燃比維持為理論空燃比時(shí)的線性特性空燃比傳感器的輸出電流Ip’與電極間電壓Vs’的關(guān)系。如圖5所示，電極間電壓Vs’低時(shí)，隨著電極間電壓Vs’增加，輸出電流Ip’增加。當(dāng)電極間電壓Vs’進(jìn)一步增加時(shí)，輸出電流Ip’大致恒定。當(dāng)電極間電壓Vs’進(jìn)一步增加時(shí)，隨著電極間電壓Vs’增加，輸出電流Ip’增加。在圖5中，輸出電流Ip’成為大致恒定的電壓區(qū)域稱為界限電流區(qū)域LC。這樣，輸出電流Ip’具有界限電流區(qū)域LC是由于排氣氣體向排氣氣體側(cè)電極的擴(kuò)散由擴(kuò)散律速層進(jìn)行律速。在輸出電流Ip’具有界限電流區(qū)域LC的情況下，有可能空燃比傳感器的響應(yīng)性降低，且輸出電流Ip’具有遲滯。
[0045]與此相對(duì)，如圖4所示，本發(fā)明的實(shí)施例的下游側(cè)傳感器27d的輸出電流Ip不具有界限電流區(qū)域。這是由于，本發(fā)明的實(shí)施例的下游側(cè)傳感器27d不具備擴(kuò)散律速層。其結(jié)果，提高了下游側(cè)傳感器27d的響應(yīng)性。而且，如上所述，由于在電極55、56間施加了基準(zhǔn)電壓Vr，所以促進(jìn)了在排氣氣體側(cè)電極55的反應(yīng)。其結(jié)果，輸出電流Ip不具有遲滯。因此，能夠準(zhǔn)確地檢測空燃比。
[0046]此外，本發(fā)明的實(shí)施例的下游側(cè)傳感器27d的涂層58在形成為輸出電流Ip不具有界限電流區(qū)域這一點(diǎn)與線性特性空燃比傳感器的擴(kuò)散律速層構(gòu)成不同。具體而言，涂層58例如具有比線性特性空燃比傳感器的擴(kuò)散律速層大的氣孔率。
[0047]在本發(fā)明中，在用Ip(Vs)表示電極間電壓Vs下的輸出電流Ip時(shí)，在(Ip (0.7伏)-1p (0.45 伏))/Ip (0.45 伏)〈0.05 且 | Ip (0.2 伏)-1p (0.45 伏)|/Ip (0.45 伏)〈0.05時(shí)，判斷為輸出電流具有界限電流區(qū)域。與此相對(duì)，在(Ip (0.7伏)-1p (0.45伏))/Ip (0.45伏)彡0.05或I Ip (0.2伏)-1p (0.45伏)|/Ip (0.45伏)彡0.05時(shí)，判斷為輸出電流不具有界限電流區(qū)域。
[0048]圖6表示本發(fā)明的實(shí)施例的下游側(cè)傳感器27d的各種空燃比下的輸出電流Ip與電極間電壓Vs的關(guān)系。在圖6中，曲線0&、03、(^、0(1、06、0€、08、01、(^分別表示空燃比被維持為12、13、14、理論空燃比(14.6)、15、18、25、40的情況下的輸出電流Ip。另外，曲線Cj表示大氣與排氣氣體側(cè)電極55接觸的情況下的輸出電流Ip。從圖6可知，隨著空燃比變大，輸出電流Ip變大。
[0049]圖7表示在本發(fā)明的實(shí)施例的下游側(cè)傳感器27d中，電極間電壓Vs被維持為基準(zhǔn)電壓Vr的情況下的空燃比AF與輸出電流Ip的關(guān)系。從圖7可知，隨著空燃比AF變大，輸出電流Ip變大。另外，在空燃比AF為基準(zhǔn)空燃比時(shí)，輸出電流Ip成為基準(zhǔn)電流Is( > O)。此外，在圖7所示的例子中，基準(zhǔn)空燃比被看做理論空燃比。
[0050]這樣，能夠根據(jù)下游側(cè)傳感器27d的輸出電流Ip檢測排氣氣體中的氧濃度或空燃比。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在輸出電流Ip比基準(zhǔn)電流Is小時(shí)，判斷為空燃比AF比理論空燃比AFS小，S卩，比理論空燃比AFS濃，在輸出電流Ip比基準(zhǔn)電流Is大時(shí)，判斷為空燃比AF比理論空燃比AFS大，S卩，比理論空燃比AFS稀。
[0051]然后，基于該判斷結(jié)果控制空燃比。例如，在基于下游側(cè)傳感器27d的輸出電流Ip判斷為空燃比AF比理論空燃比AFS小時(shí)，進(jìn)行控制以使得空燃比AF變大。另一方面，在基于下游側(cè)傳感器27d的輸出電流Ip判斷為空燃比AF比理論空燃比AFS大時(shí)，進(jìn)行控制以使得空燃比AF變小。在該例子中，將理論空燃比AFS，即基準(zhǔn)空燃比作為目標(biāo)值來控制空燃比AF。此外，通過控制例如燃料噴射量或吸入空氣量來控制空燃比AF。
[0052]此外，基準(zhǔn)電壓Vr被設(shè)定為在基準(zhǔn)空燃比附近，輸出電流Ip相對(duì)于空燃比AF的變化變大。這樣一來，能夠更準(zhǔn)確地檢測出空燃比AF比基準(zhǔn)空燃比小還是大。
[0053]圖8表示執(zhí)行上述空燃比控制的程序。當(dāng)參照?qǐng)D8時(shí)，在步驟101中，判別下游側(cè)傳感器27d的輸出電流Ip是否比基準(zhǔn)電流Is小。在Ip〈Is時(shí)，進(jìn)入步驟102，進(jìn)行控制以使得空燃比變大。在Ip多Is時(shí)，進(jìn)入步驟103，進(jìn)行控制以使得空燃比變小。
[0054]接著，說明本發(fā)明的另一實(shí)施例。在以下說明中，針對(duì)圖1至圖8所示的實(shí)施例的差異進(jìn)行說明。
[0055]圖9A表示下游側(cè)傳感器27d的溫度比較低時(shí)的輸出電流Ip，圖9B表示下游側(cè)傳感器27d的溫度比較高時(shí)的輸出電流Ip。從圖9A和圖9B可知，當(dāng)下游側(cè)傳感器27d的溫度變高時(shí)，輸出電流Ip變高。因此，當(dāng)基于恒定的基準(zhǔn)電流Is檢測空燃比時(shí)，有可能會(huì)誤檢測。
[0056]因此，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，基于下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts設(shè)定基準(zhǔn)電流Is。具體而言，如圖10所示，設(shè)定為隨著下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts升高，基準(zhǔn)電流Is變大。其結(jié)果，不管下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts如何，都能夠準(zhǔn)確地檢測空燃比，因此，能夠準(zhǔn)確地控制空燃比。此外，基準(zhǔn)電流Is以圖10所示的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)在R0M32內(nèi)。
[0057]圖11表示執(zhí)行本發(fā)明的另一實(shí)施例的空燃比控制的程序。當(dāng)參照?qǐng)D11時(shí)，在步驟10a中，檢測下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts。在接著的步驟10b中，根據(jù)圖10的映射算出基準(zhǔn)電流Is。在接著的步驟101中，判別下游側(cè)傳感器27d的輸出電流Ip是否比基準(zhǔn)電流Is小。在Ip〈Is時(shí)，進(jìn)入步驟102，進(jìn)行控制以使得空燃比變大。在Ip彡Is時(shí)，進(jìn)入步驟103，進(jìn)行控制以使得空燃比變小。
[0058]接著，說明本發(fā)明的又一實(shí)施例。在以下說明中，針對(duì)圖1至圖8所示的實(shí)施例的差異進(jìn)行說明。
[0059]在上述實(shí)施例中，設(shè)定基準(zhǔn)電壓Vr以使得基準(zhǔn)電流Is成為正值。而在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，設(shè)定基準(zhǔn)電壓Vr以使得基準(zhǔn)電流Is成為零。這樣一來，檢測誤差變小。
[0060]圖12A表示下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts比較低時(shí)的輸出電流Ip與電極間電壓Vs的關(guān)系，圖12B表示下游側(cè)傳感器27d的溫度比較高時(shí)的輸出電流Ip與電極間電壓Vs的關(guān)系。從圖12A和圖12B可知，當(dāng)下游側(cè)傳感器27d的溫度變高時(shí)，輸出電流Ip成為零的基準(zhǔn)電壓Vr變低。因此，當(dāng)一邊施加恒定的基準(zhǔn)電壓Vr —邊基于基于檢測到的輸出電流Ip檢測空燃比時(shí)，有可能會(huì)誤檢測。
[0061]因此，在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，基于下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts設(shè)定基準(zhǔn)電壓Vr。具體而言，如圖13所示，設(shè)定為隨著下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts升高而基準(zhǔn)電壓Vr降低。其結(jié)果，不管下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts如何，都能夠準(zhǔn)確地檢測空燃比，因此，能夠準(zhǔn)確地控制空燃比。此外，基準(zhǔn)電壓Vr以圖13所示的映射的形式預(yù)先存儲(chǔ)在R0M32內(nèi)。
[0062]圖14表示執(zhí)行本發(fā)明的又一實(shí)施例的基準(zhǔn)電壓控制的程序。當(dāng)參照?qǐng)D14時(shí)，在步驟200a中，檢測下游側(cè)傳感器27d的溫度Ts。在接著的步驟10b中，根據(jù)圖13的映射算出基準(zhǔn)電壓Vr。在下游側(cè)傳感器27d中，電極間電壓Ns被維持為這樣算出的基準(zhǔn)電壓Vr0
[0063]標(biāo)號(hào)說明
[0064]I內(nèi)燃機(jī)主體
[0065]22排氣歧管
[0066]24、26 排氣管
[0067]23a^25a三元催化劑
[0068]27u、27d用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器
[0069]54固體電解質(zhì)體
[0070]55排氣氣體側(cè)電極
[0071]56基準(zhǔn)氣體側(cè)電極
[0072]70 電路
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 在內(nèi)燃機(jī)排氣氣體通路內(nèi)配置用于檢測排氣氣體中的氧濃度或空燃比的傳感器，所述傳感器具備:固體電解質(zhì)體；排氣氣體側(cè)電極，設(shè)置在固體電解質(zhì)體的一側(cè)并與排氣氣體接觸；基準(zhǔn)氣體側(cè)電極，設(shè)置在固體電解質(zhì)體的另一側(cè)并與基準(zhǔn)氣體接觸；以及電路，在所述電極間施加基準(zhǔn)電壓，該用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器具有當(dāng)在空燃比恒定時(shí)使施加在電極間的電壓增加下去時(shí)輸出電流持續(xù)增大而不會(huì)具有界限電流區(qū)域的特性，基于用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流來控制空燃比。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器具有隨著空燃比變大而輸出電流增大的特性。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 在輸出電流比與基準(zhǔn)空燃比對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電流小時(shí)，判斷為空燃比比基準(zhǔn)空燃比小，在輸出電流比基準(zhǔn)電流大時(shí)，判斷為空燃比比基準(zhǔn)空燃比大，基于判斷結(jié)果來控制空燃比。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 基于用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的溫度來設(shè)定基準(zhǔn)電流。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 隨著用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的溫度升高，基準(zhǔn)電流被設(shè)定為越大。6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 基準(zhǔn)空燃比為理論空燃比。7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 設(shè)定基準(zhǔn)電壓以使得基準(zhǔn)電流成為正值。8.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置， 設(shè)定基準(zhǔn)電壓以使得基準(zhǔn)電流成為零。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，基準(zhǔn)氣體為大氣。
【專利摘要】在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)配置用于檢測排氣氣體中的氧濃度或空燃比的傳感器，所述傳感器具備：固體電解質(zhì)體、設(shè)置在固體電解質(zhì)體的一側(cè)并與排氣氣體接觸的排氣氣體側(cè)電極、設(shè)置在固體電解質(zhì)體的另一側(cè)并與大氣接觸的大氣側(cè)電極以及在這些電極間施加基準(zhǔn)電壓的電路。用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器具有如下當(dāng)在空燃比恒定時(shí)使施加在電極間的電壓(Vs)增加下去時(shí)輸出電流(Ip)持續(xù)增大而不會(huì)具有界限電流區(qū)域的特性?；谟糜跈z測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流(Ip)來控制空燃比。
【IPC分類】G01N27/409, G01N27/41
【公開號(hào)】CN105164525
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380058124
【發(fā)明人】青木圭一郎, 林下剛
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2013年5月24日
【公告號(hào)】EP2957904A1, US20150337752, WO2014125661A1