定装置と、ＥＧＲ通路の途中に設けられたＥＧＲ弁を有し、内燃機関の排気を吸気系に再循環するＥＧＲ手段と、所望とするＥＧＲ率を維持すべく前記ＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲ開度制御手段と、を具備した内燃機関制御システムにおいて、
前記推定手段により推定した排気温度に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を補正する手段を備えたことを特徴とする内燃機関制御システム。
【請求項２３】
前記したガスセンサ、ヒータ、温度検出手段及び通電制御手段の少なくとも何れかが異常であるか否かを判定し、異常時には排気温度の推定値に基づく補正を実施しない請求項１８乃至２３の何れかに記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【請求項２４】
内燃機関の排気系に取り付けられ、排気中の特定成分の濃度を検出するガスセンサと、
該ガスセンサを加熱するヒータと、
前記ガスセンサの素子温度又はそれに相関するパラメータを検出する温度検出手段と、
前記ヒータへの通電を制御する通電制御手段と、
内燃機関の高負荷運転時に燃料供給量を増量する燃料増量手段と、
前記温度検出手段により検出した素子温度又はそれに相関するパラメータに基づいて前記燃料増量手段の燃料増量を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関制御システム。
【請求項２５】
前記したガスセンサ、ヒータ、温度検出手段及び通電制御手段の少なくとも何れかが異常であるか否かを判定し、異常時には前記補正手段による燃料増量の補正を実施しない請求項２４に記載の内燃機関の排気温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気温度推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では機関運転状態等に応じて排気温度が変化し、その排気温度を知ることによりそれを種々の制御等に反映することが可能となる。この場合、簡易には排気温度検出用の温度センサを設けることが考えられるが、これではコストの上昇を招く。そこで従来から、排気温度の推定手法が提案されている。例えば特許文献１の排気温度測定装置では、限界電流式の空燃比センサに当該センサを活性化するためのヒータを設けた構成において、ヒータへの通電中に一時的に該通電を遮断し、その時の素子インピーダンスの変化の状態に基づいて排気温度を推定するようにしている。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１では、ヒータ通電を強制的に遮断することを要件とするため、そのヒータ通電の遮断に伴い空燃比センサの活性状態が変化してしまい、空燃比を高精度で検出することができなくなる。従って、排気温度の推定が可能であるとしても、内燃機関の空燃比制御等に悪影響が及ぶなどの問題が生じるおそれがあった。
【特許文献１】特開２０００−２２７３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、コストの上昇等の不都合を招くことなく、排気温度を精度良く推定することができる内燃機関の排気温度推定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】
【０００５】
本発明では、内燃機関の排気系に取り付けられたヒータ付きガスセンサについて、ガスセンサの素子温度又はそれに相関するパラメータを検出すると共に、ヒータへの通電に伴うヒータ発熱量を算出する。そして、前記検出したガスセンサの素子温度又はそれに相関するパラメータと、前記算出したヒータ発熱量とに基づいて排気温度を推定する。
【０００６】
要するに、内燃機関の排気系に設けたガスセンサをヒータにより加熱する場合、排気温度（センサ周辺温度）の変化やヒータ発熱量に応じて素子温度が変化する。かかる場合、これらの相関関係を用いることにより、素子温度又はそれに相関するパラメータとヒータ発熱量とに基づいて排気温度の推定が可能となる。従って、種々の用途から排気温度の検出を要する場合にも、排気温度センサ等の付加的構成を要しない。その結果、センサ追加等によるコストの上昇などの不都合を招くことなく、排気温度を精度良く推定することができるようになる。
【０００７】
ガスセンサの素子温度又はそれに相関するパラメータが所定の目標値に一致するようヒータ通電操作量をフィードバック制御する構成では、該ヒータ通電操作量を基にヒータ発熱量を算出すると良い。この場合、センサ周辺温度である排気温度が変化するとそれに応じてヒータ通電操作量が逐次調整されるため、該ヒータ通電操作量に基づく排気温度の推定が可能となる。なお、ヒータ通電操作量としては、制御デューティ比やヒータ印加電圧がある。
【０００８】
ガスセンサ及びその周辺の熱収支を考えると、基本的にガスセンサの素子温度及び排気温度の温度差に比例するガスセンサの放出熱量と、その都度のヒータ電力に比例するヒータ発熱量とは一致する。従って、ガスセンサの放出熱量とヒータ発熱量とのバランスに基づき排気温度を推定すると良い。この場合、素子温度が一定に保持されている場合に「ガスセンサの放出熱量＝ヒータ発熱量」の関係が成立すると考えると、素子温度（又はそれに相関するパラメータ）とヒータ電力を知ることにより排気温度の推定が可能となる。
【０００９】
ここで、個体差ばらつきや経時変化等の要因を考えると、ガスセンサの放出熱量に関連のある放出熱量関連パラメータやヒータ発熱量に関連のある発熱量関連パラメータが、予め定めた数値と異なる場合があると考えられる。そこで、放出熱量関連パラメータ又は発熱量関連パラメータの少なくとも何れかを適宜校正すると良い。こうしてパラメータ校正を行うことにより、排気温度推定の精度が向上する。
【００１０】
かかる場合、ガスセンサの素子温度と排気温度との温度差に比例係数を乗算したものがガスセンサの放出熱量となる。それ故に、素子温度と排気温度との温度差をガスセンサの放出熱量に換算するための比例係数、又は該比例係数用の補正係数を前記放出熱量関連パラメータとし、前記比例係数又は該比例係数用の補正係数を校正すると良い。これにより、比例係数の誤差が吸収でき、素子温度と排気温度との温度差と、ガスセンサの放出熱量との関係を良好なものとすることができる。
【００１１】
又は、ヒータ電力の算出に要するヒータ抵抗又はヒータ抵抗補正係数を前記発熱量関連パラメータとし、該ヒータ抵抗又はヒータ抵抗補正係数を校正すると良い。これにより、ヒータ抵抗のばらつきが吸収でき、ヒータ発熱量を正確に知り得ることができる。
【００１２】
ここで、内燃機関の排気系の温度が既知の温度となる状態であることを判定し、該既知温度の状態でヒータ通電の実行を許可する。そして、その時のガスセンサの放出熱量とヒータ発熱量との比較により放出熱量関連パラメータ又は発熱量関連パラメータの少なくとも何れかを校正すると良い。内燃機関の排気系の温度（すなわちセンサ周辺温度）が既知の温度となる状態ではガスセンサの放出熱量が分かり、個体差ばらつきや経時変化等がなければ本来ガスセンサの放出熱量とヒータ発熱量とは一致する。従って、ガスセンサの放出熱量とヒータ発熱量との比較により放出熱量関連パラメータや発熱量関連パラメータが校正できる。
【００１３】
内燃機関の停止時において排気系の温度が外気温に略一致する状態である時に、内燃機関の排気系の温度が既知の温度となる状態であると判定すると良い。この場合、排気系温度が外気温に略一致する状態であることを判定する手段として、例えば次の（イ），（ロ）が考えられる。
【００１４】
（イ）内燃機関の冷却水温度が外気温に十分近似していることから、内燃機関の冷間停止状態を判定する。つまり、一般に水温変化と排気系温度変化では排気系温度変化の方が早いため、水温が十分低下して外気温程度になっていれば排気系温度も外気温程度になっていると考えられる。故に、センサ周辺温度も外気温程度になっている筈であるため、排気系温度が外気温に略一致する状態であることと判定できる。
【００１５】
（ロ）内燃機関の運転停止後、内燃機関の冷却に十分足りる所定時間が経過していることから、内燃機関の冷間停止状態を判定する。つまり、内燃機関の停止後十分な時間が経過していれば、センサ周辺温度も外気温程度になっている筈であるため、排気系温度が外気温に略一致する状態であることと判定できる。
【００１６】
また、素子温度と排気温度との温度差をガスセンサの放出熱量に換算するための前記比例係数を、その都度の内燃機関の運転状態に基づいて補正すると良い。特にこの場合、比例係数を、排気流速に相関するパラメータや排気密度に相関するパラメータに基づいて補正するのが望ましい。つまり、排気流速や排気密度が変化するとガスセンサの熱放出度合いが変化するが、比例係数を内燃機関の運転状態に基づいて補正することにより最適な比例係数を設定でき、ひいては排気温度推定の精度が向上する。排気流速に相関するパラメータとしては例えば機関回転数が使用でき、排気密度に相関するパラメータとしては例えば吸入空気量が使用できる。
【００１７】
ヒータ発熱量が変化した時、その変化に対して素子温度は所定の応答遅れを伴って変化するが、この際、応答遅れを表す応答時定数は、素子の熱容量Ｃｅと比例係数Ｋ（素子温度と排気温度との温度差をガスセンサの放出熱量に換算するための比例係数）とを用い、「Ｃｅ／Ｋ」で表すことができる。かかる場合、熱容量Ｃｅはほぼ不変であると考えられるため、素子温度の応答時定数（応答遅れ）を計測すれば、比例係数Ｋの逆算が可能となる。
【００１８】
素子温度の応答時定数（応答遅れ）が「Ｃｅ／Ｋ」となる根拠は次の通りである。すなわち、素子温度をＴ、素子の熱容量をＣｅ、ヒータ印加電圧をＶ、ヒータ抵抗をＲ、制御デューティをＤｕｔｙ、比例係数をＫとすると、制御デューティＤｕｔｙと素子温度Ｔとは次の（１）の関係を有する。
【００１９】
【数１】
2006161625.tif 000003
なお、「Ｖ^2／Ｒ・Ｄｕｔｙ」の項はヒータ発熱量に相当する。上式をラプラス変換して整理すると、次の（２）式で表される伝達関数が得られる。
【００２０】
【数２】
2006161625.tif 000004
上記（２）式からすれば、「Ｋ／Ｃｅ」の逆数が時定数に相当し、故に前述したとおり、素子温度の応答時定数（応答遅れ）が「Ｃｅ／Ｋ」となる。
【００２１】
そこで本発明では、ヒータ発熱量の変化時にその変化に対する素子温度の応答遅れを計測し、該計測した応答遅れに基づいて、素子温度と排気温度との温度差をガスセンサの放出熱量に換算するための比例係数を算出する。こうして比例係数を算出することにより、比例係数の誤差が吸収でき、素子温度と排気温度との温度差と、ガスセンサの放出熱量とを適正に対応付けることができる。従って、排気温度の推定精度を高めることができる。
【００２２】
ヒータ通電操作量を一時的に強制変化させる手段を設け、このヒータ通電操作量の変化によりヒータ発熱量を変化させると良い。これにより、所望とするタイミングで、比例係数の算出が可能となる。
【００２３】
このとき、内燃機関の排気温度が定常であると想定される場合に、前記ヒータ通電操作量を一時的に強制変化させるのが望ましい。これにより、ヒータ発熱量の変化が所望とするものに一致し、比例係数の算出精度が向上する。
【００２４】
前記算出した比例係数を、学習値としてバックアップメモリに記憶すると良い。これにより、経時的な要因等により定常的に比例係数が変化する場合等にも、素子温度と排気温度との温度差と、ガスセンサの放出熱量とを適正に対応付けることができる。この場合特に、バックアップメモリの記憶領域として、内燃機関の運転領域毎に区分した複数の領域を設けておき、その都度の機関運転領域に合わせて、比例係数の算出値を記憶させるようにすることが望ましい。
【００２５】
素子温度はヒータ発熱量の変化に対して所定の遅れを伴って変化し、ヒータ発熱量（ヒータ通電操作量）が変化した直後は、ガスセンサの放出熱量＝ヒータ発熱量とはならない。それ故、ヒータ発熱量を基に素子温度と排気温度との温度差を算出し、該温度差を、ヒータ発熱量の変化に対する素子温度変化の遅れに相当する時定数で遅れ補正すると良い。これにより、ヒータ発熱量の変化に対する素子温度の過渡応答を考慮することができ、排気温度が正しく推定できる。
【００２６】
前記時定数（ヒータ発熱量の変化に対する素子温度変化の応答遅れ）は、内燃機関の運転条件や経時的な要因等により変化すると考えられる。そこで、ヒータ発熱量の変化時に素子温度の時定数を計測する。そして、該計測した時定数を前記遅れ補正に用いると良い。これにより、内燃機関の運転条件や経時的な要因等にかかわらず、排気温度が正しく推定できるようになる。なおこの場合、ヒータ通電操作量を一時的に強制変化させることでヒータ発熱量を変化させる構成としても良い。
【００２７】
また、機関回転数や負荷の変化により排気温度が変化した時は、素子温度が遅れて変化し、ガスセンサの放出熱量＝ヒータ発熱量とはならない。それ故、排気温度の推定値を、排気温度変化に対する素子温度変化の遅れに相当する時定数で進み補正すると良い。これにより、排気温度変化に対する素子温度の過渡応答を考慮することができ、排気温度が正しく推定できる。
【００２８】
ガスセンサ、ヒータ、温度検出手段及び通電制御手段の少なくとも何れかが異常であるか否かを判定し、異常時には前記推定手段による排気温度推定を実施しないように構成すると良い。これにより、排気温度推定値の信頼性を高めることができる。
【００２９】
一般に、内燃機関の高負荷運転時には、触媒などの排気系部品の過熱防止を図るべく燃料増量が行われるが、その燃料増量は適合値（例えばマップ値）を用いて行われる。この場合、前記推定手段により推定した排気温度に基づいて燃料増量が補正されれば、最適なる燃料増量が実施できる。これにより、過剰な燃料増量による燃費の悪化、未燃燃料（ＨＣ）の排出などの問題が解消できる。具体的には、排気温度の推定値が低い時に燃料増量を減らすと良い。
【００３０】
なお、ガスセンサ、ヒータ、温度検出手段及び通電制御手段の少なくとも何れかの異常発生時（故障時）には、素子温度又はそれに相関するパラメータが不明となり、排気温度の推定が不確かなものとなる。それ故に、ガスセンサ等の異常時には、排気温度推定値による燃料増量の補正を実施しないようにすると良い。
【００３１】
また、ＥＧＲ手段を備えた内燃機関において、排気温度の推定値を以下の（１）〜（４）のように活用することが可能であり、何れにおいても正確な排気温度推定値を用いることにより有利な効果を奏する。
【００３２】
（１）ＥＧＲ手段によるＥＧＲ流量を推定する構成において、排気温度の推定値に基づいて、ＥＧＲ流量の推定値を補正する。ＥＧＲ流量は排気温度によって変化するが、該ＥＧＲ流量を排気温度推定値で補正することにより、ＥＧＲ流量を正確に求めることができる。
【００３３】
（２）ＥＧＲ弁の開放時における吸気圧力から求めた診断パラメータと所定の判定しきい値との比較によりＥＧＲ流量を診断する構成において、排気温度の推定値に基づいて前記診断パラメータ又は前記判定しきい値を補正する。診断パラメータとしては、例えば、ＥＧＲ弁を閉→開に移行させた時の吸気圧力変化量がある。但し、ＥＧＲ弁を開放状態で保持した時の吸気圧力を診断パラメータとすることも可能である。これにより、排気温度の変化によりＥＧＲ流量が変化し、更に吸気圧力変化量（例えば検出値）等が変化しても、ＥＧＲ流量を正しく診断することができる。
【００３４】
（３）ＥＧＲ弁の前後差圧と所定の判定しきい値との比較によりＥＧＲ流量を診断する構成において、排気温度の推定値に基づいてＥＧＲ弁の前後差圧又は前記判定しきい値を補正する。これにより、排気温度の変化によりＥＧＲ流量が変化し、更にＥＧＲ弁の前後差圧が変化しても、ＥＧＲ流量を正しく診断することができる。
【００３５】
（４）所望とするＥＧＲ率を維持すべくＥＧＲ弁の開度を制御する構成において、排気温度の推定値に基づいてＥＧＲ弁の開度を補正する。これにより、排気温度が変化しても所望とするＥＧＲ率を維持することができる。
【００３６】
なお、ガスセンサ、ヒータ、温度検出手段及び通電制御手段の少なくとも何れかの異常発生時（故障時）には、素子温度又はそれに相関するパラメータが不明となり、排気温度の推定が不確かなものとなる。それ故に、ガスセンサ等の異常時には、上記（１）〜（４）の各補正を実施しないようにすると良い。
【００３７】
内燃機関の排気温度情報を利用して内燃機関の高負荷燃料増量を実施することを考えた場合、排気温度そのものを推定しなくても、素子温度又はそれに相関するパラメータに基づいて燃料増量を補正するようにしても良い。具体的には、素子温度（又はそれに相関するパラメータ）が低い時に燃料増量を減らすと良い。これにより、最適なる燃料増量が実施でき、過剰な燃料増量による燃費の悪化、未燃燃料（ＨＣ）の排出などの問題が解消できる。
【００３８】
なお、ガスセンサ、ヒータ、温度検出手段及び通電制御手段の少なくとも何れかの異常発生時（故障時）には、素子温度又はそれに相関するパラメータが不明となり、排気温度の推定が不確かなものとなる。それ故に、ガスセンサ等の異常時には、燃料増量の補正を実施しないようにすると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。図１は、エンジン制御システムの概要を示す構成図である。図１において、エンジン１０は多気筒ガソリンエンジンであり、吸気管１１にはスロットルバルブ１２が設けられ、その下流側の吸気ポート近傍にはインジェクタ１３が設けられている。インジェクタ１３から燃料が噴射されるとその噴射燃料と空気とにより混合気が形成され、該混合気がエンジン燃焼室にて燃焼に供された後、排気が排気管１５に排出される。排気管１５には、空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ１６が配設されている。また、ＥＧＲ手段として、吸気管１１と排気管１５との間とを接続するようにしてＥＧＲ通路１７が設けられており、そのＥＧＲ通路１７の途中にＥＧＲ弁１８が設けられている。
【００４０】
ここで、Ａ／Ｆセンサ１６の構成を図２を用いて説明する。本Ａ／Ｆセンサ１６は積層型構造のセンサ素子を有するものであり、図２にはセンサ素子の断面構成を示す。実際には当該センサ素子は図２の紙面直交方向に延びる長尺状をなし、素子全体がハウジングや素子カバー内に収容される構成となっている。
【００４１】
Ａ／Ｆセンサ１６（センサ素子）は、固体電解質層２１、拡散抵抗層２２、遮蔽層２３及び絶縁層２４を有し、これらが図の上下に積層されて構成されている。長方形板状の固体電解質層２１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２１を挟んで上下一対の電極２５，２６が対向配置されている。電極２５，２６は白金Ｐｔ等により形成されている。拡散抵抗層２２は電極２５へ排気を導入するための多孔質シートからなり、遮蔽層２３は排気の透過を抑制するための緻密層からなる。これら各層２２，２３は何れもアルミナ、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。
【００４２】
絶縁層２４はアルミナ、ジルコニア等のセラミックスからなり、電極２６に対面する部位には大気ダクト２７が形成されている。また、同絶縁層２４には白金Ｐｔ等により形成されたヒータ２８が埋設されている。ヒータ２８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。ヒータ２８は、絶縁層２４に埋設される構成（センサ素子に内蔵される構成）以外に、センサ素子に外付けされる構成であっても良い。
【００４３】
上記Ａ／Ｆセンサ１６において、その周囲の排気は拡散抵抗層２２の側方部位から導入されて拡散層側電極２５に達する。排気がリーン雰囲気の場合、排気中の酸素は電極２５，２６間の電圧印加により拡散層側電極２５で分解され、イオン化されて固体電解質層２１を通過した後、大気側電極２６より大気ダクト２７に排出される。このとき、大気側電極２６→拡散層側電極２５の向きに素子電流が流れる。また、排気がリッチ雰囲気の場合、逆に大気ダクト２７内の酸素が大気側電極２６で分解され、イオン化されて固体電解質層２１を通過した後、拡散層側電極２５より排出される。そして、排気中のＨＣやＣＯ等の未燃成分と触媒反応する。このとき、拡散層側電極２５→大気側電極２６の向きに素子電流が流れる。
【００４４】
ＥＣＵ（電子制御ユニット）４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されており、該ＥＣＵ４０には前記Ａ／Ｆセンサ１６やその他、エンジン回転数を検出するための回転数センサ３１、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ（吸入空気量センサ）３２、吸気管内圧力を検出するための吸気管圧力センサ３３、吸気温度を検出するための吸気温センサ３４、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ３５など、各種センサの検出信号等が入力される。ＥＣＵ４０は、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ４０は、随時入力される各種の検出信号に基づいて燃料噴射量、点火時期等を演算し、それを基にインジェクタ１３、点火装置等の駆動を制御する。特に燃料噴射制御に関しては、Ａ／Ｆセンサ１６に流れる素子電流に基づいて空燃比を検出すると共にその検出空燃比が目標空燃比に一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御するようにしている。
【００４５】
また、Ａ／Ｆセンサ１６により空燃比を正確に検出するには当該センサ１６を所定の活性状態に保持することが必要であり、ＥＣＵ４０は、Ａ／Ｆセンサ１６の素子温度に基づいてヒータ２８の通電制御を実施する。すなわち、素子温度が所定の目標温度（例えば７５０℃）となるようにヒータ通電制御が行われる。この場合、素子温度に相関するパラメータとして素子インピーダンスが検出され、そのインピーダンス検出値と目標値との偏差に基づいて算出される制御デューティ比（ヒータＤｕｔｙとも言う）によりヒータ通電が制御される。
【００４６】
図示は省略するが、ヒータ２８には、バッテリとトランジスタ等よりなるスイッチング素子とが直列に接続されており、スイッチング素子がデューティ制御されることによりヒータ通電がＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００４７】
ところで、Ａ／Ｆセンサ１６における熱の収支を考える場合、センサ活性状態が維持されていれば、ヒータ２８によりセンサ素子に供給される単位時間当たりの熱量（以下、ヒータ供給熱量Ｑheatという）と、排気により奪われる単位時間当たりの熱量（以下、放出熱量Ｑlostという）とはバランスが保たれていると考えられる。つまり、ヒータ印加電圧をＶ、ヒータ抵抗をＲ、制御デューティ比（操作量）をＤｕｔｙ、電力［Ｗ］→熱量［Ｊ／ｓｅｃ］への換算係数をＣとする場合、ヒータ供給熱量Ｑheatは次の（３）式で表される。
【００４８】
Ｑheat＝Ｃ＊Ｖ^2／Ｒ＊Ｄｕｔｙ      …（３）
また、素子温度をＴs、排気温度をＴexh、比例係数をＫとする場合、放出熱量Ｑlostは次の（４）式で表される。
【００４９】
Ｑlost＝Ｋ＊（Ｔs−Ｔexh）      …（４）
かかる場合、Ｑheat＝Ｑlostであると考えると、「Ｑheat＝Ｋ＊（Ｔs−Ｔexh）」となり、この関係式においてヒータ供給熱量Ｑheat、素子温度Ｔsが分かれば排気温度Ｔexhの推定が可能となる。なお、ヒータ抵抗Ｒが「発熱量関連パラメータ」に相当し、比例係数Ｋが「放出熱量関連パラメータ」に相当する。
【００５０】
図３は、排気温度推定の基本原理を示すブロック図である。ここで、素子温度と素子インピーダンスとは図４に示す相関関係を有しており、図３では図４の関係を用いて素子インピーダンスを素子温度に換算している。そして、「素子温度−ヒータ供給熱量／Ｋ」により排気温度を推定する。素子インピーダンスは、「素子温度に相関するパラメータ」に相当する。
【００５１】
図５は、図３のブロック図をより具体的な演算ロジックとして示すブロック図である。図５において、ヒータ熱量算出部４１では、上記（３）式の関係に基づきヒータ供給熱量Ｑheatを算出する。特に、ヒータ抵抗Ｒの算出においては、ヒータ抵抗Ｒの個体差ばらつき等に対応すべくヒータ抵抗補正係数を設定しており、該補正係数による補正後のヒータ抵抗（＝ヒータ抵抗基本値＊ヒータ抵抗補正係数）をヒータ供給熱量Ｑheatの算出パラメータとしている。
【００５２】
また、比例係数Ｋは、その都度の排気流速や排気密度に応じて可変設定されるのが望ましい。そこで、比例係数算出部４２では、排気流速に相関するパラメータとしてエンジン回転数を用いると共に、排気密度に相関するパラメータとして負荷（吸入空気量）を用い、これらエンジン回転数や負荷に基づいて補正係数を算出する。そして、該補正係数と比例係数基本値との積を最終的な比例係数Ｋとするようにしている。
【００５３】
更に、素子温度はヒータＤｕｔｙ（ヒータ供給熱量Ｑheat）の変化に対し所定の遅れを伴って変化する。そのため、ヒータＤｕｔｙの変化に対する素子温度の過渡応答を考慮する必要があり、図５では、ヒータＤｕｔｙの変化に対する素子温度変化の遅れに相当する時定数Ｔ1によりヒータ供給熱量Ｑheatを遅れ補正を実行している（図の符号４３）。
【００５４】
また、排気温度推定値に関して、ノイズ除去のためのフィルタ処理を実行すると共に、排気温度変化に対する素子温度変化の遅れに相当する時定数Ｔ2で進み補正を実行することとしている（図の符号４４，４５）。但し、図中の時定数Ｔ2，Ｔ3は、Ｔ3＜＜Ｔ2の関係を有する。
【００５５】
前述したように、ヒータ供給熱量Ｑheatの算出パラメータであるヒータ抵抗Ｒは、個体差ばらつき等に対応すべくヒータ抵抗補正係数による補正が行われるが、その補正度合いは経時変化等により変動することが想定される。そこで、パラメータ校正処理として、ヒータ抵抗補正係数の校正処理を行うこととする。ここでは、素子温度が既知の状態において上記（３）式等に基づいて算出された実際のヒータ抵抗値とヒータ抵抗基本値との比較を行い、その結果に応じてヒータ抵抗補正係数を更新する。更新後のヒータ抵抗補正係数は、ＥＣＵ４０内に設けたスタンバイＲＡＭ等のバックアップ用メモリに記憶保持される。
【００５６】
なお、パラメータ校正処理は、発熱量関連パラメータとしてのヒータ抵抗Ｒを校正するためのものであり、本実施の形態ではヒータ抵抗補正係数を校正することの結果、ヒータ抵抗Ｒを校正することとしている。
【００５７】
図６は、パラメータ校正の概要を説明するためのブロック図である。本実施の形態では、排気温度が吸気温となる状態（すなわちエンジンの冷間停止状態）でパラメータ校正を行うこととしており、素子温度と吸気温との偏差を算出する。そして、この温度偏差とヒータ印加電圧とヒータＤｕｔｙとから実際のヒータ抵抗値を算出すると共に、該実際のヒータ抵抗値とヒータ抵抗基本値との比較によりヒータ抵抗補正係数を算出するようにしている。
【００５８】
次に、ＥＣＵ４０により実行される排気温度推定に関する処理プログラムを図７〜図９のフローチャートに基づいて説明する。図７は、排気温度の推定処理を示すフローチャート、図８は、排気温度推定値の算出サブルーチンを示すフローチャート、図９は、パラメータ校正処理を示すフローチャートである。
【００５９】
さて、ＥＣＵ４０は所定の時間周期で図７の処理を起動し、先ずステップＳ１０１では、Ａ／Ｆセンサ１６等が正常であるか否か、すなわちＡ／Ｆセンサ１６やそれに付随するヒータ２８が故障したり、素子温度の検出やヒータ通電にかかる処理部で異常が生じたりしていないか否かを判別する。Ａ／Ｆセンサ１６等が故障している場合、ステップＳ１０２に進み、排気温度推定値を予め定めたデフォルト値とする。デフォルト値は、予め定めたマップ等を参照し、その都度のエンジン運転状態に基づいて決定されると良い。また、Ａ／Ｆセンサ１６等が正常であることを条件に、以下に示す各ステップにて排気温度推定を実行する。
【００６０】
すなわち、ステップＳ１０３では、Ａ／Ｆセンサ１６の素子インピーダンスを検出する。素子インピーダンスの検出手法について簡単に説明する。ＥＣＵ４０は、所定のインピーダンス検出周期となる度に、センサ印加電圧をそれまでの空燃比検出用の電圧値からインピーダンス検出用の電圧値に交流的に切り替える。これにより、センサ印加電圧に対して例えば１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度の交流的な変化が付与され、この交流的な電圧変化に応答して素子電流が変化する。そして、その時の電圧変化量ΔＶと電流変化量ΔＩとから素子インピーダンスを算出する（素子インピーダンス＝ΔＶ／ΔＩ）。
【００６１】
その後、ステップＳ１０４では、今現在エンジン１０が安定回転状態であるか否かを判別する。例えば、エンジン回転数＞４００ｒｐｍであればステップＳ１０４が肯定判別される。ステップＳ１０４がＹＥＳの場合、ステップＳ１０５に進み、ヒータＤｕｔｙの演算及び出力処理を実行する。この場合、前記算出した素子インピーダンスと目標インピーダンスとの偏差に基づいて、例えばＰＩＤ制御手法等を用いてヒータＤｕｔｙが算出される。そして、このヒータＤｕｔｙによりヒータ通電が実施され、Ａ／Ｆセンサ１６が所望の活性状態で維持される（素子温度が目標温度で保持される）。また、ステップＳ１０４がＮＯの場合、ステップＳ１０６に進み、ヒータＤｕｔｙ＝０とする。すなわちヒータ通電を実施しない。
【００６２】
最後に、ステップＳ１０７では、排気温度推定値を算出する。排気温度推定値の算出処理の詳細を図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００６３】
図８において、ステップＳ１２１では、前記算出した素子インピーダンスを素子温度Ｔsに換算する。ステップＳ１２２では、ヒータ抵抗基本値とスタンバイＲＡＭより読み出したヒータ抵抗補正係数との乗算によりヒータ抵抗Ｒを算出する。ステップＳ１２３では、上記（３）式によりヒータ供給熱量Ｑheatを算出する。また、ステップＳ１２４では、比例係数基本値と、その都度のエンジン運転状態（エンジン回転数、負荷）に基づいて算出した補正係数との乗算により比例係数Ｋを算出する。
【００６４】
その後、ステップＳ１２５では、排気温度推定値を算出する。このとき、基本的には前述した「Ｑheat＝Ｋ＊（Ｔs−Ｔexh）」の関係を用い、前記算出した素子温度Ｔs、ヒータ供給熱量Ｑheat及び比例係数Ｋに基づいて排気温度推定値（Ｔexh）を算出する。但し、前記図５で説明したように、ヒータＤｕｔｙに対する素子温度の遅れや、排気温度の変化に対する素子温度の遅れを考慮し、遅れ補正や進み補正を適宜実施して排気温度推定値が算出されると良い。
【００６５】
また、図９に示すパラメータ校正処理は、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチとも言う）がＯＦＦされた状態でＥＣＵ４０により実行され、本処理ではパラメータ校正としてヒータ抵抗補正係数の更新が行われる。例えば、ソークタイマ等を用いることで、エンジン停止後（ＩＧオフ後）からの経過時間が計測され、該経過時間が所定時間に達した時にＥＣＵ４０に一時的に電源供給が行われて図９の処理が実行される。なお、ＩＧスイッチのＯＦＦ後もＥＣＵ４０への電源供給を継続しておき、図９の処理が完了した後にＥＣＵ４０への電源供給が停止される構成とすることも可能である。
【００６６】
図９において、ステップＳ２０１では、エンジン水温と外気温との差が所定値Ｋｔ以内であるか否かを判別する。この所定値Ｋｔは、エンジン停止後に冷間状態までエンジンが冷却されたことを判定するためのしきい値であり、例えば５℃、１０℃程度であればよい。当該ステップＳ２０１が肯定判別されることにより、その時の排気温度（すなわち排気管内の温度）が吸気温センサ３４の検出値（吸気温）にほぼ一致すると判断できる。続くステップＳ２０２では、校正済みフラグを確認し、パラメータ校正未完了であることを示す校正済みフラグ＝０であるか否かを判別する。ステップＳ２０１，Ｓ２０２の何れかがＮＯであれば本処理をそのまま終了する。
【００６７】
また、ステップＳ２０１，Ｓ２０２が共にＹＥＳであればステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、ヒータ通電を許可する。ヒータ通電許可によりヒータＤｕｔｙの演算及び出力処理（図示略）が実行され、そのヒータ通電に伴い素子温度が目標温度で保持されるようになる。
【００６８】
その後、ステップＳ２０４では、素子温度変動が所定値未満であるか否かを判別し、ステップＳ２０５では、ヒータＤｕｔｙ変動が所定値未満であるか否かを判別する。このステップＳ２０４，Ｓ２０５は、ヒータ通電開始後に素子温度やヒータＤｕｔｙが安定状態になったかどうかを判定するものである。このとき、素子温度やヒータＤｕｔｙが安定しておらず、ステップＳ２０４，Ｓ２０５の何れかがＮＯであれば、ステップＳ２１３に進み、ヒータ通電開始後に素子温度が安定してからの経過時間（素子温度安定時間）を０にクリアする。
【００６９】
また、素子温度やヒータＤｕｔｙが安定しており、ステップＳ２０４，Ｓ２０５が何れもＹＥＳであれば、ステップＳ２０６に進み、素子温度安定時間が所定時間Ｔ１よりも大きくなったか否かを判別する。所定時間Ｔ１は例えば１秒程度である。素子温度安定時間≦Ｔ１であればそのまま本処理を終了する。
【００７０】
また、素子温度安定時間＞Ｔ１であればステップＳ２０７に進み、ヒータ抵抗補正係数の算出を実行する。これは、前記図６で説明した処理に該当し、排気温度が吸気温となる状態（すなわちエンジンの冷間停止状態）において、素子温度と吸気温との偏差、ヒータ印加電圧及びヒータＤｕｔｙから実際のヒータ抵抗値を算出すると共に、該実際のヒータ抵抗値とヒータ抵抗基本値との比較によりヒータ抵抗補正係数を算出する。
【００７１】
その後、ステップＳ２０８では、ヒータ抵抗補正係数の算出回数が所定値Ｎとなったか否かを判別し、ＹＥＳであればステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、ヒータ抵抗補正係数のＮ回分の算出値を平均することでヒータ抵抗補正係数の最終値を算出し、続くステップＳ２１０では、前記算出したヒータ抵抗補正係数の最終値をスタンバイＲＡＭに記憶する。
【００７２】
その後、ステップＳ２１１では校正済みフラグに１をセットし、続くステップＳ２１２ではヒータ通電をＯＦＦする。また最後に、ステップＳ２１３では、素子温度安定時間を０とする。なお、校正済みフラグはＥＣＵ４０の電源遮断の直前にクリアされる。
【００７３】
図１０は、パラメータ校正の手順を示すタイムチャートであり、図中のタイミングｔ１はエンジンの停止タイミングを示している。
【００７４】
タイミングｔ１でＩＧスイッチがＯＦＦされてエンジンが停止されると、排気系温度や水温が図示の如く低下し始める。また、同タイミングｔ１では、Ａ／Ｆセンサ１６のヒータ通電が停止される。
【００７５】
そしてその後、タイミングｔ２で水温と吸気温との差が所定値Ｋｔ未満になると、パラメータ校正処理が起動され、前述したとおりヒータ抵抗補正係数の更新が行われる。すなわち、ヒータ通電により素子温度が目標温度付近で収束している状態で、素子温度と吸気温との偏差、ヒータ印加電圧及びヒータＤｕｔｙから実際のヒータ抵抗値が算出されると共に、該実際のヒータ抵抗値とヒータ抵抗基本値との比較によりヒータ抵抗補正係数が算出される。そして、該算出されたヒータ抵抗補正係数がスタンバイＲＡＭに記憶保持される。
【００７６】
ヒータ抵抗補正係数の更新が完了したタイミングｔ３では、校正済みフラグに１がセットされると共に、ヒータ通電がＯＦＦされる。但し、校正済みフラグは、パラメータ校正処理の完了後にＥＣＵ４０への電源供給が遮断されることで０にクリアされる。
【００７７】
上記の如く算出した排気温度推定値は、燃料噴射量の高負荷増量時における燃料増量補正に用いられる。具体的には、図１１のブロック図に示すように、基本噴射量算出手段５１は、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて基本噴射量を算出し、高負荷増量算出手段５２は、エンジン１０の高負荷運転時においてエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて高負荷増量補正係数を算出する。また、補正係数算出手段５３は、その都度の排気温度推定値に基づいて高負荷増量補正係数を補正するための係数Ｆを算出する。このとき、例えば図１２の関係を用い、排気温度推定値が低いほど小さくなり、排気温度推定値が高いほど大きくなるよう係数Ｆを算出する。そして、補正後の高負荷増量補正係数（＝補正前の高負荷増量補正係数＊係数Ｆ）と基本噴射量との乗算により最終噴射量を算出する。
【００７８】
排気温度推定値に基づいて燃料増量が補正されれば、最適なる燃料増量が実施でき、過剰な燃料増量による燃費の悪化、未燃燃料（ＨＣ）の排出などの問題が解消できる。つまり、前記高負荷増量算出手段５２では、例えば排気温度が高くなる最悪条件（外気温が最高温度となる状態など）で適合されたマップデータを用いて高負荷増量補正係数が算出されるため、通常は本来の必要量よりも過剰に燃料増量が行われる可能性があるが、上記のとおり排気温度推定値に基づいて燃料増量が補正されることにより最適なる燃料増量が実施できる。なお、Ａ／Ｆセンサ１６やそれに付随するヒータ２８が故障したり、素子温度の検出やヒータ通電にかかる処理部で異常が生じたりした場合には、素子温度又はそれに相関するパラメータが不明となり、排気温度の推定が不確かなものとなる。それ故に、Ａ／Ｆセンサ１６等の異常時には、排気温度推定値による燃料増量補正を実施しないようにすると良い。
【００７９】
また、排気温度推定値に基づいてＥＧＲ流量の推定値を補正するようにしても良い。具体的には、図１３のブロック図に示すように、ＥＧＲ量推定手段６１は、エンジン運転状態等に基づいてＥＧＲ量推定値を算出し、温度補正係数算出手段６２は、排気温度推定値に基づいて温度補正係数を算出する。このとき、例えば図１４の関係を用い、排気温度推定値が低いほど大きくなり、排気温度推定値が高いほど小さくなるよう温度補正係数を算出する。そして、ＥＧＲ量推定値と温度補正係数との乗算により最終のＥＧＲ量推定値を算出する。
【００８０】
つまり、ＥＧＲ量は排気温度によって変化するが、該ＥＧＲ量を排気温度推定値に基づいて補正することにより、ＥＧＲ量を正確に求めることができる。
【００８１】
また、ＥＧＲ弁の開放時における吸気圧力から求めた診断パラメータと所定の判定しきい値との比較によりＥＧＲ流量を診断する構成において、排気温度推定値に基づいて前記診断パラメータを補正するようにしても良い。診断パラメータとしては、例えば、ＥＧＲ弁を閉→開に移行させた時の吸気圧力変化量がある。具体的には、図１５に示すように、吸気管圧力検出手段（吸気管圧力センサ）７１は吸気管内の圧力を検出し、診断パラメータ算出手段７２は、吸気管圧力を基に診断パラメータ（例えば、ＥＧＲ弁の閉→開時の吸気圧力変化量）を算出する。また、温度補正係数算出手段７３は、排気温度推定値に基づいて温度補正係数を算出する。このとき、例えば前記図１４の関係を用いて温度補正係数を算出する。そして、診断パラメータと温度補正係数との乗算により補正後の診断パラメータを算出する。また、判定しきい値算出手段７４は、エンジン運転状態等に基づいて判定しきい値を算出する。そして、ＥＧＲ流量診断手段７５は、前記補正後の診断パラメータと判定しきい値との比較によりＥＧＲ流量を診断する。
【００８２】
これにより、排気温度の変化によりＥＧＲ流量が変化し、更に吸気管圧力の検出値が変化しても、ＥＧＲ流量を正しく診断することができる。なお、診断パラメータとして、ＥＧＲ弁を開放状態で保持した時の吸気圧力を採用することも可能である。また、排気温度推定値に基づいて判定しきい値を補正する構成に変更することも可能である。
【００８３】
その他、ＥＧＲ弁の前後差圧と所定の判定しきい値との比較によりＥＧＲ流量を診断する構成では、排気温度の推定値に基づいてＥＧＲ弁の前後差圧又は判定しきい値を補正するようにしても良い。これにより、排気温度の変化によりＥＧＲ流量が変化し、更にＥＧＲ弁の前後差圧が変化しても、ＥＧＲ流量を正しく診断することができる。
【００８４】
更に、所望とするＥＧＲ率を維持すべくＥＧＲ弁の開度を制御する構成において、排気温度推定値に基づいてＥＧＲ弁の開度を補正するようにしても良い。これにより、排気温度が変化しても所望とするＥＧＲ率を維持することができる。
【００８５】
なお、燃料増量補正時と同等に、Ａ／Ｆセンサ１６やそれに付随するヒータ２８が故障したり、素子温度の検出やヒータ通電にかかる処理部で異常が生じたりした場合には、素子温度又はそれに相関するパラメータが不明となり、排気温度の推定が不確かなものとなる。それ故に、Ａ／Ｆセンサ１６等の異常時には、ＥＧＲに関する上記各補正を実施しないようにすると良い。
【００８６】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００８７】
Ａ／Ｆセンサ１６の熱収支においてヒータ供給熱量Ｑheat＝放出熱量Ｑlostの関係が成立することに基づいて排気温度を推定する構成としたため、種々の用途から排気温度の検出を要する場合にも、排気温度センサ等の付加的構成を要しない。その結果、センサ追加等によるコストの上昇を招くことなく、排気温度を精度良く推定することができるようになる。また、従来技術とは異なり、センサ活性状態を強制的に変更したりすることがないため、空燃比制御への悪影響も排除できる。
【００８８】
また、エンジン１０の冷間停止時において排気系温度が既知の温度（略外気温）となる状態でヒータ通電を行い、その時のヒータ供給熱量Ｑheatと放出熱量Ｑlostとの比較によりヒータ抵抗補正係数（発熱量関連パラメータ）を校正するようにしたため、ヒータ抵抗Ｒのばらつきが吸収できる。また、経時変化が生じてもそれに対処できる。それ故に、ヒータ供給熱量Ｑheatを正確に知り得ることができ、排気温度推定の精度が向上する。
【００８９】
放出熱量Ｑlostに関連する比例係数Ｋを、エンジン回転数（排気流速に相関するパラメータ）や負荷（排気密度に相関するパラメータ）に基づいて補正する構成としたため、その都度のエンジン運転状態に合った最適な比例係数Ｋが設定でき、ひいては排気温度推定の精度が向上する。
【００９０】
Ａ／Ｆセンサ１６等の故障時には排気温度推定を実施しないようにしたため、排気温度推定値の信頼性を高めることができる。
【００９１】
高負荷増量の補正やＥＧＲに関する各種補正を実施する構成において、高精度に推定した排気温度を用いるため、それら高負荷増量の補正やＥＧＲに関する各種補正を好適に実施することができる。
【００９２】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００９３】
上記実施の形態では、Ａ／Ｆセンサ１６のヒータ通電をＤｕｔｙ制御する構成としたが、これに代えて同ヒータ通電を電圧制御する構成としても良い。この場合、素子インピーダンスの検出値と目標値との偏差に基づいてヒータ印加電圧Ｖが可変設定される。ここで、ヒータ印加電圧（操作量）をＶ、ヒータ抵抗をＲ、電力［Ｗ］→熱量［Ｊ／ｓｅｃ］への換算係数をＣとする場合、ヒータ供給熱量Ｑheatは次の（５）式で表される。
【００９４】
Ｑheat＝Ｃ＊Ｖ^2／Ｒ      …（５）
かかる場合にも、ヒータ供給熱量Ｑheat＝放出熱量Ｑlostの関係が成立することに基づいて排気温度を推定することができる。
【００９５】
上記実施の形態では、排気温度推定のためのパラメータ校正としてヒータ抵抗補正係数を更新したが、これを以下のように変更しても良い。例えば、比例係数Ｋを補正するための補正係数を更新することでパラメータ校正を行っても良い。この場合、排気温度が吸気温となる状態（すなわちエンジンの冷間停止状態）でパラメータ校正を行うこととし、図１６に示すように、素子温度と吸気温との偏差を算出する。そして、この温度偏差とヒータ供給熱量とから実際の比例係数を算出すると共に、該実際の比例係数と比例係数基本値との比較により比例係数補正のための補正係数を算出する。これにより比例係数Ｋの更新が可能となり、比例係数の誤差が吸収できる。従って、素子温度と排気温度との温度差と、Ａ／Ｆセンサの放出熱量との関係を良好なものとすることができ、排気温度推定の精度が向上する。比例係数Ｋそのものを更新することも可能である。
【００９６】
また、ヒータ発熱量の変化時にその変化に対する素子温度の応答遅れを計測し、該計測した応答遅れに基づいて比例係数Ｋを算出する構成とすることも可能である。つまり、既述したように、ヒータ発熱量の変化に対する素子温度の応答遅れ（時定数）は、素子の熱容量Ｃｅと比例係数Ｋとを用い「Ｃｅ／Ｋ」で表すことができ、熱容量Ｃｅはほぼ不変であるため、時定数を計測（又は算出）すれば比例係数Ｋの逆算が可能となる。
【００９７】
具体的な構成を図１７を用いて説明する。なお、図１７は、前記図５に置き換わる構成を示しており、前記図５と同一の構成については同じ符号を付して説明を省略する。図１７において、比例係数算出部８１は、素子温度とヒータ供給熱量とを取り込んで、これらに基づいて時定数を算出し、該算出した時定数と熱容量Ｃｅとから比例係数Ｋを算出する。そして、この比例係数Ｋを用い、その他素子温度やヒータ供給熱量に基づいて排気温度を推定する。
【００９８】
比例係数Ｋの算出時には、ヒータ通電操作量としての制御デューティＤｕｔｙを一時的に強制変化させ、その時のヒータ供給熱量の変化と素子温度の変化とに基づいて時定数を算出するようにしている。このとき、エンジンの排気温度が定常であると想定される場合に、Ｄｕｔｙを強制変化させるのが望ましい。但し、Ｄｕｔｙを強制変化させなくても、通常運転時において所定量以上のＤｕｔｙ変化を検出し、該変化時に比例係数Ｋを算出することも可能である。
【００９９】
なお、時定数の算出（計測）に関しては従来から種々の手法が開示されており、任意の手法を用いればよい。例えば、図１８に示すように、Ｄｕｔｙの変化に伴い素子温度が図示の如く変化する場合において、Ｄｕｔｙ変化分に対応する素子温度の変化量をΔＴとした時に、素子温度が「０．６３×ΔＴ」だけ変化するまでの時間を計測し、その時間を時定数τとする。
【０１００】
こうして比例係数Ｋを算出することにより、比例係数Ｋの誤差が吸収でき、素子温度と排気温度との温度差と、Ａ／Ｆセンサの放出熱量とを適正に対応付けることができる。従って、排気温度の推定精度を高めることができる。
【０１０１】
上記の如く算出した比例係数Ｋを、学習値としてＥＥＰＲＯＭ等のバックアップメモリに記憶するようにしても良い。この場合特に、バックアップメモリの記憶領域として、エンジン運転領域毎に区分した複数の領域を設けておき、その都度のエンジン運転領域に合わせて、比例係数Ｋの算出値を記憶させるようにすることが望ましい。これにより、経時的な要因等により定常的に比例係数Ｋが変化する場合等にも、素子温度と排気温度との温度差と、Ａ／Ｆセンサの放出熱量とを適正に対応付けることができる。
【０１０２】
上記の如く算出した時定数τを、前記図５等における遅れ補正部４３の時定数Ｔ1として用いることも可能である。これにより、エンジン運転条件の変化や経時的な要因等が生じても排気温度の推定精度を維持することができる。
【０１０３】
上記実施の形態では、エンジン水温が外気温に十分近似していることからエンジンの冷間停止状態（排気系温度が外気温に略一致する状態）であることを判定したが、これに代えて、エンジンの運転停止後、エンジン冷却に十分足りる所定時間（例えば１，２時間程度）が経過していることからエンジンの冷間停止状態を判定しても良い。つまり、エンジン停止後十分な時間が経過していれば、センサ周辺温度も外気温程度になっている筈であるため、エンジンの冷間停止状態であることと判定できる。
【０１０４】
エンジンの排気温度情報を利用して高負荷燃料増量を実施する場合、排気温度そのものを推定しなくても、素子温度又はそれに相関するパラメータに基づいて燃料増量を補正するようにしても良い。具体的には、素子温度（又はそれに相関するパラメータ）が低い時に燃料増量を減らすと良い。これにより、最適なる燃料増量が実施でき、過剰な燃料増量による燃費の悪化、未燃燃料（ＨＣ）の排出などの問題が解消できる。なお、Ａ／Ｆセンサ１６やそれに付随するヒータ２８が故障したり、素子温度の検出やヒータ通電にかかる処理部で異常が生じたりした場合には、素子温度又はそれに相関するパラメータが不明となり、排気温度の推定が不確かなものとなる。それ故に、Ａ／Ｆセンサ１６等の異常時には、燃料増量の補正を実施しないようにすると良い。
【０１０５】
上記実施の形態では、ガスセンサとしてＡ／Ｆセンサを用いる構成としたが、これに代えて、排気中の酸素濃度に応じた起電力出力を発生するＯ2センサ、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ、ＨＣ濃度を検出するＨＣセンサなど、他のガスセンサを用いる構成であっても良い。因みに、ＮＯｘセンサは、固体電解質層にて形成された複数のセルを有し、そのうちポンプセル（第１セル）では排気中の酸素を排出する又はくみ出すと共に酸素濃度を検出し、センサセル（第２セル）では酸素排出後のガスからＮＯｘ濃度を検出する。これら他のガスセンサを用いる場合であっても、ヒータの通電によりセンサ素子が所定温度に加熱される構成において、ヒータ供給熱量Ｑheat＝放出熱量Ｑlostの関係が成立することに基づいて排気温度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【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である。
【図２】Ａ／Ｆセンサの構成を示す断面図である。
【図３】排気温度推定の基本原理を示すブロック図である。
【図４】素子温度と素子インピーダンスとの相関関係を示す図である。
【図５】排気温度推定の演算ロジックを示すブロック図である。
【図６】ヒータ抵抗補正係数を算出する演算ロジックを示すブロック図である。
【図７】排気温度の推定処理を示すフローチャートである。
【図８】排気温度推定値の算出サブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】パラメータ校正処理を示すフローチャートである。
【図１０】パラメータ校正の手順を示すタイムチャートである。
【図１１】燃料噴射量の高負荷増量の概要を示すブロック図である。
【図１２】排気温度推定値と係数Ｆとの関係を示す図である。
【図１３】ＥＧＲ量推定の概要を示すブロック図である。
【図１４】排気温度推定値と温度補正係数との関係を示す図である。
【図１５】ＥＧＲ流量診断の概要を示すブロック図である。
【図１６】比例係数補正のための補正係数を算出する演算ロジックを示すブロック図である。
【図１７】排気温度推定の演算ロジックを示すブロック図である。
【図１８】Ｄｕｔｙ変化に対する素子温度の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…エンジン、１１…吸気管、１３…インジェクタ、１５…排気管、１６…Ａ／Ｆセンサ、１７…ＥＧＲ通路、１８…ＥＧＲ弁、２８…ヒータ、４０…ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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