(57)【要約】      （修正有）【課題】酸素センサの出力特性にずれが生じた場合に、酸素センサの出力を補正する出力補正方法。【解決手段】空燃比が、所定以上リーン側にあるか否かを判定するためのリーン電圧、及び、所定以上リッチ側にあるか否かを判定するためのリッチ電圧として、燃料カット制御中における前記酸素センサの出力電圧、及び、燃料リッチ制御中における前記酸素センサの出力電圧を記憶する第１のステップと、前記リッチ電圧及びリーン電圧の差分が第１の所定値以上であり、かつ、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧が、予め設定されたリッチ電圧及びリーン電圧に対して、第２の所定値以上増加しており、かつ、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧の前記増加分の差分が第３の所定値以下である場合、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧の前記増加分の和に１／２を乗じた値を前記酸素センサの出力電圧から減じる補正を行う第２のステップと、を有する。【選択図】図２
2015206270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管に取り付けられた酸素センサの出力補正方法であって、
前記内燃機関の燃焼室内の空燃比が、理論空燃比に対して、所定以上燃料リーン側にあるか否かを判定するためのリーン電圧、及び、前記空燃比が、理論空燃比に対して、所定以上燃料リッチ側にあるか否かを判定するためのリッチ電圧として、前記内燃機関の燃料カット制御中における前記酸素センサの出力電圧、及び、前記内燃機関の燃料リッチ制御中における前記酸素センサの出力電圧を記憶する第１のステップと、
前記リッチ電圧及びリーン電圧の差分が第１の所定値以上であり、かつ、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧が、予め設定されたリッチ電圧及びリーン電圧に対して、第２の所定値以上増加しており、かつ、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧の前記増加分の差分が第３の所定値以下である場合、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧の前記増加分の和に１／２を乗じた値を前記酸素センサの出力電圧から減じる補正を行う第２のステップと、を有することを特徴とする、
酸素センサの出力補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素センサの出力補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等のエンジンの排気ガス中における残存酸素濃度を検出する酸素センサが知られている（例えば、特許文献１）。酸素センサは、直接的には、排気ガス中の酸素濃度（酸素分圧）を検出し、排気ガス中の酸素濃度とエンジンの燃焼室内における空気と燃料との混合比（空燃比）との関係に基づいて、空燃比を検出することができる。
【０００３】
自動車等のエンジンでは、酸素センサからの出力電圧に基づき、空燃比が理論空燃比より大きい場合（リーン）には燃料噴射量を増量し、空燃比が理論空燃比より小さい場合（リッチ）には燃料噴射量を減量して、空燃比が理論空燃比付近の適正範囲になるように制御される場合が多い。これにより、三元触媒を用いた排気ガス浄化システムにおいて、排気ガス（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）の浄化率を高く維持することができる。
【０００４】
酸素センサは、理論空燃比付近を境に急峻な起電力変化（約１Ｖ程度）を生じる。具体的には、空燃比がリーン側にある場合、酸素センサの出力電圧は、０Ｖ近辺の値を示すが、理論空燃比付近で、酸素センサの出力電圧が大きく増加し、空燃比がリッチ側にある場合、酸素センサの出力電圧は、約１Ｖ程度となる。このように、酸素センサは、理論空燃比を境に、空燃比がリッチ側にある場合とリーン側にある場合とで異なる電圧値を出力するため、当該電圧値により、空燃比がリッチ側にあるのか、リーン側にあるのか、又は、理論空燃比付近の適正範囲にあるのかを判断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０２３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、何らかの要因により、酸素センサの出力特性にずれ（オフセット）が生じる場合がある。即ち、酸素センサの出力電圧が電気的にオフセットし、例えば、通常よりも大きめの値として出力される場合がある。このような場合、空燃比に対応して、予め酸素センサの出力特性として想定していた出力電圧と異なる電圧が酸素センサから出力される。そのため、例えば、空燃比が理論空燃比付近の適正範囲にあるにも関わらず、空燃比が所定以上リッチ側にあると異常検出をしてしまい、その結果、適切にエンジンの空燃比制御を行えないおそれがある。
【０００７】
そこで、上記問題に鑑み、酸素センサの出力特性にずれが生じた場合に、出力特性のずれに対応して、酸素センサの出力を補正することが可能な酸素センサの出力補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題を解決するため、一実施形態において、酸素センサの出力補正方法は、
内燃機関の排気管に取り付けられた酸素センサの出力補正方法であって、
前記内燃機関の燃焼室内の空燃比が、理論空燃比に対して、所定以上燃料リーン側にあるか否かを判定するためのリーン電圧、及び、前記空燃比が、理論空燃比に対して、所定以上燃料リッチ側にあるか否かを判定するためのリッチ電圧として、前記内燃機関の燃料カット制御中における前記酸素センサの出力電圧、及び、前記内燃機関の燃料リッチ制御中における前記酸素センサの出力電圧を記憶する第１のステップと、
前記リッチ電圧及びリーン電圧の差分が第１の所定値以上であり、かつ、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧が、予め設定されたリッチ電圧及びリーン電圧に対して、第２の所定値以上増加しており、かつ、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧の前記増加分の差分が第３の所定値以下である場合、前記リッチ電圧及び前記リーン電圧の前記増加分の和に１／２を乗じた値を前記酸素センサの出力電圧から減じる補正を行う第２のステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記実施形態により、酸素センサの出力特性にずれが生じた場合に、出力特性のずれに対応して、酸素センサの出力を補正することが可能な酸素センサの出力補正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るエンジン制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係るエンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）による酸素センサの出力補正処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るエンジン制御装置１の一例を示すブロック図である。エンジン制御装置１は、車両に搭載され、当該車両の駆動力源としてのエンジン１０の制御を行う。
【００１３】
エンジン制御装置１は、エンジン１０、エンジンＥＣＵ２０、酸素センサ３０等を含む。
【００１４】
エンジン１０は、例えば、ガソリンを燃料として、駆動する内燃機関である。
【００１５】
エンジンＥＣＵ２０は、エンジン１０の制御を行う電子制御ユニットである。エンジンＥＣＵ２０は、例えば、マイクロコンピュータ等により構成され、内部メモリ内の制御プログラムをＣＰＵ上で実行させることにより各種制御処理を実行してよい。具体的には、酸素センサ３０から入力されるエンジン１０の空燃比（エンジン１０の燃焼室の空気と燃料の混合比）に対応する出力電圧に基づいて、エンジン１０の空燃比制御を実行してよい。例えば、エンジンＥＣＵ２０は、三元触媒ＣＡＴによるエンジン１０の排気ガスの浄化率と燃費とのバランスを図るため、エンジン１０の空燃比が理論空燃比（燃料がガソリンの場合、１４．７）付近となるように燃料噴射量の制御を行ってよい。また、エンジンＥＣＵ２０は、車両の加速時や発進時のように、比較的操作量の大きいアクセル操作がされ、エンジン１０に高い負荷が生じる場合（高負荷時）、エンジン１０の空燃比が理論空燃比よりも所定以上燃料リッチ状態となるように燃料噴射量の制御を行ってよい（燃料リッチ制御）。また、下り坂や車両の停車直前のようにアクセルオフされ、エンジン１０にほとんど負荷が生じない場合（軽負荷時）、エンジン１０への燃料供給をカットする制御を行ってよい（燃料カット制御）。
【００１６】
酸素センサ３０は、エンジン１０の排気管ＥＸに取り付けられ、エンジン１０の排気ガス中に含まれる残存酸素濃度を検出する検出手段である。具体的には、固体電解質（例えば、ジルコニア）が分壁として排気ガスと大気の両方に触れるように配置され、該固体電解質の排気ガス（に触れる）側と大気（に触れる）側に白金電極が設けられた酸素センサが用いられてよい。酸素センサにおいて、排気ガス側と大気側との酸素濃度の差に応じて、酸素濃度の高い方から酸素濃度の低い方へと酸素イオンがその酸素濃度の差を減らす方向に移動し、酸素濃度の差に応じた起電力が発生することにより排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。また、排気ガス中の酸素濃度は、エンジン１０の空燃比との関係において、理論空燃比付近で大きく変化する。即ち、エンジン１０の空燃比が理論空燃比を境にして、燃料リーン（空燃比が理論空燃比より大きい）側では、残存酸素濃度が高いため、大気の酸素濃度との差が小さく、比較的小さい起電力が生じる。一方、燃料リッチ（空燃比が理論空燃比より小さい）側では、残存酸素濃度が低いため、大気の酸素濃度との差が大きく、比較的大きな起電力が生じる。エンジン１０の空燃比が理論空燃比付近にある場合は、燃料リッチ側の電圧と燃料リーン側の電圧の間の起電力が生じる。このように、酸素センサ３０は、エンジン１０の空燃比が、理論空燃比に対して、燃料リッチ側にあるのか、燃料リーン側にあるのか、又は、理論空燃比付近にあるのかを検出することができる。
【００１７】
エンジンＥＣＵ２０は、酸素センサ３０からの出力電圧に基づいて、エンジン１０の空燃比が、理論空燃比に対して、リッチ側にあるのか、リーン側にあるのか、又は、理論空燃比付近にあるのかを判定するための判定値を予め内部メモリ等に格納する。具体的には、エンジン１０の空燃比が所定以上燃料リッチ側にあるか否かを判定するためのリッチ電圧ＶＲ、及び、エンジン１０の空燃比が所定以上燃料リーン側にあるか否かを判定するためのリーン電圧が予め設定される。なお、リッチ電圧ＶＲ、リーン電圧ＶＬは、酸素センサ３０の初期ばらつきや経年劣化等を考慮した一定の値として設定される。
【００１８】
次に、本実施形態に係るエンジン制御装置１（エンジンＥＣＵ２０）による特徴的な処理、即ち、酸素センサ３０の出力電圧を補正する処理（出力補正処理）について説明をする。より具体的には、酸素センサ３０の出力特性の変化のうち、出力電圧のずれ（オフセット）が生じているか否かを判定し、出力電圧のずれが生じている場合、酸素センサ３０の出力電圧の補正（出力電圧のオフセット分の補正）を行う。
【００１９】
図２は、エンジン制御装置１（エンジンＥＣＵ２０）による酸素センサ３０の出力補正処理の一例を示すフローチャートである。当該フローチャートは、当該車両のイグニッションスイッチがＯＮ（ＩＧ−ＯＮ）される毎に実行されてよい。
【００２０】
まず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４では、酸素センサ３０の出力を補正するか否かを判定するための前処理を実行する。
【００２１】
ステップＳ１０１では、エンジン１０への燃料供給がカット（燃料カット制御）されているか否かが判定される。燃料カット制御中でない場合、エンジン１０への燃料カット制御が実行されるまで、当該判定処理を繰り返し、燃料カット制御が実行された場合、ステップＳ１０２に進む。
【００２２】
ステップＳ１０２では、リーン電圧ＶＬの実測値として、燃料カット制御中における酸素センサ３０の出力値（リーン側出力電圧ＶＬｏｕｔ）を内部メモリ等に記憶させる。
【００２３】
ステップＳ１０３では、エンジン１０の燃料リッチ制御が実行されているか否かを判定する。燃料リッチ制御が実行されていない場合、エンジン１０の燃料リッチ制御が実行されるまで、当該判定処理を繰り返し、エンジン１０の燃料リッチ制御が実行された場合、ステップＳ１０４に進む。
【００２４】
ステップＳ１０４では、リッチ電圧ＶＲの実測値として、エンジン１０の燃料リッチ制御中における酸素センサ３０の出力値（リッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔ）を内部メモリ等に記憶させる。
【００２５】
なお、本例では、リーン電圧ＶＬの実測値としてのリーン側出力電圧ＶＬｏｕｔを先に記憶し、その後、リッチ電圧ＶＲの実測値としてのリッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔを記憶しているが、順番は逆でもよい。
【００２６】
続いて、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７では、具体的に、酸素センサ３０の出力を補正するか否かを判定する。即ち、補正すべき程度の出力電圧のずれ（オフセット）が発生しているか否かを判定する。
【００２７】
ステップＳ１０５では、リッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔ及びリーン側出力電圧ＶＬｏｕｔの差分が所定値Ａ以上であるか否かを判定する。なお、所定値Ａは、エンジン１０の空燃比が理論空燃比に対して燃料リッチ側にある場合と燃料リーン側にある場合とで想定される酸素センサ３０の出力電圧の差（酸素センサ３０の振幅）の最小値として設定されてよい。当該判定条件を満足する場合、ステップＳ１０６に進み、当該判定条件を満足しない場合、酸素センサ３０の出力補正は行わず、今回の処理を終了する。即ち、実測されたリッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔとリーン側出力電圧ＶＬｏｕｔとの差が、想定される酸素センサ３０の振幅より小さい場合、酸素センサ３０に異常が発生している可能性があり、単純な出力補正（出力電圧のオフセット分の補正）を行うことはできない。そのため、本ステップの判定条件を満足しない場合、酸素センサ３０の出力補正は行わず、本ステップの判定条件を満たす場合、ステップＳ１０６、１０７において、酸素センサ３０に補正すべき出力電圧のずれが発生しているか否かを判定する。
【００２８】
ステップＳ１０６では、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分ＡＲ、ＡＬ（予め設定されたリッチ電圧ＶＲに対する実測されたリッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔの増加分ＡＲ、及び、予め設定されたリーン電圧ＶＬに対する実測されたリーン側出力電圧ＶＬｏｕｔの増加分ＡＬ）が共に所定値Ｂ以上か否かを判定する。なお、所定値Ｂは、酸素センサ３０の出力電圧のばらつきの範囲に対応する値として設定されてよい。当該判定条件を満足する場合、ステップＳ１０７に進み、満足しない場合、酸素センサ３０の出力補正は行わず、今回処理を終了する。即ち、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分ＡＲ、ＡＬが酸素センサ３０の出力電圧のばらつきの範囲を超えている（所定値Ｂ以上である）場合、酸素センサ３０に補正すべき出力特性の変化が生じていると判断することができる。一方、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分ＡＲ、ＡＬが酸素センサ３０の出力電圧のばらつきの範囲内（所定値Ｂより小さい）場合、酸素センサ３０に出力特性に補正すべき出力特性の変化が生じていないと判断することができる。
【００２９】
ステップＳ１０７では、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分の差分が所定値Ｃ以下か否かを判定する。当該判定条件を満足する場合、ステップＳ１０８に進み、当該判定条件を満足しない場合、酸素センサ３０の出力補正は行わず、今回の処理は終了する。即ち、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分が略同等（その差分が所定値Ｃ以下）である場合、酸素センサ３０の出力電圧にオフセットが生じていると判断することができる。一方、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分が異なる（その差分が所定値Ｃより大きい）場合、酸素センサ３０の出力特性の変化は、単純な出力電圧のずれ（オフセット）ではないため、酸素センサ３０の出力補正（出力電圧のずれの補正）は行わない。
【００３０】
なお、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の判定が行われる順序は、任意であってよい。
【００３１】
ステップＳ１０８では、酸素センサ３０の出力補正を実行する。具体的には、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分ＡＲ、ＡＬの和に１／２を乗じた値（＝１／２・（ＡＲ＋ＡＬ））を酸素センサ３０の出力から減じる補正を行う。即ち、酸素センサ３０の出力電圧のずれ量（オフセット量）として、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分ＡＲ、ＡＬの平均値を算出し、酸素センサ３０の出力電圧から当該ずれ量を減じることで、酸素センサ３０の出力特性の変化分を補正することができる。なお、当該補正は、車両がＩＧ−ＯＮ状態にある間、継続して実行される。
【００３２】
このように、本実施形態に係るエンジン制御装置１（エンジンＥＣＵ２０）は、酸素センサ３０の出力電圧に補正すべき特性のずれ（オフセット）が生じているか否かを判定し、特性のずれが生じている場合、酸素センサ３０の出力を補正する。具体的には、リッチ電圧ＶＲ、リーン電圧ＶＬの実測値として、燃料リッチ制御中及び燃料カット制御中の酸素センサ３０の出力電圧（リッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔ、リーン側出力電圧ＶＬｏｕｔ）を内部メモリ等に記憶させる。そして、記憶させたリッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔ、リーン側出力電圧ＶＬｏｕｔに基づいて、酸素センサ３０の出力電圧に補正すべきずれ（オフセット）が生じているか否かを判定する。即ち、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分ＡＲ、ＡＬが共に所定値Ｂ以上であり、かつ、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分の差分が所定値Ｃ以上であるか否かを判定する。当該判定条件を満足する場合、リッチ電圧ＶＲ及びリーン電圧ＶＬの増加分ＡＲ、ＡＬの平均値を算出し、酸素センサ３０の出力電圧から当該平均値を減じる補正を行う。これにより、エンジンＥＣＵ２０は、酸素センサ３０の出力電圧のずれ（オフセット）という外乱に対しても、適切に空燃比制御を実行することができる。
【００３３】
また、エンジン制御装置１（エンジンＥＣＵ２０）は、実測されたリッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔ及びリーン側出力電圧ＶＬｏｕｔとの差分が、想定される酸素センサ３０の振幅（所定値Ａ）以上である場合に限り、酸素センサ３０の出力補正を行う。一方、実測されたリッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔ及びリーン側出力電圧ＶＬｏｕｔとの差分が、想定される酸素センサ３０の振幅（所定値Ａ）より小さい場合、酸素センサ３０の出力補正を行わない。即ち、酸素センサ３０に異常が発生している（酸素センサ３０の振幅が想定される値以下まで下がっている）可能性がある場合、実測されたリッチ側出力電圧ＶＲｏｕｔ及びリーン側出力電圧ＶＬｏｕｔに基づく酸素センサ３０の出力補正は行わない。これにより、酸素センサ３０の出力電圧を適切に補正できない場合、即ち、酸素センサ３０の振幅に異常が発生している場合を、酸素センサ３０の出力補正の対象から除外することができる。
【００３４】
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  エンジン制御装置
１０  エンジン（内燃機関）
２０  エンジンＥＣＵ
３０  酸素センサ
Ａ  所定値（第１の所定値）
Ｂ  所定値（第２の所定値）
Ｃ  所定値（第３の所定値）
ＣＡＴ  三元触媒
ＥＸ  排気管
【図１】
2015206270.tif 000003
【図２】
2015206270.tif 000004