JP2003240749A - Ｏ２センサ並びに空燃比制御装置 - Google Patents
Ｏ２センサ並びに空燃比制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】触媒装置の所要の浄化性能を確保する上で的確
な出力特性を有するＯ2センサや、Ｏ2センサの出力特性
を安定化し、触媒装置の所要の浄化性能を確実に確保す
ることができる空燃比制御装置を提供する。 【解決手段】触媒装置４の下流側に設けたＯ2センサ７
の出力電圧Ｖoutを所定の目標値Ｖopに維持するように
排ガスの空燃比を制御するシステムにおいて、Ｏ2セン
サ７の素子部の温度を、Ｏ2センサ７の出力特性におけ
る変曲点部の出力電圧が目標値Ｖopと略同一になるよう
な所定温度に制御する。
な出力特性を有するＯ2センサや、Ｏ2センサの出力特性
を安定化し、触媒装置の所要の浄化性能を確実に確保す
ることができる空燃比制御装置を提供する。 【解決手段】触媒装置４の下流側に設けたＯ2センサ７
の出力電圧Ｖoutを所定の目標値Ｖopに維持するように
排ガスの空燃比を制御するシステムにおいて、Ｏ2セン
サ７の素子部の温度を、Ｏ2センサ７の出力特性におけ
る変曲点部の出力電圧が目標値Ｖopと略同一になるよう
な所定温度に制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
に備えるＯ2センサ及び空燃比制御装置に関する。
に備えるＯ2センサ及び空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気系（排気通路）に備えた
三元触媒等の触媒装置による排ガスの所要の浄化性能を
確保するために、触媒装置の下流側にＯ2センサを配置
し、このＯ2センサの出力電圧をあらかじめ定めた所定
の目標値（一定値）に維持するように内燃機関から触媒
装置に供給される排ガスの空燃比（排ガス中の酸素濃度
が表す空燃比）を制御する技術が本願出願人により提案
されている（特開平１１−３２４７６７号公報等）。
三元触媒等の触媒装置による排ガスの所要の浄化性能を
確保するために、触媒装置の下流側にＯ2センサを配置
し、このＯ2センサの出力電圧をあらかじめ定めた所定
の目標値（一定値）に維持するように内燃機関から触媒
装置に供給される排ガスの空燃比（排ガス中の酸素濃度
が表す空燃比）を制御する技術が本願出願人により提案
されている（特開平１１−３２４７６７号公報等）。
【０００３】この技術は、内燃機関から触媒装置に供給
される排ガスの空燃比を、触媒装置下流のＯ2センサの
出力電圧がある所定の一定値に整定するような空燃比状
態に制御したとき、触媒装置によるＣＯ（一酸化炭
素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯx（窒素酸化物）等の浄
化率が、該触媒装置の劣化状態等によらずに良好な状態
（浄化率がほぼ最大となる状態）に確保されるという現
象に着目してなされたものである。
される排ガスの空燃比を、触媒装置下流のＯ2センサの
出力電圧がある所定の一定値に整定するような空燃比状
態に制御したとき、触媒装置によるＣＯ（一酸化炭
素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯx（窒素酸化物）等の浄
化率が、該触媒装置の劣化状態等によらずに良好な状態
（浄化率がほぼ最大となる状態）に確保されるという現
象に着目してなされたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本願発明者
等のさらなる検討によって、次のようなことが判明し
た。すなわち、内燃機関の排気系レイアウトや排ガスの
温度状態等、Ｏ2センサの素子部（排ガスに接触する感
応部）の温度に影響を及ぼす要因によってＯ2センサの
素子部の温度が変化すると、Ｏ2センサの出力特性が変
化する。そして、その出力特性の変化が、触媒装置下流
のＯ2センサの出力電圧を所定の目標値に維持するため
の空燃比制御の制御性（制御の速応性や安定性）に影響
を及ぼすことがある。これは、Ｏ2センサの出力特性の
変化によって、上記目標値近傍におけるＯ2センサの出
力電圧の空燃比変化に対する感度が変化してしまうから
である。また、Ｏ2センサの出力特性の変化によって、
触媒装置の浄化性能が良好となるような触媒装置下流の
Ｏ2センサの出力電圧の値、すなわち、触媒装置の良好
な浄化性能を確保するために目標値とすべきＯ2センサ
の出力電圧の値も変化する。
等のさらなる検討によって、次のようなことが判明し
た。すなわち、内燃機関の排気系レイアウトや排ガスの
温度状態等、Ｏ2センサの素子部（排ガスに接触する感
応部）の温度に影響を及ぼす要因によってＯ2センサの
素子部の温度が変化すると、Ｏ2センサの出力特性が変
化する。そして、その出力特性の変化が、触媒装置下流
のＯ2センサの出力電圧を所定の目標値に維持するため
の空燃比制御の制御性（制御の速応性や安定性）に影響
を及ぼすことがある。これは、Ｏ2センサの出力特性の
変化によって、上記目標値近傍におけるＯ2センサの出
力電圧の空燃比変化に対する感度が変化してしまうから
である。また、Ｏ2センサの出力特性の変化によって、
触媒装置の浄化性能が良好となるような触媒装置下流の
Ｏ2センサの出力電圧の値、すなわち、触媒装置の良好
な浄化性能を確保するために目標値とすべきＯ2センサ
の出力電圧の値も変化する。
【０００５】このため、Ｏ2センサの素子部の温度状
態、あるいはそれに影響を及ぼす内燃機関の運転条件も
しくは環境条件によっては、Ｏ2センサの出力電圧を目
標値に維持するための空燃比制御の制御性が低下する虞
れがある。また、内燃機関の運転中に排ガスの温度状態
等、Ｏ2センサの温度状態に影響を及ぼす要因の変動が
生じ易い場合には、該Ｏ2センサの出力電圧を一定の目
標値に制御しても、触媒装置の浄化性能を良好に確保す
ることが困難となる虞れがある。
態、あるいはそれに影響を及ぼす内燃機関の運転条件も
しくは環境条件によっては、Ｏ2センサの出力電圧を目
標値に維持するための空燃比制御の制御性が低下する虞
れがある。また、内燃機関の運転中に排ガスの温度状態
等、Ｏ2センサの温度状態に影響を及ぼす要因の変動が
生じ易い場合には、該Ｏ2センサの出力電圧を一定の目
標値に制御しても、触媒装置の浄化性能を良好に確保す
ることが困難となる虞れがある。
【０００６】本発明は、このような背景に鑑みてなされ
たものであり、触媒装置の所要の浄化性能を確保する上
で的確な出力特性を有するＯ2センサを提供することを
目的とする。
たものであり、触媒装置の所要の浄化性能を確保する上
で的確な出力特性を有するＯ2センサを提供することを
目的とする。
【０００７】また、Ｏ2センサの出力特性を安定化し、
触媒装置の所要の浄化性能を確実に確保することができ
る空燃比制御装置を提供することを目的とする。
触媒装置の所要の浄化性能を確実に確保することができ
る空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】まず、本発明を説明する
前に、Ｏ2センサの出力特性について説明しておく。内
燃機関の排気通路に配置したＯ2センサは、その素子部
（感応部）が接触する排ガス中の酸素濃度に応じた出力
電圧を発生するものであり、その素子部は通常、鉛や
銀、白金等を含有する、又はそれらがコーティングされ
た材質（例えばジルコニア（ＺｒＯ2＋Ｙ2Ｏ3））によ
り構成されている。このようなＯ2センサの出力特性
（詳しくは、素子部が感応する酸素濃度が表す排ガスの
空燃比に対するＯ2センサの出力電圧の特性）は、一般
にＺカーブといわれる特性を有している。
前に、Ｏ2センサの出力特性について説明しておく。内
燃機関の排気通路に配置したＯ2センサは、その素子部
（感応部）が接触する排ガス中の酸素濃度に応じた出力
電圧を発生するものであり、その素子部は通常、鉛や
銀、白金等を含有する、又はそれらがコーティングされ
た材質（例えばジルコニア（ＺｒＯ2＋Ｙ2Ｏ3））によ
り構成されている。このようなＯ2センサの出力特性
（詳しくは、素子部が感応する酸素濃度が表す排ガスの
空燃比に対するＯ2センサの出力電圧の特性）は、一般
にＺカーブといわれる特性を有している。
【０００９】さらに詳細には、Ｏ2センサの出力特性
は、例えば図３の実線のグラフａで示すように、排ガス
の空燃比の変化に対して出力電圧が比較的大きな傾きで
ほぼリニアに変化する部分ｅ1（以下、大傾斜部分ｅ1と
いう）と、空燃比の変化に対する出力電圧の変化の傾き
が大傾斜部分ｅ1よりも小さい部分ｅ2，ｅ3（以下、小
傾斜部分ｅ2，ｅ3という）とを有する。これらの小傾斜
部分ｅ2，ｅ3は大傾斜部分ｅ1の両側、すなわち、大傾
斜部分ｅ1に対応する空燃比の範囲Δよりもリッチ側の
領域とリーン側の領域とにそれぞれ存している。この場
合、大傾斜部分ｅ1に対応する空燃比の範囲Δは理論空
燃比近傍の狭い範囲である。また、各小傾斜部分ｅ2，
ｅ3の傾きは、大傾斜部分ｅ1の傾きに比して格段に小さ
く、各小傾斜部分ｅ2，ｅ3と大傾斜部分ｅ1との境界部
分ｅ4，ｅ5は、それぞれ、その前後で傾きが大きく切替
る変曲点部ｅ4，ｅ5となっている。このような出力特性
がＯ2センサの一般的な出力特性である。尚、上記出力
特性における排ガスの空燃比、すなわちＯ2センサの素
子部が感応する酸素濃度が表す空燃比は、該酸素濃度が
低い程、リッチ寄りの空燃比（空気に対する燃料の割合
がより多くなる空燃比）となり、該酸素濃度が高い程、
リーン寄りの空燃比（空気に対する燃料の割合がより少
なくなる空燃比）となる。
は、例えば図３の実線のグラフａで示すように、排ガス
の空燃比の変化に対して出力電圧が比較的大きな傾きで
ほぼリニアに変化する部分ｅ1（以下、大傾斜部分ｅ1と
いう）と、空燃比の変化に対する出力電圧の変化の傾き
が大傾斜部分ｅ1よりも小さい部分ｅ2，ｅ3（以下、小
傾斜部分ｅ2，ｅ3という）とを有する。これらの小傾斜
部分ｅ2，ｅ3は大傾斜部分ｅ1の両側、すなわち、大傾
斜部分ｅ1に対応する空燃比の範囲Δよりもリッチ側の
領域とリーン側の領域とにそれぞれ存している。この場
合、大傾斜部分ｅ1に対応する空燃比の範囲Δは理論空
燃比近傍の狭い範囲である。また、各小傾斜部分ｅ2，
ｅ3の傾きは、大傾斜部分ｅ1の傾きに比して格段に小さ
く、各小傾斜部分ｅ2，ｅ3と大傾斜部分ｅ1との境界部
分ｅ4，ｅ5は、それぞれ、その前後で傾きが大きく切替
る変曲点部ｅ4，ｅ5となっている。このような出力特性
がＯ2センサの一般的な出力特性である。尚、上記出力
特性における排ガスの空燃比、すなわちＯ2センサの素
子部が感応する酸素濃度が表す空燃比は、該酸素濃度が
低い程、リッチ寄りの空燃比（空気に対する燃料の割合
がより多くなる空燃比）となり、該酸素濃度が高い程、
リーン寄りの空燃比（空気に対する燃料の割合がより少
なくなる空燃比）となる。
【００１０】そして、本願発明者等の知見によれば、上
記のような出力特性をもつＯ2センサの出力電圧をある
一定の目標値に維持させるように触媒装置に供給する排
ガスの空燃比を制御する場合、その目標値は、前記変曲
点部ｅ4，ｅ5のうち、空燃比のリッチ側に存する変曲点
部ｅ4における出力電圧とほぼ同等のレベルであること
（詳しくは、目標値が変曲点部ｅ4における出力電圧の
範囲内に存すること）が上記空燃比制御の制御性を高め
る上で好適である。
記のような出力特性をもつＯ2センサの出力電圧をある
一定の目標値に維持させるように触媒装置に供給する排
ガスの空燃比を制御する場合、その目標値は、前記変曲
点部ｅ4，ｅ5のうち、空燃比のリッチ側に存する変曲点
部ｅ4における出力電圧とほぼ同等のレベルであること
（詳しくは、目標値が変曲点部ｅ4における出力電圧の
範囲内に存すること）が上記空燃比制御の制御性を高め
る上で好適である。
【００１１】これは、次の理由による。すなわち、変曲
点部ｅ4では、空燃比に対するＯ2センサの出力電圧の傾
き（平均的な傾き）が、大傾斜部分ｅ1の大きな傾きと
小傾斜部分ｅ2の小さな傾きとの中間的な傾きになるた
め、その傾きが大き過ぎたり、小さ過ぎたりすることが
なく適度な傾きになる。換言すれば、変曲点部ｅ4で
は、空燃比の変化に対する出力電圧の変化（感度）が過
大となることも過小となることもない。また、変曲点部
ｅ4に連なる小傾斜部分ｅ2は、ある程度の傾き（≠０）
を有しており、空燃比の変化に対して出力電圧がある程
度の感度を有する。さらに、一般に、空燃比がリーン側
に変化したとき、排ガス中のＮＯxが増加しやすいの
で、空燃比を迅速にリッチ側に戻すことが望ましい。こ
のため、特に空燃比のリーン側への変化に対しては、Ｏ
2センサの出力電圧が感度よく変化することが望まし
い。このようなことから、前記目標値は、変曲点部ｅ4
における出力電圧とほぼ同等のレベルであること、換言
すれば、変曲点部ｅ4の出力電圧の範囲が前記目標値の
近傍に存することが好適である。
点部ｅ4では、空燃比に対するＯ2センサの出力電圧の傾
き（平均的な傾き）が、大傾斜部分ｅ1の大きな傾きと
小傾斜部分ｅ2の小さな傾きとの中間的な傾きになるた
め、その傾きが大き過ぎたり、小さ過ぎたりすることが
なく適度な傾きになる。換言すれば、変曲点部ｅ4で
は、空燃比の変化に対する出力電圧の変化（感度）が過
大となることも過小となることもない。また、変曲点部
ｅ4に連なる小傾斜部分ｅ2は、ある程度の傾き（≠０）
を有しており、空燃比の変化に対して出力電圧がある程
度の感度を有する。さらに、一般に、空燃比がリーン側
に変化したとき、排ガス中のＮＯxが増加しやすいの
で、空燃比を迅速にリッチ側に戻すことが望ましい。こ
のため、特に空燃比のリーン側への変化に対しては、Ｏ
2センサの出力電圧が感度よく変化することが望まし
い。このようなことから、前記目標値は、変曲点部ｅ4
における出力電圧とほぼ同等のレベルであること、換言
すれば、変曲点部ｅ4の出力電圧の範囲が前記目標値の
近傍に存することが好適である。
【００１２】一方、本願発明者等の知見によれば、Ｏ2
センサの出力特性は、素子部の温度によって変化する。
この様子を前記図３に例示する。図３の実線のグラフ
ａ、破線のグラフｂ、一点鎖線のグラフｃ、二点鎖線の
グラフｄは、それぞれＯ2センサの素子部の温度が８０
０℃、７５０℃、７００℃、６５０℃である場合のＯ2
センサの出力特性を示すグラフである。尚、図３では、
Ｏ2センサの一般的な出力特性を前述の通り説明するた
めに、代表的に実線のグラフａに対して、前記大傾斜部
分ｅ1、小傾斜部分ｅ2，ｅ3、変曲点部ｅ4，ｅ5にそれ
ぞれ参照符号ｅ1〜ｅ5を付している。但し、以下の説明
では、Ｏ2センサの出力特性を表す他のグラフについて
も、便宜上、その大傾斜部分、小傾斜部分、変曲点部
（これらの意味は実線のグラフａの場合と同様である）
に、実線ａのグラフと同じ参照符号を用いる。この場
合、参照符号ｅ2を付する小傾斜部分は、空燃比のリッ
チ側の小傾斜部分、参照符号ｅ3を付する小傾斜部分
は、空燃比のリーン側の小傾斜部分を意味する。また、
参照符号ｅ4を付する変曲点部は、大傾斜部分ｅ1とリッ
チ側の小傾斜部分ｅ2との間の変曲点部、参照符号ｅ5を
付する変曲点部は、大傾斜部分ｅ1とリーン側の小傾斜
部分ｅ3との間の変曲点部を意味する。
センサの出力特性は、素子部の温度によって変化する。
この様子を前記図３に例示する。図３の実線のグラフ
ａ、破線のグラフｂ、一点鎖線のグラフｃ、二点鎖線の
グラフｄは、それぞれＯ2センサの素子部の温度が８０
０℃、７５０℃、７００℃、６５０℃である場合のＯ2
センサの出力特性を示すグラフである。尚、図３では、
Ｏ2センサの一般的な出力特性を前述の通り説明するた
めに、代表的に実線のグラフａに対して、前記大傾斜部
分ｅ1、小傾斜部分ｅ2，ｅ3、変曲点部ｅ4，ｅ5にそれ
ぞれ参照符号ｅ1〜ｅ5を付している。但し、以下の説明
では、Ｏ2センサの出力特性を表す他のグラフについて
も、便宜上、その大傾斜部分、小傾斜部分、変曲点部
（これらの意味は実線のグラフａの場合と同様である）
に、実線ａのグラフと同じ参照符号を用いる。この場
合、参照符号ｅ2を付する小傾斜部分は、空燃比のリッ
チ側の小傾斜部分、参照符号ｅ3を付する小傾斜部分
は、空燃比のリーン側の小傾斜部分を意味する。また、
参照符号ｅ4を付する変曲点部は、大傾斜部分ｅ1とリッ
チ側の小傾斜部分ｅ2との間の変曲点部、参照符号ｅ5を
付する変曲点部は、大傾斜部分ｅ1とリーン側の小傾斜
部分ｅ3との間の変曲点部を意味する。
【００１３】同図３に示されるように、Ｏ2センサの素
子部の温度は、Ｏ2センサの出力特性のうち、特に前記
大傾斜部分ｅ1の傾きと、前記小傾斜部分ｅ2，ｅ3のう
ちのリッチ側の空燃比に対応する小傾斜部分ｅ2の出力
電圧のレベルとに影響を及ぼす。すなわち、小傾斜部分
ｅ2の出力電圧のレベルは、基本的には、素子部の温度
が高い程、低下する（これに伴い、変曲点部ｅ4の出力
電圧のレベルも低下する）。より一般的に言えば、小傾
斜部分ｅ2の出力電圧のレベルは、素子部の温度が高い
程、他方の小傾斜部分ｅ3の出力電圧により近づく方向
に変化する。また、大傾斜部分ｅ1の傾きは、基本的に
は、素子部の温度が低い程、より緩やかな傾きになる。
尚、素子部の温度が７５０℃である場合のグラフｂと素
子部の温度が８００℃である場合のグラフａとを比較し
て判るように、Ｏ2センサの素子部の温度が７５０℃以
上になると、Ｏ2センサの出力特性はほぼ一定になる
（素子部の温度変化に対する出力特性の変化が微小にな
る）。
子部の温度は、Ｏ2センサの出力特性のうち、特に前記
大傾斜部分ｅ1の傾きと、前記小傾斜部分ｅ2，ｅ3のう
ちのリッチ側の空燃比に対応する小傾斜部分ｅ2の出力
電圧のレベルとに影響を及ぼす。すなわち、小傾斜部分
ｅ2の出力電圧のレベルは、基本的には、素子部の温度
が高い程、低下する（これに伴い、変曲点部ｅ4の出力
電圧のレベルも低下する）。より一般的に言えば、小傾
斜部分ｅ2の出力電圧のレベルは、素子部の温度が高い
程、他方の小傾斜部分ｅ3の出力電圧により近づく方向
に変化する。また、大傾斜部分ｅ1の傾きは、基本的に
は、素子部の温度が低い程、より緩やかな傾きになる。
尚、素子部の温度が７５０℃である場合のグラフｂと素
子部の温度が８００℃である場合のグラフａとを比較し
て判るように、Ｏ2センサの素子部の温度が７５０℃以
上になると、Ｏ2センサの出力特性はほぼ一定になる
（素子部の温度変化に対する出力特性の変化が微小にな
る）。
【００１４】さらに、本願発明者等の知見によれば、上
記のような出力特性をもつＯ2センサを触媒装置（例え
ば三元触媒）の下流側に配置し、Ｏ2センサの出力電圧
を一定値に維持するように触媒装置に供給する排ガスの
空燃比を制御した場合、該触媒装置による排ガス中のＣ
Ｏ、ＨＣ、ＮＯxの浄化率は、図４に実線グラフのグル
ープあるいは破線グラフのグループで例示するように、
Ｏ2センサの出力電圧の値との間に相関性を有する。こ
こで、図４の実線グラフのグループは、Ｏ2センサの素
子部の温度が６５０℃である場合におけるＣＯ、ＨＣ、
ＮＯxのそれぞれの浄化率とＯ2センサの出力電圧との関
係を示し、破線グラフのグループは、Ｏ2センサの素子
部の温度が８００℃である場合におけるＣＯ、ＨＣ、Ｎ
Ｏxのそれぞれの浄化率とＯ2センサの出力電圧との関係
を示している。
記のような出力特性をもつＯ2センサを触媒装置（例え
ば三元触媒）の下流側に配置し、Ｏ2センサの出力電圧
を一定値に維持するように触媒装置に供給する排ガスの
空燃比を制御した場合、該触媒装置による排ガス中のＣ
Ｏ、ＨＣ、ＮＯxの浄化率は、図４に実線グラフのグル
ープあるいは破線グラフのグループで例示するように、
Ｏ2センサの出力電圧の値との間に相関性を有する。こ
こで、図４の実線グラフのグループは、Ｏ2センサの素
子部の温度が６５０℃である場合におけるＣＯ、ＨＣ、
ＮＯxのそれぞれの浄化率とＯ2センサの出力電圧との関
係を示し、破線グラフのグループは、Ｏ2センサの素子
部の温度が８００℃である場合におけるＣＯ、ＨＣ、Ｎ
Ｏxのそれぞれの浄化率とＯ2センサの出力電圧との関係
を示している。
【００１５】同図示のように、触媒装置によるＣＯ、Ｈ
Ｃ、ＮＯxの浄化率がいずれもが良好となるようなＯ2セ
ンサの出力電圧Ｖop（以下、浄化適正出力電圧Ｖopとい
うことがある）は、Ｏ2センサの素子部の温度によって
異なるものとなる。これは、前述のようにＯ2センサの
素子部の温度によって、該Ｏ2センサの出力特性が変化
するからである。例えば、Ｏ2センサの素子部の温度が
６５０℃である場合には、Ｏ2センサの浄化適正出力電
圧Ｖop（６５０℃）は、概ね０．６７［Ｖ］程度である
が、Ｏ2センサの素子部の温度が８００℃である場合に
は、Ｏ2センサの浄化適正出力電圧Ｖop（８００℃）
は、概ね０．５９［Ｖ］程度である。
Ｃ、ＮＯxの浄化率がいずれもが良好となるようなＯ2セ
ンサの出力電圧Ｖop（以下、浄化適正出力電圧Ｖopとい
うことがある）は、Ｏ2センサの素子部の温度によって
異なるものとなる。これは、前述のようにＯ2センサの
素子部の温度によって、該Ｏ2センサの出力特性が変化
するからである。例えば、Ｏ2センサの素子部の温度が
６５０℃である場合には、Ｏ2センサの浄化適正出力電
圧Ｖop（６５０℃）は、概ね０．６７［Ｖ］程度である
が、Ｏ2センサの素子部の温度が８００℃である場合に
は、Ｏ2センサの浄化適正出力電圧Ｖop（８００℃）
は、概ね０．５９［Ｖ］程度である。
【００１６】そして、特に注目すべきは、Ｏ2センサの
素子部の温度が例えば８００℃である場合におけるＯ2
センサの浄化適正出力電圧Ｖop（８００℃）は、前記図
３に併記したように、８００℃におけるＯ2センサの出
力特性（グラフａ）における変曲点部ｅ4の出力電圧と
ほぼ同等になることである。尚、Ｏ2センサの出力特性
は、前述のように素子部の温度が７５０℃以上になると
ほぼ一定になるので、Ｏ 2センサの素子部の温度が例え
ば７５０℃である場合における浄化適正出力電圧Ｖop
（７５０℃）（図示省略）は、８００℃における浄化適
正出力電圧Ｖop（８００℃）とほぼ同一である。従っ
て、７５０℃における浄化適正出力電圧Ｖop（７５０
℃）は、図３のグラフｂの変曲点部ｅ4の出力電圧とほ
ぼ同等になる。
素子部の温度が例えば８００℃である場合におけるＯ2
センサの浄化適正出力電圧Ｖop（８００℃）は、前記図
３に併記したように、８００℃におけるＯ2センサの出
力特性（グラフａ）における変曲点部ｅ4の出力電圧と
ほぼ同等になることである。尚、Ｏ2センサの出力特性
は、前述のように素子部の温度が７５０℃以上になると
ほぼ一定になるので、Ｏ 2センサの素子部の温度が例え
ば７５０℃である場合における浄化適正出力電圧Ｖop
（７５０℃）（図示省略）は、８００℃における浄化適
正出力電圧Ｖop（８００℃）とほぼ同一である。従っ
て、７５０℃における浄化適正出力電圧Ｖop（７５０
℃）は、図３のグラフｂの変曲点部ｅ4の出力電圧とほ
ぼ同等になる。
【００１７】以上説明したことから、次のことが判る。
Ｏ2センサの出力電圧をある目標値に維持するように
排ガスの空燃比を制御する場合、その目標値とＯ2セン
サの出力特性における変曲点部ｅ4の出力電圧とがほぼ
同等のレベルになることが好適である。 Ｏ2センサの出力特性（特に、小傾斜部分ｅ2や変曲点
部ｅ4の出力電圧のレベル）は、その素子部の温度を制
御することで調整し、あるいは、一定に維持することが
できる。 触媒装置の下流側に配置したＯ2センサの素子部の温
度を７５０℃以上の温度に制御したとき、Ｏ2センサの
浄化適正出力電圧Ｖopと、Ｏ2センサの出力特性におけ
る変曲点部ｅ4の出力電圧とがほぼ同等のレベルにな
る。
排ガスの空燃比を制御する場合、その目標値とＯ2セン
サの出力特性における変曲点部ｅ4の出力電圧とがほぼ
同等のレベルになることが好適である。 Ｏ2センサの出力特性（特に、小傾斜部分ｅ2や変曲点
部ｅ4の出力電圧のレベル）は、その素子部の温度を制
御することで調整し、あるいは、一定に維持することが
できる。 触媒装置の下流側に配置したＯ2センサの素子部の温
度を７５０℃以上の温度に制御したとき、Ｏ2センサの
浄化適正出力電圧Ｖopと、Ｏ2センサの出力特性におけ
る変曲点部ｅ4の出力電圧とがほぼ同等のレベルにな
る。
【００１８】尚、上記に関し、Ｏ2センサの出力特性
における小傾斜部分ｅ2や変曲点部ｅ4の出力電圧のレベ
ルは、例えば素子部の鉛や銀等の素材の含有量を調整す
ることにより変化させることも可能である。
における小傾斜部分ｅ2や変曲点部ｅ4の出力電圧のレベ
ルは、例えば素子部の鉛や銀等の素材の含有量を調整す
ることにより変化させることも可能である。
【００１９】以上説明したことを基礎として、以下に本
発明を説明する。本発明のＯ2センサは、前記の目的を
達成するために、内燃機関の排気通路に設けた触媒装置
の下流側に、排ガス中の酸素濃度に応じたレベルの出力
電圧を発生すると共に該酸素濃度が表す排ガスの空燃比
に対する出力電圧の変化の傾きが該空燃比のリッチ側へ
の変化に伴い大きい傾きから小さい傾きに切替る変曲点
部を有するＯ2センサを配置し、前記触媒装置の所要の
浄化性能を確保するために該Ｏ2センサの出力電圧を所
定の目標値に維持するように前記内燃機関から触媒装置
に供給する排ガスの空燃比を制御するシステムに用いる
Ｏ2センサにおいて、前記変曲点部における出力電圧が
前記目標値と略同一になるような出力特性をもたせたこ
とを特徴とするものである。尚、かかる本発明における
「変曲点部」は、図３に示した変曲点部ｅ4に相当する
ものである。そこで、説明の便宜上、以下の本発明の説
明においても「変曲点部」に参照符号ｅ4を付する。
発明を説明する。本発明のＯ2センサは、前記の目的を
達成するために、内燃機関の排気通路に設けた触媒装置
の下流側に、排ガス中の酸素濃度に応じたレベルの出力
電圧を発生すると共に該酸素濃度が表す排ガスの空燃比
に対する出力電圧の変化の傾きが該空燃比のリッチ側へ
の変化に伴い大きい傾きから小さい傾きに切替る変曲点
部を有するＯ2センサを配置し、前記触媒装置の所要の
浄化性能を確保するために該Ｏ2センサの出力電圧を所
定の目標値に維持するように前記内燃機関から触媒装置
に供給する排ガスの空燃比を制御するシステムに用いる
Ｏ2センサにおいて、前記変曲点部における出力電圧が
前記目標値と略同一になるような出力特性をもたせたこ
とを特徴とするものである。尚、かかる本発明における
「変曲点部」は、図３に示した変曲点部ｅ4に相当する
ものである。そこで、説明の便宜上、以下の本発明の説
明においても「変曲点部」に参照符号ｅ4を付する。
【００２０】かかる本発明によれば、Ｏ2センサの出力
電圧の目標値と、Ｏ2センサの出力特性のうちの前記変
曲点部ｅ4における出力電圧とが略同一であるので、該
目標値が変曲点部に存することとなる。このため、前述
したように、Ｏ2センサの出力電圧を目標値に維持する
ような排ガスの空燃比制御の制御性を高めることができ
る。このため、触媒装置に内燃機関から供給される排ガ
スの空燃比状態を、Ｏ2センサの出力電圧が目標値に維
持されるような空燃比状態に安定して制御することがで
きる。この結果、触媒装置の所要の浄化性能を安定して
確保することができる。また、外乱等により、Ｏ2セン
サの出力電圧が前記変曲点部ｅ4よりも空燃比のリーン
側に変化すると、Ｏ2センサの出力電圧が前記大傾斜部
分に移るので、前記目標値との偏差が大きくなる。その
結果、速やかに排ガスの空燃比を前記目標値に対応する
空燃比側に戻すことができる。このため、特に排ガス中
のＮＯxが増加するような事態を迅速に回避することが
できる。
電圧の目標値と、Ｏ2センサの出力特性のうちの前記変
曲点部ｅ4における出力電圧とが略同一であるので、該
目標値が変曲点部に存することとなる。このため、前述
したように、Ｏ2センサの出力電圧を目標値に維持する
ような排ガスの空燃比制御の制御性を高めることができ
る。このため、触媒装置に内燃機関から供給される排ガ
スの空燃比状態を、Ｏ2センサの出力電圧が目標値に維
持されるような空燃比状態に安定して制御することがで
きる。この結果、触媒装置の所要の浄化性能を安定して
確保することができる。また、外乱等により、Ｏ2セン
サの出力電圧が前記変曲点部ｅ4よりも空燃比のリーン
側に変化すると、Ｏ2センサの出力電圧が前記大傾斜部
分に移るので、前記目標値との偏差が大きくなる。その
結果、速やかに排ガスの空燃比を前記目標値に対応する
空燃比側に戻すことができる。このため、特に排ガス中
のＮＯxが増加するような事態を迅速に回避することが
できる。
【００２１】従って、本発明のＯ2センサによれば、触
媒装置の所要の浄化性能を確保する上で的確な出力特性
を有するＯ2センサを提供できる。尚、排ガスの空燃比
の制御は、内燃機関の燃料供給量を調整することで行う
ことができる。
媒装置の所要の浄化性能を確保する上で的確な出力特性
を有するＯ2センサを提供できる。尚、排ガスの空燃比
の制御は、内燃機関の燃料供給量を調整することで行う
ことができる。
【００２２】かかる本発明では、Ｏ2センサの前記のよ
うな出力特性は、素子部を構成する素材の含有量の調整
等により実現することも可能であるが、該出力特性は、
Ｏ2センサの素子部の温度が所定温度に維持されるよう
に該素子部の温度を制御することにより実現されている
ことが好適である。そして、この場合、特に、前記所定
温度は、少なくとも７５０℃以上の温度であることが好
適である。
うな出力特性は、素子部を構成する素材の含有量の調整
等により実現することも可能であるが、該出力特性は、
Ｏ2センサの素子部の温度が所定温度に維持されるよう
に該素子部の温度を制御することにより実現されている
ことが好適である。そして、この場合、特に、前記所定
温度は、少なくとも７５０℃以上の温度であることが好
適である。
【００２３】これによれば、Ｏ2センサの素子部の温度
を所定温度に維持するので、内燃機関の排ガスの温度状
態が変動するような場合であっても、Ｏ2センサの出力
特性を前記目標値と整合した特性に安定化することがで
きる。この結果、排ガスの空燃比制御の安定性をさらに
確実に確保することができ、ひいては、触媒装置による
排ガスの浄化性能もより安定化することができる。
を所定温度に維持するので、内燃機関の排ガスの温度状
態が変動するような場合であっても、Ｏ2センサの出力
特性を前記目標値と整合した特性に安定化することがで
きる。この結果、排ガスの空燃比制御の安定性をさらに
確実に確保することができ、ひいては、触媒装置による
排ガスの浄化性能もより安定化することができる。
【００２４】特に、前記所定温度を７５０℃以上にした
ときには、制御されるＯ2センサの素子部の温度が多少
のばらつきを生じても、Ｏ2センサの出力特性の安定性
が高まると共に、前記目標値と、排ガスの空燃比変化に
対する前記変曲点部ｅ4の平均的な傾きとの整合性を良
好なものにすることができる。換言すれば、前記目標値
の近傍（＝変曲点部ｅ4）におけるＯ2センサの出力電圧
の空燃比変化に対する感度を過不足の無い良好なものに
することができる。この結果、空燃比制御の制御性を効
果的に高めることができる。さらに、Ｏ2センサの素子
部の温度を７５０℃以上の温度に制御したときには、前
述のように触媒装置によるＣＯ、ＨＣ、ＮＯxの浄化率
のいずれもが良好となるようなＯ2センサの適正浄化出
力電圧Ｖopが変曲点部ｅ4に存するようにすることがで
きる。このため、この適正浄化出力電圧Ｖopを前記目標
値とすることで、空燃比制御の制御性の向上と相まっ
て、触媒装置の浄化性能を安定且つ効果的に向上させる
ことができる。
ときには、制御されるＯ2センサの素子部の温度が多少
のばらつきを生じても、Ｏ2センサの出力特性の安定性
が高まると共に、前記目標値と、排ガスの空燃比変化に
対する前記変曲点部ｅ4の平均的な傾きとの整合性を良
好なものにすることができる。換言すれば、前記目標値
の近傍（＝変曲点部ｅ4）におけるＯ2センサの出力電圧
の空燃比変化に対する感度を過不足の無い良好なものに
することができる。この結果、空燃比制御の制御性を効
果的に高めることができる。さらに、Ｏ2センサの素子
部の温度を７５０℃以上の温度に制御したときには、前
述のように触媒装置によるＣＯ、ＨＣ、ＮＯxの浄化率
のいずれもが良好となるようなＯ2センサの適正浄化出
力電圧Ｖopが変曲点部ｅ4に存するようにすることがで
きる。このため、この適正浄化出力電圧Ｖopを前記目標
値とすることで、空燃比制御の制御性の向上と相まっ
て、触媒装置の浄化性能を安定且つ効果的に向上させる
ことができる。
【００２５】尚、Ｏ2センサの素子部の温度制御は、例
えば、該素子部の近傍でＯ2センサに設けた電熱ヒータ
の通電制御により行うことが可能である。この場合、Ｏ
2センサの素子部の温度制御を行うために、該素子部の
温度を把握する必要があるが、その素子部の温度は、該
素子部の近傍でＯ2センサに設けた温度センサにより直
接的に検出してもよく、あるいは、適当なモデルに基づ
いて推定するようにしてもよい。
えば、該素子部の近傍でＯ2センサに設けた電熱ヒータ
の通電制御により行うことが可能である。この場合、Ｏ
2センサの素子部の温度制御を行うために、該素子部の
温度を把握する必要があるが、その素子部の温度は、該
素子部の近傍でＯ2センサに設けた温度センサにより直
接的に検出してもよく、あるいは、適当なモデルに基づ
いて推定するようにしてもよい。
【００２６】次に、本発明の空燃比制御装置は、前記の
目的を達成するために、内燃機関の排気通路に設けた触
媒装置の下流側に、排ガス中の酸素濃度に応じたレベル
の出力電圧を発生するＯ2センサを配置し、前記触媒装
置の所要の浄化性能を確保するために該Ｏ2センサの出
力電圧を所定の目標値に維持するように前記内燃機関か
ら触媒装置に供給される排ガスの空燃比を制御する空燃
比制御装置において、前記Ｏ2センサの素子部の温度が
所定温度に維持されるように該素子部の温度を制御する
センサ温度制御手段を備えたことを特徴とするものであ
る。
目的を達成するために、内燃機関の排気通路に設けた触
媒装置の下流側に、排ガス中の酸素濃度に応じたレベル
の出力電圧を発生するＯ2センサを配置し、前記触媒装
置の所要の浄化性能を確保するために該Ｏ2センサの出
力電圧を所定の目標値に維持するように前記内燃機関か
ら触媒装置に供給される排ガスの空燃比を制御する空燃
比制御装置において、前記Ｏ2センサの素子部の温度が
所定温度に維持されるように該素子部の温度を制御する
センサ温度制御手段を備えたことを特徴とするものであ
る。
【００２７】かかる本発明によれば、Ｏ2センサの素子
部の温度が所定温度に維持されるので、該Ｏ2センサの
出力特性を一定に維持することができる。このため、内
燃機関の排ガスの温度状態が変動するような場合であっ
ても、Ｏ2センサの出力特性の安定性を確保できる。こ
の結果、Ｏ2センサの出力電圧を所定の目標値に維持す
るような排ガスの空燃比制御によって、触媒装置の所要
の浄化性能を安定に確保することができる。
部の温度が所定温度に維持されるので、該Ｏ2センサの
出力特性を一定に維持することができる。このため、内
燃機関の排ガスの温度状態が変動するような場合であっ
ても、Ｏ2センサの出力特性の安定性を確保できる。こ
の結果、Ｏ2センサの出力電圧を所定の目標値に維持す
るような排ガスの空燃比制御によって、触媒装置の所要
の浄化性能を安定に確保することができる。
【００２８】かかる本発明では、前記所定温度は、少な
くとも７５０℃以上の温度であることが好ましい。これ
によれば、制御されるＯ2センサの素子部の温度が多少
のばらつきを生じても、Ｏ2センサの出力特性の安定性
が高まる。この結果、触媒装置の浄化性能の安定性を高
めることができる。また、Ｏ2センサは、一般に、排ガ
ス中の酸素濃度が表す該排ガスの空燃比に対する出力電
圧の変化の傾きが該空燃比のリッチ側への変化に伴い大
きい傾きから小さい傾きに切替る変曲点部ｅ4を有する
センサである。そして、このようなＯ2センサの素子部
の温度を７５０℃以上の温度に制御したとき、前述のよ
うに触媒装置によるＣＯ、ＨＣ、ＮＯxの浄化率のいず
れもが良好となるようなＯ2センサの適正浄化出力電圧
Ｖopが変曲点部ｅ4に存するようにすることができる。
このため、この適正浄化出力電圧Ｖopを前記目標値とす
ることで、空燃比制御の制御性の向上と相まって、触媒
装置の浄化性能を安定且つ効果的に向上させることがで
きる。
くとも７５０℃以上の温度であることが好ましい。これ
によれば、制御されるＯ2センサの素子部の温度が多少
のばらつきを生じても、Ｏ2センサの出力特性の安定性
が高まる。この結果、触媒装置の浄化性能の安定性を高
めることができる。また、Ｏ2センサは、一般に、排ガ
ス中の酸素濃度が表す該排ガスの空燃比に対する出力電
圧の変化の傾きが該空燃比のリッチ側への変化に伴い大
きい傾きから小さい傾きに切替る変曲点部ｅ4を有する
センサである。そして、このようなＯ2センサの素子部
の温度を７５０℃以上の温度に制御したとき、前述のよ
うに触媒装置によるＣＯ、ＨＣ、ＮＯxの浄化率のいず
れもが良好となるようなＯ2センサの適正浄化出力電圧
Ｖopが変曲点部ｅ4に存するようにすることができる。
このため、この適正浄化出力電圧Ｖopを前記目標値とす
ることで、空燃比制御の制御性の向上と相まって、触媒
装置の浄化性能を安定且つ効果的に向上させることがで
きる。
【００２９】また、本発明では、前記Ｏ2センサは、排
ガス中の酸素濃度が表す該排ガスの空燃比に対する出力
電圧の変化の傾きが該空燃比のリッチ側への変化に伴い
大きい傾きから小さい傾きに切替る変曲点部を有するセ
ンサであり、前記所定温度は、その温度に前記Ｏ2セン
サの素子部の温度を維持したとき、前記変曲点部におけ
る出力電圧が前記目標値と略同一になるようにあらかじ
め定められた温度であることが好適である。
ガス中の酸素濃度が表す該排ガスの空燃比に対する出力
電圧の変化の傾きが該空燃比のリッチ側への変化に伴い
大きい傾きから小さい傾きに切替る変曲点部を有するセ
ンサであり、前記所定温度は、その温度に前記Ｏ2セン
サの素子部の温度を維持したとき、前記変曲点部におけ
る出力電圧が前記目標値と略同一になるようにあらかじ
め定められた温度であることが好適である。
【００３０】これによれば、Ｏ2センサの素子部の温度
制御によって、Ｏ2センサの出力電圧の目標値と前記変
曲点部ｅ4における出力電圧とが略同一となり、該目標
値が変曲点部ｅ4に存することとなる。このため、本発
明のＯ2センサに関して説明したように、Ｏ2センサの出
力電圧を目標値に維持するような排ガスの空燃比制御の
制御性を高めることができる。従って、触媒装置に内燃
機関から供給される排ガスの空燃比状態を、Ｏ2センサ
の出力電圧が目標値に維持されるような空燃比状態に安
定して制御することができる。この結果、触媒装置の浄
化性能を効果的に安定して確保することができる。ま
た、外乱等により、Ｏ2センサの出力電圧が前記変曲点
部ｅ4よりも空燃比のリーン側に変化しても、速やかに
排ガスの空燃比を前記目標値に対応する空燃比側に戻す
ことができる。このため、特に排ガス中のＮＯxが増加
するような事態を迅速に回避することができる。
制御によって、Ｏ2センサの出力電圧の目標値と前記変
曲点部ｅ4における出力電圧とが略同一となり、該目標
値が変曲点部ｅ4に存することとなる。このため、本発
明のＯ2センサに関して説明したように、Ｏ2センサの出
力電圧を目標値に維持するような排ガスの空燃比制御の
制御性を高めることができる。従って、触媒装置に内燃
機関から供給される排ガスの空燃比状態を、Ｏ2センサ
の出力電圧が目標値に維持されるような空燃比状態に安
定して制御することができる。この結果、触媒装置の浄
化性能を効果的に安定して確保することができる。ま
た、外乱等により、Ｏ2センサの出力電圧が前記変曲点
部ｅ4よりも空燃比のリーン側に変化しても、速やかに
排ガスの空燃比を前記目標値に対応する空燃比側に戻す
ことができる。このため、特に排ガス中のＮＯxが増加
するような事態を迅速に回避することができる。
【００３１】また、本発明の空燃比制御装置では、前記
センサ温度制御手段は、前記内燃機関の始動後、所定時
間が経過するまでは、前記所定温度よりも低い温度（例
えば約６００℃）になるように前記Ｏ2センサの温度を
制御することが好ましい。
センサ温度制御手段は、前記内燃機関の始動後、所定時
間が経過するまでは、前記所定温度よりも低い温度（例
えば約６００℃）になるように前記Ｏ2センサの温度を
制御することが好ましい。
【００３２】これによれば、内燃機関の始動直後に、Ｏ
2センサの素子部に排ガス中の水分が付着していても、
該素子部の急減な加熱を避け、該素子部が熱応力等によ
り破損してしまうような事態を回避することができる。
2センサの素子部に排ガス中の水分が付着していても、
該素子部の急減な加熱を避け、該素子部が熱応力等によ
り破損してしまうような事態を回避することができる。
【００３３】また、本発明において、前記センサ温度制
御手段が、前記Ｏ2センサの素子部の温度を電熱ヒータ
を介して制御するものである場合には、該電熱ヒータの
温度が所定の上限温度（例えば９３０℃）を越えたとき
には該電熱ヒータへの通電を遮断することが好ましい。
御手段が、前記Ｏ2センサの素子部の温度を電熱ヒータ
を介して制御するものである場合には、該電熱ヒータの
温度が所定の上限温度（例えば９３０℃）を越えたとき
には該電熱ヒータへの通電を遮断することが好ましい。
【００３４】これによれば、電熱ヒータが断線したり、
該電熱ヒータを内蔵するＯ2センサの素子部が過熱によ
り損傷を受けるような事態を回避できる。
該電熱ヒータを内蔵するＯ2センサの素子部が過熱によ
り損傷を受けるような事態を回避できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１及び
図２並びに、前記図３及び図４を参照して説明する。図
１は、本実施形態の空燃比制御装置の全体構成を模式的
に示すブロック図である。同図中、１は例えば自動車や
ハイブリッド車に搭載されるエンジン（内燃機関）であ
り、このエンジン１が燃料及び空気の混合気を燃焼させ
て生成する排ガスは、該エンジン１の排気ポート２から
導出された排気管３（排気通路）を介して大気側に排出
される。排気管３には、排ガスを浄化するための触媒装
置４，５が上流側から順次介装されている。各触媒装置
４，５は例えば三元触媒６を内蔵するものである。尚、
触媒装置４，５は一体構造のもの（例えば三元触媒から
なる触媒床を上流部と下流部とに内蔵したもの）であっ
てもよい。
図２並びに、前記図３及び図４を参照して説明する。図
１は、本実施形態の空燃比制御装置の全体構成を模式的
に示すブロック図である。同図中、１は例えば自動車や
ハイブリッド車に搭載されるエンジン（内燃機関）であ
り、このエンジン１が燃料及び空気の混合気を燃焼させ
て生成する排ガスは、該エンジン１の排気ポート２から
導出された排気管３（排気通路）を介して大気側に排出
される。排気管３には、排ガスを浄化するための触媒装
置４，５が上流側から順次介装されている。各触媒装置
４，５は例えば三元触媒６を内蔵するものである。尚、
触媒装置４，５は一体構造のもの（例えば三元触媒から
なる触媒床を上流部と下流部とに内蔵したもの）であっ
てもよい。
【００３６】本実施形態では、特に上流側の触媒装置４
の良好な浄化性能（触媒装置によるＣＯ、ＨＣ、ＮＯx
の浄化性能）を確保するようにエンジン１の排ガスの空
燃比を制御する。そして、この空燃比制御を行うため
に、触媒装置４の下流側（触媒装置５の上流側）にはＯ
2センサ７が設けられ、触媒装置４の上流側には、広域
空燃比センサ８が設けられている。ここで、Ｏ2センサ
７は、より詳しい構成は後述するが、その素子部（感応
部）が接触する排ガス（触媒装置４を通過した排ガス）
の空燃比に対して前記図３に示したような特性で出力電
圧Ｖoutを発生するＯ2センサである。また、広域空燃比
センサ８は、その素子部（感応部）が接触する排ガス
（触媒装置４に進入する排ガス）の空燃比に比例した出
力電圧を発生するセンサである。この広域空燃比センサ
８は、例えば特開平４−３６９４７１号公報にて本願出
願人が開示した空燃比センサであり、Ｏ2センサ７より
も広い空燃比域において、排ガスの空燃比に比例した出
力電圧KACTを発生するものである（以下、広域空燃比セ
ンサをＬＡＦセンサと称する）。
の良好な浄化性能（触媒装置によるＣＯ、ＨＣ、ＮＯx
の浄化性能）を確保するようにエンジン１の排ガスの空
燃比を制御する。そして、この空燃比制御を行うため
に、触媒装置４の下流側（触媒装置５の上流側）にはＯ
2センサ７が設けられ、触媒装置４の上流側には、広域
空燃比センサ８が設けられている。ここで、Ｏ2センサ
７は、より詳しい構成は後述するが、その素子部（感応
部）が接触する排ガス（触媒装置４を通過した排ガス）
の空燃比に対して前記図３に示したような特性で出力電
圧Ｖoutを発生するＯ2センサである。また、広域空燃比
センサ８は、その素子部（感応部）が接触する排ガス
（触媒装置４に進入する排ガス）の空燃比に比例した出
力電圧を発生するセンサである。この広域空燃比センサ
８は、例えば特開平４−３６９４７１号公報にて本願出
願人が開示した空燃比センサであり、Ｏ2センサ７より
も広い空燃比域において、排ガスの空燃比に比例した出
力電圧KACTを発生するものである（以下、広域空燃比セ
ンサをＬＡＦセンサと称する）。
【００３７】前記Ｏ2センサ７についてさらに説明す
る。Ｏ2センサ７は、図２に示すような構造のものであ
り、酸素イオンを通しやすい固体電解質、例えば安定ジ
ルコニア（ＺrＯ2＋Ｙ2Ｏ3）を主材質とする有底筒形状
の素子部９を備え、この素子部９の外面及び内面には、
それぞれ、多孔質の白金電極１０，１１がコーティング
されている。また、この素子部９の内部には、該素子部
９の昇温活性化や温度制御等を行うために電熱ヒータと
しての棒状のセラミックヒータ１２が挿入されると共
に、セラミックヒータ１２の周囲の空間には一定酸素濃
度（一定の酸素分圧）の空気が充填されている。そし
て、このＯ2センサ７は、その素子部９の先端部の外面
が排気管３内の排ガスに接触するようにセンサ筐体１３
を介して排気管３に装着される。尚、図２中、１４は、
排気管３内の素子部９に異物等が当たらないようにする
ための筒状のプロテクタであり、排気管３内の素子部９
は、プロテクタ１４に穿設されている複数の孔（図示省
略）を介して排ガスに接触するようになっている。
る。Ｏ2センサ７は、図２に示すような構造のものであ
り、酸素イオンを通しやすい固体電解質、例えば安定ジ
ルコニア（ＺrＯ2＋Ｙ2Ｏ3）を主材質とする有底筒形状
の素子部９を備え、この素子部９の外面及び内面には、
それぞれ、多孔質の白金電極１０，１１がコーティング
されている。また、この素子部９の内部には、該素子部
９の昇温活性化や温度制御等を行うために電熱ヒータと
しての棒状のセラミックヒータ１２が挿入されると共
に、セラミックヒータ１２の周囲の空間には一定酸素濃
度（一定の酸素分圧）の空気が充填されている。そし
て、このＯ2センサ７は、その素子部９の先端部の外面
が排気管３内の排ガスに接触するようにセンサ筐体１３
を介して排気管３に装着される。尚、図２中、１４は、
排気管３内の素子部９に異物等が当たらないようにする
ための筒状のプロテクタであり、排気管３内の素子部９
は、プロテクタ１４に穿設されている複数の孔（図示省
略）を介して排ガスに接触するようになっている。
【００３８】かかる構造のＯ2センサ７では、素子部９
の先端部外面に接触する排ガスの酸素濃度と素子部９の
内部の空気の酸素濃度との差によって、前記白金電極１
０，１１間に排ガスの酸素濃度に応じた起電力が生じ、
それが図示しない増幅器を介して出力電圧Ｖoutとして
外部に取り出される。
の先端部外面に接触する排ガスの酸素濃度と素子部９の
内部の空気の酸素濃度との差によって、前記白金電極１
０，１１間に排ガスの酸素濃度に応じた起電力が生じ、
それが図示しない増幅器を介して出力電圧Ｖoutとして
外部に取り出される。
【００３９】尚、本実施形態では、素子部９とセラミッ
クヒータ１２とには、それぞれの温度を検出するため
に、熱電対で構成された温度センサ１５，１６が装着さ
れている。これらの温度センサ１５，１６は、それぞれ
素子部９の温度に応じた出力電圧ＴO2、セラミックヒー
タ１２の温度に応じた出力電圧Ｔhtを図示しない増幅器
を介して出力する。
クヒータ１２とには、それぞれの温度を検出するため
に、熱電対で構成された温度センサ１５，１６が装着さ
れている。これらの温度センサ１５，１６は、それぞれ
素子部９の温度に応じた出力電圧ＴO2、セラミックヒー
タ１２の温度に応じた出力電圧Ｔhtを図示しない増幅器
を介して出力する。
【００４０】本実施形態の装置は、さらに、図１に示す
ように、マイクロコンピュータを用いて構成されたコン
トロールユニット１７を備え、このコントロールユニッ
ト１７に、前記ＬＡＦセンサ８の出力電圧KACTや、Ｏ2
センサ７の出力電圧Ｖout、温度センサ１５，１６の出
力電圧ＴO2，Ｔhtが入力される。そして、コントロール
ユニット１７は、その機能的手段として、空燃比制御手
段１８と、センサ温度制御手段１８とを備えている。こ
こで、空燃比制御手段１８は、ＬＡＦセンサ８の出力電
圧K ACT及びＯ2センサ７の出力電圧Ｖoutを用いて、Ｏ2
センサ７の出力電圧Ｖoutをあらかじめ定めた所定の目
標値Ｖop（一定値）に整定・維持するように排ガスの空
燃比を制御するものである。
ように、マイクロコンピュータを用いて構成されたコン
トロールユニット１７を備え、このコントロールユニッ
ト１７に、前記ＬＡＦセンサ８の出力電圧KACTや、Ｏ2
センサ７の出力電圧Ｖout、温度センサ１５，１６の出
力電圧ＴO2，Ｔhtが入力される。そして、コントロール
ユニット１７は、その機能的手段として、空燃比制御手
段１８と、センサ温度制御手段１８とを備えている。こ
こで、空燃比制御手段１８は、ＬＡＦセンサ８の出力電
圧K ACT及びＯ2センサ７の出力電圧Ｖoutを用いて、Ｏ2
センサ７の出力電圧Ｖoutをあらかじめ定めた所定の目
標値Ｖop（一定値）に整定・維持するように排ガスの空
燃比を制御するものである。
【００４１】より詳しくは、この空燃比制御手段１８
は、例えば本願出願人が特開平１１−３２４７６７号公
報にて公開した明細書の[００７１]〜[０３６２]に記載
したように空燃比制御を行うものであり、その概要を簡
略的に説明すれば次の通りである。すなわち、空燃比制
御手段１８は、エンジン１の排気系のうち、ＬＡＦセン
サ８からＯ2センサにかけての触媒装置４を含む排気系
Ｅを、ＬＡＦセンサ８の出力電圧KACTを入力、Ｏ2セン
サ７の出力電圧Ｖoutを出力とする制御対象とし、この
排気系Ｅの出力であるＯ2センサ７の出力電圧Ｖoutを前
記目標値Ｖopに収束させるために要する該排気系Ｅの目
標入力としての目標空燃比（ＬＡＦセンサ８が検出する
排ガスの空燃比の目標値）を適応スライディングモード
制御の処理により逐次求める。そして、空燃比制御手段
１８は、この目標空燃比にＬＡＦセンサ８が検出する排
ガスの空燃比を収束させるように適応制御の処理あるい
はＰＩＤ制御の処理により、エンジン１の燃料供給量
（ひいてはエンジン１で燃焼させる混合気の空燃比）を
調整するための燃料指令を生成し、その燃料指令に応じ
てエンジン１の燃料供給量を調整する。
は、例えば本願出願人が特開平１１−３２４７６７号公
報にて公開した明細書の[００７１]〜[０３６２]に記載
したように空燃比制御を行うものであり、その概要を簡
略的に説明すれば次の通りである。すなわち、空燃比制
御手段１８は、エンジン１の排気系のうち、ＬＡＦセン
サ８からＯ2センサにかけての触媒装置４を含む排気系
Ｅを、ＬＡＦセンサ８の出力電圧KACTを入力、Ｏ2セン
サ７の出力電圧Ｖoutを出力とする制御対象とし、この
排気系Ｅの出力であるＯ2センサ７の出力電圧Ｖoutを前
記目標値Ｖopに収束させるために要する該排気系Ｅの目
標入力としての目標空燃比（ＬＡＦセンサ８が検出する
排ガスの空燃比の目標値）を適応スライディングモード
制御の処理により逐次求める。そして、空燃比制御手段
１８は、この目標空燃比にＬＡＦセンサ８が検出する排
ガスの空燃比を収束させるように適応制御の処理あるい
はＰＩＤ制御の処理により、エンジン１の燃料供給量
（ひいてはエンジン１で燃焼させる混合気の空燃比）を
調整するための燃料指令を生成し、その燃料指令に応じ
てエンジン１の燃料供給量を調整する。
【００４２】この場合、空燃比制御手段１８は、前記目
標空燃比の算出処理においては、ＬＡＦセンサ８の出力
電圧KACT（排気系Eの入力）とＯ2センサ７の出力電圧Ｖ
out（排気系Ｅの出力）との間に存する無駄時間、並び
に、目標空燃比とＬＡＦセンサ８が検出する排ガスの空
燃比との間に存する無駄時間の影響を補償するために、
それらの無駄時間を合わせた合計無駄時間後のＯ2セン
サ７の出力電圧Ｖoutの推定値を逐次求める。そして、
空燃比制御手段１８は、この推定値を目標値Ｖopに収束
させる（結果的にＯ2センサ７の出力電圧Ｖoutを目標値
Ｖopに収束させる）ように適応スライディングモードの
制御処理により、前記目標空燃比を算出する。さらに、
排気系Ｅの動的な特性変化等の影響を補償するために、
空燃比制御手段１８は、適応スライディングモード制御
の処理や合計無駄時間後のＯ2センサ７の出力電圧Ｖout
の推定値の算出処理に用いる排気系Ｅのモデルのパラメ
ータを逐次同定する。
標空燃比の算出処理においては、ＬＡＦセンサ８の出力
電圧KACT（排気系Eの入力）とＯ2センサ７の出力電圧Ｖ
out（排気系Ｅの出力）との間に存する無駄時間、並び
に、目標空燃比とＬＡＦセンサ８が検出する排ガスの空
燃比との間に存する無駄時間の影響を補償するために、
それらの無駄時間を合わせた合計無駄時間後のＯ2セン
サ７の出力電圧Ｖoutの推定値を逐次求める。そして、
空燃比制御手段１８は、この推定値を目標値Ｖopに収束
させる（結果的にＯ2センサ７の出力電圧Ｖoutを目標値
Ｖopに収束させる）ように適応スライディングモードの
制御処理により、前記目標空燃比を算出する。さらに、
排気系Ｅの動的な特性変化等の影響を補償するために、
空燃比制御手段１８は、適応スライディングモード制御
の処理や合計無駄時間後のＯ2センサ７の出力電圧Ｖout
の推定値の算出処理に用いる排気系Ｅのモデルのパラメ
ータを逐次同定する。
【００４３】尚、本実施形態では、Ｏ2センサ７の出力
電圧Ｖoutの目標値Ｖopは、例えば該Ｏ2センサ７の素子
部９の温度が８００℃である場合に、触媒装置４による
ＣＯ、ＨＣ、ＮＯxの浄化率がいずれも良好となるよう
な値、すなわち、前記図４に示したＶop（８００℃）で
ある。
電圧Ｖoutの目標値Ｖopは、例えば該Ｏ2センサ７の素子
部９の温度が８００℃である場合に、触媒装置４による
ＣＯ、ＨＣ、ＮＯxの浄化率がいずれも良好となるよう
な値、すなわち、前記図４に示したＶop（８００℃）で
ある。
【００４４】前記センサ温度制御手段１９は、基本的に
は、Ｏ2センサ７の温度センサ１６の出力電圧ＴO2が表
す素子部９の温度が、本実施形態におけるＯ2センサ７
の出力電圧Ｖoutの目標値Ｖopに対応する素子部９の温
度８００℃になるように、前記セラミックヒータ１２の
通電制御を行うものである。この場合、セラミックヒー
タ１２は、パルス電圧により通電制御されるものであ
り、センサ温度制御手段１９は、そのパルス電圧のデュ
ーティDUTを調整することにより、セラミックヒータ１
２への供給電力、ひいては、該ヒータ１２の発熱量を調
整するようにしている。そして、センサ温度制御手段１
９は、Ｏ2センサ７の温度センサ１６の出力電圧ＴO2が
表す素子部９の温度がその目標値としての８００℃に収
束するように、フィードバック制御処理（例えばＰＩＤ
制御処理）により、前記パルス電圧のデューティDUTを
逐次決定し、そのデューティDUTのパルス電圧でセラミ
ックヒータ１２に通電する。
は、Ｏ2センサ７の温度センサ１６の出力電圧ＴO2が表
す素子部９の温度が、本実施形態におけるＯ2センサ７
の出力電圧Ｖoutの目標値Ｖopに対応する素子部９の温
度８００℃になるように、前記セラミックヒータ１２の
通電制御を行うものである。この場合、セラミックヒー
タ１２は、パルス電圧により通電制御されるものであ
り、センサ温度制御手段１９は、そのパルス電圧のデュ
ーティDUTを調整することにより、セラミックヒータ１
２への供給電力、ひいては、該ヒータ１２の発熱量を調
整するようにしている。そして、センサ温度制御手段１
９は、Ｏ2センサ７の温度センサ１６の出力電圧ＴO2が
表す素子部９の温度がその目標値としての８００℃に収
束するように、フィードバック制御処理（例えばＰＩＤ
制御処理）により、前記パルス電圧のデューティDUTを
逐次決定し、そのデューティDUTのパルス電圧でセラミ
ックヒータ１２に通電する。
【００４５】次に、本実施形態の装置の全体的な作動を
説明する。コントロールユニット１７は、エンジン１の
運転中（但し、ＬＡＦセンサ８やＯ2センサ７の活性化
後）に、空燃比制御手段１８により、前述のようにＯ2
センサ７の出力電圧Ｖoutを目標値Ｖop（８００℃）に
維持するように排ガスの空燃比を制御する。また、これ
と並行して、コントロールユニット１７は、センサ温度
制御手段１９により、前述のように、温度センサ１６の
出力電圧ＴO2が表すＯ2センサ７の素子部９の温度がそ
の目標値としての８００℃に収束するようにセラミック
ヒータ１２に通電する。
説明する。コントロールユニット１７は、エンジン１の
運転中（但し、ＬＡＦセンサ８やＯ2センサ７の活性化
後）に、空燃比制御手段１８により、前述のようにＯ2
センサ７の出力電圧Ｖoutを目標値Ｖop（８００℃）に
維持するように排ガスの空燃比を制御する。また、これ
と並行して、コントロールユニット１７は、センサ温度
制御手段１９により、前述のように、温度センサ１６の
出力電圧ＴO2が表すＯ2センサ７の素子部９の温度がそ
の目標値としての８００℃に収束するようにセラミック
ヒータ１２に通電する。
【００４６】このとき、セラミックヒータ１２への上記
の通電制御により、Ｏ2センサ７の素子部９の温度が８
００℃に保持される。このため、Ｏ2センサ７の出力特
性は、前記図３に実線のグラフａの特性に維持され、Ｏ
2センサ７の出力電圧Ｖoutの目標値Ｖop（８００℃）が
定常的に前記変曲点部ｅ4に存することとなる。従っ
て、この目標値Ｖop（８００℃）近傍での排ガスの空燃
比の変化に対するＯ2センサ７の出力電圧Ｖoutの変化
（感度）が過大であったり過小であったりすることな
く、適度なものとなる。このため、Ｏ2センサ７の出力
電圧Ｖoutを安定且つ高精度に目標値Ｖop（８００℃）
に維持し得るように空燃比制御手段１８により排ガスの
空燃比を制御することができる。この結果、触媒装置４
の浄化性能を確実且つ安定に良好な状態に維持すること
ができる。
の通電制御により、Ｏ2センサ７の素子部９の温度が８
００℃に保持される。このため、Ｏ2センサ７の出力特
性は、前記図３に実線のグラフａの特性に維持され、Ｏ
2センサ７の出力電圧Ｖoutの目標値Ｖop（８００℃）が
定常的に前記変曲点部ｅ4に存することとなる。従っ
て、この目標値Ｖop（８００℃）近傍での排ガスの空燃
比の変化に対するＯ2センサ７の出力電圧Ｖoutの変化
（感度）が過大であったり過小であったりすることな
く、適度なものとなる。このため、Ｏ2センサ７の出力
電圧Ｖoutを安定且つ高精度に目標値Ｖop（８００℃）
に維持し得るように空燃比制御手段１８により排ガスの
空燃比を制御することができる。この結果、触媒装置４
の浄化性能を確実且つ安定に良好な状態に維持すること
ができる。
【００４７】また、特に、Ｏ2センサ７の出力電圧Ｖout
が目標値Ｖop（８００℃）の近傍に維持されている状態
で、排ガスの空燃比がリーン側に変化した場合には、一
般にＮＯxが増加しやすい。しかし、このように排ガス
の空燃比がリーン側に変化した場合には、出力電圧Ｖou
tがＯ2センサ７の出力特性の大傾斜部分ｅ1（図３参
照）に近づいて、該出力電圧Ｖoutの変化が大きくなる
ため、速やかに出力電圧Ｖoutを目標値Ｖop（８００
℃）側に戻すように排ガスの空燃比が空燃比制御手段１
８により制御される。このため、ＮＯxの増加を迅速に
抑制することができる。
が目標値Ｖop（８００℃）の近傍に維持されている状態
で、排ガスの空燃比がリーン側に変化した場合には、一
般にＮＯxが増加しやすい。しかし、このように排ガス
の空燃比がリーン側に変化した場合には、出力電圧Ｖou
tがＯ2センサ７の出力特性の大傾斜部分ｅ1（図３参
照）に近づいて、該出力電圧Ｖoutの変化が大きくなる
ため、速やかに出力電圧Ｖoutを目標値Ｖop（８００
℃）側に戻すように排ガスの空燃比が空燃比制御手段１
８により制御される。このため、ＮＯxの増加を迅速に
抑制することができる。
【００４８】また、本実施形態では、センサ温度制御手
段１９は、上述のようなセラミックヒータ１２の通電制
御に加えて、次のような制御も行う。すなわち、エンジ
ン１の冷間始動時のように、排気官やＯ2センサ７が冷
えている状態で、Ｏ2センサ７を急激に加熱すると、Ｏ2
センサの素子部９に付着している排ガス中の水分等の影
響で、該素子部９が熱応力等により破損してしまう虞れ
がある。そこで、本実施形態では、センサ温度制御手段
１９は、エンジン１の始動後、所定時間が経過するまで
（Ｏ2センサ７の素子部９が、これに付着している水分
が蒸発するような温度に上昇するよう時間が経過するま
で）は、素子部９の温度の目標値を８００℃よりも低い
温度、例えば６００℃として、セラミックヒータ１２へ
の通電制御を行う。これにより、エンジン１の始動後、
Ｏ2センサ７素子部９が急激に加熱されるような事態が
回避され、該素子部９の破損を防止できる。尚、この場
合の素子部９の温度の目標値は、素子部９の破損を防止
しつつ、該素子部９を迅速に活性化する上で、約６００
℃程度が好適である。
段１９は、上述のようなセラミックヒータ１２の通電制
御に加えて、次のような制御も行う。すなわち、エンジ
ン１の冷間始動時のように、排気官やＯ2センサ７が冷
えている状態で、Ｏ2センサ７を急激に加熱すると、Ｏ2
センサの素子部９に付着している排ガス中の水分等の影
響で、該素子部９が熱応力等により破損してしまう虞れ
がある。そこで、本実施形態では、センサ温度制御手段
１９は、エンジン１の始動後、所定時間が経過するまで
（Ｏ2センサ７の素子部９が、これに付着している水分
が蒸発するような温度に上昇するよう時間が経過するま
で）は、素子部９の温度の目標値を８００℃よりも低い
温度、例えば６００℃として、セラミックヒータ１２へ
の通電制御を行う。これにより、エンジン１の始動後、
Ｏ2センサ７素子部９が急激に加熱されるような事態が
回避され、該素子部９の破損を防止できる。尚、この場
合の素子部９の温度の目標値は、素子部９の破損を防止
しつつ、該素子部９を迅速に活性化する上で、約６００
℃程度が好適である。
【００４９】また、セラミックヒータ１２の温度が過剰
に高温になると、該セラミックヒータ１２の断線が生じ
る虞れがある。そこで、本実施形態では、センサ温度制
御手段１９は、前記温度センサ１５の出力電圧Ｔhtが表
すセラミックヒータ１２の温度が所定の上限温度（例え
ば９３０℃）まで上昇したときには、該セラミックヒー
タ１２への通電を遮断する。これにより、セラミックヒ
ータ１２の断線を防止することができる。
に高温になると、該セラミックヒータ１２の断線が生じ
る虞れがある。そこで、本実施形態では、センサ温度制
御手段１９は、前記温度センサ１５の出力電圧Ｔhtが表
すセラミックヒータ１２の温度が所定の上限温度（例え
ば９３０℃）まで上昇したときには、該セラミックヒー
タ１２への通電を遮断する。これにより、セラミックヒ
ータ１２の断線を防止することができる。
【００５０】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
前記第１実施形態では、Ｏ2センサ７の素子部９の温度
を温度センサ１６により検出するようにしたが、本実施
形態は、素子部９の温度を推定するものである。
前記第１実施形態では、Ｏ2センサ７の素子部９の温度
を温度センサ１６により検出するようにしたが、本実施
形態は、素子部９の温度を推定するものである。
【００５１】この場合、素子部９の温度の推定値TO2_ha
tは、定常的には、エンジン１の排気ポート２から排気
官３に導入される排ガスの温度に一次遅れを伴ってほぼ
一致するものとし、例えば次式（１）により逐次算出さ
れる。
tは、定常的には、エンジン１の排気ポート２から排気
官３に導入される排ガスの温度に一次遅れを伴ってほぼ
一致するものとし、例えば次式（１）により逐次算出さ
れる。
【００５２】
ＴO2_hat(k)＝（１−Ｋtex）・ＴO2_hat(k-1)
＋Ｋtex・Ｔexg_MAP（NE(k)，PB(k)） （１）
【００５３】ここで、式（１）中の「ｋ」はセンサ温度
制御手段１９の制御周期の番数を示し、Ｔexg_MAP（NE
(k)，PB(k)）は、エンジン１の排ガスの温度として、エ
ンジン１の回転数NEと吸気圧（吸気管内の絶対圧）PBと
からあらかじめ設定されたマップにより求められる温度
である。また、「Ｋtex」はあらかじめ定められた定数
である。また、この場合、素子部９の温度の推定値TO2_
hatの初期値は、例えば、エンジン１の始動時の機関温
度からデータテーブル等を用いて求められる。
制御手段１９の制御周期の番数を示し、Ｔexg_MAP（NE
(k)，PB(k)）は、エンジン１の排ガスの温度として、エ
ンジン１の回転数NEと吸気圧（吸気管内の絶対圧）PBと
からあらかじめ設定されたマップにより求められる温度
である。また、「Ｋtex」はあらかじめ定められた定数
である。また、この場合、素子部９の温度の推定値TO2_
hatの初期値は、例えば、エンジン１の始動時の機関温
度からデータテーブル等を用いて求められる。
【００５４】そして、センサ温度制御手段１９は、その
制御周期毎に上式（１）により求められる素子部９の温
度の推定値ＴO2_hat(k)を目標値８００℃（但し、エン
ジン１の運転開始後の所定時間は６００℃）に収束させ
るように、前記セラミックヒータ１２へのパルス電圧の
デューティDUTを逐次決定し、その決定したDUTに応じて
セラミックヒータ１２の通電制御を行う。つまり、本実
施形態は、前記第１実施形態でセラミックヒータ１２の
通電制御のために用いた温度センサ１６の出力電圧ＴO2
（素子部９の温度の検出値）の代わりに、推定値ＴO2_h
atを用いたものである。
制御周期毎に上式（１）により求められる素子部９の温
度の推定値ＴO2_hat(k)を目標値８００℃（但し、エン
ジン１の運転開始後の所定時間は６００℃）に収束させ
るように、前記セラミックヒータ１２へのパルス電圧の
デューティDUTを逐次決定し、その決定したDUTに応じて
セラミックヒータ１２の通電制御を行う。つまり、本実
施形態は、前記第１実施形態でセラミックヒータ１２の
通電制御のために用いた温度センサ１６の出力電圧ＴO2
（素子部９の温度の検出値）の代わりに、推定値ＴO2_h
atを用いたものである。
【００５５】このような本実施形態においても前記第１
実施形態と同様の効果を奏することができる。そして、
この場合、素子部９の温度を検出する温度センサ１６を
省略できるため、経費を削減できる。
実施形態と同様の効果を奏することができる。そして、
この場合、素子部９の温度を検出する温度センサ１６を
省略できるため、経費を削減できる。
【図１】本発明の第１実施形態の装置の全体構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図２】図１の装置に備えたＯ2センサの要部の構成を
示す模式図。
示す模式図。
【図３】Ｏ2センサの出力特性を示す線図。
【図４】触媒装置の下流のＯ2センサの出力電圧と触媒
装置による排ガスの浄化率との関係を示す線図。
装置による排ガスの浄化率との関係を示す線図。
１…エンジン（内燃機関）、３…排気管（排気通路）、
４…触媒装置、７…Ｏ 2センサ、１８…空燃比制御手
段、１９…センサ温度制御手段。
４…触媒装置、７…Ｏ 2センサ、１８…空燃比制御手
段、１９…センサ温度制御手段。
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Ｆターム(参考） 2G004 BB01 BF13 BJ02 BK00 BL03
BL04 BL08 BL09 BM09
3G084 AA00 AA04 BA09 BA13 CA01
CA02 DA05 DA10 EB11 FA30
3G301 HA00 HA01 HA15 JA13 JA21
KA02 KA05 MA01 MA11 ND18
PD05A PD05Z PD13Z
Claims (8)
- 【請求項１】内燃機関の排気通路に設けた触媒装置の下
流側に、排ガス中の酸素濃度に応じたレベルの出力電圧
を発生すると共に該酸素濃度が表す排ガスの空燃比に対
する出力電圧の変化の傾きが該空燃比のリッチ側への変
化に伴い大きい傾きから小さい傾きに切替る変曲点部を
有するＯ2センサを配置し、前記触媒装置の所要の浄化
性能を確保するために該Ｏ2センサの出力電圧を所定の
目標値に維持するように前記内燃機関から触媒装置に供
給する排ガスの空燃比を制御するシステムに用いるＯ2
センサにおいて、 前記変曲点部における出力電圧が前記目標値と略同一に
なるような出力特性をもたせたことを特徴とするＯ2セ
ンサ。 - 【請求項２】前記出力特性は、Ｏ2センサの素子部の温
度が所定温度に維持されるように該素子部の温度を制御
することにより実現されていることを特徴とする請求項
１記載のＯ2センサ。 - 【請求項３】前記所定温度は、少なくとも７５０℃以上
の温度であることを特徴とする請求項２記載のＯ2セン
サ。 - 【請求項４】内燃機関の排気通路に設けた触媒装置の下
流側に、排ガス中の酸素濃度に応じたレベルの出力電圧
を発生するＯ2センサを配置し、前記触媒装置の所要の
浄化性能を確保するために該Ｏ2センサの出力電圧を所
定の目標値に維持するように前記内燃機関から触媒装置
に供給される排ガスの空燃比を制御する空燃比制御装置
において、 前記Ｏ2センサの素子部の温度が所定温度に維持される
ように該素子部の温度を制御するセンサ温度制御手段を
備えたことを特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項５】前記所定温度は、少なくとも７５０℃以上
の温度であることを特徴とする請求項４記載の空燃比制
御装置。 - 【請求項６】前記Ｏ2センサは、排ガス中の酸素濃度が
表す該排ガスの空燃比に対する出力電圧の変化の傾きが
該空燃比のリッチ側への変化に伴い大きい傾きから小さ
い傾きに切替る変曲点部を有するセンサであり、 前記所定温度は、その温度に前記Ｏ2センサの素子部の
温度を維持したとき、前記変曲点部における出力電圧が
前記目標値と略同一になるように定められた温度である
ことを特徴とする請求項４又は５記載の空燃比制御装
置。 - 【請求項７】前記センサ温度制御手段は、前記内燃機関
の始動後、所定時間が経過するまでは、前記所定温度よ
りも低い温度になるように前記Ｏ2センサの温度を制御
することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記
載の空燃比制御装置。 - 【請求項８】前記センサ温度制御手段は、前記O2センサ
の素子部の温度を電熱ヒータを介して制御するものであ
り、該電熱ヒータの温度が所定の上限温度を越えたとき
には該電熱ヒータへの通電を遮断することを特徴とする
請求項４〜７のいずれか１項に記載の空燃比制御装置。
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