JP2008138569A - Air-fuel ratio control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-fuel ratio control device capable of suppressing deterioration of emission characteristics when starting the internal combustion engine, considering an effect that an exhaust gas component, which is absorbed on an air-fuel ratio sensor while the internal combustion engine stops, provides to an output of the air-fuel ratio sensor. <P>SOLUTION: In a high temperature start, an air-fuel ratio F/B control using the output of the air-fuel ratio sensor is executed at or after a semi-activated state judging time t2 at which an admittance value As of the air-fuel ratio sensor becomes a standard value A1. In a low temperature start, because a shift of the air-fuel ratio sensor output from an actual air-fuel ratio is not converged at a time t2, the air-fuel ratio output is masked with a stoichiometrically until a regular activated state judging time t3 at which an admittance value As becomes a standard value A2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、内燃機関始動時の空燃比フィードバック制御に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to air-fuel ratio feedback control at the time of starting the internal combustion engine.

内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒（以下「触媒」という。）は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍であるときに、高い浄化能力を発揮する。よって、かかる高い浄化能力を実現するために、触媒上流に空燃比センサを設け、この空燃比センサにより検出される排気空燃比が目標空燃比である理論空燃比となるように、燃料噴射量が補正されている。すなわち、空燃比フィードバック制御（以下「空燃比Ｆ／Ｂ制御」とする。）が行われている。   An exhaust purification catalyst (hereinafter referred to as “catalyst”) provided in an exhaust passage of an internal combustion engine exhibits high purification ability when the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst is close to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in order to realize such a high purification capacity, an air-fuel ratio sensor is provided upstream of the catalyst, and the fuel injection amount is set so that the exhaust air-fuel ratio detected by this air-fuel ratio sensor becomes the theoretical air-fuel ratio that is the target air-fuel ratio. It has been corrected. That is, air-fuel ratio feedback control (hereinafter referred to as “air-fuel ratio F / B control”) is performed.

また、内燃機関始動時に良好な排気エミッションを早期に実現するため、上記空燃比Ｆ／Ｂ制御を早期に開始する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置によれば、空燃比センサが本活性状態となる前に、素子インピーダンスが所定範囲内であって、目標空燃比と空燃比センサ出力との偏差が所定値以上である場合に、半活性状態が判定されている。そして、この半活性状態の判定後に、空燃比Ｆ／Ｂ制御が開始される。   In addition, an apparatus that starts the air-fuel ratio F / B control at an early stage is known in order to quickly realize good exhaust emission when starting the internal combustion engine (see, for example, Patent Document 1). According to this device, when the element impedance is within a predetermined range and the deviation between the target air-fuel ratio and the air-fuel ratio sensor output is greater than or equal to a predetermined value before the air-fuel ratio sensor enters the active state, the semi-active state is reached. The state has been determined. Then, after the determination of the semi-active state, the air-fuel ratio F / B control is started.

特開平１０−２８８０７５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-288075 特開２００２−７１６３３号公報JP 2002-71633 A 特開２００６−１１９３１１号公報JP 2006-119511 A

ところで、内燃機関を停止してから長期間放置されると、空燃比センサの電極部への吸着物（排気ガス成分）の量が著しく増加してしまう。該吸着物の影響によって、内燃機関停止から長期間経過した後に内燃機関を始動する場合（低温始動時）には、空燃比センサが半活性状態であると判定された後においてもセンサ出力がずれてしまう可能性がある。このため、内燃機関始動時に上記特許文献１のように半活性状態判定後に空燃比Ｆ／Ｂ制御を開始すると、かえってエミッションが悪化するおそれがある。   By the way, if the internal combustion engine is stopped and left for a long period of time, the amount of adsorbate (exhaust gas component) on the electrode portion of the air-fuel ratio sensor will increase significantly. When the internal combustion engine is started after a long period of time has elapsed since the stop of the internal combustion engine due to the influence of the adsorbate (at low temperature start), the sensor output shifts even after the air-fuel ratio sensor is determined to be in a semi-active state. There is a possibility that. For this reason, if the air-fuel ratio F / B control is started after the determination of the semi-active state as in Patent Document 1 at the start of the internal combustion engine, the emission may be deteriorated.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関停止中に空燃比センサに吸着された排気ガス成分が空燃比センサ出力に対して与える影響を考慮しつつ、内燃機関始動時のエミッション特性の悪化を抑制することが可能な空燃比制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and considers the influence of the exhaust gas component adsorbed by the air-fuel ratio sensor on the air-fuel ratio sensor output while the internal combustion engine is stopped, while An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control apparatus capable of suppressing deterioration of emission characteristics at the time of engine start.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、空燃比センサ出力に基づいて内燃機関の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサと、
前記空燃比センサの活性状態と相関を有する物理量に基づいて、前記空燃比センサの本活性状態を判定する本活性判定手段と、
前記物理量に基づいて、前記空燃比センサが本活性状態となる前の半活性状態を判定する半活性判定手段と、
前記半活性状態の判定がなされた後の空燃比センサ出力に対して、内燃機関停止中に前記空燃比センサに吸着されたガス成分の影響が有るか否かを推定する影響推定手段と、
前記影響推定手段により前記ガス成分の影響が有ると推定された場合には、内燃機関始動後から前記本活性状態の判定までは、前記空燃比センサ出力を理論空燃比にマスクするマスク手段とを備えたことを特徴とする。
この物理量として、空燃比センサのアドミタンス値やインピーダンス値を用いることができる。 In order to achieve the above object, a first invention is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that feedback-controls the air-fuel ratio of the internal combustion engine based on an output of the air-fuel ratio sensor.
An air-fuel ratio sensor provided in the exhaust system of the internal combustion engine;
A main activity determining means for determining a main active state of the air-fuel ratio sensor based on a physical quantity having a correlation with the active state of the air-fuel ratio sensor;
A semi-active determination means for determining a semi-active state before the air-fuel ratio sensor is in a main active state based on the physical quantity;
An influence estimating means for estimating whether or not there is an influence of a gas component adsorbed on the air-fuel ratio sensor while the internal combustion engine is stopped, with respect to the air-fuel ratio sensor output after the determination of the semi-active state;
When it is estimated by the influence estimating means that the gas component has an influence, mask means for masking the air-fuel ratio sensor output to the stoichiometric air-fuel ratio from the start of the internal combustion engine to the determination of the active state It is characterized by having.
As this physical quantity, the admittance value or impedance value of the air-fuel ratio sensor can be used.

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記影響推定手段は、内燃機関停止から始動開始までの期間が基準値以上である場合、または、前記内燃機関の水温もしくは油温が基準値よりも小さい場合に、前記ガス成分の影響が有ると推定することを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
The influence estimating means has an influence of the gas component when the period from the stop of the internal combustion engine to the start of start is equal to or greater than a reference value, or when the water temperature or oil temperature of the internal combustion engine is lower than the reference value. It is characterized by estimating.

第１の発明によれば、半活性状態判定後の空燃比センサ出力に対して、内燃機関停止中に空燃比センサに吸着されたガス成分の影響が有るか否かが推定される。これにより、半活性状態判定後の空燃比センサ出力が、吸着ガス成分の影響によって実空燃比から大きくずれるか否かが判断される。吸着ガス成分の影響が有ると推定される場合には、内燃機関始動後から空燃比出力が安定する本活性状態判定までの期間は、空燃比センサ出力が理論空燃比にマスクされる。これにより、半活性状態の判定がなされた後に、吸着ガス成分の影響によって実空燃比から大きくずれた空燃比センサ出力を用いて、空燃比フィードバック制御を行うことが禁止される。従って、内燃機関始動時のエミッション特性の悪化を抑制することができる。   According to the first aspect of the present invention, it is estimated whether or not there is an influence of the gas component adsorbed on the air-fuel ratio sensor while the internal combustion engine is stopped on the air-fuel ratio sensor output after the determination of the semi-active state. Thereby, it is determined whether or not the air-fuel ratio sensor output after the semi-active state determination largely deviates from the actual air-fuel ratio due to the influence of the adsorbed gas component. When it is estimated that there is an influence of the adsorbed gas component, the air-fuel ratio sensor output is masked by the stoichiometric air-fuel ratio during the period from the start of the internal combustion engine to the determination of the active state where the air-fuel ratio output is stable. As a result, after the determination of the semi-active state is made, it is prohibited to perform air-fuel ratio feedback control using the air-fuel ratio sensor output greatly deviated from the actual air-fuel ratio due to the influence of the adsorbed gas component. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the emission characteristics when starting the internal combustion engine.

第２の発明によれば、内燃機関停止から始動開始までの期間が基準値以上である場合、または、前記内燃機関の水温もしくは油温が基準値よりも小さい場合に、半活性状態検出後の空燃比センサ出力に対してガス成分の影響が有ると推定される。よって、かかる推定を精度良く行うことができる。   According to the second invention, when the period from the stop of the internal combustion engine to the start of start is equal to or greater than a reference value, or when the water temperature or oil temperature of the internal combustion engine is lower than the reference value, It is estimated that the gas component has an influence on the air-fuel ratio sensor output. Therefore, such estimation can be performed with high accuracy.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関（以下「エンジン」ともいう。）１を備えている。内燃機関１は複数の気筒２を有しているが、図１には、そのうちの１気筒のみを示している。 [Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to an embodiment of the present invention. The system according to the present embodiment includes an internal combustion engine (hereinafter also referred to as “engine”) 1. Although the internal combustion engine 1 has a plurality of cylinders 2, only one of them is shown in FIG.

内燃機関１は、内部にピストン４を有するシリンダブロック６を備えている。シリンダブロック６には、内燃機関１の冷却水温Twを検出する冷却水温センサ８が設けられている。ピストン４は、クランク機構を介してクランクシャフト１０と接続されている。クランクシャフト１０の近傍には、クランク角センサ１２が設けられている。クランク角センサ１２は、クランクシャフト１０の回転角度（以下「クランク角」という。）CAを検出するように構成されている。   The internal combustion engine 1 includes a cylinder block 6 having a piston 4 therein. The cylinder block 6 is provided with a cooling water temperature sensor 8 that detects the cooling water temperature Tw of the internal combustion engine 1. The piston 4 is connected to the crankshaft 10 via a crank mechanism. A crank angle sensor 12 is provided in the vicinity of the crankshaft 10. The crank angle sensor 12 is configured to detect a rotation angle (hereinafter referred to as “crank angle”) CA of the crankshaft 10.

シリンダブロック６の上部にはシリンダヘッド１４が組み付けられている。ピストン４上面からシリンダヘッド１４までの空間は燃焼室１６を形成している。シリンダヘッド１４には、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ１８が設けられている。   A cylinder head 14 is assembled to the upper part of the cylinder block 6. A space from the upper surface of the piston 4 to the cylinder head 14 forms a combustion chamber 16. The cylinder head 14 is provided with a spark plug 18 that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 16.

シリンダヘッド１４は、燃焼室１６と連通する吸気ポート２０を備えている。この吸気ポート２０と燃焼室１６との接続部には吸気バルブ２２が設けられている。吸気ポート２０には、吸気通路２４が接続されている。吸気通路２４には、吸気ポート２０の近傍に燃料を噴射するインジェクタ２６が設けられている。   The cylinder head 14 includes an intake port 20 that communicates with the combustion chamber 16. An intake valve 22 is provided at a connection portion between the intake port 20 and the combustion chamber 16. An intake passage 24 is connected to the intake port 20. The intake passage 24 is provided with an injector 26 that injects fuel in the vicinity of the intake port 20.

インジェクタ２６の上流にはスロットルバルブ２８が設けられている。スロットルバルブ２８は、スロットルモータ３０により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２８は、アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２８の近傍にはスロットル開度を検出するスロットル開度センサ３４が設けられている。   A throttle valve 28 is provided upstream of the injector 26. The throttle valve 28 is an electronically controlled valve that is driven by a throttle motor 30. The throttle valve 28 is driven based on the accelerator opening AA detected by the accelerator opening sensor 32. In the vicinity of the throttle valve 28, a throttle opening sensor 34 for detecting the throttle opening is provided.

スロットルバルブ２８の上流には、熱線式のエアフロメータ３６が設けられている。エアフロメータ３６は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ３６の上流にはエアクリーナ３８が設けられている。   A hot-wire air flow meter 36 is provided upstream of the throttle valve 28. The air flow meter 36 is configured to detect an intake air amount Ga. An air cleaner 38 is provided upstream of the air flow meter 36.

また、シリンダヘッド１４は、燃焼室１６と連通する排気ポート４０を備えている。排気ポート４０と燃焼室１６との接続部には排気バルブ４２が設けられている。排気ポート４０には排気通路４４が接続されている。排気通路４４には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒（以下「触媒」という。）４６が設けられている。触媒４６の上流には、臨界電流式の空燃比センサ４８が設けられている。この空燃比センサ４８は、図２に示すような積層側センサ素子部５０を有している。   The cylinder head 14 includes an exhaust port 40 that communicates with the combustion chamber 16. An exhaust valve 42 is provided at a connection portion between the exhaust port 40 and the combustion chamber 16. An exhaust passage 44 is connected to the exhaust port 40. The exhaust passage 44 is provided with an exhaust purification catalyst (hereinafter referred to as “catalyst”) 46 for purifying exhaust gas. A critical current type air-fuel ratio sensor 48 is provided upstream of the catalyst 46. The air-fuel ratio sensor 48 has a stacked sensor element section 50 as shown in FIG.

図２は、空燃比センサ４８のセンサ素子部５０を示す断面図である。センサ素子部５０は、検出素子５１としての固体電解質層を有している。固体電解質層５１は、部分安定化ジルコニアよりなり、酸素イオン導電性を有する。固体電解質層５１の一面には、計測電極５２が設けられている。また、固体電解質層５１の他面には、大気側電極（「基準ガス側電極」ともいう。）５３が設けられている。これらの計測電極５２及び大気側電極５３は、ともに白金等よりなり、リード５８ａ，５８ｂを介して後述のＥＣＵ６０にそれぞれ接続されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the sensor element portion 50 of the air-fuel ratio sensor 48. The sensor element unit 50 has a solid electrolyte layer as the detection element 51. The solid electrolyte layer 51 is made of partially stabilized zirconia and has oxygen ion conductivity. A measurement electrode 52 is provided on one surface of the solid electrolyte layer 51. On the other surface of the solid electrolyte layer 51, an atmosphere side electrode (also referred to as “reference gas side electrode”) 53 is provided. Both the measurement electrode 52 and the atmosphere side electrode 53 are made of platinum or the like, and are connected to an ECU 60 described later via leads 58a and 58b, respectively.

また、固体電解質層５１の一面には、多孔質拡散抵抗層５４が形成されている。多孔質拡散抵抗層５４は、計測電極５２を覆い、かつ、該計測電極５２に排気ガスを導入するためのガス透過層５４ａと、排気ガスの透過を抑制するガス遮断層５４ｂとを有している。これらのガス透過層５４ａ及びガス遮断層５４ｂは、アルミナやジルコニア等のセラミックスよりなり、平均孔径や気孔率が互いに相違している。   A porous diffusion resistance layer 54 is formed on one surface of the solid electrolyte layer 51. The porous diffusion resistance layer 54 has a gas permeable layer 54a for covering the measurement electrode 52 and introducing exhaust gas to the measurement electrode 52, and a gas blocking layer 54b for suppressing the permeation of exhaust gas. Yes. The gas permeable layer 54a and the gas barrier layer 54b are made of ceramics such as alumina and zirconia, and have different average pore diameters and porosity.

固体電解質層５１の他面には、大気導入ダクト５５が形成されている。大気導入ダクト５５は、上部に大気室（「基準ガス室」ともいう。）５６を有している。この大気室５６内に上記大気側電極５３が配置されている。大気導入ダクト５５は、アルミナ等の高熱伝導性セラミックスよりなる。大気導入ダクト５５の下面には、ヒータ５７が設けられている。ヒータ５７は、通電により発熱する複数の発熱体５７ａと、該発熱体５７ａを覆う絶縁層５７ｂとを有している。発熱体５７ａは、リード５８ｃを介してＥＣＵ６０に接続されている。   An air introduction duct 55 is formed on the other surface of the solid electrolyte layer 51. The air introduction duct 55 has an air chamber (also referred to as “reference gas chamber”) 56 at the top. The atmosphere side electrode 53 is disposed in the atmosphere chamber 56. The air introduction duct 55 is made of high thermal conductive ceramic such as alumina. A heater 57 is provided on the lower surface of the air introduction duct 55. The heater 57 includes a plurality of heating elements 57a that generate heat when energized, and an insulating layer 57b that covers the heating elements 57a. The heating element 57a is connected to the ECU 60 via a lead 58c.

このような構成を有するセンサ素子部５０は、酸素濃度を直線的特性にて検出することができ、酸素濃度に応じた臨界電流をＥＣＵ６０に出力し得る。この空燃比センサ出力（臨界電流）は、排気空燃比と相関を有している。具体的には、排気空燃比がリーン側になるほど臨界電流は増大し、排気空燃比がリッチ側になるほど臨界電流は減少する。   The sensor element unit 50 having such a configuration can detect the oxygen concentration with a linear characteristic, and can output a critical current corresponding to the oxygen concentration to the ECU 60. This air-fuel ratio sensor output (critical current) has a correlation with the exhaust air-fuel ratio. Specifically, the critical current increases as the exhaust air-fuel ratio becomes leaner, and the critical current decreases as the exhaust air-fuel ratio becomes richer.

また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１８、インジェクタ２６、スロットルモータ３０等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、冷却水温センサ８、クランク角センサ１２、アクセル開度センサ３２、スロットル開度センサ３４、エアフロメータ３６、空燃比センサ４８等が接続されている。   Further, the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60 as a control device. An ignition plug 18, an injector 26, a throttle motor 30 and the like are connected to the output side of the ECU 60. The coolant temperature sensor 8, the crank angle sensor 12, the accelerator opening sensor 32, the throttle opening sensor 34, the air flow meter 36, the air-fuel ratio sensor 48, and the like are connected to the input side of the ECU 60.

ＥＣＵ６０は、クランク角センサ１２の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度AA等に基づいて、機関負荷KLを算出する。ＥＣＵ６０は、機関回転数NEや機関負荷KL等に基づいて、燃料噴射量を決定する。   The ECU 60 calculates the engine speed NE based on the output of the crank angle sensor 12. Further, the ECU 60 calculates the engine load KL based on the accelerator opening AA detected by the accelerator opening sensor 32. The ECU 60 determines the fuel injection amount based on the engine speed NE, the engine load KL, and the like.

［実施の形態の特徴］
上記システムにおける触媒４６は、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比近傍であるときに、高い浄化能力を発揮する。そこで、かかる高い浄化能力を実現するべく、空燃比センサ４８により検出される空燃比に基づいて、インジェクタ２６からの燃料噴射量を補正する空燃比Ｆ／Ｂ制御が行われている。 [Features of the embodiment]
The catalyst 46 in the above system exhibits a high purification capacity when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is close to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, air-fuel ratio F / B control for correcting the fuel injection amount from the injector 26 is performed based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 48 in order to realize such a high purification capacity.

ところで、既述した特許文献１によれば、空燃比センサの出力が安定する本活性となる前に、目標空燃比と空燃比センサ出力との偏差等に基づいて半活性判定が行われている。そして、この半活性判定が行われた後に、空燃比Ｆ／Ｂ制御が開始されている。そうすると、早期に空燃比Ｆ／Ｂ制御を開始することができるため、良好な排気エミッションを実現することができる。   By the way, according to Patent Document 1 described above, the half-activity determination is performed based on the deviation between the target air-fuel ratio and the air-fuel ratio sensor output or the like before the output of the air-fuel ratio sensor becomes stable and becomes the main activity. . Then, after this half-activity determination is performed, the air-fuel ratio F / B control is started. As a result, the air-fuel ratio F / B control can be started at an early stage, so that good exhaust emission can be realized.

しかし、内燃機関停止後は、空燃比センサ素子部５０の計測電極５２に排気ガス成分（Ｈ２ＯやＯ２）が吸着する。後述するように、内燃機関が停止してからの経過期間が長いほど、排気ガス成分の吸着量も多くなる。 However, after the internal combustion engine is stopped, the exhaust gas component (H 2 O or O 2 ) is adsorbed on the measurement electrode 52 of the air-fuel ratio sensor element unit 50. As will be described later, the longer the elapsed period from the stop of the internal combustion engine, the greater the amount of adsorption of the exhaust gas component.

内燃機関停止後短時間で内燃機関を始動する場合（すなわち、高温始動時）には、半活性判定後であれば、空燃比センサ出力がある程度安定している。すなわち、半活性判定後の空燃比センサ出力の実空燃比からのずれは小さい。よって、上記のように半活性判定後に空燃比Ｆ／Ｂ制御を開始しても、エミッション特性の悪化は招来しない。   When the internal combustion engine is started in a short time after stopping the internal combustion engine (that is, at a high temperature start), the air-fuel ratio sensor output is stabilized to some extent after the half-activity determination. That is, the deviation from the actual air-fuel ratio of the air-fuel ratio sensor output after the half-activity determination is small. Therefore, even if the air-fuel ratio F / B control is started after the half-activity determination as described above, the emission characteristics are not deteriorated.

ところが、内燃機関停止後長期間経過した状態で内燃機関を始動する場合（すなわち、低温始動時）には、上記のように半活性判定後であっても、空燃比センサ出力が安定しない場合が多い。すなわち、低温始動時には、計測電極５２に吸着された排気ガス成分の影響により、半活性判定後であっても空燃比センサ出力が実空燃比から大きくずれてしまう可能性がある。よって、半活性判定後に空燃比Ｆ／Ｂ制御を即座に開始すると、かえってエミッション特性が悪化する事態が生じ得る。   However, when the internal combustion engine is started after a long time has passed since the internal combustion engine stopped (that is, at a low temperature start), the air-fuel ratio sensor output may not be stable even after the half-activity determination as described above. Many. That is, at the time of low temperature start, the output of the air-fuel ratio sensor may greatly deviate from the actual air-fuel ratio even after half-activity determination due to the influence of the exhaust gas component adsorbed on the measurement electrode 52. Therefore, if the air-fuel ratio F / B control is started immediately after the half-activity determination, the emission characteristics may deteriorate.

図３は、内燃機関の低温始動時と高温始動時とにおける空燃比センサ出力の変化を説明するためのタイミングチャートである。詳細には、図３（Ａ）は、高温始動時における空燃比センサ出力の変化を示す図であり、図３（Ｂ）は、低温始動時における空燃比センサ出力の変化を示す図であり、図３（Ｃ）は、空燃比センサ４８の検出素子５１のアドミタンス値Asの変化を示す図である。なお、図示しないが、実空燃比は一定であるとする。   FIG. 3 is a timing chart for explaining the change of the air-fuel ratio sensor output between the low temperature start and the high temperature start of the internal combustion engine. Specifically, FIG. 3A is a diagram showing a change in the air-fuel ratio sensor output at the time of high temperature start, and FIG. 3B is a diagram showing a change in the air-fuel ratio sensor output at the time of low temperature start, FIG. 3C is a diagram showing a change in the admittance value As of the detection element 51 of the air-fuel ratio sensor 48. Although not shown, it is assumed that the actual air-fuel ratio is constant.

ここで、アドミタンス値Asは、いわゆる掃引法を用いて検出することができる。つまり、ＥＣＵ６０から両電極５２，５３に印加される電圧を、正または負側に瞬間的（例えば、数10〜100μsec）に切り替える。このときの電流変化量を電圧変化量で除することにより、アドミタンス値Asを求めることができる。   Here, the admittance value As can be detected using a so-called sweep method. That is, the voltage applied from the ECU 60 to the electrodes 52 and 53 is instantaneously switched to the positive or negative side (for example, several 10 to 100 μsec). The admittance value As can be obtained by dividing the current change amount at this time by the voltage change amount.

また、高温始動時とは、例えば、前回の内燃機関停止から始動開始までの期間が１日以内である場合である。また、低温始動時とは、例えば、前回の内燃機関停止から始動開始までの期間が１日以上である場合である。   The high temperature start is, for example, a case where the period from the previous stop of the internal combustion engine to the start of start is within one day. The low temperature start is, for example, a case where the period from the previous stop of the internal combustion engine to the start of start is one day or longer.

時刻ｔ０において内燃機関１が始動されると、空燃比センサ素子部５０の発熱体５７ａへの通電が開始される。このため、検出素子５１の温度（以下「素子温度」という。）が上昇する。検出素子５１のアドミタンス値Asは、素子温度に対して比例関係を有しており、検出素子５１の活性状態と相関を有する。かかる素子温度の上昇に伴い、図３（Ｃ）に示すように、アドミタンス値Asも上昇する。   When the internal combustion engine 1 is started at time t0, energization of the heating element 57a of the air-fuel ratio sensor element unit 50 is started. For this reason, the temperature of the detection element 51 (hereinafter referred to as “element temperature”) increases. The admittance value As of the detection element 51 has a proportional relationship with the element temperature, and has a correlation with the active state of the detection element 51. As the element temperature rises, the admittance value As also rises as shown in FIG.

検出素子５１の暖気過程での時刻ｔ１において、実空燃比がストイキ近傍で一定であるにも関わらず、空燃比センサ出力が変化し始める。すなわち、実空燃比に対する空燃比センサ出力のずれが生じる。この空燃比センサ出力ずれは、内燃機関停止中に計測電極５２に吸着された排気ガス成分に起因するものである。   At time t1 in the warm-up process of the detection element 51, the air-fuel ratio sensor output starts to change even though the actual air-fuel ratio is constant near the stoichiometric range. That is, a deviation of the air-fuel ratio sensor output with respect to the actual air-fuel ratio occurs. This deviation in the air-fuel ratio sensor output is caused by the exhaust gas component adsorbed by the measurement electrode 52 while the internal combustion engine is stopped.

ここで、計測電極５２への排気ガス成分の吸着量は、内燃機関停止後の放置期間が長くなるほど多くなる。そして、この吸着量が多いほど、実空燃比からの空燃比センサ出力のずれ量が大きくなり、かかる出力ずれが生じる期間も長くなる。   Here, the amount of the exhaust gas component adsorbed on the measurement electrode 52 increases as the leaving period after the internal combustion engine stops is longer. As the amount of adsorption increases, the amount of deviation of the air-fuel ratio sensor output from the actual air-fuel ratio increases, and the period during which such output deviation occurs also increases.

高温始動時には、計測電極５２への排気ガス成分の吸着量が少ない。このため、図３（Ａ）に示すように、実空燃比からの空燃比センサ出力のずれ量が小さく、その期間も短い。よって、検出素子５１のアドミタンス値Asが基準値A1となる（すなわち、検出素子５１が半活性状態であると判定される）時刻ｔ２において、空燃比センサ出力のずれはほとんど収束している。   At the time of high temperature start, the amount of the exhaust gas component adsorbed on the measurement electrode 52 is small. Therefore, as shown in FIG. 3A, the deviation amount of the air-fuel ratio sensor output from the actual air-fuel ratio is small, and the period is also short. Therefore, at time t2 when the admittance value As of the detection element 51 becomes the reference value A1 (that is, it is determined that the detection element 51 is in the semi-active state), the deviation of the air-fuel ratio sensor output has almost converged.

一方、低温始動時には、計測電極５２への排気ガス成分の吸着量が多い。このため、図３（Ｂ）に示すように、上記高温始動時に比してセンサ出力ずれ量が大きく、その期間も長い。よって、検出素子５１が半活性状態と判定される時刻ｔ２においても、センサ出力ずれは収束していない。このような場合に、時刻ｔ２以降に空燃比センサ出力を用いてＦ／Ｂ制御を実行すると、つまり、実空燃比からのずれが大きい空燃比センサ出力を用いて早期にＦ／Ｂ制御を開始すると、かえってエミッション特性の悪化を招来する可能性がある。   On the other hand, at the time of cold start, the amount of the exhaust gas component adsorbed on the measurement electrode 52 is large. For this reason, as shown in FIG. 3B, the sensor output deviation amount is large and the period is long as compared with the high temperature start. Therefore, the sensor output deviation does not converge even at time t2 when the detection element 51 is determined to be in the semi-active state. In such a case, when the F / B control is executed using the air-fuel ratio sensor output after time t2, that is, the F / B control is started early using the air-fuel ratio sensor output that has a large deviation from the actual air-fuel ratio. In this case, the emission characteristics may be deteriorated.

そこで、本実施の形態では、検出素子５１の半活性状態検出後の空燃比センサ出力に対して、内燃機関停止中に空燃比センサに吸着された排気ガス成分の影響が有るか否かを推定する。すなわち、該排気ガス成分の影響で、半活性状態検出後の空燃比センサ出力が実空燃比に対して大きくずれるか否かを推定する。
そして、該排気ガス成分の影響が有ると推定される場合（低温始動時）には、検出素子５１の出力が安定する本活性状態と判定される時刻ｔ３までは、空燃比センサ出力Asを理論空燃比（ストイキ）にマスクし、Ｆ／Ｂ制御を禁止する。 Therefore, in the present embodiment, it is estimated whether or not the exhaust gas component adsorbed by the air-fuel ratio sensor while the internal combustion engine is stopped has an influence on the output of the air-fuel ratio sensor after the semi-active state of the detection element 51 is detected. To do. That is, it is estimated whether or not the output of the air-fuel ratio sensor after detection of the semi-active state largely deviates from the actual air-fuel ratio due to the influence of the exhaust gas component.
When it is estimated that the exhaust gas component has an influence (during low temperature start), the air-fuel ratio sensor output As is theoretically calculated until time t3 when the output of the detection element 51 is determined to be in a stable active state. Mask to air-fuel ratio (stoichiometric) and prohibit F / B control.

図４は、本実施の形態において実行される空燃比センサ出力のマスク処理を説明するためのタイミングチャートである。詳細には、図４（Ａ）は、実空燃比を示す図であり、図４（Ｂ）は、高温始動時の空燃比センサ出力の変化を示す図であり、図４（Ｃ）は、低温始動時の空燃比センサ出力の変化を示す図であり、図４（Ｄ）は、空燃比センサ４８の素子温度Tsの変化を示す図である。   FIG. 4 is a timing chart for explaining the mask processing of the air-fuel ratio sensor output executed in the present embodiment. Specifically, FIG. 4 (A) is a diagram showing the actual air-fuel ratio, FIG. 4 (B) is a diagram showing a change in the air-fuel ratio sensor output at the time of high temperature start, and FIG. FIG. 4D is a diagram showing a change in the air-fuel ratio sensor output at a low temperature start, and FIG. 4D is a diagram showing a change in the element temperature Ts of the air-fuel ratio sensor 48. FIG.

また、図４（Ｅ）は、アドミタンス値Asの変化を示す図であり、図４（Ｆ）は、半活性フラグの状態を示す図であり、図４（Ｇ）は、本活性フラグの状態を示す図であり、図４（Ｈ）は、ヒータデューティ比の変化を示す図である。   FIG. 4E is a diagram showing a change in the admittance value As, FIG. 4F is a diagram showing a state of the semi-active flag, and FIG. 4G is a state of the active flag. FIG. 4H is a diagram showing a change in the heater duty ratio.

時刻ｔ０において内燃機関１が始動されると、図４（Ｈ）に示すように、センサデューティ比１００％で発熱体５７ａへの通電が開始される。センサデューティ比は、素子温度Tsもしくはアドミタンス値Asに基づいてＰＩＤ制御等の制御がなされる。かかる通電により、図４（Ｄ）に示すように、素子温度Tsが上昇する。上述したように、検出素子５１のアドミタンス値Asは、素子温度Tsに比例する。このため、素子温度Tsの上昇に比例して、図４（Ｅ）に示すように、アドミタンス値Asも上昇する。   When the internal combustion engine 1 is started at time t0, as shown in FIG. 4H, energization to the heating element 57a is started with a sensor duty ratio of 100%. The sensor duty ratio is controlled by PID control or the like based on the element temperature Ts or the admittance value As. By such energization, the element temperature Ts rises as shown in FIG. As described above, the admittance value As of the detection element 51 is proportional to the element temperature Ts. For this reason, the admittance value As also increases in proportion to the increase in the element temperature Ts, as shown in FIG.

検出素子５１の暖気過程の時刻ｔ１において、図４（Ａ）に示すように実空燃比がストイキ近傍で一定であるにも関わらず、空燃比センサ出力が変化し始める。すなわち、実空燃比に対する空燃比センサ出力のずれが生じる。このずれは、高温始動時と低温始動時のいずれにおいても生じており、内燃機関停止中に計測電極５２に吸着された排気ガス成分に起因する。よって、高温始動時と低温始動時のいずれにおいても、始動時刻t1から空燃比センサ出力がストイキ(14.6)にマスクされる。   At time t1 of the warm-up process of the detection element 51, the air-fuel ratio sensor output starts to change even though the actual air-fuel ratio is constant near the stoichiometry as shown in FIG. That is, a deviation of the air-fuel ratio sensor output with respect to the actual air-fuel ratio occurs. This deviation occurs both at the high temperature start and at the low temperature start, and is caused by the exhaust gas component adsorbed by the measurement electrode 52 while the internal combustion engine is stopped. Therefore, the air-fuel ratio sensor output is masked by stoichiometry (14.6) from the start time t1 at both the high temperature start and the low temperature start.

ここで、計測電極５２への排気ガス成分の吸着量は、内燃機関停止後の放置期間が長くなるほど多くなる。そして、この排気ガス成分の吸着量が多いほど、上記暖機過程における空燃比センサ出力のずれ量が大きくなり、その期間も長くなる。   Here, the amount of the exhaust gas component adsorbed on the measurement electrode 52 increases as the leaving period after the internal combustion engine stops is longer. As the amount of exhaust gas component adsorbed increases, the amount of deviation of the air-fuel ratio sensor output during the warm-up process increases and the period also increases.

排気ガス成分の吸着量が少ない高温始動時には、図４（Ｂ）において細実線で示すように、実空燃比からの空燃比センサ出力のずれ量が小さく、その期間も短い。このため、検出素子５１のアドミタンス値Asが基準値A1に達する時刻ｔ２、すなわち、素子温度Tsが基準値T1（例えば、450℃）に達することで検出素子５１が半活性状態と判定される時刻ｔ２において、空燃比センサ出力のずれはほとんど収束している。   At a high temperature start with a small amount of exhaust gas component adsorption, as shown by a thin solid line in FIG. 4B, the deviation amount of the air-fuel ratio sensor output from the actual air-fuel ratio is small, and the period is also short. Therefore, the time t2 when the admittance value As of the detection element 51 reaches the reference value A1, that is, the time when the detection element 51 is determined to be in the semi-active state when the element temperature Ts reaches the reference value T1 (for example, 450 ° C.). At t2, the deviation of the air-fuel ratio sensor output has almost converged.

よって、かかる高温始動時には、図４（Ｂ）において太実線で示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間で、空燃比センサ出力がストイキにマスクされる。そして、時刻ｔ２以降は、空燃比センサ出力を用いて空燃比Ｆ／Ｂ制御が早期に実行される。   Therefore, at the time of such a high temperature start, the air-fuel ratio sensor output is stoichiometrically masked during the period from time t0 to time t2, as indicated by the thick solid line in FIG. 4B. After time t2, air-fuel ratio F / B control is executed early using the air-fuel ratio sensor output.

一方、排気ガス成分の吸着量が多い低温始動時には、図４（Ｃ）において細実線で示すように、上記高温始動時に比して空燃比センサ出力のずれ量が大きく、その期間も長い。このため、半活性状態が判定される時刻ｔ２においても、空燃比センサ出力のずれは収束していない。   On the other hand, at the time of low temperature start with a large amount of exhaust gas component adsorbed, as shown by a thin solid line in FIG. 4C, the deviation amount of the air-fuel ratio sensor output is large and the period is longer than that at the time of high temperature start. For this reason, the deviation of the air-fuel ratio sensor output does not converge even at time t2 when the semi-active state is determined.

そこで、かかる低温始動時には、半活性状態が判定された時刻ｔ２となっても、即座に空燃比Ｆ／Ｂ制御を開始するのではなく、空燃比センサ出力をストイキにマスクしたままとする。低温始動時の空燃比センサ出力のずれは、図４（Ｃ）において細実線で示すように、アドミタンス値Asが基準値A2に達する時刻ｔ３、すなわち、素子温度Tsが基準値T2（例えば、650℃）に達することで検出素子５１が本活性状態であると判定される時刻ｔ３において、ほとんど収束している。   Therefore, at the time of such a low temperature start, even when the time t2 when the semi-active state is determined, the air-fuel ratio F / B control is not immediately started, but the air-fuel ratio sensor output is still masked. As shown by a thin solid line in FIG. 4C, the deviation of the air-fuel ratio sensor output at the time of low temperature start is the time t3 when the admittance value As reaches the reference value A2, that is, the element temperature Ts is the reference value T2 (for example, 650 At time t3 when it is determined that the detection element 51 is in the active state.

よって、低温始動時には、図４（Ｃ）において太実線で示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間で、空燃比センサ出力がストイキにマスクされる。そして、時刻ｔ３以降は、空燃比センサ出力Asを用いてＦ／Ｂ制御が実行される。   Therefore, at the time of low temperature start, the air-fuel ratio sensor output is masked stoichiometrically during the period from time t0 to time t3, as shown by the thick solid line in FIG. 4C. After time t3, the F / B control is executed using the air-fuel ratio sensor output As.

その後の時刻ｔ４において、素子温度Tsが目標温度Ttgt（例えば、750℃）に達する。このとき、素子温度Ttgtに対して比例関係を有するアドミタンス値Asも、目標アドミタンス値Atgtに達することとなる。   At subsequent time t4, the element temperature Ts reaches the target temperature Ttgt (for example, 750 ° C.). At this time, the admittance value As having a proportional relationship with the element temperature Ttgt also reaches the target admittance value Atgt.

［実施の形態における具体的処理］
図５は、本実施の形態において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図５に示すルーチンによれば、先ず、空燃比センサ４８に異常が無いか判別する（ステップ１００）。このステップ１００では、センサ素子部５０の割れや、ワイヤ５８ａ，５８ｂ，５８ｃ等の断線が起こっていないか否かが判別される。このステップ１００で空燃比センサ４８に異常が有ると判別された場合には、センサ異常フラグを“１”にセットする（ステップ１０２）。このようにセンサ異常フラグが“１”にセットされると、例えば、車内に設けられた警告ランプ（図示せず）が点灯する。これにより、車両運転者は、センサ異常を認識することができる。 [Specific processing in the embodiment]
FIG. 5 is a flowchart showing a routine executed by the ECU 60 in the present embodiment.
According to the routine shown in FIG. 5, first, it is determined whether or not there is an abnormality in the air-fuel ratio sensor 48 (step 100). In this step 100, it is determined whether or not the sensor element unit 50 is cracked or the wires 58a, 58b, 58c are disconnected. If it is determined in step 100 that the air-fuel ratio sensor 48 is abnormal, the sensor abnormality flag is set to “1” (step 102). When the sensor abnormality flag is set to “1” in this way, for example, a warning lamp (not shown) provided in the vehicle is turned on. Thereby, the vehicle driver can recognize sensor abnormality.

その後、空燃比センサ出力をストイキにマスクする（ステップ１０４）。これにより、空燃比Ｆ／Ｂ制御の実行が禁止される。その後、半活性フラグを“０”にセットする（ステップ１０６）。そして、本活性フラグを“０”にセットした後、本ルーチンを一旦終了する。   Thereafter, the air-fuel ratio sensor output is masked by stoichiometry (step 104). Thereby, the execution of the air-fuel ratio F / B control is prohibited. Thereafter, the semi-active flag is set to “0” (step 106). Then, after setting this active flag to “0”, this routine is once ended.

一方、上記ステップ１００で空燃比センサ４８に異常が無いと判別された場合には、空燃比センサ４８のアドミタンス値Asを読み込む（ステップ１１０）。このアドミタンス値Asは、上述した掃引法により求めることができる。また、アドミタンス値Asは、図４（Ｄ），（Ｅ）に示したように、空燃比センサ４８の素子温度Tsに対して比例関係を有しており、検出素子５１の活性状態と相関を有している。   On the other hand, if it is determined in step 100 that there is no abnormality in the air-fuel ratio sensor 48, the admittance value As of the air-fuel ratio sensor 48 is read (step 110). This admittance value As can be obtained by the sweep method described above. Further, as shown in FIGS. 4D and 4E, the admittance value As has a proportional relationship with the element temperature Ts of the air-fuel ratio sensor 48, and is correlated with the active state of the detection element 51. Have.

次に、上記ステップ１１０で読み込まれたアドミタンス値Asが基準値A1よりも小さいか否かを判別する（ステップ１１２）。この基準値A1は、検出素子５１が半活性状態となっているか否かを判別するためのアドミタンス値である。このステップ１１２でアドミタンス値Asが基準値A1よりも小さいと判別された場合には、すなわち、検出素子５１が半活性状態となっていないと判別された場合には、低温始動時と高温始動時に関わらず、空燃比センサ出力Asをストイキにマスクする（ステップ１０４）。これにより、空燃比センサ出力を用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御が禁止される。続いて、上記ステップ１０６、１０８の処理を順次実行する。その後、本ルーチンを一旦終了する。   Next, it is determined whether or not the admittance value As read in step 110 is smaller than a reference value A1 (step 112). This reference value A1 is an admittance value for determining whether or not the detection element 51 is in a semi-active state. If it is determined in step 112 that the admittance value As is smaller than the reference value A1, that is, if it is determined that the detection element 51 is not in a semi-active state, the low temperature start and the high temperature start are determined. Regardless, the air-fuel ratio sensor output As is masked stoichiometrically (step 104). Thereby, the air-fuel ratio F / B control using the air-fuel ratio sensor output is prohibited. Subsequently, the processes of steps 106 and 108 are sequentially executed. Thereafter, this routine is temporarily terminated.

次回以降本ルーチンが起動されると、上記ステップ１００，１１０，１１２の処理が順次実行される。上記ステップ１１２においてアドミタンス値Asが基準値A1以上であると判別された場合、つまり、検出素子５１が半活性状態であると判別された場合には、アドミタンス値Asが基準値A2よりも小さいか否かを判別する（ステップ１１４）。この基準値A2は、検出素子５１が本活性状態であると判定するためのアドミタンス値である。   When this routine is started after the next time, the processing of steps 100, 110, and 112 is sequentially executed. If it is determined in step 112 that the admittance value As is greater than or equal to the reference value A1, that is, if it is determined that the detection element 51 is in a semi-active state, is the admittance value As smaller than the reference value A2? It is determined whether or not (step 114). The reference value A2 is an admittance value for determining that the detection element 51 is in the active state.

上記ステップ１１４でアドミタンス値Asが基準値A2よりも小さいと判別された場合、すなわち、アドミタンス値Asが「A1≦As＜A2」の条件を満たす場合には、検出素子５１が半活性状態ではあるものの本活性状態にはなっていないと判断される。この場合、本活性フラグが“０”にセットされているか否かが判別される（ステップ１１６）。この活性フラグは、検出素子５１が本活性状態となったとき、すなわち、アドミタンス値Asが基準値A2に達したときに“１”にセットされるフラグである。   If it is determined in step 114 that the admittance value As is smaller than the reference value A2, that is, if the admittance value As satisfies the condition “A1 ≦ As <A2,” the detection element 51 is in a semi-active state. However, it is determined that the active state is not reached. In this case, it is determined whether or not the active flag is set to “0” (step 116). This activation flag is a flag that is set to “1” when the detection element 51 is in the active state, that is, when the admittance value As reaches the reference value A2.

上記ステップ１１６で本活性フラグが“１”にセットされていると判別された場合、つまり、本活性フラグが“１”にセットされているにも関わらず、アドミタンス値Asが基準値A2よりも小さい場合には、何らかの影響で素子温度が下がってしまったと判断される。この場合、本活性フラグを“０”にセット（ステップ１０８）した後、本ルーチンを一旦終了する。これにより、ヒータデューティ比が増大され、素子温度Tsが上昇せしめられる。その結果、アドミタンス値Asが増大せしめられる。   If it is determined in step 116 that the main activation flag is set to “1”, that is, the admittance value As is greater than the reference value A2 even though the main activation flag is set to “1”. If it is small, it is determined that the element temperature has dropped due to some influence. In this case, after setting this active flag to "0" (step 108), this routine is once ended. Thereby, the heater duty ratio is increased and the element temperature Ts is increased. As a result, the admittance value As is increased.

一方、上記ステップ１１６で本活性フラグが“０”にセットされていると判別された場合には、半活性フラグが“０”にセットされているか否かを判別する（ステップ１１８）。このステップ１１８で半活性フラグが“０”にセットされていると判別された場合には、今回アドミタンス値Asが基準値A1に達したと判断される。この場合、半活性フラグを“１”にセットする（ステップ１２０）。   On the other hand, if it is determined in step 116 that the active flag is set to “0”, it is determined whether or not the semi-active flag is set to “0” (step 118). If it is determined in step 118 that the semi-active flag is set to “0”, it is determined that the current admittance value As has reached the reference value A1. In this case, the semi-active flag is set to “1” (step 120).

その後、今回の始動が低温始動時であるか否か、つまり、半活性状態判定後の空燃比センサ出力Asに対して吸着排気ガス成分の影響が有るか否かを判別する（ステップ１２２）。このステップ１２２では前回内燃機関を停止してから始動開始までの期間が基準値T1以上である場合に、低温始動時であると判別される。この基準値T1は、例えば、１日である。このステップ１２２で高温始動時であると判別された場合には、半活性状態判定後の空燃比センサ出力Asに対して吸着排気ガス成分の影響が無いと判断される。すなわち、半活性状態判定後の空燃比センサ出力ずれが許容範囲内であると判断される。この場合、空燃比センサ出力Asを用いて空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行される（ステップ１２４）。   Thereafter, it is determined whether or not the current start is a low temperature start, that is, whether or not the adsorbed exhaust gas component has an influence on the air-fuel ratio sensor output As after the semi-active state determination (step 122). In this step 122, when the period from the previous stop of the internal combustion engine to the start of start is equal to or greater than the reference value T1, it is determined that the start is at a low temperature. This reference value T1 is, for example, one day. If it is determined in step 122 that the start is at a high temperature, it is determined that the adsorbed exhaust gas component has no influence on the air-fuel ratio sensor output As after the semi-active state determination. That is, it is determined that the air-fuel ratio sensor output deviation after the semi-active state determination is within an allowable range. In this case, air-fuel ratio F / B control is executed using the air-fuel ratio sensor output As (step 124).

一方、上記ステップ１２２で低温始動時であると判別された場合には、半活性状態判定後の空燃比センサ出力Asに対して吸着排気ガス成分の影響が有ると判断される。すなわち、半活性状態判定後の空燃比センサ出力ずれが許容範囲を超えていると判断される。この場合、半活性状態の判定がなされているものの、図４（Ｃ）の時刻ｔ２〜時刻ｔ３のように、空燃比センサ出力Asをストイキにマスクする（ステップ１２６）。これにより、低温始動時には、半活性状態の判定後も空燃比Ｆ／Ｂ制御が禁止される。   On the other hand, when it is determined in step 122 that the engine is at a low temperature start, it is determined that the adsorbed exhaust gas component has an influence on the air-fuel ratio sensor output As after the semi-active state determination. That is, it is determined that the air-fuel ratio sensor output deviation after the determination of the semi-active state exceeds the allowable range. In this case, although the determination of the semi-active state has been made, the air-fuel ratio sensor output As is masked stoichiometrically at time t2 to time t3 in FIG. 4C (step 126). Thereby, at the time of low temperature start, the air-fuel ratio F / B control is prohibited even after the determination of the semi-active state.

また、素子温度Tsの上昇に伴いアドミタンス値Asが基準値A2以上であると判別された場合には、空燃比センサ出力が安定する本活性状態であると判定される。この場合、上記ステップ１１４において“ＮＯ”と判別され、本活性フラグが“１”にセットされる。その後、空燃比センサ出力を用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行される（ステップ１２４）。すなわち、本活性状態の判定後は、高温始動時だけでなく低温始動時においても空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行される。   Further, when it is determined that the admittance value As is equal to or higher than the reference value A2 as the element temperature Ts increases, it is determined that the air-fuel ratio sensor output is in the main active state where the output is stable. In this case, “NO” is determined in the above step 114, and this activation flag is set to “1”. Thereafter, air-fuel ratio F / B control using the air-fuel ratio sensor output is executed (step 124). That is, after the determination of the active state, the air-fuel ratio F / B control is executed not only at the high temperature start but also at the low temperature start.

以上説明したように、本実施の形態によれば、半活性状態の検出がなされるまでは、低温始動時と高温始動時のいずれにおいても空燃比センサ出力がストイキにマスクされる。高温始動時に、半活性状態の検出がなされると、空燃比センサ出力を用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行される。   As described above, according to the present embodiment, the air-fuel ratio sensor output is masked stoichiometrically at both the low temperature start and the high temperature start until the semi-active state is detected. If a semi-active state is detected at high temperature start, air-fuel ratio F / B control using the air-fuel ratio sensor output is executed.

一方、低温始動時には、半活性状態の検出がなされても、本活性状態の検出がなされるまでは引き続きマスクされる。そして、本活性状態の検出がなされると、空燃比センサ出力を用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行される。よって、半活性状態検出後に実空燃比からのずれが大きい空燃比センサ出力を用いて空燃比Ｆ／Ｂ制御を開始することが禁止される。従って、内燃機関始動時のエミッション特性の悪化を抑制することができる。   On the other hand, even when the semi-active state is detected at the time of cold start, it is continuously masked until the active state is detected. When this active state is detected, air-fuel ratio F / B control using the air-fuel ratio sensor output is executed. Therefore, it is prohibited to start air-fuel ratio F / B control using an air-fuel ratio sensor output that has a large deviation from the actual air-fuel ratio after detection of the semi-active state. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the emission characteristics when starting the internal combustion engine.

ところで、本実施の形態では、前回の内燃機関停止から始動開始までの期間に基づいて低温始動時か否か、すなわち、半活性状態判定後の空燃比センサ出力Asに対して吸着排気ガス成分の影響が有るか否かを判別しているが、他の手法を用いることもできる。例えば、冷却水温Twまたは油温が基準値（例えば、５０℃）よりも低い場合には、半活性状態判定後の空燃比センサ出力Asに対して吸着排気ガス成分の影響が有ると推定することができる。そして、このように推定される場合は、低温始動時であると判別することができる。油温は、図示しない油温センサにより検出することができる。   By the way, in the present embodiment, whether or not the low temperature start is based on the period from the previous stop of the internal combustion engine to the start of the start, that is, the adsorbed exhaust gas component of the air-fuel ratio sensor output As after the semi-active state determination Although it is determined whether or not there is an influence, other methods can also be used. For example, when the coolant temperature Tw or the oil temperature is lower than a reference value (for example, 50 ° C.), it is estimated that the adsorbed exhaust gas component has an influence on the air-fuel ratio sensor output As after the semi-active state determination. Can do. And when it estimates in this way, it can discriminate | determine that it is the time of cold start. The oil temperature can be detected by an oil temperature sensor (not shown).

また、本実施の形態では、アドミタンス値Asに基づいて半活性状態や本活性状態を判定しているが、検出素子５１のインピーダンス値[Ω]に基づいて半活性状態や本活性状態を判定するようにしてもよい。インピーダンス値は、アドミタンス値Asの逆数であり、検出素子５１の活性状態と相関を有している。このインピーダンス値は、電圧変化量を電流変化量で除することにより求めることができる。   In this embodiment, the semi-active state and the main active state are determined based on the admittance value As, but the semi-active state and the main active state are determined based on the impedance value [Ω] of the detection element 51. You may do it. The impedance value is the reciprocal of the admittance value As, and has a correlation with the active state of the detection element 51. This impedance value can be obtained by dividing the voltage change amount by the current change amount.

尚、本実施の形態においては、内燃機関１が第１及び第２の発明における「内燃機関」に、空燃比センサ４８が第１の発明における「空燃比センサ」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１４の処理を実行することにより第１の発明における「本活性判定手段」が、ステップ１１２の処理を実行することにより第１の発明における「半活性判定手段」が、ステップ１２２の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「影響推定手段」が、ステップ１２６の処理を実行することにより第１の発明における「マスク手段」が、それぞれ実現されている。   In the present embodiment, the internal combustion engine 1 corresponds to the “internal combustion engine” in the first and second inventions, and the air-fuel ratio sensor 48 corresponds to the “air-fuel ratio sensor” in the first invention. In the first embodiment, the ECU 60 executes the process of step 114, so that the “main activity determination means” in the first invention executes the process of step 112, and “ The “semi-activity determining means” executes the process of step 122, the “impact estimating means” in the first and second inventions, and the “mask means” in the first invention by executing the process of step 126. , Each has been realized.

本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of embodiment of this invention. 空燃比センサ４８のセンサ素子部５０を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a sensor element unit 50 of an air-fuel ratio sensor 48. FIG. 内燃機関の低温始動時と高温始動時とにおける空燃比センサ出力の変化を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining changes in the air-fuel ratio sensor output between a low temperature start and a high temperature start of the internal combustion engine. 本発明の実施の形態において実行される空燃比センサ出力のマスク処理を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the mask process of the air fuel ratio sensor output performed in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a routine executed by ECU 60 in the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 内燃機関
４４ 排気通路
４６ 排気浄化触媒
４８ 空燃比センサ
５０ センサ素子部
５１ 検出素子（固体電解質層）
５２ 計測電極
５６ ヒータ
５６ａ 発熱体
６０ ＥＣＵ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 44 Exhaust passage 46 Exhaust purification catalyst 48 Air-fuel ratio sensor 50 Sensor element part 51 Detection element (solid electrolyte layer)
52 Measurement Electrode 56 Heater 56a Heating Element 60 ECU

Claims (2)

空燃比センサ出力に基づいて内燃機関の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサと、
前記空燃比センサの活性状態と相関を有する物理量に基づいて、前記空燃比センサの本活性状態を判定する本活性判定手段と、
前記物理量に基づいて、前記空燃比センサが本活性状態となる前の半活性状態を判定する半活性判定手段と、
前記半活性状態の判定がなされた後の空燃比センサ出力に対して、内燃機関停止中に前記空燃比センサに吸着されたガス成分の影響が有るか否かを推定する影響推定手段と、
前記影響推定手段により前記ガス成分の影響が有ると推定された場合には、内燃機関始動後から前記本活性状態の判定までは、前記空燃比センサ出力を理論空燃比にマスクするマスク手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that feedback-controls the air-fuel ratio of the internal combustion engine based on an air-fuel ratio sensor output,
An air-fuel ratio sensor provided in the exhaust system of the internal combustion engine;
A main activity determining means for determining a main active state of the air-fuel ratio sensor based on a physical quantity having a correlation with the active state of the air-fuel ratio sensor;
A semi-active determination means for determining a semi-active state before the air-fuel ratio sensor is in a main active state based on the physical quantity;
An influence estimating means for estimating whether or not there is an influence of a gas component adsorbed on the air-fuel ratio sensor while the internal combustion engine is stopped, with respect to the air-fuel ratio sensor output after the determination of the semi-active state;
When it is estimated by the influence estimating means that the gas component has an influence, mask means for masking the air-fuel ratio sensor output to the stoichiometric air-fuel ratio from the start of the internal combustion engine to the determination of the active state An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising: 請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記影響推定手段は、内燃機関停止から始動開始までの期間が基準値以上である場合、または、前記内燃機関の水温もしくは油温が基準値よりも小さい場合に、前記ガス成分の影響が有ると推定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The influence estimating means has an influence of the gas component when the period from the stop of the internal combustion engine to the start of start is equal to or greater than a reference value, or when the water temperature or oil temperature of the internal combustion engine is lower than the reference value. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine characterized by estimating.
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