(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路に排出される排ガス中の成分の物理量を検出する排ガスセンサについて、その温度を推定する際の初期値を精度良く算出することのできる排ガスセンサの温度推定装置を提供する。【解決手段】内燃機関２の排気通路１０には、酸素センサ１８が設けられている。この酸素センサ１８の温度は、内燃機関２の稼動時においては、内燃機関２の回転速度と負荷とに基づき算出される。一方、内燃機関２が停止した後、再度始動されるときには、内燃機関２の停止時間に基づき、酸素センサ１８の温度が外気の温度へと変化する際の進行状況が把握されることで酸素センサ１８の温度の初期値が設定される。【選択図】      図１
2006348806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に排出される排ガス中の成分の物理量を検出する排ガスセンサについて、その温度を推定する排ガスセンサの温度推定装置において、
前記内燃機関の稼動時において、該内燃機関の運転状態に応じて前記排ガスセンサの温度を推定する温度推定手段と、
外気の温度及びその相当値のいずれかを検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、
前記内燃機関の停止時間を計時する計時手段と、
前記内燃機関が停止してから前記排ガスセンサの温度が外気の温度へと変化する際の進行状況に基づき、前記内燃機関の停止後の前記排ガスセンサの温度を算出するための算出情報を記憶するための記憶手段と、
前記計時手段によって計時される停止時間と、前記温度推定手段によって推定される温度と、前記検出手段によって検出される温度とを前記算出情報に反映させることで、前記温度推定手段によって用いられる前記排ガスセンサの温度の初期値を設定する初期値設定手段とを備えることを特徴とする排ガスセンサの温度推定装置。
【請求項２】
前記算出情報は、前記進行状況を定量化したパラメータであって且つ前記停止時間に応じて設定される補正係数を、前記温度推定手段によって推定される前記排ガスセンサの温度から前記検出手段によって検出される温度を減算したものに乗算することで、前記排ガスセンサの温度と前記周囲の温度とについての前記内燃機関の停止後の差を算出する情報と、前記差と前記周囲の温度とに基づき、前記内燃機関の停止後の前記排ガスセンサの温度を算出する情報とを含むものであることを特徴とする請求項１記載の排ガスセンサの温度推定装置。
【請求項３】
前記内燃機関の出力軸の回転の停止時に前記内燃機関の排気系と吸気系とが連通状態にあるか否かを判断する連通状態判断手段を更に備え、
前記算出情報は、前記連通状態判断手段により前記連通状態にあると判断されるときには、該連通状態にないと判断されるときよりも前記外気の温度へと変化する速度が上昇するとの条件で前記内燃機関の停止後の前記排ガスセンサの温度を算出する情報であることを特徴とする請求項１又は２記載の排ガスセンサの温度推定装置。
【請求項４】
前記内燃機関の吸入空気量を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、
前記内燃機関のイグニッションスイッチのオン・オフ状態を判断するイグニッション判断手段と、
前記内燃機関の出力軸の回転が停止したか否かを判断する停止状態判断手段とを更に備え、
前記算出情報は、前記イグニッションスイッチがオフ状態であって且つ前記内燃機関の出力軸が回転している間、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記外気の温度へと変化する速度が上昇するとの条件で前記排ガスセンサの温度を算出するための情報を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排ガスセンサの温度推定装置。
【請求項５】
前記排ガスセンサは、酸素濃度が所定の濃度よりもリーンであるかリッチであるかに応じて略２値的な値を出力する酸素センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の排ガスセンサの温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に排出される排ガス中の成分の物理量を検出する排ガスセンサについて、その温度を推定する排ガスセンサの温度推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の排ガスセンサの温度推定装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、酸素濃度が所定の濃度よりもリーンであるかリッチであるかに応じて略２値的な値を出力する酸素センサについて、その温度を推定するものも提案されている。この温度推定装置では、内燃機関の運転状態に基づき、排ガスとの間の熱伝導に伴う酸素センサの温度変化を算出するようにしている。更に、内燃機関の始動時においては、大気の温度や内燃機関の温度に基づき、酸素センサの温度の初期値を設定している。
【０００３】
ただし、内燃機関の停止から再始動までの時間が短いときには、酸素センサの温度が大気の温度や内燃機関の温度と大きく異なるため、これらによっては酸素センサの初期値を精度良く設定することができない。このため、初期値の設定後においても、酸素センサの温度を精度良く推定することができない。
【０００４】
なお、上記酸素センサに限らず、内燃機関の排気通路に排出される排ガス中の成分の物理量を検出する排ガスセンサにあっては、その温度の推定に際して初期値の設定を精度良く行なうことができないこうした実情も概ね共通したものとなっている。
【特許文献１】特開２００３−３１５３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に排出される排ガス中の成分の物理量を検出する排ガスセンサについて、その温度を推定する際の初期値を精度良く算出することのできる排ガスセンサの温度推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、内燃機関の排気通路に排出される排ガス中の成分の物理量を検出する排ガスセンサについて、その温度を推定する排ガスセンサの温度推定装置において、前記内燃機関の稼動時において、該内燃機関の運転状態に応じて前記排ガスセンサの温度を推定する温度推定手段と、外気の温度及びその相当値のいずれかを検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、前記内燃機関の停止時間を計時する計時手段と、前記内燃機関が停止してから前記排ガスセンサの温度が外気の温度へと変化する際の進行状況に基づき、前記内燃機関の停止後の前記排ガスセンサの温度を算出するための算出情報を記憶するための記憶手段と、前記計時手段によって計時される停止時間と、前記温度推定手段によって推定される温度と、前記検出手段によって検出される温度とを前記算出情報に反映させることで、前記温度推定手段によって用いられる前記排ガスセンサの温度の初期値を設定する初期値設定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成において、排ガスセンサは、内燃機関の停止後、その周囲の温度と熱的な平衡状態へと移行していく（外気の温度へと変化していく）。ただし、内燃機関の停止から次の始動までの時間が短いときには、排ガスセンサが未だその周囲との間で熱的に平衡な状態を確立していない。そして、このときには、排ガスセンサの温度は、外気の温度と異なるものとなっている。この点、上記構成によれば、排ガスセンサが未だ熱的な平衡状態となっていないときであれ、内燃機関の停止時間から外気の温度へと変化する際の進行状況が把握できるために、内燃機関の停止後の排ガスセンサの温度を算出することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記算出情報は、前記進行状況を定量化したパラメータであって且つ前記停止時間に応じて設定される補正係数を、前記温度推定手段によって推定される前記排ガスセンサの温度から前記検出手段によって検出される温度を減算したものに乗算することで、前記排ガスセンサの温度と前記周囲の温度とについての前記内燃機関の停止後の差を算出する情報と、前記差と前記周囲の温度とに基づき、前記内燃機関の停止後の前記排ガスセンサの温度を算出する情報とを含むものであることを特徴とする。
【００１０】
上記構成では、排ガスセンサの温度と周囲の温度との差が停止時間が長いほど小さくなることに鑑み、この差を算出することができる。そして、この差と、周囲の温度の検出値とに基づき、内燃機関の停止後の排ガスセンサの温度を算出することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記内燃機関の出力軸の回転の停止時に前記内燃機関の排気系と吸気系とが連通状態にあるか否かを判断する連通状態判断手段を更に備え、前記算出情報は、前記連通状態判断手段により前記連通状態にあると判断されるときには、該連通状態にないと判断されるときよりも前記外気の温度へと変化する速度が上昇するとの条件で前記内燃機関の停止後の前記排ガスセンサの温度を算出する情報であることを特徴とする。
【００１２】
上記構成において、内燃機関の吸気系と排気系とが連通しているときには、排気系の通気性が向上することに起因して、外気の温度へと変化する速度が上昇することを、換言すれば、排ガスセンサの温度低下が促進されることを、前記排ガスセンサの温度の算出に反映させることができる。
【００１３】
なお、この請求項３が請求項２の構成を有する場合には、排ガスセンサの温度の算出に際し、連通状態にあるときの方がないときよりも小さな補正係数を設定することで、連通状態にあるときの方が連通状態にないと判断されるときよりも外気の温度へと変化する速度が上昇するとの条件を設定することが望ましい。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記内燃機関の吸入空気量を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、前記内燃機関のイグニッションスイッチのオン・オフ状態を判断するイグニッション判断手段と、前記内燃機関の出力軸の回転が停止したか否かを判断する停止状態判断手段とを更に備え、前記算出情報は、前記イグニッションスイッチがオフ状態であって且つ前記内燃機関の出力軸が回転している間、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記外気の温度へと変化する速度が上昇するとの条件で前記排ガスセンサの温度を算出するための情報を含むことを特徴とする。
【００１５】
上記構成において、イグニッション判断手段によりイグニッションスイッチがオフであると判断されるときには、内燃機関においては燃料噴射とこれに伴う燃焼とが生じず、その出力軸の回転は、慣性によりもたらされる。このため、出力軸の回転速度は、イグニッションスイッチがオフとなった後、減衰しつつもしばらくは継続される。そして慣性により出力軸が回転を継続する間は、吸気系から吸入された空気が排気系へと流入し、この排気系に流入する空気により排ガスセンサの温度が低下する。この温度の低下速度は、排気系に流入する空気量が多いほど大きくなる。この点、上記構成によれば、吸入空気量が多いほど温度の低下が大きいことを、排ガスセンサの温度の算出に反映させることができる。
【００１６】
なお、この請求項４が請求項２の構成を有する場合には、排ガスセンサの温度の算出に際し、吸入空気量が多いほど小さな補正係数を設定することで、内燃機関の吸入空気量が多いほど前記外気の温度へと変化する速度が上昇するとの条件を設定することが望ましい。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記排ガスセンサは、酸素濃度が所定の濃度よりもリーンであるかリッチであるかに応じて略２値的な値を出力する酸素センサであることを特徴とする。
【００１８】
上記酸素センサは、通常、同センサへの電圧印加に対する応答等によってその温度を検出することができない。このため、酸素センサの温度を直接検出する手段を設けない場合には、その温度を推定することが望まれる。特に空燃比フィードバック制御を精度良く行うためには、酸素センサが活性状態となってから同制御を行うことが望まれるため、酸素センサが活性状態となる温度になっているか否かを精度良く推定することが望まれる。このため、この請求項５によれば、請求項１〜４の作用効果を特に好適に奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる排ガスセンサの温度推定装置を酸素センサの温度推定装置に適用した第１の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１に、本実施形態におけるエンジンシステムの構成を示す。
【００２１】
図示されるように、内燃機関２の吸気通路４の上流には、エアフローメータ６が設けられている。そして、エアフローメータ６の下流には、スロットルバルブ８が設けられている。吸気通路４は、スロットルバルブ８の下流において分岐し、内燃機関２の各気筒（ここでは、５気筒）のそれぞれに吸入空気を供給する。
【００２２】
一方、内燃機関２の各気筒において燃焼に供された空気は、排気通路１０に排出される。排気通路１０には、排ガスを浄化すべく、上流側触媒１２及び下流側触媒１４が備えられている。そして、排気通路１０のうち上流側触媒１２の上流に空燃比センサ１６が設けられている。また、上流側触媒１２と下流側触媒１４との間には、酸素センサ１８が設けられている。
【００２３】
ここで、空燃比センサ１６は、酸素濃度に比例して限界電流を出力する限界電流式のセンサである。一方、酸素センサ１８は、酸素濃度に応じて起電力が変化するジルコニアを備えて構成されており、酸素濃度が所定の濃度（理論空燃比の酸素濃度）よりもリーンかリッチかに応じて略２値的な値を出力するものである。これら空燃比センサ１６及び酸素センサ１８の近傍には、これらを暖機すべくヒータ２０，２２が備えられている。
【００２４】
また、エンジンシステムは、内燃機関２の出力軸であるクランク軸の回転角度を検出するホール式のクランク角センサ２４や、外気温を検出する外気温センサ２６等を備えている。
【００２５】
電子制御装置（ＥＣＵ３０）は、中央処理装置（ＣＰＵ３２）、揮発性のメモリ（ＲＡＭ３４）、ＥＣＵ３０への給電の有無にかかわらず常時給電がなされるメモリであるバックアップＲＡＭ３６、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ３８）を備えて構成されている。ＥＣＵ３０には、イグニッションスイッチ４０、メインリレー４２、給電ラインＬ１を介してバッテリＢの電力が給電されている。
【００２６】
ここで、メインリレー４２は、イグニッションスイッチ４０がオンされるか、信号ラインＬ２から駆動信号が入力されることで、バッテリＢと給電ラインＬ１とを短絡させる。このため、イグニッションスイッチ４０がオンとされると、メインリレー４２によってバッテリＢと給電ラインＬ１とが導通状態とされるため、ＥＣＵ３０にバッテリＢの電力が供給される。
【００２７】
一方、ＥＣＵ３０では、バッテリＢにより電力が供給されているときに、信号ラインＬ３を介してイグニッションスイッチ４０のオン・オフ状態を監視する。そして、イグニッションスイッチ４０がオフとされると、ＥＣＵ３０の停止の前に行なう後処理を完了するまでＥＣＵ３０への給電を継続するために、信号ラインＬ２を介してメインリレー４２に駆動信号を出力する。これにより、イグニッションスイッチ４０がオフとされた後であっても、ＥＣＵ３０において上記後処理が完了するまではバッテリＢの電力がメインリレー４２を介してＥＣＵ３０に供給される。
【００２８】
イグニッションスイッチ４０がオンとされると、ＥＣＵ３０では、ＲＯＭ３８に記憶された様々なプログラムを実行することで、内燃機関２の出力を制御する。特にＥＣＵ３０では、内燃機関２の排気通路１０に排出される排ガスを上流側触媒１２及び下流側触媒１４によって適切に浄化するために、空燃比フィードバック制御を行っている。この空燃比フィードバック制御は、空燃比センサ１６や酸素センサ１８の検出結果に基づき、実際の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するものである。ここで、空燃比センサ１６と酸素センサ１８とを併せ用いるのは、酸素センサ１８によって検出される空燃比の基準出力（理論空燃比に対応する出力）を正確に理論空燃比に対応する出力とするためである。
【００２９】
これら空燃比センサ１６や酸素センサ１８は、上記態様にて酸素濃度に応じた出力をするための活性温度を有している。このため、これら空燃比センサ１６や酸素センサ１８が活性温度に達していないときには、空燃比を検出することができず、空燃比フィードバック制御を行うことができない。一方、下流側触媒１４の下流に排出される排ガス特性を良好に保つ観点からは、空燃比フィードバック制御を極力早期に開始することが望まれている。特に、内燃機関２の様々な箇所の経時変化等によっても排気通路１０に排出される排ガスの特性が悪化することがあることに鑑みれば、空燃比フィードバック制御を早期に実行することが排ガス特性を良好に保つ上で有効である。
【００３０】
ここで、上記空燃比センサ１６は、その素子抵抗の測定等によってその温度を測定することができるため、活性状態となるタイミングを正確に把握することができる。これに対し、酸素センサ１８は、こうした態様での温度測定をすることができない。このため、専用の温度センサ等を設けることによる部品点数の増加を回避するためには、温度を推定することが望まれる。この酸素センサ１８の温度の推定は、ヒータ２２からの受熱量と排気通路１０に排出される排ガスからの受熱量、更には、酸素センサ１８の放熱量等によって算出可能である。このため、内燃機関２の稼動時には、内燃機関２の運転状態に基づき酸素センサ１８の温度上昇量を推定することができる。そして、内燃機関２の始動時、酸素センサ１８が周囲との間で熱的な平衡状態となっているなら、酸素センサ１８の温度はその周囲の温度（外気温）と等しくなっている。このため、酸素センサ１８の温度を推定する際の初期値を、外気温センサ２６の検出値とすることが考えられる。
【００３１】
ただし、内燃機関２が一旦停止してから再度始動するまでの期間が短いときには、酸素センサ１８は、未だその周囲との熱的な平衡状態を形成していない。このため、酸素センサ１８の温度は、外気温よりも高いと考えられる。そしてこうした状況下、外気温によって初期値を設定した後、内燃機関２の運転状態に応じて温度上昇量を推定する場合には、酸素センサ１８の温度を精度良く推定することができない。特にこの場合には、実際には活性状態となっているにもかかわらず、未だ活性状態にないとの判断により空燃比フィードバック制御が開始されないという事態が生じ、排ガス特性を良好に保つ上で好ましくない事態を招く。更に、酸素センサ１８の初期値を実際の温度よりも低い値とする場合には、ヒータ２２に無駄な通電がなされることともなる。
【００３２】
そこで本実施形態では、内燃機関２が停止してから酸素センサ１８の温度が外気温へと変化する際の進行状況に基づき、内燃機関２の停止後の酸素センサ１８の温度を算出する。以下、これについて図２に基づき説明する。
【００３３】
図２は、上記温度の算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＲＯＭ３８内に記憶されているプログラムが、ＣＰＵ３２により、例えば所定周期で繰り返し実行されることで行なわれる。
【００３４】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、クランク角センサ２４の検出値に基づき、クランク軸が回転しているか否かを判断する。そして、クランク軸が回転していると判断されると、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、内燃機関２の回転速度及び負荷とヒータ２２の制御量とに基づき酸素センサ１８の温度を推定する。ここで、回転速度と負荷とは、クランク角センサ２４とエアフローメータ６とを用いて検出される。これら回転速度ＮＥ及び負荷Ｑの２つのパラメータは、排気通路１０に排出される排ガスの温度と相関を有する。このため、これら回転速度ＮＥ及び負荷Ｑから排ガスの温度Ｔｇを下式（ｃ１）にてマップ演算する。
【００３５】
Ｔｇ＝ｍａｐ（ＮＥ，Ｑ）  …（ｃ１）
一方、ヒータ２２の制御量であるＤｕｔｙにより、テーブルデータにてヒータ２２の温度Ｔｈが定まる（下式（ｃ２））。
【００３６】
Ｔｈ＝ｔａｂｌｅ（Ｄｕｔｙ）    …（ｃ２）
酸素センサ１８の温度は、排ガスからの受熱量とヒータ２２からの受熱量等によって定まり、これら受熱量は、排ガスの温度やヒータ２２の温度、酸素センサ１８の温度に応じて定まる。このため、本実施形態では、今回の算出タイミングにおける酸素センサ１８の温度Ｔ（ｎ）を、前回の算出タイミングにおける酸素センサ１８の温度Ｔ（ｎ−１）と、排ガスの温度Ｔｇと、ヒータ２２の温度Ｔｈとの加重平均によって推定する（下式（ｃ３））。
【００３７】
Ｔ（ｎ）＝ａ×Ｔｇ＋ｂ×Ｔｈ＋ｃ×Ｔ（ｎ−１）  …（ｃ３）
ここで、係数ａ，ｂ，ｃは、それぞれ排ガスの温度Ｔｇ、ヒータ２２の温度Ｔｈ、前回の酸素センサ１８の温度Ｔ（ｎ−１）に対する重みである。
【００３８】
ステップＳ１２にて算出された酸素センサ１８の温度Ｔ（ｎ）は、ステップＳ１４において、バックアップＲＡＭ３４に格納される。続くステップＳ１６においては、バックアップＲＡＭ３６に格納されている酸素センサ１８の温度Ｔ（ｎ）が所定値αより大きいか否かを判断する。ここで所定値αは、酸素センサ１８が活性状態となったか否かを判断するためのものである。ステップＳ１６において酸素センサ１８の温度が所定値αより大きいと判断されると、酸素センサ１８が活性状態となったとの判断から、ステップＳ１８において空燃比フィードバック制御を開始する。
【００３９】
これに対し、ステップＳ１０においてクランク軸が停止していると判断されると、ステップＳ２０において内燃機関２の停止後の酸素センサ１８の温度を算出する。詳しくは、停止後の酸素センサ１８の温度Ｔｓは、バックアップＲＡＭ３６に記憶されている酸素センサ１８の温度Ｔと、外気温センサ２６によって検出される外気温Ｔｏと、補正係数Ｋとを用いて下式（ｃ４）にて算出される。
【００４０】
Ｔｓ＝（Ｔ−Ｔｏ）×Ｋ＋Ｔｏ  …（ｃ４）
ここで、補正係数Ｋは、「０〜１」の範囲の値をとり、停止時間が長いほど小さな値に設定される。補正係数Ｋは、酸素センサ１８が外気の温度へと変化する際の進行状況を示すパラメータであり、停止時間が「０」のときに「１」をとり、停止時間がある程度長くなると「０」となる。これは、停止時間がある程度長くなると、酸素センサ１８が周囲との間で熱的な平衡状態を形成し、その温度が外気の温度と一致することに基づくものである。図２に示す停止時間と補正係数Ｋとの関係を示すテーブルデータは、実験等に基づき定められている。このテーブルデータは、酸素センサ１８の比熱のみならず、ヒータ２２の比熱や、内燃機関２の停止後の排気通路１０や上流側触媒１２、下流側触媒１４の温度の低下態様を反映して生成されることが望ましい。このステップＳ２０において算出される酸素センサ１８の温度Ｔｓは、ＲＡＭ３４に記憶される。
【００４１】
なお、ステップＳ１６において酸素センサ１８の温度が所定値α以下であると判断されるときや、ステップＳ１８，Ｓ２０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００４２】
上記処理によれば、イグニッションスイッチ４０がオフとされた後、オンとされることでＥＣＵ３０が起動されると、内燃機関２のクランキングの開始以前に、ステップＳ２０により酸素センサ１８の温度が算出され、ＲＡＭ３４に格納される。そして内燃機関２の始動に伴いステップＳ１２の処理による酸素センサ１８の温度の推定が開始されるときには、酸素センサ１８の初期値として、換言すれば、上式（ｃ３）の前回の酸素センサ１８の温度Ｔ（ｎ−１）として、ＲＡＭ３４に格納された値が用いられることとなる。
【００４３】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４４】
（１）内燃機関２の停止前の酸素センサ１８の温度の推定値から外気温を減算したものに補正係数Ｋを乗算し、更にこれに外気温を加算することで、内燃機関２の停止後の酸素センサ１８の温度を算出した。これにより、内燃機関２の始動に際し、酸素センサ１８の温度として精度の良い値を取得することができ、ひいては、内燃機関２の運転状態に基づき酸素センサ１８の温度を高精度にて都度推定することができる。
【００４５】
（２）空燃比を検出するセンサとして、酸素濃度が所定の濃度よりもリーンであるかリッチであるかに応じて略２値的な値を出力する酸素センサ１８を用いた。この酸素センサ１８は、通常、同センサへの電圧の印加に対する応答等によってその温度を検出することができない。このため、本実施形態は、酸素センサ１８の温度を高精度で推定することが特に有効な実施形態となっている。
【００４６】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４７】
本実施形態においても、先の図１に示すエンジンシステムを採用する。このため、内燃機関２は、５つの気筒を有するものとなっている。ここで、本実施形態では、先の図２のステップＳ２０における補正係数Ｋを、吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にあるか否かによって切り替える。これは、吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にあるときには、排気通路１０の通気性が向上することに起因して、酸素センサ１８の温度が低下しやすいためである。
【００４８】
図３に、上記切り替えにかかる処理の手順を示す。この処理は、ＲＯＭ３８内に記憶されているプログラムが、ＣＰＵ３２により、例えば先の図２のステップＳ２０の処理の実行時に行なわれる。
【００４９】
この一連の処理では、まずステップＳ３０においてクランク軸の停止時の角度が所定の範囲（図中β〜γの範囲）にあるか否かを判断する。ここで、所定の範囲は、いずれの気筒のピストンも排気行程と吸気行程との間の上死点近傍にない範囲である。例えば、第１気筒のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となるクランク角度が「０°ＣＡ」であって且つ１燃焼サイクルの間に等間隔で任意の１つのピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となる場合には、この範囲は、「０±Δ＋１４４×ｎ（ｎ＝０，１，２，３，４）°ＣＡ」を除いた範囲となる。ここで、「０±Δ＋１４４×ｎ（ｎ＝０，１，２，３，４）°ＣＡ」は、吸気バルブ及び排気バルブの双方が開弁するオーバーラップした状態となるクランク角度領域である。
【００５０】
ステップＳ３０において上記所定の範囲内にあると判断されるときには、吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にないことから、ステップＳ３２において、吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にないときの補正係数Ｋ１を選択する。これに対し、ステップＳ３０において上記所定の範囲にないと判断されるときには、吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にあることから、ステップＳ３４において、吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にあるときの補正係数Ｋ２を選択する。
【００５１】
ここで、同一の停止時間における補正係数Ｋ２は、補正係数Ｋ１よりも小さな値となっている。これは、吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にあるときには、連通状態にないときよりも酸素センサ１８の温度が外気温へと変化する速度が大きいことに対応している。
【００５２】
なお、上記ステップＳ３２、Ｓ３４の処理が完了すると、この一連の処理を終了する。
【００５３】
このように、本実施形態によれば、吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にあるか否かに応じて補正係数Ｋ１，Ｋ２の選択を行なうことで、状況に応じて適切な補正係数を用いることが可能となる。
【００５４】
特に本実施形態では、５気筒を有する内燃機関２を採用した。このように、内燃機関が５気筒を有するときには、クランク軸の停止時に、吸気バルブ及び排気バルブの双方が開弁状態となる確率が比較的高い。これは、以下の理由による。
【００５５】
例えば１燃焼サイクルの間に任意の１つのピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となるタイミングが等間隔で生じて且つ４気筒を有する場合には、「７２０÷４＝１８０°ＣＡ」毎にいずれか１つのピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となる。ここで、１番気筒、４番気筒、３番気筒、２番気筒の順に、ピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となって且つ、１番気筒のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となるクランク角度が「０°ＣＡ」であると仮定する。このとき、「０°ＣＡ」においては、３番気筒のピストンは、圧縮行程と燃焼行程との間の上死点となっている。同様に、「１８０°ＣＡ」では４番気筒のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となっており、このとき２番気筒のピストンは圧縮行程と燃焼行程との間の上死点となっている。このように、４気筒の内燃機関では、任意の気筒のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となるときに、残りの気筒のいずれかのピストンが必ず圧縮行程と燃焼行程との間の上死点となる。そして、ピストンが圧縮行程と燃焼行程との間の上死点となるに際しては、内燃機関の燃焼室内の空気が圧縮されるため、同上死点への移行には大きな抵抗が生じることとなる。このため、特に内燃機関の稼動が停止され慣性によりクランク軸が回転しているときには、圧縮行程と燃焼行程との間の上死点となるときに慣性力が消費されることとなるため、任意のピストンが圧縮行程と燃焼行程との間の上死点となってクランク軸が静止する確率は極めて低い。換言すれば、いずれかの気筒においてピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となって停止する確率は極めて低い。
【００５６】
これに対し、本実施形態にかかる内燃機関２の場合には、５気筒を有するため、「７２０÷５＝１４４°ＣＡ」毎にいずれか１つのピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となる。このため、任意の気筒のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となるときに、残りの気筒のいずれのピストンも決して圧縮行程と燃焼行程との間の上死点とならない。このため、内燃機関２にあっては、任意の気筒のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となってクランク軸が静止する確率が比較的高い。
【００５７】
このように、本実施形態にかかる内燃機関２は、任意の気筒のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となってクランク軸が静止する確率が比較的高いために、先の図３に示した処理を実行することが特に有効なものとなっている。
【００５８】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００５９】
（３）内燃機関２のクランク軸の回転の停止時に吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にあると判断されるときの補正係数Ｋ２を、連通状態にないと判断されるときの補正係数Ｋ１よりも値の小さな値とした。これにより、内燃機関２の吸気通路４と排気通路１０とが連通しているときには、排気通路１０の通気性が向上することに起因して酸素センサ１８の温度が外気温へと変化する速度が上昇することを、酸素センサ１８の温度の算出に反映させることができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６１】
図４に、本実施形態における酸素センサ１８の温度の推定にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＲＯＭ３８内に記憶されているプログラムが、ＣＰＵ３２により、例えば所定のクランク角周期で繰り返し実行されることで行なわれる。
【００６２】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、先の図２のステップＳ１０と同様、クランク軸が回転中であるか否かを判断する。そしてクランク軸が回転中でないと判断されると、ステップＳ４２において先の図２のステップＳ２０と同様の処理を行なう。
【００６３】
一方、ステップＳ４０においてクランク軸が回転中であると判断されると、ステップＳ４４においてイグニッションスイッチ４０がオンとされているか否かを判断する。この判断は、イグニッションスイッチ４０がオフとされているにもかかわらず慣性によってクランク軸が回転しているのか、イグニッションスイッチ４０がオンとされており内燃機関２の稼動時であるのかを判断するためのものである。
【００６４】
ステップＳ４４においてイグニッションスイッチ４０がオンとされていると判断されると、ステップＳ４６において、先の図２のステップＳ１２と同様の処理を行なう。これに対し、ステップＳ４４においてイグニッションスイッチ４０がオフとされていると判断されると、ステップＳ４８に移行する。
【００６５】
このステップＳ４８では、酸素センサ１８の温度Ｔ（ｎ）を、前回のクランク周期における温度Ｔ（ｎ−１）から空気量補正値を減算することで算出する。ここで、空気量補正値は、吸入空気量と空気量補正値との関係を示すテーブルデータに基づき設定される。図４のステップＳ４８に示されるように、このテーブルデータでは、空気量が大きいほど空気補正値が単調に増加するとしている。このテーブルデータは、酸素センサ１８の温度についての所定のクランク角度領域（ここでは、図４の処理を行なうクランク各周期）における低下量と空気量との関係についての実験値等に基づき作成されている。ちなみに、ステップＳ４４においてイグニッションスイッチ４０がオフされていると判断されるときには、ステップＳ４４〜ステップＳ５０の処理は、ＥＣＵ３０を停止する前の後処理の一部として行なわれる。
【００６６】
そして、ステップＳ４６やステップＳ４８の処理が完了すると、ステップＳ５０において、これらの処理で生成された酸素センサ１８の温度をバックアップＲＡＭ３６に格納する。
【００６７】
なお、ステップＳ４２やステップＳ５０の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。
【００６８】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６９】
（４）イグニッションスイッチ４０がオフ状態であって且つ内燃機関２のクランク軸が回転している間、内燃機関２の吸入空気量に応じて酸素センサ１８の温度を算出した。これにより、イグニッションスイッチ４０がオフ状態であっても、クランク軸が回転している間は、吸気通路４から排気通路１０へ空気が取り込まれることで酸素センサ１８の温度が外気の温度へと変化する速度が上昇することを、酸素センサ１８の温度の算出に反映させることができる。
【００７０】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００７１】
・上記第３の実施形態においては、エアフローメータ６によって検出される吸入空気量に応じて酸素センサ１８の温度を所定のクランク角周期で推定したが、これに限らない。例えば内燃機関２の吸入空気量とクランク軸の回転速度とに応じて酸素センサ１８の温度を推定するなら、この推定を所定時間周期で行なうこともできる。
【００７２】
・内燃機関２としては、５気筒を有するものに限らない。例えば４気筒の内燃機関であっても、任意のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となるときにクランク軸が静止する確率はゼロではない。このため、４気筒の内燃機関等にあっても、先の図３に示した処理を行なうことは有効である。ただし、内燃機関として、任意の気筒のピストンが排気行程と吸気行程との間の上死点となるときに残りの気筒のいずれのピストンも決して圧縮行程と燃焼行程との間の上死点とならない多気筒内燃機関や、単気筒の内燃機関を採用する場合には、先の第２の実施形態の上記（３）の効果を好適に奏することができる。
【００７３】
・内燃機関のクランク軸の回転の停止時に吸気通路４と排気通路１０とが連通状態にあるか否かを判断する連通状態判断手段としては、先の図３のステップＳ３０の処理を行なうものに限らない。例えば吸気バルブや排気バルブのリフト量や開弁タイミング等のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構を備えるものにあっては、バルブ特性可変機構によって可変設定されているバルブ特性によって上記オーバーラップの期間が変化することに鑑み、同バルブ特性を加味して連通状態を判断するようにしてもよい。
【００７４】
・先の図２のステップＳ１０において、クランク軸の回転状態を判断する代わりに、イグニッションスイッチ４０がオン状態であるか否かを判断してもよい。この場合であっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）に準じた効果を得ることができる。また、この場合、クランク軸が停止したことを判断する必要がないために、クランク軸の回転角度を検出するセンサとして、上記ホール式のセンサに代えて、電磁ピックアップ式のセンサを用いてもよい。
【００７５】
・内燃機関が停止してから酸素センサの温度が外気の温度へと変化する際の進行状況に基づき、内燃機関２の停止後の酸素センサの温度を算出するための算出情報としては、先の図２〜図４に例示したものに限らない。例えば、先の図２のステップＳ２０において、上式（ｃ４）の演算を行なう代わりに、バックアップＲＡＭ３６に格納されている酸素センサ１８の温度Ｔ、外気温Ｔｏ及び停止時間と、停止後の酸素センサ１８の温度Ｔｓとの関係を示すマップを上式（ｃ４）の演算等に基づき作成して予めＲＯＭ３８に備えておき、これを用いて温度Ｔｓを算出してもよい。更に、上記算出情報としては、記憶手段（ＲＯＭ３８）に記憶されるプログラムに限らず、先の図２〜図４に示す処理を行なう専用の回路であってもよい。この場合、専用の回路が、算出情報とこれを記憶する記憶手段とを構成する。
【００７６】
・内燃機関２の稼動時において、内燃機関２の運転状態に応じて酸素センサ１８の温度を推定する温度推定手段としては、先の第１の実施形態にて例示したものに限らない。また、この温度推定手段や先の図４のステップＳ４８の処理によって算出された酸素センサ１８の温度を格納する不揮発性メモリとしては、上記バックアップＲＡＭ３６に限らず、ＥＥＰＲＯＭ等、給電の有無にかかわらず記憶内容を保持するメモリであってもよい。
【００７７】
・外気温センサ２６に限らず、例えば吸気通路４内の吸気の温度を検出する吸気温センサ等を備えてもよい。要は、内燃機関２を取り囲む雰囲気（より詳しくは、酸素センサ１８を取り囲む雰囲気）の温度と相関を有する温度であればよい。
【００７８】
・エンジンシステムとしては、先の図１に例示したように、酸素センサ１８と空燃比センサ１６とを備えて空燃比フィードバック制御を行うものに限らない。例えば酸素センサ１８のみを備えてこれを用いて空燃比フィードバック制御を行うものであってもよい。
【００７９】
・内燃機関の排気通路に排出される排ガス中の成分の物理量を検出する排ガスセンサとしては、酸素センサ１８に限らない。酸素センサ以外のセンサであっても、その温度を推定算出するに際してその初期値を高精度で取得するためには、本発明の適用は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明にかかる排ガスセンサの温度推定装置の第１の実施形態におけるエンジンシステムの構成を示す図。
【図２】同実施形態における酸素センサの温度を推定する処理の手順を示すフローチャート。
【図３】第２の実施形態における酸素センサの温度を推定する際の補正係数を選択する処理の手順を示すフローチャート。
【図４】第３の実施形態における酸素センサの温度を推定する処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８１】
２…内燃機関、１０…排気通路、１８…酸素センサ、４０…イグニッションスイッチ、３０…電子制御装置（ＥＣＵ）、３８…ＲＯＭ（記憶手段の一実施形態）。
【図１】
2006348806.tif 000003
【図２】
2006348806.tif 000004
【図３】
2006348806.tif 000005
【図４】
2006348806.tif 000006