JP2013007346A - Oxygen sensor control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサの出力特性と酸素濃度との関係を較正すると共に、排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ制御装置に関する。 The present invention relates to an oxygen sensor control device that calibrates the relationship between the oxygen concentration and the output characteristics of an oxygen sensor that detects the oxygen concentration of exhaust gas of an internal combustion engine, and detects the oxygen concentration of exhaust gas.
従来から、自動車等の内燃機関の排気通路（排気管）に酸素センサを設置し、排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比を制御することが行われている。このような酸素センサとしては、例えば、酸素イオン導電性のジルコニアに一対の電極を形成したセルを少なくとも１つ以上備えたガス検出素子を有するものが挙げられる。しかしながら、個々の酸素センサの出力特性のバラツキや、酸素センサの経時劣化に起因して、酸素濃度の検出精度が異なるという問題がある。そこで、内燃機関への燃料供給を停止し、排気通路内がほぼ大気状態になっていると推定されるとき、酸素センサの出力値と酸素濃度との関係を較正する大気補正を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, an oxygen sensor is installed in an exhaust passage (exhaust pipe) of an internal combustion engine such as an automobile, and the air-fuel ratio is controlled by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas. As such an oxygen sensor, for example, a sensor having a gas detection element provided with at least one cell in which a pair of electrodes are formed on oxygen ion conductive zirconia. However, there is a problem that the detection accuracy of the oxygen concentration differs due to variations in output characteristics of individual oxygen sensors and deterioration with time of the oxygen sensors. Therefore, there is known a technique for performing atmospheric correction to calibrate the relationship between the output value of the oxygen sensor and the oxygen concentration when it is estimated that the fuel supply to the internal combustion engine is stopped and the exhaust passage is almost in the atmospheric state. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１記載の大気補正方法では、標準的な酸素センサの大気中での基準出力値Ｖｓｔｄと、燃料供給が停止されているフューエルカット中における酸素センサの現在の出力値（つまり、１つの出力値）Ｖｓｅｎとを比較して、補正係数を算出するものに過ぎない。ここで、フューエルカット中（燃料断期間中）といえども酸素センサの出力値には、内燃機関の運転に伴って脈動したり、出力値にノイズが重畳することがある。そのため、フューエルカット中における酸素センサの１つの出力値を単に基準出力値と比較して補正係数を算出する方法では、正確な補正係数を取得することが難しいという問題がある。
However, in the atmospheric correction method described in
すなわち、本発明は、内燃機関の燃料供給を停止する燃料断を行ったときに取得される酸素センサからの出力値を用いて、酸素センサの出力特性と酸素濃度との関係を精度良く較正することができる酸素センサ制御装置の提供を目的とする。 That is, the present invention calibrates the relationship between the oxygen sensor output characteristics and the oxygen concentration with high accuracy by using the output value from the oxygen sensor acquired when the fuel supply to the internal combustion engine is stopped. It is an object of the present invention to provide an oxygen sensor control device capable of performing the above.
上記課題を解決するため、本発明の酸素センサ制御装置は、内燃機関の燃料供給を停止する燃料断を行ったときに、該内燃機関の排気管に取付けられた酸素センサの実出力値と酸素濃度との関係を較正する補正係数を求める一方、前記実出力値と前記補正係数とを用いて前記排気管を流通する排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ制御装置であって、前記燃料断の期間において、所定間隔毎に前記酸素センサの実出力値又は該実出力値を用いて算出される酸素濃度を反映した濃度対応値のいずれかを現在の取得値として取得する出力取得手段と、前記出力取得手段にて取得した前記現在の取得値が所定の大きさに設定された第１範囲内にあるか否かを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段にて前記現在の取得値が前記第１範囲内にあると判定された場合に、当該現在の取得値をデジタルフィルタリングした値と、前回に前記第１範囲内にあると判定された前回の前記取得値をデジタルフィルタリングした値との変化量が、前記第１範囲の大きさよりも小さい値に設定された許容量内にあるか否かを判定する第２判定手段と、一回の前記燃料断の期間中に順次得られる、前記第２判定手段にて前記許容量内にあると判定された現在の取得値の複数個を平均化して平均出力値を算出する平均出力値算出手段と、前記平均出力値と予め設定された基準出力値に基づいて、前記酸素センサの実出力値を補正するための新たな補正係数を求める補正係数算出手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the oxygen sensor control device of the present invention provides an oxygen sensor actual output value attached to an exhaust pipe of an internal combustion engine and an oxygen output when a fuel cutoff is performed to stop the fuel supply of the internal combustion engine. An oxygen sensor control apparatus for detecting an oxygen concentration of exhaust gas flowing through the exhaust pipe using the actual output value and the correction coefficient while obtaining a correction coefficient for calibrating the relationship with concentration, Output acquisition means for acquiring, as a current acquired value, either the actual output value of the oxygen sensor or the concentration corresponding value reflecting the oxygen concentration calculated using the actual output value at predetermined intervals during the period of First determination means for determining whether or not the current acquisition value acquired by the output acquisition means is within a first range set to a predetermined size; and the current determination value by the first determination means The acquired value is within the first range. When it is determined that, the amount of change between the value obtained by digital filtering the current acquired value and the value obtained by digital filtering the previous acquired value that was previously determined to be within the first range, A second determination means for determining whether or not the amount is within an allowable amount set to a value smaller than the size of the first range; and the second determination means that is sequentially obtained during one fuel cut-off period. Average output value calculating means for calculating an average output value by averaging a plurality of currently acquired values determined to be within the allowable amount, and based on the average output value and a preset reference output value And correction coefficient calculation means for obtaining a new correction coefficient for correcting the actual output value of the oxygen sensor.
通常、内燃機関の燃料供給を停止する燃料断（いわゆる、フューエルカット）が行われたときの酸素センサの出力特性（出力波形）には、燃料断時の内燃機関の運転に伴ってその出力波形が脈動したり、酸素センサから出力される実出力値にノイズが含まれることがある。そこで、本発明では、まず、第１判定手段によって、現在の取得値（現在の酸素センサの実出力値又は該実出力値を用いて算出される酸素濃度を反映した濃度対応値のいずれか）が第１範囲内にあるか否かを判定するようにしている。これにより、第１範囲を逸脱した取得値は、新たな補正係数を算出するために別途算出される平均出力値の算出に用いられることがなく、酸素センサの出力波形の脈動やノイズの影響を除去ないしは軽減するようにして補正係数の算出を行うことができる。 In general, the output characteristics (output waveform) of the oxygen sensor when a fuel cutoff (so-called fuel cut) for stopping the fuel supply of the internal combustion engine is performed include an output waveform associated with the operation of the internal combustion engine at the time of the fuel cutoff. May pulsate, or noise may be included in the actual output value output from the oxygen sensor. Therefore, in the present invention, first, the first determination means performs the current acquired value (either the current actual output value of the oxygen sensor or the concentration corresponding value reflecting the oxygen concentration calculated using the actual output value). Is determined to be within the first range. As a result, the acquired value that deviates from the first range is not used for calculating an average output value that is separately calculated to calculate a new correction coefficient, and the influence of the pulsation and noise of the output waveform of the oxygen sensor is reduced. The correction coefficient can be calculated so as to be removed or reduced.
また、本発明では、第１判定手段にて現在の取得値が第１範囲内にあると判定された場合に、現在の取得値をデジタルフィルタリングした値と、前回に第１範囲内にあると判定された前回の取得値をデジタルフィルタリングした値との変化量が、許容量内にあるか否かを第２判定手段にて判定するようにしている。そして、一回の燃料断の期間中に順次得られる、第２判定手段にて許容量内にあると判定された現在の取得値の複数個を平均化して平均出力値を算出するようにしている。第１範囲内にあると判定された現在の取得値であっても、前回に第１範囲内にあると判定された前回の取得値からの変化量が大きい場合には、現在の取得値は内燃機関の運転状態によって比較的大きな変動を伴っていることと推定されるため、本発明では、このような大きな変動を伴った現在の取得値を平均出力値の算出に用いないようにしている。これにより、本発明の酸素センサ制御装置によれば、平均出力値算出手段は、酸素センサの出力波形に大きな変動がなく安定した状態下で取得された取得値によって平均出力値が算出されることになり、精度の良い補正係数の算出が行える。 Further, in the present invention, when the first determination means determines that the current acquired value is within the first range, a value obtained by digitally filtering the current acquired value and the previous time within the first range The second determination means determines whether or not the amount of change between the determined previous acquired value and the value obtained by digital filtering is within an allowable amount. Then, the average output value is calculated by averaging a plurality of currently acquired values that are determined to be within the allowable amount by the second determination means, which are sequentially obtained during a single fuel cut-off period. Yes. Even if the current acquired value is determined to be within the first range, if the amount of change from the previous acquired value that was previously determined to be within the first range is large, the current acquired value is Since it is estimated that there is a relatively large variation depending on the operating state of the internal combustion engine, the present invention does not use the current acquired value with such a large variation for calculating the average output value. . Thereby, according to the oxygen sensor control device of the present invention, the average output value calculation means calculates the average output value based on the acquired value acquired in a stable state without a large fluctuation in the output waveform of the oxygen sensor. Thus, the correction coefficient can be calculated with high accuracy.
また、本発明の酸素センサ制御装置では、前記内燃機関から前記排気管に供給される大気の供給量を計測する供給量計測手段から前記供給量を取得して、前記燃料断期間中における前記供給量の総量である総供給量を算出する総供給量算出手段と、１回の前記燃料断期間において、前記総供給量算出手段によって算出された前記総供給量が、予め設定された所定量以上になったか否かを判断する総供給量判断手段とを備え、前記平均出力値算出手段は、前記燃料断が開始されてから前記総供給量判断手段にて前記総供給量が前記所定量以上になったと判断した後から、前記出力取得手段による前記取得値の取得を開始するようにしてもよい。 In the oxygen sensor control device of the present invention, the supply amount is acquired from a supply amount measuring unit that measures the supply amount of the atmosphere supplied from the internal combustion engine to the exhaust pipe, and the supply during the fuel cutoff period is obtained. A total supply amount calculating means for calculating a total supply amount that is a total amount of the amount, and the total supply amount calculated by the total supply amount calculation means in a single fuel cut-off period is equal to or greater than a predetermined amount set in advance A total supply amount determination means for determining whether or not the total supply amount is determined by the total supply amount determination means after the fuel cutoff is started. The acquisition of the acquired value by the output acquisition unit may be started after it is determined that the output has been reached.
これにより、燃料断後の実出力値の波形に大きな変動がなく比較的安定した状態において、取得値の取得が開始されて平均出力値の算出が行われることになり、より精度の良い補正係数の算出が行える。 As a result, the acquisition of the acquired value is started and the average output value is calculated in a relatively stable state where there is no large fluctuation in the waveform of the actual output value after the fuel cutoff, and a more accurate correction coefficient Can be calculated.
また、本発明の酸素センサ制御装置では、２回以上の所定回数の前記燃料断を対象にして当該燃料断毎に算出される複数の前記平均出力値を、さらに平均化して複数平均出力値を算出する複数平均出力値算出手段を備え、前記補正係数算出手段は、前記複数平均出力値と予め設定された基準出力値に基づいて、前記酸素センサの実出力値を補正するための新たな補正係数を求めるようにしてもよい。 In the oxygen sensor control device of the present invention, a plurality of average output values calculated for each fuel cutoff are further averaged to obtain a plurality of average output values for two or more predetermined times of the fuel cutoff. A plurality of average output value calculation means for calculating, and the correction coefficient calculation means is a new correction for correcting the actual output value of the oxygen sensor based on the plurality of average output values and a preset reference output value. A coefficient may be obtained.
この場合には、また、内燃機関の燃料供給を停止する燃料断が行われた場合であっても、燃料断の直前の運転条件にバラツキ（偏り）が少なからず存在する。そこで、本発明では、２回以上の所定回数の燃料断を対象にして当該燃料断毎に得られる複数の平均出力値をさらに平均した複数平均出力値を算出し、この複数平均出力値と予め設定した基準出力値に基づいて新たな補正係数を求めるようにしているので、さらに、精度の良い補正係数の算出が行える。 In this case, even when a fuel cutoff is performed to stop the fuel supply of the internal combustion engine, there are not a few variations (bias) in the operating conditions immediately before the fuel cutoff. Therefore, in the present invention, a plurality of average output values obtained by further averaging a plurality of average output values obtained for each fuel cutoff are calculated for a predetermined number of fuel cutoffs of two or more times. Since a new correction coefficient is obtained based on the set reference output value, the correction coefficient can be calculated with higher accuracy.
なお、本発明において、第１範囲内に含まれるか否かの判定対象となる「実出力値を用いて算出される酸素濃度を反映した濃度対応値」とは、酸素センサの個々の実出力値に、酸素センサ制御装置に設定される現在の補正係数（新たな補正係数が求められた場合には、その新たな補正係数）を乗じた値を挙げることができる。また、実出力値を所定の倍率で増幅した増幅値や、その増幅値に上記補正係数を乗じた値を挙げることができる。 In the present invention, the “concentration-corresponding value reflecting the oxygen concentration calculated using the actual output value” to be determined whether or not included in the first range is the individual actual output of the oxygen sensor. A value obtained by multiplying the value by a current correction coefficient set in the oxygen sensor control device (or a new correction coefficient when a new correction coefficient is obtained) can be given. Further, an amplified value obtained by amplifying the actual output value at a predetermined magnification, and a value obtained by multiplying the amplified value by the correction coefficient can be given.
この発明によれば、酸素センサの出力特性と酸素濃度との関係を精度良く較正可能な補正係数を求めることができ、ひいては酸素センサの検出精度を長期間にわたって良好に維持することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a correction coefficient capable of accurately calibrating the relationship between the output characteristics of the oxygen sensor and the oxygen concentration, and as a result, the detection accuracy of the oxygen sensor can be satisfactorily maintained over a long period of time.
以下、本発明を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、これらの図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものであり、記載されている装置の構成、各種処理のフローチャートなどは、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings. These drawings are used for explaining the technical features that can be adopted by the present invention, and the configuration of the apparatus and the flowcharts of various processes described are not intended to be limited to the drawings. This is just an illustrative example.
図１は、酸素センサ制御装置１０を含むエンジン制御システム１の構成図である。エンジン制御システム１において、車両の内燃機関（エンジン）１００の排気管１２０には酸素センサ２０（以下、実装酸素センサ２０という。）が取付けられ、実装酸素センサ２０にはコントローラ２２が接続されている。そして、コントローラ２２に酸素センサ制御装置１０が接続されている。本実施形態における酸素センサ制御装置１０は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の機能を有している。
FIG. 1 is a configuration diagram of an
内燃機関１００の吸気管１１０にはスロットル弁１０２が設けられ、内燃機関１００の各気筒には、燃料を筒内に供給するためのインジェクタ（燃料噴射弁）１０４が設置されている。また、排気管１２０の後流側に排ガス浄化触媒１３０が取付られている。さらに、内燃機関１００には圧力センサ（図示外）、温度センサ（図示外）、及びクランク角センサ１０８等の各種センサが設置されている。また、吸気管１１０にはエアフロメータ１０７が設置されている。エアフロメータ１０７は、大気の吸気量を測定する。吸気された大気は、排気管１２０に供給されるので、エアフロメータ１０７は、大気の吸気量を測定することで、排気管１２０に供給される大気の供給量を測定している。
The
各種センサ及びエアフロメータ１０７からの運転条件情報（エンジンの圧力、温度、クランク角、エンジン回転数、大気の供給量等）は、酸素センサ制御装置１０に入力される。なお、図２における矢印１２５は、運転条件情報のうち、エンジン圧力と温度が入力される経路を簡単に表わしている。酸素センサ制御装置１０は、上記運転条件情報、実装酸素センサ２０からの排気ガス中の酸素濃度検出値、及び運転者によるアクセルペダル１０６の踏み込み量等に応じて、スロットル弁１０２を制御して内燃機関１００に供給する大気の量を制御すると共に、インジェクタ１０４からの燃料噴射量を制御する。これによって、酸素センサ制御装置１０は、適切な空燃比で内燃機関１００の運転を行う。
Operating condition information (engine pressure, temperature, crank angle, engine speed, supply amount of air, etc.) from the various sensors and the
ＥＣＵ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４、外部とのインターフェース回路（Ｉ／Ｆ）５、外部からの入力装置７、及び出力装置９を備えたマイクロコンピュータと、ＥＥＰＲＯＭ等からなる不揮発メモリ８とを回路基板に実装したユニットである。そして、ＥＣＵ１０（ＣＰＵ２）は、ＲＯＭ３に予め記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、インジェクタ１０４による燃料噴射量の制御信号を出力装置９から出力したり、後述する大気補正処理を行う。
The
実装酸素センサ２０は、例えば、酸素イオン伝導性の固体電解質体に一対の電極を設けたセルを２つ用いた、いわゆる２セル式の空燃比センサとすることができる。空燃比センサのより具体的な構成としては、酸素ポンプセルと酸素濃度検出セルを、多孔質体を介して排気ガスが導入される中空の測定室が介在するように積層し、さらにこれら２つのセルを活性温度にまで加熱するためのヒータを積層したガス検出素子と、このガス検出素子を自身の内側に保持すると共に、排気管１２０に装着するためのハウジングとを備えた構成とすることができる。なお、実際の個々の内燃機関に取付けられた酸素センサ２０を、後述する基準酸素センサと区別するため、本発明では「実装酸素センサ」と称している。
The mounted oxygen sensor 20 can be, for example, a so-called two-cell air-fuel ratio sensor using two cells in which a pair of electrodes are provided on an oxygen ion conductive solid electrolyte body. As a more specific configuration of the air-fuel ratio sensor, an oxygen pump cell and an oxygen concentration detection cell are stacked so that a hollow measurement chamber into which exhaust gas is introduced through a porous body is interposed, and these two cells are further stacked. A gas detection element in which a heater for heating the gas detection element to the activation temperature is stacked, and a housing for holding the gas detection element inside itself and mounting the gas detection element on the
実装酸素センサ２０は、各種抵抗器や差動増幅器等を備えた検出回路である公知のコントローラ２２に接続されている。コントローラ２２は実装酸素センサ２０にポンプ電流を供給し、該ポンプ電流を電圧に変換して酸素濃度検出信号としてＥＣＵ１０に出力する。より具体的には、コントローラ２２は、酸素濃度検出セルの出力が一定値となるように、酸素ポンプセルへの通電制御を行い、酸素ポンプセルが測定室内の酸素を外部に汲み出す、あるいは、測定室に酸素を汲み入れるように動作し、そのときに酸素ポンプセルに流れるポンプ電流を、検出抵抗器を介して電圧に変換してＥＣＵ１０に出力するように駆動する。
The mounted oxygen sensor 20 is connected to a known controller 22 which is a detection circuit including various resistors and a differential amplifier. The controller 22 supplies a pump current to the mounted oxygen sensor 20, converts the pump current into a voltage, and outputs it to the
次に、実装酸素センサ２０の大気補正手法（補正係数の算出手法）について説明する。大気補正は、内燃機関（エンジン）１００の燃料供給を特定の運転条件下で停止する燃料断（フューエルカット、以下適宜「Ｆ／Ｃ」と表記する）を行ったときに、内燃機関１００に取付けられた実装酸素センサ２０の出力特性（実出力値）と酸素濃度との関係を較正するための補正係数を算出する処理である。大気補正は、理想的とされる所定の酸素センサ、換言すれば、製造バラツキの中心の出力特性を有する標準的な酸素センサであって、実装酸素センサ２０と同一の構成からなる酸素センサ（以下、「基準酸素センサ」という）の出力特性と、内燃機関１００に取付けられた実装酸素センサ２０の出力特性との乖離を解消するよう、補正係数を求めることで行われ、得られた補正係数を用い、内燃機関を運転している間の実装酸素センサ２０の実出力値を補正している。
Next, the atmospheric correction method (correction coefficient calculation method) of the mounted oxygen sensor 20 will be described. Atmospheric correction is attached to the
ここで、補正係数の値は、基準酸素センサの出力特性と、実装酸素センサ２０の出力特性との乖離を解消するものであればよいが、例えば、以下の補正係数Ｋｐを用いることができる。つまり、本実施の形態では、内燃機関１００の走行時に大気補正が行えるように、ＥＣＵ１０の不揮発メモリ８に、予め、補正係数として、（基準酸素センサを酸素濃度が既知の特定雰囲気に晒したときの基準酸素出力値Ｉｐｓｏ）／（実酸素センサ２０を酸素濃度が上記特定雰囲気と実質的に同じ雰囲気に晒したときの出力値Ｉｐｒｏ）で表される値（補正係数Ｋｐ）を記憶させている。ここで、「酸素濃度が既知の特定雰囲気」とは例えば大気（酸素濃度約２０．５％）であるが、大気と異なる所定濃度の酸素雰囲気であってもよい。基準酸素センサを上記「酸素濃度が既知の特定雰囲気」に晒すにあたっては、所定の測定系に取り付けて、当該雰囲気（例えば大気）に晒させるようにすればよい。
Here, the value of the correction coefficient may be any value that eliminates the difference between the output characteristics of the reference oxygen sensor and the output characteristics of the mounted oxygen sensor 20, but for example, the following correction coefficient Kp can be used. In other words, in the present embodiment, the correction coefficient is previously stored in the
一方、実装酸素センサ２０を晒す「酸素濃度が特定雰囲気と実質的に同じ雰囲気」とは、基準酸素センサを晒す雰囲気と同じ酸素雰囲気のほか、基準酸素センサを晒す酸素雰囲気に対して酸素濃度が±５．０％（より好ましくは±１．０％）の範囲内でずれている雰囲気までを許容するものである。実装酸素センサ２０を上記「酸素濃度が特定雰囲気と実質的に同じ雰囲気」に晒すにあたっては、基準センサと同様に所定の測定系に取り付けて、当該雰囲気（例えば大気）に晒させるようにしてもよいし、実際の内燃機関１００の排気管１２０に取り付けた上で、排気管１２０内に上記酸素雰囲気となるガスを流通させるようにして、実装酸素センサ２０をその雰囲気に晒させるようにしてもよい。
On the other hand, “the atmosphere in which the oxygen concentration is substantially the same as the specific atmosphere” that exposes the mounted oxygen sensor 20 means that the oxygen concentration is the same as the atmosphere that exposes the reference oxygen sensor, and the oxygen concentration that exposes the reference oxygen sensor. An atmosphere that deviates within a range of ± 5.0% (more preferably ± 1.0%) is allowed. When the mounted oxygen sensor 20 is exposed to the above “atmosphere having substantially the same oxygen concentration as the specific atmosphere”, it is attached to a predetermined measurement system in the same manner as the reference sensor and exposed to the atmosphere (for example, air). Alternatively, after being attached to the
なお、この補正係数Ｋｐは、内燃機関１００の走行時に大気補正処理が実行されて後述する新たな補正係数Ｋｑが求められると、新たな補正係数Ｋｐとして更新されるが、本実施の形態では、内燃機関１００の出荷前に、初期の補正係数Ｋｐを、以下の手順により、不揮発メモリ８に記憶させている。具体的には、基準酸素センサを所定の測定系に取り付けて、大気雰囲気に晒し、図２に示すように、基準酸素出力値Ｉｐｓｏを求める。次いで、実装酸素センサ２０を、出荷前（より詳細には、出荷検査時）の内燃機関１００の排気管１２０に取り付け、内燃機関１００を駆動させ、燃料供給を停止した状態で、スロットルバルブを略全開にしたり、あるいは、燃料供給の停止状態を長期間維持したりするなどして、排気管内を流通するガスの酸素雰囲気を例えば大気の酸素濃度と実質的に同じ雰囲気に近付けた状態に晒す。このときに得られる実装酸素センサ２０の出力値Ｉｐｒｏを検出する（図２参照）。
The correction coefficient Kp is updated as a new correction coefficient Kp when an atmospheric correction process is performed during traveling of the
そして、図２に示すように、（基準酸素出力値Ｉｐｓｏ）／（実装酸素センサ２０の出力値Ｉｐｒｏ）、つまり基準酸素出力Ｉｐｓｏを実装酸素センサ２０の出力値Ｉｐｒｏで除することによって補正係数Ｋｐを算出し、この補正係数Ｋｐを不揮発メモリ８に記憶させる。このようにして、不揮発メモリ８に初期値として記憶された補正係数Ｋｐは、次回の補正係数の更新（補正係数の上書き）が行われるまでは、実装酸素センサ２０の実出力値Ｉｐを補正するための補正係数として用いられる。
As shown in FIG. 2, the correction coefficient Kp is obtained by dividing (reference oxygen output value Ipso) / (output value Ipro of the mounted oxygen sensor 20), that is, the reference oxygen output Ipso by the output value Ipro of the mounted oxygen sensor 20. And the correction coefficient Kp is stored in the
次に、図３を参照して、１回の燃料断期間中における実装酸素センサ２０の出力対応値Ｉｐｒの変化の一例について説明する。図３は、燃料断が開始されてからの時間と大気の総供給量Ｍ１との関係（紙面上側のグラフ）、及び、燃料断が開始されてからの時間と実装酸素センサ２０の出力対応値Ｉｐｒとの関係（紙面下側のグラフ）を表している。大気の総供給量Ｍ１は、燃料断期間中にエアフロメータ１０７によって計測された、排気管１２０への大気の供給量を加算（積算）した値である。燃料断が開始されてから時間が経過するごとに大気の総供給量Ｍ１は増加する。排気管１２０に大気が供給されるので、排気管１２０等に残った燃料断が開始される前の排気ガスが大気と入れ換わる。
Next, an example of a change in the output corresponding value Ipr of the mounted oxygen sensor 20 during one fuel cutoff period will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the relationship between the time since the start of fuel cut-off and the total supply amount M1 of the atmosphere (the upper graph in the drawing), and the time since the start of fuel cut-off and the output corresponding value of the mounted oxygen sensor 20 This represents the relationship with Ipr (graph on the lower side of the drawing). The total air supply amount M1 is a value obtained by adding (integrating) the air supply amount to the
排気管１２０等に残った排気ガスが大気と入れ換わるまでに時間を要するので、排気管１２０内の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づくまでに時間を要する。図３では、一例として、大気の総供給量Ｍ１が所定量Ｍ２（ｇ）（一例として、５０ｇ）になった場合に、排気管１２０内の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づく場合を示している。大気の総供給量Ｍ１が所定量Ｍ２（ｇ）になったタイミングが図３に示すＩｐｒ取得時間の開始のタイミングである。よって、大気の総供給量Ｍ１が所定量Ｍ２（ｇ）となるまでの間、実装酸素センサ２０の出力対応値Ｉｐｒは徐々に大きくなる。そして、排気管１２０内の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づくと、出力対応値Ｉｐｒの値は概ね安定する。ただし、排気管１２０内の酸素濃度が大気の酸素濃度に近づいても、内燃機関１００の各気筒のピストン運動が繰り返されるため、出力対応値Ｉｐｒは脈動している。なお、図３のＦ／Ｃ開始からＩｐｒ取得時間の開始の期間において、実際には出力対応値Ｉｐｒは脈動しながら徐々に大きくなっているが、脈動の図示は省略している。
Since it takes time for the exhaust gas remaining in the
次に、本実施の形態では、実装酸素センサ２０の実出力値の比較となる、実装酸素センサ２０が取り付けられた対象の内燃機関１００における燃料断時の基準出力値として、燃料断基準出力値ＩｐｓｆをＥＣＵ１０の不揮発メモリ８（ＥＥＰＲＯＭ）に、予め、記憶させる。この燃料断基準出力値Ｉｐｓｆも内燃機関１００の出荷前に不揮発メモリ８に記憶させており、本実施の形態では、上述した手順にて補正係数Ｋｐを算出した後に、実装酸素センサ２０を内燃機関１００の排気管１２０に取り付けた状態で、Ｆ／Ｃを意図的に行うことで求めている。具体的には、内燃機関１００の出荷検査時に、上記のようにして補正係数Ｋｐを求めた実装酸素センサ２０を内燃機関１００の排気管１２０に取り付けた状態で、内燃機関１００の駆動を開始する。そして、特定の運転状況下でのＦ／Ｃを人為的あるいは機械的に実行し、筒内から排出されるＦ／Ｃ後のガスが実装酸素センサ２０の周囲に到達したと見込まれる時点（例えば、Ｆ／Ｃ開始から大気の総供給量Ｍ１が所定量Ｍ２（ｇ）（一例として、５０ｇ）なった）以降に所定時間間隔毎に得られる実装酸素センサ２０の実出力値に補正係数Ｋｐを乗じた値の複数個を平均化することで算出している。このようにして得られた燃料断基準出力値Ｉｐｓｆを、不揮発メモリ８に記憶させている。なお、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆが特許請求の範囲の「基準出力値」に相当する。
Next, in the present embodiment, the fuel cutoff reference output value is used as a reference output value at the time of fuel cutoff in the target
なお、内燃機関（エンジン）１００では、ＥＣＵ１０は、車両の減速や吸入空気量の状態等の運転条件に応じて、インジェクタ１０４からの燃料噴射量が０となる指示を出力するが、この指示の出力の有無を検出することでＦ／Ｃが開始されたと判定することができる。ところで、Ｆ／Ｃが開始される運転条件には種々のパターンがあるが、上記の燃料断基準出力値Ｉｐｓｆを算出するために内燃機関１００の出荷検査時に実行したＦ／Ｃ開始時の特定の運転条件と、車両（内燃機関１００）の出荷後の走行（運転）時における後述の大気補正処理を実行するＦ／Ｃ開始時の特定の運転条件を揃えないと、大気補正処理が同じ条件で行えず、大気補正の精度（換言すれば、後述する平均出力値Ｉｐａｖ，複数平均出力値Ｉｐａｖｆ、及び補正係数Ｋｑの算出精度）が低下する。従って、本実施の形態においては、運転条件が決められた所定の条件下での燃料断のみを対象として、平均出力値Ｉｐａｖ，複数平均出力値Ｉｐａｖｆ、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆの算出、及び、後述する補正係数Ｋｑの算出処理を実行するようにしている。
In the internal combustion engine (engine) 100, the
但し、燃料断が行われる条件を揃えることは必須ではなく、それぞれ異なる条件下での複数の燃料断において、それぞれ実装酸素センサ２０の実出力値Ｉｐを取得し、平均出力値Ｉｐａｖ，複数平均出力値Ｉｐａｖｆ、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆ、補正係数Ｋｑ等の算出を行うようにしてもよい。なお、内燃機関１００の運転中に、特定の運転条件でＦ／Ｃが開始されたか否かを判定するにあたっては、Ｆ／Ｃが開始（Ｆ／Ｃ開始が判定）された直前のエンジン回転数、エンジン負荷、吸入空気量などの内燃機関の運転状態を表すパラメータを少なくとも１つ用い、そのパラメータが所定の条件（つまり、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆを得るために予め設定した所定の条件）を満たしていたときに、運転条件が予め決められた所定の条件にてＦ／Ｃが開始されたと判断することができる。
However, it is not indispensable to prepare the conditions for fuel cutoff, and the actual output value Ip of the mounted oxygen sensor 20 is acquired in each of a plurality of fuel cutoffs under different conditions, and the average output value Ipav and the multiple average output are obtained. The value Ipavf, the fuel cutoff reference output value Ipsf, the correction coefficient Kq, and the like may be calculated. In determining whether F / C is started under specific operating conditions during operation of the
次いで、不揮発メモリ８に補正係数Ｋｐ及び燃料断基準出力値Ｉｐｓｆが記憶された状態のもと、平均出力値Ｉｐａｖ，複数平均出力値Ｉｐａｖｆを用いて車両（内燃機関１００）の走行中にＥＣＵ１０のＣＰＵ２が実行する大気補正処理の概要について、図６，図７に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図６は、大気補正処理を実行するか否かを判断するフローチャートにあたり、また、図７は、平均出力値Ｉｐａｖ，複数平均出力値Ｉｐａｖｆを用いて補正係数Ｋｑを算出する大気補正処理を実行するフローチャートに相当するものであって、両フローチャートは、ＥＣＵ１０の電源導入後に処理を開始し、それぞれ所定の周期（例えば、１ｍｓｅｃ毎）で繰り返し実行される。
Next, in a state in which the correction coefficient Kp and the fuel cutoff reference output value Ipsf are stored in the
まず、図６を参照して、大気補正処理を実行するか否かを判断する処理について説明する。ＣＰＵ２は、内燃機関１００の運転中にＦ／Ｃが開始されたか否かを判定する（Ｓ１０１）。この判定は、上述したように、インジェクタ１０４からの燃料噴射量が０となる指示を出力したか否かで判定している。当該指示が出されると、Ｆ／Ｃが開始されたと判定される（Ｓ１０１：ＹＥＳ）。次いで、ＣＰＵ２は、特定の運転条件下でのＦ／Ｃであったか否かを判定する（Ｓ１０３）。この判定は、上述したように、Ｆ／Ｃが開始（Ｆ／Ｃ開始が判定）された直前のエンジン回転数、エンジン負荷、吸入空気量などの内燃機関の運転状態を表すパラメータを少なくとも１つ用い、そのパラメータが所定の条件を満たしているか否かで判定している。特定の運転状態下でのＦ／Ｃであったと判定されると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２は、補正フラグを「１」に設定する（Ｓ１０５）。なお、ＥＣＵ１００の電源導入時には、補正フラグは０に設定されるようになっている。一方、Ｓ１０１：ＮＯ，Ｓ１０３：ＮＯと判定されると、本処理を終了し、当初からの処理（Ｓ１０１）をＣＰＵ２が繰り返し実行する。尚、Ｓ１０１でＦ／Ｃが開始したと判断されると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、並行して燃料断期間中における排気管１２０への大気の供給量の総量である総供給量Ｍ１が「０」に設定される。なお、総供給量Ｍ１は、ＲＡＭ４に記憶される。次いで、エアフロメータ１０７から大気の供給量が取得され、総供給量Ｍ１の積算が開始される。
First, with reference to FIG. 6, a process for determining whether or not to execute the atmospheric correction process will be described. The
次に、図７に示すフローチャートを参照して、大気補正処理について説明する。まず、ステップＳ２にて、補正フラグが「１」であるか否かを判断する。補正フラグが「１」の場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ステップＳ４に移行する。補正フラグは、図６のステップＳ１０５にて「１」に設定されＲＡＭ４に記憶されたもので判断する。一方、補正フラグが「１」でない場合（Ｓ２：ＮＯ）、本処理を終了する。Ｓ２：ＹＥＳの場合、ＣＰＵ２は、Ｆ／Ｃが継続しているか否かを判定する（Ｓ４）。Ｆ／Ｃが継続している場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｓ６の判断処理に移行する。
Next, the atmospheric correction process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, in step S2, it is determined whether or not the correction flag is “1”. When the correction flag is “1” (S2: YES), the process proceeds to step S4. The correction flag is determined based on the flag set to “1” in step S105 of FIG. On the other hand, when the correction flag is not “1” (S2: NO), this process is terminated. S2: In the case of YES, the
次いで、Ｓ６の判断処理では、１回の燃料断期間において積算されたＡｉｒ掃気量（大気の総供給量Ｍ１）が、所定量Ｍ２（一例として、５０ｇ）以上になったか否かが判断される（Ｓ６）。なお、所定量Ｍ２の値は不揮発メモリ８に記憶されている。総供給量Ｍ１が所定量Ｍ２以上になっていない場合（Ｓ６：ＮＯ）、Ｓ２５に移行し、Ｉｐａｖｆ取得処理実施指示がまだなされていないので（Ｓ２５：ＮＯ）、処理を終了する。次いで、所定の周期（例えば、１ｍｓｅｃ毎）で繰り返しＳ６の判断がなされる。
Next, in the determination process of S6, it is determined whether or not the air scavenging amount (total air supply amount M1) accumulated during one fuel cut-off period is equal to or greater than a predetermined amount M2 (for example, 50 g). (S6). The value of the predetermined amount M2 is stored in the
ここで、Ｆ／Ｃ継続時間として、Ａｉｒ掃気量（総供給量Ｍ１）が、所定量Ｍ２（一例として、５０ｇ）以上になるまで待つのは、Ｆ／Ｃが開始されても、Ｆ／Ｃ前の燃焼ガスが排気管１２０等に残り、燃焼ガスが新気（大気）に近づくか、又は入れ替わるまでに所定量Ｍ２のＡｉｒ掃気量を要するため、排気管１２０内の酸素濃度も大気の酸素濃度に近付くまでに遅れが生じる。そのため、実装酸素センサ２０の実出力値（出力波形）も、Ｆ／Ｃ開始後に排気管１２０内の酸素濃度が増加するのにつれて徐々に増加し、排気管１２０がほぼ大気に近づくとその出力波形は脈動の影響はあるもののほぼ安定した値となる。そこで、ステップＳ６では、特定の運転条件下でＦ／Ｃが開始されてから、排気管１２０が大気に近づくか、又は入れ替わると想定されるＡｉｒ掃気量（Ｍ２）までＦ／Ｃが継続したか否かを判定するようにしている。
Here, as the F / C continuation time, waiting until the Air scavenging amount (total supply amount M1) becomes equal to or greater than the predetermined amount M2 (as an example, 50 g) is not limited even if the F / C is started. The previous combustion gas remains in the
図７に戻り、Ａｉｒ掃気量（総供給量Ｍ１）が、所定量Ｍ２（一例として、５０ｇ）以上になると（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２は、実装酸素センサ２０の現在の出力対応値Ｉｐｒを取得し、ＲＡＭ４に記憶する（Ｓ８）。なお、出力対応値Ｉｐｒは、特定の運転条件下でのＦ／Ｃが継続する限り、所定の時間間隔毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）繰り返し取得される。また、この出力対応値Ｉｐｒは、実装酸素センサ２０が出力する実出力値Ｉｐに、不揮発メモリ８に記憶されている現在の補正係数Ｋｐを乗じた値である。つまり、実出力値Ｉｐに現在の補正係数Ｋｐを乗じた値である出力対応値Ｉｐｒが、特許請求の範囲の「実出力値を用いて算出される酸素濃度を反映した濃度対応値」に相当する。
Returning to FIG. 7, when the air scavenging amount (total supply amount M1) is equal to or greater than the predetermined amount M2 (50 g as an example) (S6: YES), the
次に、ＣＰＵ２は、Ｓ８で取得した現在の出力対応値Ｉｐｒが所定の大きさに設定された第１範囲Ｒ１の範囲内か否かを判断し（Ｓ１０）、現在の出力対応値Ｉｐｒが所定の第１範囲Ｒ１の範囲内であれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、現在の出力対応値Ｉｐｒのデジタルフィルタリング値の微分処理（変動量判定処理）を行う（Ｓ１１）。この処理は一例として、現在の出力対応値Ｉｐｒ（ｎ）及び前回に第１範囲Ｒ１の範囲内にあると判断された前回の取得値である出力対応値Ｉｐｒ（ｎ−１）に対して、５００ｍｓｅｃのローパスフィルタ（ＬＰＦ）に相当する係数を乗じてデジタル的にフィルタリング演算処理を行い、現在の出力対応値Ｉｐｒ（ｎ）のデジタルフィルタ値と前回の出力対応値Ｉｐｒ（ｎ−１）のデジタルフィルタ値との変化量（差分値）が第１範囲Ｒ１の大きさよりも小さい値に設定された許容量（一例として、レンジＲ１の大きさの１／２の値））内にあるか否かを判断する（Ｓ１１）。変化量が許容量（許容範囲）内であれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、現在の出力対応値Ｉｐｒ（デジタルフィルタリングした値ではない）の加重平均処理を行う（Ｓ１２）。一方、出力対応値Ｉｐｒが第１範囲Ｒ１の範囲内でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）や、現在の出力対応値のデジタルフィルタリング値と前回の出力対応値との変化量が許容量内でない場合（Ｓ１１：ＮＯ）は、Ｓ８で取得し、ＲＡＭ４に記憶した出力対応値Ｉｐｒを消去する読み捨て処理を行う（Ｓ１４）。
Next, the
通常、運転条件が決められた所定の条件下にてＦ／Ｃが開始されたとしても、実装酸素センサ２０における個々の実出力値Ｉｐ（ひいては出力対応値Ｉｐｒ）は脈動したり、その実出力値Ｉｐ（ひいては出力対応値Ｉｐｒ）にノイズが含まれたりすることがあるそこで、本実施の形態では、１回あたりの燃料断期間中に取得される複数の出力対応値Ｉｐｒの値を平均化した平均出力値Ｉｐａｖを算出することで、脈動やノイズの影響を除去ないし軽減し、１回あたりのＦ／Ｃにおける安定した実装酸素センサ２０の出力状態を得るようにしている。具体的には、図３に示すように、１回あたりの燃料断期間中に取得される個々の実出力値Ｉｐに現在の補正係数Ｋｐを乗じた値（Ｉｐｒ１−１、Ｉｐｒ１−２・・・）のうち、所定の第１範囲(レンジ)Ｒ１内の値にあるか否かを判定し、さらに、現在の出力対応値Ｉｐｒ（ｎ）のデジタルフィルタ値と、前回に第１範囲Ｒ１の範囲内にあると判断された前回の出力対応値Ｉｐｒ（ｎ−１）のデジタルフィルタ値との変化量が許容量内にあるか否かを判断し、これら条件を満たした出力対応値Ｉｐｒのみをもとに平均出力値Ｉｐａｖを算出するようにしている（Ｓ１２）。なお、本実施の形態では、図３に示すレンジＲ１としては、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆの所定割合の変動値（例えば、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆを中心値にして、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆの７．５％の値をプラス、マイナスした値）を上限及び下限として設定している。 Normally, even if the F / C is started under a predetermined condition in which the operating conditions are determined, each actual output value Ip (and thus the output corresponding value Ipr) in the mounted oxygen sensor 20 pulsates or its actual output value. In this embodiment, the values of a plurality of output corresponding values Ipr acquired during the fuel cut-off period are averaged because noise may be included in Ip (and thus the output corresponding value Ipr). By calculating the average output value Ipav, the influence of pulsation and noise is removed or reduced, and a stable output state of the mounted oxygen sensor 20 at F / C per time is obtained. Specifically, as shown in FIG. 3, values (Ipr1-1, Ipr1-2,...) Obtained by multiplying individual actual output values Ip acquired during one fuel cut period by the current correction coefficient Kp. )) Within a predetermined first range (range) R1, whether or not it is within a predetermined first range (range) R1, and the digital filter value of the current output corresponding value Ipr (n) and the previous first range R1 It is determined whether or not the amount of change of the previous output corresponding value Ipr (n−1) determined to be within the range is within an allowable amount, and only the output corresponding value Ipr that satisfies these conditions. The average output value Ipav is calculated based on (S12). In the present embodiment, the range R1 shown in FIG. 3 includes a fuel cutoff reference output value Ipsf with a predetermined value of a fluctuation value of the fuel cutoff reference output value Ipsf (for example, the fuel cutoff reference output value Ipsf as a center value). 7.5% of the value plus or minus) is set as the upper and lower limits.
図３に示すように、２つの出力対応値Ｉｐｒ１−６、Ｉｐｒ１−８は、それぞれノイズを含んだ値、及び実装酸素センサ２０が誤検出したときの値と推定されるが、これらはいずれもレンジＲ１を逸脱しているために平均出力値Ｉｐａｖの算出に用いられず、読み捨てられる（Ｓ１４）。また、出力対応値Ｉｐｒ１−２のデジタルフィルタ値は、前回にレンジＲ１の範囲内にあると判断された前回の出力対応値Ｉｐｒ１−１のデジタルフィルタ値との変化量が許容量内にないために平均出力値Ｉｐａｖの算出に用いられず、読み捨てられる（Ｓ１４）。なお、出力対応値Ｉｐｒ１−３のデジタルフィルタ値は、前回にレンジＲ１の範囲内にあると判断された前回の出力対応値がＩｐｒ１−１となるため、両者の差分値（変化量）は許容量内にあると判断され、平均出力値Ｉｐａｖの算出に用いられる。 As shown in FIG. 3, the two output corresponding values Ipr1-6 and Ipr1-8 are estimated to be noise-containing values and values when the mounted oxygen sensor 20 is erroneously detected. Since it deviates from the range R1, it is not used for calculation of the average output value Ipav and is discarded (S14). Further, the digital filter value of the output corresponding value Ipr1-2 is not within the allowable amount of change from the digital filter value of the previous output corresponding value Ipr1-1 that was previously determined to be within the range R1. Are not used to calculate the average output value Ipav and are discarded (S14). Note that the digital output value corresponding to the output corresponding value Ipr1-3 is that the previous output corresponding value determined to be within the range R1 is Ipr1-1, and therefore the difference value (change amount) between the two is allowed. It is determined that it is within the capacity, and is used to calculate the average output value Ipav.
次いで、Ｓ１２では、出力対応値Ｉｐｒの加重平均処理（詳細には、１２８個の出力対応値Ｉｐｒの加重平均処理）を行うが、その処理は、例えば下記式１に従って行われ、この出力対応値Ｉｐｒを加重平均処理した値が、後述するステップＳ２２の平均出力値に相当する加重平均値Ｉｐａｖとなる。
Ｉｐａｖ＝１／１２８×｛最新のＩｐｒ−Ｉｐａｖ（ｎ−１）｝＋Ｉｐａｖ（ｎ−１） ・・・（式１）
上記式１のＩｐａｖ（ｎ−１）は、１つ前の処理（直前）で算出された加重平均値に該当する。なお、この大気補正処理の開始直後はＩｐａｖ（ｎ−１）が存在しないため、Ｓ１１にて肯定判定されて最初に得られる出力対応値ＩｐｒをＩｐａｖ（ｎ−１）に代入して加重平均値Ｉｐａｖを求めるようにしている。そして、Ｉｐｒの加重平均処理（Ｓ１２）が終了した場合、次いで、加重平均値Ｉｐａｖのピーク値（最大値）のホールド処理を行う（Ｓ１３）。この、加重平均値Ｉｐａｖのピーク値のホールド処理は、具体的には、図８に示すサブルーチンのフローチャートに従って行われる。
Next, in S12, a weighted average process of the output corresponding value Ipr (specifically, a weighted average process of 128 output corresponding values Ipr) is performed. A value obtained by performing weighted average processing on Ipr is a weighted average value Ipav corresponding to an average output value in step S22 described later.
Ipav = 1/128 × {latest Ipr−Ipav (n−1)} + Ipav (n−1) (Formula 1)
Ipav (n−1) in the
図８に示すように加重平均値Ｉｐａｖのピーク値のホールド処理は、先ず、Ｓ１２の加重平均処理で今回計算され取得されたＩｐａｖ（ｎ）の値が以前のＳ１２の加重平均処理で計算されＲＡＭ４に記憶されたホールド値Ｉｐａｖ（ｎ−１）の値より大か否かを判断する（Ｓ１３１）。今回取得されたＩｐａｖ（ｎ）の値が、ホールド値のＩｐａｖ（ｎ−１）の値より大の場合には（Ｓ１３１：ＹＥＳ）、今回取得されたＩｐａｖ（ｎ）をＲＡＭ４に記憶されている前回のホールド値Ｉｐａｖ（ｎ−１）の値に上書きする（Ｓ１３２）。尚、ピーク値のホールドは、各Ｆ／Ｃ毎にＲＡＭ４に記憶される。また、Ｆ／Ｃが開始されてから最初に得られる加重平均値Ｉｐａｖ（ｎ）の値はそのままホールド値としてＲＡＭ４に記憶され、次回に得られる加重平均値と比較されることになる。次いで、図７に示す大気補正処理のフローチャートに戻る。今回取得されたＩｐａｖ（ｎ）の値が、ホールド値のＩｐａｖ（ｎ−１）の値以下の場合には（Ｓ１３１：ＮＯ）、上書き処理をせずに図７に示す大気補正処理のフローチャートに戻る。図７に示す大気補正処理のフローチャートでは、Ｓ６で否定判定された（Ｓ６：ＮＯ）場合、Ｓ１４のＩｐｒの読み捨て処理を行った場合（Ｓ１４）及びＳ１３が終了した場合には、Ｓ２５にそれぞれ移行する。
As shown in FIG. 8, in the hold processing of the peak value of the weighted average value Ipav, first, the value of Ipav (n) calculated and obtained at this time in the weighted average processing in S12 is calculated in the previous weighted average processing in S12. It is determined whether or not the value is larger than the hold value Ipav (n-1) stored in (S131). When the value of Ipav (n) acquired this time is larger than the value of Ipav (n−1) of the hold value (S131: YES), Ipav (n) acquired this time is stored in the
一方、Ｓ４で、Ｆ／Ｃが継続していないと判定される（Ｓ４：ＮＯ）と、補正フラグを「１」から「０」に設定（Ｓ１６）し、Ｓ２０に移行する。Ｓ２０では、特定の運転条件下でのＦ／Ｃが終了するまで、１回の燃料断期間において積算されたＡｉｒ掃気量（大気の総供給量Ｍ１）が、所定量Ｍ２（一例として、５０ｇ）以上になったか否かが判断される（Ｓ２０）。なお、所定量Ｍ２の値は不揮発メモリ８に記憶されている。総供給量Ｍ１が所定量Ｍ２以上になっていた場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２は、Ｓ１３でホールドされる出力対応値Ｉｐｒの加重平均値のピーク値を平均出力値であるＩｐａｖのピーク値として取得する（Ｓ２２）。また、総供給量Ｍ１が所定量Ｍ２以上になっていない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ２は、出力対応値Ｉｐｒの加重平均処理（Ｓ１２）で算出していた出力対応値Ｉｐｒの加重平均値は、十分な数の出力対応値Ｉｐｒによる平均値ではないとの理由から読み捨てる（Ｓ２４）。
On the other hand, if it is determined in S4 that the F / C is not continued (S4: NO), the correction flag is set from “1” to “0” (S16), and the process proceeds to S20. In S20, the air scavenging amount (total supply amount M1 in the atmosphere) accumulated in one fuel cutoff period is a predetermined amount M2 (as an example, 50 g) until the F / C under specific operating conditions is completed. It is determined whether or not the above has been reached (S20). The value of the predetermined amount M2 is stored in the
次に、Ｓ２２の処理を終えると、ＣＰＵ２は、複数平均出力値Ｉｐａｖｆを得るためのＩｐａｖｆ取得処理の実施を指示する（Ｓ２３）。そして、Ｓ２３またはＳ２４の処理を終えると、ＣＰＵ２は、Ｓ２５に移行する。Ｓ２５では、Ｓ２３でＩｐａｖｆ取得処理の実施指示があったか否かを判定し、Ｉｐａｖｆ取得処理の実施指示があった場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、Ｓ２６へ移行し、Ｉｐａｖｆ取得処理の実施指示がなかった場合には（Ｓ２５：ＮＯ）処理を終了する。Ｓ２６では、補正係数Ｋｑの算出に用いる平均出力値Ｉｐａｖのピーク値が所定の第２範囲Ｒ２内にあるか否かを判定し、Ｓ２６にて肯定判定されると（Ｓ２６：ＹＥＳ）、Ｓ２８に移行する。
Next, when the process of S22 is completed, the
ここで、特定の運転条件下にてＦ／Ｃが繰り返し行われた場合であっても、内燃機関１００の運転状態のバラツキ（偏り）によって、図４に示すように、Ｓ２２の処理で取得された個々の加重平均値のピーク値（Ｉｐａｖ１、Ｉｐａｖ２・・・）にバラツキが生ずることがある。そこで、個々の加重平均値のピーク値（Ｉｐａｖ１、Ｉｐａｖ２・・・）のうち、所定の第２範囲(レンジ)Ｒ２の範囲内の値のみを取得して複数平均出力値Ｉｐａｖｆの算出に用いると、安定した複数平均出力値Ｉｐａｖｆを算出することができる。なお、レンジＲ２としては、例えば燃料断基準出力値Ｉｐｓｆの所定割合の変動値（例えば、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆを中心値にして、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆの２．０％の値をプラス、マイナスした値）を上限及び下限として設定することができる。この場合、図４に示すように、例えば、２つの加重平均値Ｉｐａｖ３、Ｉｐａｖ４のピーク値は、いずれもレンジＲ２を逸脱しているために複数平均出力値Ｉｐａｖｆの算出に用いられない（Ｓ２６：ＮＯ）。
Here, even when the F / C is repeatedly performed under specific operating conditions, as shown in FIG. 4, the F / C is acquired in the process of S <b> 22 due to variations in the operating state of the
なお、レンジＲ２は、既にレンジＲ１で脈動を平均化した平均出力値Ｉｐａｖのピーク値に対して適用されるので、レンジＲ１内に設定されると共に、Ｒ２＜Ｒ１となるように設定する。Ｒ２＜Ｒ１とすることで、誤差を含む平均出力値Ｉｐａｖを排除して複数平均出力値Ｉｐａｖｆを算出することができ、算出される複数平均出力値Ｉｐａｖｆの信頼性が向上する。 Note that the range R2 is applied to the peak value of the average output value Ipav that has already averaged the pulsations in the range R1, so that it is set within the range R1 and R2 <R1. By setting R2 <R1, it is possible to calculate the multiple average output value Ipavf by eliminating the average output value Ipav including an error, and the reliability of the calculated multiple average output value Ipavf is improved.
次いで、Ｓ２６の判定処理で肯定されると（Ｓ２６：ＹＥＳ）、Ｓ１３でＲＡＭ４にピーク値をホールドした各Ｉｐａｖのさらなる加重平均処理（詳細には、１６個の加重平均値Ｉｐａｖの加重平均処理）を行う（Ｓ２８）。その処理は、例えば下記式２に従って行われ、このＩｐａｖを加重平均処理した値が複数平均出力値Ｉｐａｖｆとして取得される（Ｓ２８）。
Ｉｐａｖｆ＝１／１６×｛最新のＩｐａｖのピーク値−Ｉｐａｖｆ（ｎ−１）｝＋Ｉｐａｖｆ（ｎ−１） ・・・（式２）
上記式２のＩｐａｖｆ（ｎ−１）は、１つ前の処理（直前）で算出された加重平均値に該当する。なお、この大気補正処理の開始直後はＩｐａｖｆ（ｎ−１）が存在しないため、最初に得られるＩｐａｖのピーク値をＩｐａｖｆ（ｎ−１）に代入して加重平均値Ｉｐａｖｆを求めるようにしている。
Next, if the determination in S26 is affirmative (S26: YES), further weighted average processing of each Ipav whose peak value is held in the
Ipavf = 1/16 × {the latest Ipav peak value−Ipavf (n−1)} + Ipavf (n−1) (Formula 2)
Ipavf (n−1) in the
一方、Ｉｐａｖのピーク値がレンジＲ２の範囲外の場合（Ｓ２６：ＮＯ）、Ｓ３０に移行し、ＣＰＵ２は、Ｉｐａｖのピーク値がレンジＲ２の範囲外（Ｓ２６：ＮＯ）となった回数が所定回数を超えたか否かを判断する（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理は、例えば図４でレンジＲ２を超えたもの（Ｉｐａｖ３，Ｉｐａｖ４）の個数のカウントに対応する。そして、Ｉｐａｖのピーク値がレンジＲ２の範囲外となった回数が所定回数を超えた場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、実装酸素センサ２０の出力の異常が頻繁に見られたとみなし、ＣＰＵ２はセンサ交換を指示し（Ｓ３２）、本処理を終了する。センサ交換の指示は、例えば車両の運転者に警報を報知したり、交換を促す表示を行うことで実行することができる。一方、Ｉｐａｖのピーク値がレンジＲ２の範囲外となった回数が所定回数を超えなかった場合（Ｓ３０：ＮＯ）、本処理を終了する。
On the other hand, if the Ipav peak value is outside the range R2 (S26: NO), the process proceeds to S30, and the
次いで、Ｓ２８の処理を終えると、ＣＰＵ２は、Ｓ２８で取得された複数平均出力値Ｉｐａｖｆが所定の第３範囲（レンジ）内にあるか否かを判定する（Ｓ３６）。ここで、レンジＲ３としては、図５に示すように、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆの所定割合の変動値（例えば、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆを中心値にして、燃料断基準出力値Ｉｐｓｆの１．０％の値をプラス、マイナスした値）を上限及び下限として設定している。なお、レンジＲ３は、個々のＦ／Ｃにおいて補正係数Ｋｑの更新の有無を判断するために用いるので、レンジＲ２内に設定されると共に、Ｒ３＜Ｒ２となるように設定している。
Next, when the process of S28 is completed, the
そして、複数平均出力値Ｉｐａｖｆが所定の第３範囲を１回でも外れると（Ｓ３６：ＮＯ）、Ｓ４０に移行し、新たな補正係数Ｋｑを算出する処理を実行する（Ｓ４０）。Ｓ４０では、補正係数Ｋｑの算出として、不揮発メモリ８に記憶されている燃料断基準出力値Ｉｐｓｆを、最新の複数平均出力値Ｉｐａｖｆ（換言すれば、レンジＲ３を外れた複数平均出力値Ｉｐａｖｆ）を現在の補正係数Ｋｐで除した値で除すことで算出する。
Ｋｑ＝燃料断基準出力値Ｉｐｓｆ／（最新の複数平均出力値Ｉｐａｖｆ／現在の補正係数Ｋｐ）
そして、このＳ４０の処理で算出した補正係数Ｋｑを、新たな補正係数Ｋｐとして不揮発メモリ８に更新（上書き）する処理を実行する（Ｓ４２）。これにより、これ以降の実装酸素センサ２０から出力される実出力値Ｉｐから、新たな補正係数Ｋｐにより補正された出力対応値Ｉｐｒが算出され、この出力対応値Ｉｐｒにより排気ガス中の酸素濃度の検出が行われる。
When the multiple average output value Ipavf deviates from the predetermined third range even once (S36: NO), the process proceeds to S40, and a process of calculating a new correction coefficient Kq is executed (S40). In S40, as the calculation of the correction coefficient Kq, the fuel cutoff reference output value Ipsf stored in the
Kq = fuel cutoff reference output value Ipsf / (latest multiple average output value Ipavf / current correction coefficient Kp)
Then, a process of updating (overwriting) the correction coefficient Kq calculated in the process of S40 in the
一方、Ｓ３６の判定処理で「ＹＥＳ」と判定された場合には、本処理を終了する。つまり、直前の補正係数Ｋｐが更新されずに用いられる。 On the other hand, if “YES” is determined in the determination process of S36, this process ends. That is, the immediately preceding correction coefficient Kp is used without being updated.
このようにして本実施の形態の酸素センサ制御装置１０では、複数個の出力対応値Ｉｐｒをもとに平均出力値Ｉｐａｖを算出し、さらにこの平均出力値Ｉｐａｖのピーク値を各Ｆ／Ｃ毎に求め、この各ピーク値をもとに複数平均出力値Ｉｐａｖｆを算出している。そして、この複数平均実出力値Ｉｐａｖｆと燃料断基準出力値Ｉｐｓｆとを比較することで新たな補正係数Ｋｑを求め、補正係数を更新するようにしている。これにより、本実施の形態の酸素センサ制御装置１０では、酸素センサ（実装酸素センサ２０）の出力特性と酸素濃度との関係を精度良く較正することができ、精度の良い補正係数を用いて酸素濃度を検出が継続でき、酸素センサの検出精度を長期間にわたって良好に維持することが可能となる。
Thus, in the oxygen
なお、本実施の形態において、Ｓ８の処理を実行するＣＰＵ２が、「取得手段」の一例であり、Ｓ４０の処理を実行するＣＰＵ２が、「補正係数算出手段」の一例であり、Ｓ１２において、Ｓ１１の処理にて許容量内にあると順次肯定判定された出力対応値Ｉｐｒの複数個をもとに加重平均処理を実行するＣＰＵ２が、「平均出力値算出手段」の一例である。また、Ｓ２６、Ｓ２８の処理を実行するＣＰＵ２が、「複数平均出力値算出手段」の一例であり、Ｉｐａｖが「平均出力値」の一例であり、Ｉｐａｖｆが「複数平均出力値」の一例である。総供給量Ｍ１を積算記憶するＲＡＭ４が「総供給量算出手段」の一例であり、Ｓ６の処理を実行するＣＰＵ２が、「総供給量判断手段」の一例である。また、ＲＡＭ４が「ピーク値記憶手段」の一例である。また、Ｓ１０において、現在の出力対応値Ｉｐｒが所定の第１範囲Ｒ１の範囲内にあるか否かを判定する処理を実行するＣＰＵ２が、「第１判定手段」の一例であり、Ｓ１１において、現在の出力対応値Ｉｐｒ（ｎ）のデジタルフィルタ値−前回の出力対応値Ｉｐｒ（ｎ−１）のデジタルフィルタ値の変化量が許容量内にあるか否かを判定する処理を実行するＣＰＵ２が、「第２判定手段」の一例である。
In the present embodiment, the
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能なことは言うまでもない。例えば、実装酸素センサ２０は、２セル式の上記空燃比センサに限らず、１セル式の限界電流式の空燃比センサを用いることができる。また、上記実施の形態では、平均出力値Ｉｐａｖ，複数平均出力値Ｉｐａｖｆを加重平均値として求めたが、加重平均値に限らず、相加平均や移動平均による値を用いるようにしてもよい。 Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the mounted oxygen sensor 20 is not limited to the two-cell air-fuel ratio sensor, and a one-cell limit current-type air-fuel ratio sensor can be used. Moreover, in the said embodiment, although average output value Ipav and multiple average output value Ipavf were calculated | required as a weighted average value, you may make it use the value by not only a weighted average value but an arithmetic mean or a moving average.
また、上記実施の形態では、第１範囲Ｒ１内に含まれるか否か、及び、許容量内に含まれるか否かを判定する対象の取得値を実装酸素センサ２０の実出力値Ｉｐに補正係数Ｋｐを乗じた出力対応値Ｉｐｒとした。しかし、第１範囲Ｒ１の大きさ及び許容量の大きさを適宜変更し、当該第１範囲Ｒ１と実出力値Ｉｐとを比較し、第１範囲Ｒ１を逸脱した値を除外しつつ、第１範囲Ｒ１内にあると判定された現在の実出力値Ｉｐのデジタルフィルタリング値と前回に第１範囲Ｒ１内にあると判定された前回の実出力値Ｉｐのデジタルフィルタリング値との変化量（差分値）が許容量内にあるか否かを判定するようにし、順次許容量内にあると判定された現在の実出力値Ｉｐの複数個をもとに平均した値を求めて、この平均した値に補正係数Ｋｐを乗じて平均出力値Ｉｐａｖを算出するようにしてもよい。さらに、上記実施の形態では、ステップＳ６，Ｓ２０における所定量を固定値（Ｍ２）としたが、特定の運転条件でＦ／Ｃが開始された直前のエンジン回転数の数値等に応じて可変値として設定するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the acquired value of the object for determining whether or not it is included in the first range R1 and whether or not it is included in the allowable amount is corrected to the actual output value Ip of the mounted oxygen sensor 20. The output corresponding value Ipr was multiplied by the coefficient Kp. However, the first range R1 and the allowable amount are appropriately changed, the first range R1 is compared with the actual output value Ip, and the values deviating from the first range R1 are excluded. A change amount (difference value) between the digital filtering value of the current actual output value Ip determined to be within the range R1 and the previous digital filtering value of the actual output value Ip previously determined to be within the first range R1 ) Is within an allowable amount, and an average value is obtained based on a plurality of current actual output values Ip that are sequentially determined to be within the allowable amount, and this average value is obtained. May be multiplied by the correction coefficient Kp to calculate the average output value Ipav. Furthermore, in the above-described embodiment, the predetermined amount in steps S6 and S20 is a fixed value (M2). However, a variable value is set according to the numerical value of the engine speed immediately before the F / C is started under specific operating conditions. You may make it set as.
２ ＣＰＵ
３ ＲＯＭ
４ ＲＡＭ
８ 不揮発メモリ
１０ 酸素センサ制御装置（ＥＣＵ）
２０ 実装酸素センサ（酸素センサ）
１００ 内燃機関
Ｋｐ、Ｋｑ 補正係数
Ｉｐｓｏ 基準酸素出力値
Ｉｐｒｏ 酸素センサを特定雰囲気と酸素濃度が実質的に同じ雰囲気に晒したときの出力値
Ｉｐｓｆ 燃料断基準出力値（基準出力値）
Ｉｐｒ 実装酸素センサの実出力値に補正係数Ｋｐを乗じた値（濃度対応値）
Ｉｐａｖ 平均出力値
Ｉｐａｖｆ 複数平均出力値
Ｒ１ 第１範囲
Ｒ２ 第２範囲
Ｒ３ 第３範囲
Ｍ１ 総供給量（Ａｉｒ掃気量）
Ｍ２ 所定量
2 CPU
3 ROM
4 RAM
8
20 Mounted oxygen sensor (oxygen sensor)
100 Internal combustion engine Kp, Kq Correction coefficient Ipso reference oxygen output value Ipro Output value when oxygen sensor is exposed to an atmosphere in which the specific atmosphere and oxygen concentration are substantially the same Ipsf Fuel cutoff reference output value (reference output value)
Value obtained by multiplying the actual output value of the Ipr mounted oxygen sensor by the correction coefficient Kp (concentration corresponding value)
Ipav average output value Ipavf Multiple average output value R1 1st range R2 2nd range R3 3rd range M1 Total supply amount (Air scavenging amount)
M2 predetermined amount
Claims (3)
前記燃料断の期間において、所定間隔毎に前記酸素センサの実出力値又は該実出力値を用いて算出される酸素濃度を反映した濃度対応値のいずれかを現在の取得値として取得する出力取得手段と、
前記出力取得手段にて取得した前記現在の取得値が所定の大きさに設定された第１範囲内にあるか否かを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段にて前記現在の取得値が前記第１範囲内にあると満たされた場合に、当該現在の取得値をデジタルフィルタリングした値と、前回に前記第１範囲内にあると判定された前回の前記取得値をデジタルフィルタリングした値との変化量が、前記第１範囲の大きさよりも小さい値に設定された許容範囲内にあるか否かを判定する第２判定手段と、
一回の前記燃料断の期間中に、前記第２判定手段にて前記許容範囲内にあると順次判定された現在の取得値の複数個を平均化して平均出力値を算出する平均出力値算出手段と、
前記平均出力値と予め設定された基準出力値に基づいて、前記酸素センサの実出力値を補正するための新たな補正係数を求める補正係数算出手段と、
を備えることを特徴とする酸素センサ制御装置。 When a fuel cut is performed to stop the fuel supply of the internal combustion engine, a correction coefficient for calibrating the relationship between the actual output value of the oxygen sensor attached to the exhaust pipe of the internal combustion engine and the oxygen concentration is obtained, while the actual output An oxygen sensor control device for detecting an oxygen concentration of exhaust gas flowing through the exhaust pipe using a value and the correction coefficient,
Output acquisition for acquiring, as a current acquired value, either the actual output value of the oxygen sensor or the concentration corresponding value reflecting the oxygen concentration calculated using the actual output value at predetermined intervals during the fuel cutoff period Means,
First determination means for determining whether or not the current acquisition value acquired by the output acquisition means is within a first range set to a predetermined size;
When the first determination means satisfies that the current acquired value is within the first range, it is determined that the current acquired value is digitally filtered and that the current acquired value was previously within the first range. A second determination unit that determines whether or not an amount of change from a value obtained by digitally filtering the previous acquired value is within an allowable range set to a value smaller than the size of the first range;
Average output value calculation for calculating an average output value by averaging a plurality of currently acquired values that are sequentially determined to be within the allowable range by the second determination means during the period of one fuel cut Means,
Correction coefficient calculation means for obtaining a new correction coefficient for correcting the actual output value of the oxygen sensor based on the average output value and a preset reference output value;
An oxygen sensor control device comprising:
１回の前記燃料断期間において、前記総供給量算出手段によって算出された前記総供給量が、予め設定された所定量以上になったか否かを判断する総供給量判断手段とを備え、
前記平均出力値算出手段は、前記燃料断が開始されてから前記総供給量判断手段にて前記総供給量が前記所定量以上になったと判断した後から、前記出力取得手段による前記取得値の取得を開始することを特徴とする請求項１に記載の酸素センサ制御装置。 The supply amount is acquired from a supply amount measuring unit that measures the supply amount of the air supplied from the internal combustion engine to the exhaust pipe, and a total supply amount that is a total amount of the supply amount during the fuel cutoff period is calculated. A total supply calculation means;
A total supply amount determination means for determining whether or not the total supply amount calculated by the total supply amount calculation means is greater than or equal to a predetermined amount set in advance in one fuel cutoff period;
The average output value calculating means determines the acquired value obtained by the output acquiring means after the total supply amount determining means determines that the total supply amount is equal to or greater than the predetermined amount after the fuel cutoff is started. 2. The oxygen sensor control apparatus according to claim 1, wherein acquisition is started.
前記補正係数算出手段は、前記複数平均出力値と予め設定された基準出力値に基づいて、前記酸素センサの実出力値を補正するための新たな補正係数を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素センサ制御装置。 A plurality of average output values calculating means for calculating a plurality of average output values by further averaging the plurality of average output values calculated for each fuel cutoff for a predetermined number of times of the fuel cutoff two or more times,
2. The correction coefficient calculating means obtains a new correction coefficient for correcting an actual output value of the oxygen sensor based on the plurality of average output values and a preset reference output value. Or the oxygen sensor control apparatus of 2.
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