(57)【要約】【課題】簡易な構成でセンサの素子温度の推定精度を向上できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１の制御装置１０は、エンジン１の排気に含まれる酸素量を計測する酸素濃度センサ３と、酸素濃度センサ３のインピーダンスＺａｃに応じて、インピーダンスＺａｃと素子温度との間の特性に基づき、素子温度の推定値である素子温度Ｔ１を推定する第１温度推定部１４と、エンジン１の運転状態に関連する運転状態関連情報（推定排気温度Ｔｇ）に基づいて素子温度の推定値である推定素子温度Ｔ２を推定する第２温度推定部１５と、を備え、第１温度推定部１４は、推定素子温度Ｔ２に基づいて特性を学習する。【選択図】図１
2017020433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の吸気または排気に含まれる対象物量を計測するセンサ（３）と、
前記センサのインピーダンス（Ｚａｃ，Ｚ１）に応じて、前記センサのインピーダンスと前記センサの素子温度との間の特性に基づき、前記素子温度の推定値である第１素子温度（Ｔ１）を推定する第１温度推定部（１４）と、
前記内燃機関の運転状態に関連する運転状態関連情報（Ｔｇ）に基づいて前記素子温度の推定値である第２素子温度（Ｔ２，Ｔ２ｅ）を推定する第２温度推定部（１５）と、
を備え、
前記第１温度推定部は、前記第２素子温度に基づいて前記特性を学習する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置（１０）。
【請求項２】
前記運転状態関連情報が、前記内燃機関の排気温度（Ｔｇ）を含む、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記排気温度は、前記内燃機関の負荷及び回転数に基づき算出される、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気温度は、前記内燃機関の排気管に設けられる排気温度センサにより計測される、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記運転状態関連情報が、前記内燃機関の負荷及び回転数を含む、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記センサが所定の設定温度となるように前記センサを加熱するヒータ（５）を備え、
前記第１温度推定部は、前記ヒータの制御がオフ状態のときに前記特性の学習を実施する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記センサが所定の設定温度となるように前記センサを加熱するヒータを備え、
前記第１温度推定部は、前記特性の学習を実施する際に前記ヒータの制御をオフ状態にする、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気または排気に含まれる対象物量を計測するセンサを備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電圧を印加することにより酸素量、窒素酸化物、または粒子状物質などの対象物量に応じた電流が流れる特性を有し、出力される電流値に基づいて対象物量を検出することができるセンサが知られている。一般に、このようなセンサはその出力が素子温度によってばらつく温度依存性が大きいため、例えばヒータ等を利用して素子温度を適温（活性温度）に保ち、対象物量の検出精度を良好に維持する構成がとられている。
【０００３】
このシステムでは、ヒータへの通電をフィードバック制御するために素子温度を検出する必要があるが、装置の大型化やコストアップを抑えるために、素子温度を直接計測せず、素子温度以外の情報に基づきセンサの素子温度を推定する手法、例えばセンサのインピーダンスに基づき素子温度を推定する手法が取られる場合がある。センサのインピーダンスと素子温度との関係は、温度域に応じて安定度が異なるため、素子温度の推定精度にばらつきが生じる場合がある。このため、ヒータの抵抗に応じてセンサの素子温度を推定し、インピーダンスに応じて推定した素子温度との差異に応じて、推定された素子温度を補正することで、素子温度の推定精度を向上する構成が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１２１５２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されるような従来の素子温度の推定手法では、ヒータ抵抗を測定するための構成要素を設ける必要があるため、構成が複雑になる。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成でセンサの素子温度の推定精度を向上できる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置（１０）は、内燃機関（１）の吸気または排気に含まれる対象物量を計測するセンサ（３）と、前記センサのインピーダンス（Ｚａｃ）に応じて、前記センサのインピーダンスと前記センサの素子温度との間の特性に基づき、前記素子温度の推定値である第１素子温度（Ｔ１）を推定する第１温度推定部（１４）と、前記内燃機関の運転状態に関連する運転状態関連情報（Ｔｇ）に基づいて前記素子温度の推定値である第２素子温度（Ｔ２，Ｔ２ｅ）を推定する第２温度推定部（１５）と、を備え、前記第１温度推定部は、前記第２素子温度に基づいて前記特性を学習することを特徴とする。
【０００８】
この構成により、運転状態関連情報に基づく第２素子温度を用いて、インピーダンスと素子温度との間の特性を学習できるので、インピーダンスの検出精度のばらつきを低減でき、インピーダンスに基づくセンサの第１素子温度の推定精度を向上することが可能となる。また、一般的な運転状態に関する運転状態関連情報を利用して第２素子温度を推定するため、第２素子温度を推定するために特別な構成要素を設ける必要がない。したがって、簡易な構成でセンサの第１素子温度の推定精度を向上できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成でセンサの素子温度の推定精度を向上できる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態におけるインピーダンス−素子温度特性の学習制御を示すフローチャートである。
【図３】図３は、インピーダンス−素子温度特性の一例を示す図である。
【図４】図４は、エンジン回転数及びエンジン負荷に対する推定排気温度の特性の一例を示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態におけるインピーダンス−素子温度特性の学習処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、エンジン回転数及びエンジン負荷に対する推定素子温度の特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１〜４を参照して第１実施形態について説明する。本実施形態に係る内燃機関１（以下では「エンジン１」とも表記する）の制御装置１０は、エンジン１の吸気または排気に含まれる対象物量（酸素量、窒素酸化物（ＮＯｘ）、または粒子状物質（ＰＭ）など）を計測するセンサを備え、このセンサにより計測される対象物量に応じてエンジン１の動作を制御するものである。本実施形態では、図１に示すように、このようなセンサの一例として酸素濃度センサ３を挙げている。
【００１３】
酸素濃度センサ３は、エンジン１の排気管２に設置され、排気ガス（被検出ガス）中の酸素濃度を検出する。酸素濃度センサ３は、直流電圧Ｖｄｃを印加することにより酸素濃度に応じた直流電流Ｉｄｃ（以降では「センサ出力電流」とも表記する）が流れる特性をもつセンサ素子４を有し、排気ガス中の酸素濃度にほぼ比例する限界電流を発生する限界電流式のセンサである。つまり、酸素濃度センサ３は、排気管２を流れる排気ガス中の酸素濃度に応じて、出力する直流電流Ｉｄｃを変化させるものとなっている。排気ガス中の酸素濃度が高くなれば、酸素濃度センサ３から出力される直流電流Ｉｄｃは大きくなり、排気ガス中の酸素濃度が低くなれば、酸素濃度センサ３から出力される直流電流Ｉｄｃは小さくなる。
【００１４】
また、酸素濃度センサ３のセンサ素子４は、交流電圧Ｖａｃを印加することにより交流電流Ｉａｃ（以降では「センサ出力電流」とも表記する）が流れる特性も持つ。
【００１５】
酸素濃度センサ３のセンサ素子４は、例えば部分安定化ジルコニアからなる固体電解質層を含んで構成され、所定の活性温度の範囲（例えば７００℃以上）のときに活性状態となり、上記のセンサ出力電流を酸素濃度に応じて発生させることができる。センサ素子４の温度（素子温度）を活性温度の範囲内に維持するために、酸素濃度センサ３にはヒータ５が内蔵されている。ヒータ５の発熱によってセンサ素子４の温度を上昇させることができる。
【００１６】
制御装置１０は、印加電圧制御回路１１と、ヒータ制御回路１２と、マイコン１３とを備える。
【００１７】
印加電圧制御回路１１は、図１に示すように、酸素濃度センサ３のセンサ素子４と電気的に接続されており、センサ素子４に印加する印加電圧（交流電圧Ｖａｃ、直流電圧Ｖｄｃ）を制御すると共に、センサ素子４から出力されるセンサ出力電流（交流電流Ｉａｃ、直流電流Ｉｄｃ）に応じた電圧値を取得する。また、印加電圧制御回路１１は、マイコン１３とも電気的に接続されており、マイコン１３からの指令信号に応じて印加電圧Ｖａｃ，Ｖｄｃを制御すると共に、センサ素子４から取得したセンサ出力電流Ｉａｃ，Ｉｄｃに対応する電圧値をマイコン１３に出力する。
【００１８】
ヒータ制御回路１２は、酸素濃度センサ３のヒータ５及びマイコン１３と電気的に接続されており、マイコン１３からの指令信号に応じてヒータ５の発熱量を制御する。ヒータ制御回路１２は、例えばヒータ５の通電率（デューティ）を制御することで、ヒータ５の発熱量を制御することができる。
【００１９】
マイコン１３は、印加電圧制御回路１１及びヒータ制御回路１２を介して酸素濃度センサ３の動作を制御する。マイコン１３は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を介して、印加電圧制御回路１１からセンサ出力電流Ｉａｃ，Ｉｄｃに対応する電圧値を取得する。また、マイコン１３は、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）を介して、印加電圧制御回路１１及びヒータ制御回路１２にそれぞれ指令信号を出力する。
【００２０】
マイコン１３は、印加電圧制御回路１１を制御して酸素濃度センサ３のセンサ素子４に所望の直流電圧Ｖｄｃを印加し、これに応じて酸素濃度センサ３から出力される直流電流Ｉｄｃに対応する電圧値を印加電圧制御回路１１から取得する。マイコン１３は、印加電圧制御回路１１から取得した電圧値から直流電流Ｉｄｃを算出し、この算出した直流電流Ｉｄｃに基づき排気ガスの酸素濃度を算出することができる。マイコン１３は、算出した排気ガスの酸素濃度に応じて、例えば酸素濃度が所望の値となるようにエンジン１の燃料噴射量や吸気量の制御等を行う。
【００２１】
また、マイコン１３は、印加電圧制御回路１１を制御して酸素濃度センサ３のセンサ素子４に所望の交流電圧Ｖａｃを印加し、これに応じて出力される交流電流Ｉａｃに対応する電圧値を印加電圧制御回路１１から取得する。マイコン１３は、印加電圧制御回路１１から取得した電圧値から交流電流Ｉａｃを算出し、この算出したセンサ出力電流Ｉａｃと、交流電圧Ｖａｃとに基づき、酸素濃度センサ３のインピーダンスＺａｃを算出する。インピーダンスＺａｃは、酸素濃度センサ３に印加する交流電圧Ｖａｃを、これに応じて酸素濃度センサ３から出力される交流電流Ｉａｃで除することで導出できる（Ｚａｃ＝Ｖａｃ／Ｉａｃ）。つまり、交流電圧Ｖａｃを酸素濃度センサ３に印加することによって、インピーダンスＺａｃに応じた交流電流Ｉａｃが酸素濃度センサ３に流れる、とも表現することができる。
【００２２】
インピーダンスＺａｃの大小関係は、酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものである。つまり、マイコン１３は、インピーダンスＺａｃに基づき酸素濃度センサ３の素子温度を間接的に把握することができる。なお、本実施形態では、このようにインピーダンスＺａｃに基づき推定される素子温度Ｔ１を「第１素子温度」とも表記する。
【００２３】
マイコン１３は、このように推定した素子温度Ｔ１（第１素子温度）に基づいて、酸素濃度センサ３のセンサ素子４の実際の温度が所望の設定温度となるようにヒータ制御回路１２をフィードバック制御する。また、マイコン１３は、エンジン１の運転状態などに応じて（例えば燃費が高効率領域となるように）、センサ素子４の設定温度を活性温度領域内で適宜設定することができる。
【００２４】
なお本実施形態では、酸素濃度センサ３のサイズや設置スペース、コストなどの制約のため、センサ素子４の実際の温度を温度センサ等によって直接計測せず、素子温度との関連性を有するインピーダンスＺａｃに基づきマイコン１３が素子温度を推定する構成をとる。このため、センサ素子４の素子温度Ｔ１の推定精度が悪いと、設定温度が活性温度領域の境界付近に設定された場合に、上記のフィードバック制御により素子温度を制御しても実際の素子温度が活性温度領域から外れてしまい、酸素濃度センサ３が機能しない虞がある。このような状況を回避すべく、少なくとも活性温度領域を含む範囲において素子温度を高精度に推定できることが望ましい。マイコン１３は、このような機能に係る構成要素として、図１に示すように第１温度推定部１４と、第２温度推定部１５とを備える。
【００２５】
第１温度推定部１４は、酸素濃度センサ３のインピーダンスＺａｃに応じて、インピーダンスＺａｃと酸素濃度センサ３の素子温度Ｔ１との間の特性に基づき、酸素濃度センサ３の現実の素子温度の推定値である素子温度Ｔ１を推定する。第１温度推定部１４は、例えば、図３に例示するようなインピーダンスＺａｃと素子温度Ｔ１との関係の特性に従って、インピーダンスＺａｃと素子温度Ｔ１とを関連付けて作成されたマップを有している。図３には、インピーダンスＺａｃと素子温度Ｔ１との関係の特性例Ａが実線で図示され、後述する学習により補正された後の特性例Ｂが点線で図示されている。図３の横軸はインピーダンスＺａｃを表し、図３の縦軸は素子温度Ｔ１を表している。第１温度推定部１４は、算出されたインピーダンスＺａｃを用いて、このインピーダンスＺａｃに関連付けられた素子温度Ｔ１をマップから取得することで、素子温度Ｔ１を推定する。
【００２６】
なお、図３に示す特性例Ａ，Ｂでは、インピーダンスＺａｃが相対的に大きい場合には素子温度Ｔ１が相対的に低くなり、インピーダンスＺａｃが相対的に小さい場合には素子温度Ｔ１が相対的に高くなる特性を例示しているが、印加電圧制御回路１１の回路構成によってはインピーダンスＺａｃの大小関係と素子温度Ｔ１の高低関係とが逆となる場合もある。
【００２７】
さらに、第１温度推定部１４は、後述する第２温度推定部１５により推定される推定素子温度Ｔ２に基づいて、インピーダンスＺａｃと素子温度Ｔ１との関係の特性を学習する学習制御を実施できる。より詳細には、第１温度推定部１４は、インピーダンスＺａｃに基づき推定した素子温度Ｔ１と、この素子温度Ｔ１の推定と同じタイミングで第２温度推定部１５により推定される推定素子温度Ｔ２とを用いて、素子温度Ｔ１が推定素子温度Ｔ２に近づく方向にインピーダンスＺａｃと素子温度Ｔ１との関係の特性のマップを更新する。この学習制御の詳細については図２を参照して後述する。
【００２８】
第２温度推定部１５は、エンジン１の運転状態に関連する「運転状態関連情報」に基づいて、酸素濃度センサ３の現実の素子温度の推定値である推定素子温度Ｔ２（第２素子温度）を推定する。本実施形態では、このような運転状態関連情報としてエンジン１の推定排気温度Ｔｇが用いられる。第２温度推定部１５は、例えばエンジン１の負荷及び回転数に基づき推定排気温度Ｔｇを算出することができる。第２温度推定部１５は、例えば、図４に例示するようなエンジン回転数、エンジン負荷、及び推定排気温度Ｔｇの関係の特性に従って、エンジン回転数及びエンジン負荷と推定排気温度Ｔｇとを関連付けて作成されたマップを有している。図４の横軸はエンジン回転数を表し、図４の縦軸はエンジン負荷を表している。図４に例示するように、一般に、エンジン１の負荷または回転数が大きい場合には推定排気温度Ｔｇは相対的に高温となり、エンジン１の負荷または回転数が小さい場合には推定排気温度Ｔｇは相対的に低温となる。
【００２９】
第２温度推定部１５は、例えばエンジン１からマイコン１３に入力されたエンジン１の負荷及び回転数の情報を用いて、これらに関連付けられた推定排気温度Ｔｇをマップから取得し、この取得した推定排気温度Ｔｇを用いて推定素子温度Ｔ２を算出することで、推定素子温度Ｔ２を推定する。
【００３０】
マイコン１３は、物理的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース（Ａ／Ｄ変換器１４及びＤ／Ａ変換器１５）を備えたコンピュータシステムとして構成される。上述したマイコン１３の各機能は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。マイコン１３は、例えば制御装置１０が搭載される車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）の一部として実装される。
【００３１】
次に、図２のフローチャートを参照して、第１実施形態に係る制御装置１０のマイコン１３により実施されるインピーダンス−素子温度特性の学習制御の手順を説明する。本制御は制御装置１０全体の全体制御により必要なタイミングで実施される。
【００３２】
ステップＳ１０１では、インピーダンス−素子温度特性の学習制御が許可されているか否かが判定される。本実施形態では、第１温度推定部１４は、ヒータ５の制御がオフ状態のときに学習制御が許可される。ステップＳ１０１の判定の結果、学習制御が許可されている場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）には、ステップＳ１０２に進み、学習制御が開始される。一方、学習制御が許可されていない場合（ステップＳ１０１のＮｏ）には、学習制御を実施せずに本制御フローを終了する。
【００３３】
ステップＳ１０２では、第１温度推定部１４により、インピーダンス値Ｚ１に基づき素子温度Ｔ１が算出される。上述のとおり、第１温度推定部１４は、酸素濃度センサ３のセンサ素子４に印加した交流電圧Ｖａｃと、これに応じて出力される交流電流Ｉａｃとを用いて酸素濃度センサのインピーダンス値Ｚ１を算出し、例えば図３に示すインピーダンス値Ｚ１と素子温度Ｔ１との関係の特性Ａを参照して、このインピーダンスＺ１に関連付けられた素子温度Ｔ１をマップから取得することで、素子温度Ｔ１を算出する。ステップＳ１０２の処理が完了するとステップＳ１０３に進む。
【００３４】
ステップＳ１０３では、第２温度推定部１５により、推定排気温度Ｔｇが算出される。第２温度推定部１５は、エンジン１からマイコン１３に入力されたエンジン１の負荷及び回転数の情報を用いて、例えば図４に示すエンジン回転数、エンジン負荷、及び推定排気温度Ｔｇの関係の特性のマップを参照して、当該負荷及び回転数に関連付けられた推定排気温度Ｔｇを取得する。ステップＳ１０３の処理が完了するとステップＳ１０４に進む。
【００３５】
ステップＳ１０４では、第２温度推定部１５により、ステップＳ１０３にて算出された推定排気温度Ｔｇに基づき推定素子温度Ｔ２が算出される。第２温度推定部１５は、例えば推定排気温度Ｔｇから所定値を加減してオフセットを取ることや、推定排気温度Ｔｇと推定素子温度Ｔ２とが関連付けられたマップを参照すること、などの手法により推定素子温度Ｔ２を算出する。第２温度推定部１５は、算出した推定素子温度Ｔ２の情報を第１温度推定部１４に出力する。ステップＳ１０４の処理が完了するとステップＳ１０５に進む。
【００３６】
ステップＳ１０５では、第１温度推定部１４により、ステップＳ１０２にて算出された素子温度Ｔ１と、ステップＳ１０４にて算出された推定素子温度Ｔ２の差が所定値以上であるか否かが判定される。ステップＳ１０５の判定の結果、素子温度Ｔ１と推定素子温度Ｔ２の差が所定値以上である場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）には、ステップＳ１０６に進む。一方、素子温度Ｔ１と推定素子温度Ｔ２の差が所定値未満の場合（ステップＳ１０５のＮｏ）には、インピーダンス−素子温度特性の学習を実施せずに本制御フローを終了する。
【００３７】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５にて素子温度Ｔ１と推定素子温度Ｔ２の差が所定値以上であるので、第１温度推定部１４により、推定素子温度Ｔ２に基づいてインピーダンス−素子温度特性の学習が行われる。第１温度推定部１４は、自らがインピーダンス値Ｚ１に基づき算出する素子温度Ｔ１が、第２温度推定部１５により排気温度Ｔｇに基づき算出される推定素子温度Ｔ２に近づくように特性の学習を行う。特性を学習する手法としては、例えば図３に示すように、所定のインピーダンス値Ｚ１に素子温度Ｔ１が関連付けられる当初の特性曲線Ａが、このインピーダンス値Ｚ１に素子温度Ｔ２が関連付けられる特性曲線Ｂの方向へ変形するように、インピーダンスＺａｃと素子温度Ｔ１との対応関係を全域にわたり更新する手法が挙げられる。この場合、学習の収束判定は、例えば、（１）特性曲線Ａが特性曲線Ｂに変形され、インピーダンス値Ｚ１に関連付けられる素子温度が素子温度Ｔ１から推定素子温度Ｔ２に収束したとき、または、（２）インピーダンス値Ｚ１に関連付けられる素子温度が素子温度Ｔ１から、推定素子温度Ｔ２±ばらつき値に収束したとき、などの条件を適用できる。また、特性を学習する手法は、図３に示した例以外でもよく、例えば素子温度Ｔ１と推定素子温度Ｔ２の差分に応じたオフセット量を設定し、特性曲線Ａをこのオフセット量でＴ２側へ平行移動するようにインピーダンスＺａｃと素子温度Ｔ１との対応関係を変更する手法でもよいし、今回の制御フローで算出された部分（図３の例ではインピーダンスＺ１に対応する素子温度）のみを変更する手法でもよい。ステップＳ１０６の処理が完了すると本制御フローを終了する。
【００３８】
第１実施形態に係る内燃機関の制御装置１０の効果を説明する。上述のように、本実施形態では、酸素濃度センサ３のサイズ等の制約のため、センサ素子４の実際の温度を温度センサ等によって直接計測せず、素子温度との関連性を有するインピーダンスＺａｃに基づきマイコン１３が素子温度Ｔ１を推定する構成をとる。ここで、インピーダンスＺａｃと素子温度Ｔ１との関係は、センサ単品ごとに特性のばらつきがあるため、インピーダンスの検出精度にばらつきが生じる場合があり、素子温度の推定精度に影響を受ける虞がある。また、インピーダンスの検出精度を確保するためにセンサの設計交差や生産工程を厳格にすると、設計や生産工程が複雑になりコスト高の要因となるので、現状のセンサ単品特性のばらつきのままでも素子温度の推定精度を向上できることが望ましい。
【００３９】
これに対して、本実施形態の制御装置１０では、排気温度と素子温度との関係がセンサの製品ばらつきの影響を受けにくく安定していることに着眼し、酸素濃度センサ３の素子温度Ｔ１の推定に用いるインピーダンス−素子温度特性を、推定排気温度Ｔｇから導出した推定素子温度Ｔ２に基づいて学習する構成をとる。これにより、インピーダンスＺａｃの検出精度のばらつきを低減できるため、インピーダンスＺａｃに基づく酸素濃度センサ３の素子温度Ｔ１の推定精度を向上することが可能となる。また、推定排気温度Ｔｇは、エンジン１の負荷や回転数などの一般的な運転状態に関する情報を利用して推定することができるので、排気温度Ｔｇを測定するために特別な構成要素を設ける必要がない。したがって、第１実施形態の制御装置１０によれば、簡易な構成で酸素濃度センサ３の素子温度Ｔ１の推定精度を向上できる。
【００４０】
また、第１実施形態の制御装置１０において、第１温度推定部１４は、ヒータ５の制御がオフ状態のときに、インピーダンス−素子温度特性の学習を実施するので、酸素濃度センサ３の素子温度が安定している状態で特性の学習を実施でき、効果的な学習を促進できるので、酸素濃度センサ３の素子温度Ｔ１の推定精度をさらに向上できる。
【００４１】
なお、第１実施形態では、エンジン１の負荷及び回転数に基づき算出される推定排気温度Ｔｇを用いて推定素子温度Ｔ２を算出する構成を例示したが、推定素子温度Ｔ２の推定に用いる運転状態関連情報として排気温度を用いることができればよく、例えば、エンジン１の排気管２に排気温度センサを設け、この排気温度センサにより排気温度を直接計測する構成でもよい。
【００４２】
（第２実施形態）
図５，６を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態は、構成要素は図１に示す第１実施形態のものと同様であるが、図５に示すように、推定素子温度Ｔ２ｅを推定するための情報源である運転状態関連情報として、エンジン１の運転状態（負荷及び回転数）の情報を用いる点で、第１実施形態と異なる。
【００４３】
図５のフローチャートを参照して、第２実施形態に係る制御装置１０のマイコン１３により実施されるインピーダンス−素子温度特性の学習制御の手順を説明する。
【００４４】
ステップＳ２０１，Ｓ２０２の各処理は、図２を参照して説明した第１実施形態のステップＳ１０１，Ｓ１０２と同様なので説明を省略する。
【００４５】
ステップＳ２０３では、第２温度推定部１５により、エンジンの運転状態（エンジン１の負荷及び回転数）に基づき推定素子温度Ｔ２ｅが算出される。第２温度推定部１５は、エンジン１からマイコン１３に入力されたエンジン１の負荷及び回転数の情報を用いて、例えば図６に示すエンジン回転数、エンジン負荷、及び推定素子温度Ｔ２ｅの関係の特性のマップを参照して、当該負荷及び回転数に関連付けられた推定素子温度Ｔ２ｅを取得する。図６の横軸はエンジン回転数を表し、図６の縦軸はエンジン負荷を表している。図６に例示するように、一般に、エンジン１の負荷または回転数が大きい場合には推定素子温度Ｔ２ｅは相対的に高温となり、エンジン１の負荷または回転数が小さい場合には推定素子温度Ｔ２ｅは相対的に低温となる。第２温度推定部１５は、算出した推定素子温度Ｔ２ｅの情報を第１温度推定部１４に出力する。ステップＳ２０３の処理が完了するとステップＳ２０４に進む。
【００４６】
ステップＳ２０４では、第１温度推定部１４により、ステップＳ２０２にて算出された素子温度Ｔ１と、ステップＳ２０３にて算出された推定素子温度Ｔ２ｅの差が所定値以上であるか否かが判定される。ステップＳ２０４の判定の結果、素子温度Ｔ１と推定素子温度Ｔ２ｅの差が所定値以上である場合（ステップＳ２０４のＹｅｓ）には、ステップＳ２０５に進む。一方、素子温度Ｔ１と推定素子温度Ｔ２ｅの差が所定値未満の場合（ステップＳ２０４のＮｏ）には、インピーダンス−素子温度特性の学習を実施せずに本制御フローを終了する。
【００４７】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４にて素子温度Ｔ１と推定素子温度Ｔ２ｅの差が所定値以上であるので、第１温度推定部１４により、推定素子温度Ｔ２に基づいてインピーダンス−素子温度特性の学習が行われる。特性の学習手法は、図２のステップＳ１０６の場合と同様であるので説明を省略する。ステップＳ２０５の処理が完了すると本制御フローを終了する。
【００４８】
このように第２実施形態では、推定素子温度Ｔ２ｅを推定するための情報源である運転状態関連情報として、第１実施形態の推定排気温度Ｔｇとは異なる情報、具体的には、エンジン１の運転状態（負荷及び回転数）の情報を用いる点で第１実施形態と異なるものであるが、推定素子温度Ｔ２ｅに基づきインピーダンス−素子温度特性の学習を行う点では第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態の構成でも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４９】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【００５０】
上記実施形態では、酸素濃度センサ３の推定素子温度Ｔ２，Ｔ２ｅの推定に利用する運転状態関連情報として、エンジン１の排気温度（第１実施形態）や負荷及び回転数（第２実施形態）を用いる構成を例示したが、これらの他にも、例えば点火時期、空燃比、冷却水温度、または、エンジン１が吸気弁または排気弁のバルブタイミング変更装置や排気ガス再循環装置を備える場合はそれらの制御量など、排気温度に影響する情報のいずれかを運転状態関連情報として用いても良いし、これらの情報を適宜組み合わせて用いても良い。
【００５１】
上記実施形態では、インピーダンス−素子温度特性の学習制御の許可条件として、ヒータ５の制御がオフ状態であることを例示したが他の条件でもよく、例えば、（１）エンジン１の回転数及び負荷が一定となっていることや、（２）車速が所定範囲内であること、を許可条件としてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、許可条件を満たす場合にインピーダンス−素子温度特性の学習制御を実施する構成を例示したが、例えばモード走行中など、上記の許可条件を満たさない走行状態の最中にも学習制御を実施することも可能である。この場合、特性の学習を実施する際に、例えばヒータ５の制御をオフ状態にするなど、積極的に上述の各種の許可条件に相当する運転状態となるように車両各部の制御を調整して、効果的な学習を促進できる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン（内燃機関）
３  酸素濃度センサ（センサ）
１０  制御装置
１４  第１温度推定部
１５  第２温度推定部
Ｚａｃ，Ｚ１  インピーダンス
Ｔ１  素子温度（第１素子温度）
Ｔ２，Ｔ２ｅ  推定素子温度（第２素子温度）
Ｔｇ  推定排気温度（運転状態関連情報）
【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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