内燃机的检测装置的制作方法

专利名称：内燃机的检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对粒子状物质等阻碍物质的附着进行检测的内燃机的检测装置。
背景技术：
在内燃机的排气系统中安装有例如用于检测废气的空燃比的空燃比传感器(A/F 传感器)等各种传感器。若废气中的粒子状物质等阻碍物质附着于此种传感器的检测部时，传感器无法得到准确的检测值且检测精度下降。作为用于应对此种问题的技术，在专利文献1中记载有一种在发动机运转状态为正常状态的情况下，判定氧浓度传感器的输出值是在规定值以内还是在规定值以上，当在规定值以上时，使用于对该氧浓度传感器的检测元件进行加热的电加热器升温而焚烧粒子状物质的技术。在专利文献2及3中也记载有与本发明存在关联的技术。专利文献1 日本特开平11-82112号公报专利文献2 日本专利第3744486号公报专利文献3 日本专利第3958755号公报

发明内容
然而，在专利文献1所记载的技术中，不知道传感器的输出值的偏差是由于阻碍物质的附着而发生的还是由于传感器自身的劣化所引起的。当传感器的输出值的偏差是由传感器自身的劣化引起时，即使焚烧粒子状物质也没有意义。本发明为了解决上述的课题而作出，其目的在于提供一种能够准确地检测阻碍物质的附着的内燃机的检测装置。在本发明的一个观点中，内燃机的检测装置适用于具备变温部件的内燃机，该变温部件设置在排气系统中，因所述排气系统中的气体的流动而产生温度变化，所述内燃机的检测装置具备温度相关值检测单元，其检测与所述变温部件的温度相关的相关值；及变化量计算单元，其算出所述气体的流动产生的期间中的由所述温度相关值检测单元检测到的所述相关值的变化量。上述的内燃机的检测装置优选适用于具备变温部件的内燃机，该变温部件设置在排气系统中，因所述排气系统中的气体的流动而产生温度变化。内燃机的检测装置例如是 ECU (Electronic Control Unit 电子控制单元)，作为温度相关值检测单元及变化量计算单元发挥功能。温度相关值检测单元检测与所述变温部件的温度相关的相关值。在此，所谓相关值包含变温部件的阻抗、由变温部件发送的电流或电压等的信号输出值、变温部件的温度自身的值。变化量计算单元算出气体的流动产生的期间中的由温度相关值检测单元检测到的相关值的变化量。根据变温部件上是否附着有阻碍物质，而该变温部件的冷却难度或加热难度发生变化，相关值的变化量也发生变化。因此，通过算出相关值的变化量，而能够准确地检测变温部件上是否附着有阻碍物质。上述的内燃机的检测装置的优选的实施例中，所述变温部件是气体传感器的电加热器，所述温度相关值检测单元将所述电加热器的阻抗作为所述相关值而进行检测。上述的内燃机的检测装置的优选的实施例中，所述变温部件是温度传感器，所述温度相关值检测单元将所述温度传感器的信号输出值作为所述相关值而进行检测。在上述的内燃机的检测装置的另一形态中，在所述排气系统中与所述变温部件大致相同的流线上设有对所述气体的温度进行检测的排气温度传感器，所述变化量计算单元算出所述相关值的变化相对于所述排气温度传感器所检测到的排气温度的变化的比例。由此，能够准确地检测变温部件上是否附着有阻碍物质。而且，由此，只要排气温度进行变化的规定时间期间将气体的流量相对于时间保持成大致一定，就能够检测变温部件上是否附着有阻碍物质。在上述的内燃机的检测装置的另一形态中，在所述排气系统中设有过滤器部件， 所述变温部件设置在所述过滤器部件的下游侧。由此，能够判定过滤器是否正常地发挥功能。在上述的内燃机的检测装置的另一形态中，具备判定单元，该判定单元根据附着在所述变温部件上的所述阻碍物质的量而设定所述变化量的阈值，并判定由所述变化量计算单元算出的所述变化量是否小于所述阈值。判定单元例如由ECU实现。如此，能够判定变温物质上附着的阻碍物质的量是否多于与该阈值对应的阻碍物质的量。


图1是表示第一实施方式的内燃机的结构的结构图。图2是表示A/F传感器的结构的剖视图。图3是表示A/F传感器的加热器的温度相对于时间的变化的曲线图。图4是表示A/F传感器的堵塞检测处理的流程图。图5是表示第二实施方式的内燃机的排气通路的一部分的结构图。图6是表示A/F传感器的加热器及排气温度传感器各自的温度相对于时间的变化的曲线图、及加热器的温度与排气温度的关系的曲线图。图7是表示第三实施方式的内燃机的排气通路的一部分的结构图。图8是表示A/F传感器的加热器的温度相对于时间的变化的曲线图。图9是表示A/F传感器的加热器的温度相对于时间的变化的曲线图、及加热器的温度与排气温度的关系的曲线图。标号说明3吸气阀4排气阀5燃料喷射阀12 气紅13吸气通路14排气通路17EGR 通路18涡轮增压器34节流阀
42A/F 传感器50ECU
具体实施例方式以下，参照

本发明的优选实施方式。[第一实施方式]对本发明的第一实施方式进行说明。图1是表示第一实施方式的内燃机的结构的结构图。在图1中，实线箭头表示气体的流动，虚线箭头表示信号的流动。内燃机(发动机)例如是作为行驶用动力源而搭载于汽车等车辆的柴油发动机， 具备多个气缸12 ；与各气缸12分别连接的吸气通路13及排气通路14 ；及串联地排列在吸气通路13及排气通路14上的涡轮增压器18。需要说明的是，作为内燃机，也可以取代柴油发动机而使用汽油发动机。在排气通路14上设有用于使废气的一部分从排气通路14向吸气通路13回流的 EGR(Exhaust Gas Recirculation 废气再循环)通路17。以下，将通过EGR通路17回流的废气的一部分称为EGR气体。在EGR通路17上设有用于对EGR气体进行冷却的EGR冷却器23和用于调整EGR气体的量的EGR阀33。EGR阀33由来自E⑶50的控制信号S33进行控制。在吸气通路13上设有空气过滤器21、检测从外部吸入的空气(吸入空气)的量的空气流量计41、用于调整吸入空气量的节流阀34、涡轮增压器18的压缩器18a、中间冷却器 22、能够储存吸气气体(EGR气体与吸入空气的混合气体)的缓冲罐16。空气流量计41检测吸入空气量，并将与检测到的吸入空气量对应的检测信号S41向E⑶50发送。节流阀34 由来自E⑶50的控制信号S34进行控制。在排气通路14上设有涡轮增压器18的涡轮18b、空燃比传感器(A/F传感器)42、 及过滤器24。A/F传感器42检测废气中的空燃比，并将与检测到的空燃比对应的检测信号 S42向E⑶50发送。过滤器M捕集废气中的粒子状物质。在此，作为过滤器对，并不局限于仅具有过滤器功能，作为替代，也可以使用除了过滤器功能之外还具有贮存废气中的NOx 而进行还原净化的NOx贮存还原催化剂的功能的过滤器。涡轮增压器18构成为使压缩器18a和涡轮18b —体旋转。在此，如图1所示，涡轮增压器18也可以是例如具备可变喷嘴阀19的、能够调整增压的可变容量型的涡轮增压器。在可变容量型的涡轮增压器中，通过调整可变喷嘴阀19的开度而控制废气量，从而调整增压。需要说明的是，作为增压器，也可以取代使用涡轮增压器18的情况，而使用机械增压器或电动式增压器等的其他的增压器。在气缸12的燃烧室12b上连接有吸气通路13和排气通路14，并且设有用于对燃烧室12b内喷射燃料的燃料喷射阀5。燃料喷射阀5由来自ECU50的控制信号S5进行控制。而且，在气缸12上设有吸气阀3和排气阀4。吸气阀3通过进行开闭而控制吸气通路 13与燃烧室12b的导通/切断。排气阀4通过进行开闭而控制排气通路14与燃烧室12b 的导通/切断。在气缸12中，将活塞12c压下到下死点的力经由连杆12d向曲柄轴15传递，而使曲柄轴15旋转。在此，在曲柄轴15附近设有曲柄角传感器44。曲柄角传感器44 检测曲柄轴15的旋转角(曲柄角)，并将与检测到的曲柄角对应的检测信号S44向ECU50发送。ECU (Electronic Control Unit :电子控制单元)50 具有未图示的 CPU、ROM、RAM、 A/D转换器及输入输出接口等，基于来自各种传感器的检测信号进行发动机的控制。具体而言，E⑶50从空气流量计41、曲柄角传感器44、A/F传感器42接收检测信号。E⑶50基于来自所述各种传感器的检测信号而检测发动机的运转状态。而且，ECU50从油门传感器45 及制动传感器46接收与油门踏板及制动踏板的各自的踏板开度相对应的检测信号。ECU50 基于来自所述各种传感器的检测信号而检测运转要求。ECU50基于检测到的发动机的运转状态及运转要求而向EGR阀33、节流阀34、燃料喷射阀5发送控制信号。在此，使用图2说明A/F传感器42的结构。图2是表示A/F传感器42的结构的剖视图。如图2所示，A/F传感器42例如是杯型A/F传感器，具有传感器元件60、罩盖65、 及加热器68。传感器元件60具有固体电解质61、设置在固体电解质61的内表面上的大气侧电极62、设置在固体电解质61的外表面上的排气侧电极63、及覆盖排气侧电极63的陶瓷涂层64。加热器68设置在大气侧电极62的内侧。固体电解质61例如由氧化锆构成，例如构成为在300度以上的高温条件下作为氧离子导电体发挥功能(活性化)。加热器68是电加热器，用于对固体电解质61进行加热而使其活性化。加热器68由ECU50控制。排气侧电极63及大气侧电极62是多孔质钼电极。 固体电解质61的内部的氧离子处于能自由移动的状态，当所述固体电解质61的两侧存在氧浓度差(氧分压的差)时，为了减少该浓度差而氧离子从一侧向另一侧移动。该氧离子的移动现象成为电子的移动，在由排气侧电极63及大气侧电极61构成的一对电极间产生电动势。该电动势成为A/F传感器42的输出电压，氧浓度差越大，成为越大的电压。罩盖65设置成覆盖传感器元件60，且罩盖65具有内罩66和外罩67。在罩盖65上设有多个用于使废气通过的小孔。具体而言，如图2所示，在内罩66 及外罩67上分别设有多个小孔66a、67a。在图2所示的例子中，内罩66的孔66a和外罩 67的孔67a以不重复的方式设置。需要说明的是，内罩66的孔66a和外罩67的孔67a也可以重复设置。在此，在废气通过时，罩盖65的孔由于该废气中的粒子状物质等阻碍物质附着而有可能会发生堵塞。例如，在A/F传感器42的上游侧的排气通路14上安装有还原剂添加阀时，该还原剂的液滴会附着于所述罩盖65的孔，附着的该液滴作为粘结剂而附着有阻碍物质，从而发生堵塞。当罩盖65的孔发生堵塞时，废气难以到达传感器元件60，A/F传感器 42的检测精度会下降。由于此种理由，了解A/F传感器42的罩盖65的孔是否发生堵塞的情况很重要。因此，在第一实施方式的内燃机的检测方法中，ECU50基于规定期间中的加热器 68的温度变化量来判定A/F传感器的罩盖65的孔是否发生堵塞。以下，具体地进行说明。图3是表示A/F传感器42的加热器68的温度相对于时间的变化的曲线图。曲线图101表示A/F传感器42的罩盖65的孔未发生堵塞的情况的曲线图，曲线图102表示A/ F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞的情况的曲线图。在时刻tl，在罩盖65的孔未发生堵塞的情况及罩盖65的孔发生堵塞的情况中的任一情况下，加热器68的温度都为Li。在时刻tl，ECU50使从燃料喷射阀5的燃料的喷射停止而使气缸12内的燃烧停止，从而使气体从吸气通路13吹向排气通路14漏。这种情况下，由于冷的气体吹向A/F传感器42，因此加热器68的温度随着时间的经过而逐渐下降。在此，与罩盖65的孔未发生堵塞的情况相比，在罩盖65的孔发生堵塞的情况下， 气体难以通过孔，因此吹向A/F传感器42的传感器元件60的气体的风力变弱，加热器68难以被气体冷却。因此，如图3所示，与罩盖65的孔未发生堵塞的情况(曲线图101)相比， 当罩盖65的孔发生堵塞时(曲线图102)，相对于时间的经过的加热器68的温度下降量减小。例如，在从时刻tl经过了规定时间At后的时刻t2，罩盖65的孔未发生堵塞时，如图 3的白色箭头所示，加热器68的温度成为L2a。相对于此，当罩盖65的孔发生堵塞时，如图 3的黑色箭头所示，加热器68的温度成为L2b( > L2a)。因此，在第一实施方式的内燃机的检测方法中，E⑶50判定在时刻t2加热器68的温度下降量是否小于预先决定的堵塞判定值。在此，堵塞判定值例如设定为罩盖65的孔未发生堵塞时的加热器68的温度下降量I L2a-Ll | (对应于图3白色箭头的长度)。E⑶50在加热器68的温度下降量小于堵塞判定值时，判定为罩盖65的孔发生堵塞，在加热器68的温度下降量为堵塞判定值以上时，判定为罩盖65的孔未发生堵塞。如此，ECU50能够检测 A/F传感器42的罩盖65的孔是否发生堵塞。接下来，使用图4所示的流程图来说明检测上述A/F传感器42的罩盖65的堵塞的堵塞检测处理。图4是表示堵塞检测处理的流程图。在步骤SlOl中，E⑶50基于发动机的运转状态识别到发动机停止要求时，向步骤 S102的处理前进。ECU50例如通过成为怠速运转状态的情况或发动机搭载于混合动力车辆时通过成为电动回转期间等，而识别发动机停止要求。在步骤S102中，E⑶50检测加热器68的温度，而判定加热器68的温度是否为规定温度以上。在此，规定温度例如是对A/F传感器42进行活性化时的加热器68的温度。E⑶50 例如能够计测加热器68的阻抗，并基于计测到的阻抗而检测加热器68的温度。ECU50在判定为加热器68的温度为规定温度以上时(步骤S102为是)，向步骤S103的处理前进。另一方面，E⑶50判定为加热器68的温度小于规定温度时(步骤S102为否)，进行通常的发动机停止控制处理，结束本控制处理。在步骤S103中，ECU50取得此时的加热器68的温度Li。然后，ECU50向步骤S104 的处理前进。在步骤S104中，E⑶50进行发动机停止准备控制。具体而言，E⑶50向燃料喷射阀 5发送控制信号S5而停止燃料喷射，从而使气缸12内的燃烧停止。而且，E⑶50向EGR阀 33发送控制信号S33而使EGR阀33为例如全闭，向节流阀34发送控制信号S34而调整开度，从而将在排气通路14内流动的气体的流量保持成大致一定。需要说明的是，在可变容量型的涡轮增压器中，ECU50还为了将在排气通路14内流动的气体的流量保持成大致一定而调整可变喷嘴阀19的开度。由此，能够使冷的气体(空气)从吸气通路13吹向排气通路14。然后，E⑶50向步骤S105的处理前进。在步骤S105中，ECU50判定是否从进行发动机停止准备控制之后经过了规定时间 At，判定为未经过规定时间At时(步骤S105为否)，反复进行步骤S105的处理。另一方面，E⑶50判定为经过了规定时间At时(步骤S105为是)，向步骤S106的处理前进，例如，通过计测加热器68的阻抗而取得此时的加热器68的温度L2。然后，E⑶50向步骤S107 的处理前进。在步骤S107中，E⑶50进行发动机停止控制。具体而言，E⑶50使发动机转速下降为0而使发动机完全停止。然后，E⑶50向步骤S108的处理前进。在步骤S108中，E⑶50判定加热器68的温度的温度差|L2_L11是否小于堵塞判定值ALc。在此，堵塞判定值Δ Lc是罩盖65的孔未发生堵塞的情况下经过规定时间At时的加热器68的温度下降量。E⑶50在判定为温度差|L2-L1|小于堵塞判定值Δ Lc时(步骤S108为是)，判定为A/F传感器42正常地发挥功能，即，判定为A/F传感器42的罩盖65 的孔未发生堵塞(步骤S109)。另一方面，E⑶50判定为温度差|L2-L1|为堵塞判定值ALc 以上时(步骤S108为否)，判定为A/F传感器42发生异常，即，判定为A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞(步骤S110)。E⑶50在步骤S109、S110的处理之后，结束本控制处理。 需要说明的是，步骤S108 110的处理和步骤S107的处理也可以反顺序地进行。即，E⑶50 也可以在进行了步骤S108 110的处理后，进行步骤S107的发动机停止控制。如以上所述，在第一实施方式的内燃机的检测方法中，ECU50在规定期间中使冷的气体(空气)吹向排气通路14，算出该规定期间中的加热器68的温度下降量。加热器68 的温度下降量根据A/F传感器42的罩盖65的孔是否发生堵塞而发生变化。因此，E⑶50 通过算出加热器68的温度下降量而能够检测A/F传感器42的罩盖65的孔是否发生堵塞。 而且，根据第一实施方式的内燃机的检测方法，由于使用加热器68的温度的变化量，因此不会受到传感器元件60的劣化的程度的影响，而能够准确地检测罩盖65的孔是否发生堵
O[第二实施方式]接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。图5是表示第二实施方式的内燃机的排气通路的一部分的结构图。第二实施方式的内燃机的结构为在第一实施方式的内燃机的结构的基础上在排气通路14上设有排气温度传感器43。具体而言，排气温度传感器43设置在与A/F传感器42大致相同的流线上，暴露在与A/F传感器42大致相同的温度的废气中。作为该排气温度传感器43，例如可以使用原本安装在过滤器M的上游侧的排气通路14上的、用于推定过滤器M的温度的排气温度传感器。图6 (a)是表示A/F传感器42的加热器68及排气温度传感器43的各自的温度相对于时间的变化的曲线图。曲线图201表示A/F传感器42的罩盖65的孔未发生堵塞时的加热器68的温度的变化，曲线图202表示A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞时的加热器68的温度的变化。曲线图203表示由排气温度传感器43检测到的温度的变化。需要说明的是，以下，将由排气温度传感器43检测到的温度称为“排气温度”。在时刻tl，E⑶50停止从燃料喷射阀5的燃料的喷射而使气缸12内的燃烧停止， 使气体从吸气通路13吹向排气通路14。设该时刻tl下的由排气温度传感器检测到的温度为“M0”，设时亥Ij tl下的A/F传感器42的加热器68的温度为“Li ”。图6(b)是表示加热器68的温度与排气温度的关系的曲线图。图6(b)是将图6(a) 所示的曲线图修改成表示加热器68的温度与排气温度的关系的曲线图后的曲线图。曲线图301是表示A/F传感器42的罩盖65的孔未发生堵塞时的加热器68的温度与排气温度的关系的曲线图。曲线图302是表示A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞时的加热器68 的温度与排气温度的关系的曲线图。如图6 (b)所示，曲线图301成为大致直线，相对于此，曲线图302成为向加热器68 的温度升高的方向弯曲的曲线图。如曲线图301所示，当A/F传感器42的罩盖65的孔未发生堵塞时，加热器68的温度的变化相对于排气温度的变化的比例成为大致一定。相对于此，如曲线图302所示，当A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞时，加热器68的温度的变化相对于排气温度的变化的比例较大地变化。例如，随着排气温度从温度MO下降，A/F传感器42的罩盖65的孔未发生堵塞时的加热器68的温度下降的比例如曲线图301所示成为大致一定。另一方面，如曲线图302 的切线IL1、IL2所示，随着排气温度从温度MO下降，曲线图302的切线的斜率逐渐增大。 即，随着排气温度从温度MO下降，A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞时的加热器68的温度下降的比例逐渐增大。因此，在第二实施方式的内燃机的检测方法中，E⑶50求出加热器68的温度的变化相对于排气温度的变化的比例，并判定该变化的比例是否大致一定。例如，ECU50在排气温度进行变化的规定时间期间，每隔一定时间检测加热器68的温度，求出图6(b)所示的表示排气温度与加热器68的温度的关系的映射。并且，E⑶50使用该映射求出加热器68的温度的变化相对于排气温度的变化的比例，判定求出的该比例是否为大致一定。ECU50在求出的该比例为大致一定时，判定为A/F传感器42的罩盖65的孔未发生堵塞。另一方面， 在求出的该比例未成为大致一定，而是如曲线图302所示相对于排气温度的变化而加热器 68的温度向升高的方向变化时，E⑶50判定为A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞。例如，E⑶50在随着排气温度从温度MO下降而加热器68的温度下降的比例逐渐增大时，视为加热器68的温度向升高的方向变化，判定为A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞。如以上所述，根据第二实施方式的内燃机的检测方法，与第一实施方式的内燃机的检测方法同样地，由于使用加热器68的温度的变化量，因此能够不受到传感器元件60的劣化的程度的影响而准确地检测罩盖65的孔是否发生堵塞。此外，在第二实施方式的内燃机的检测方法中，ECU50以由排气温度传感器43检测出的排气温度的温度变化为基准，进行A/F传感器42的罩盖65的堵塞检测处理。因此，根据第二实施方式的内燃机的检测方法，即使没有使气缸12内的燃烧停止且使在排气通路中流动的气体的温度大幅下降，只要在排气温度进行变化的规定期间中将废气的流量保持成大致一定，就能够检测出A/F传感器42的罩盖65的孔发生了堵塞的情况。因此，根据第二实施方式的内燃机的检测方法，例如即使在怠速运转状态的情况下，也能够检测出A/F传感器42的罩盖65的孔发生了堵塞的情况。[第三实施方式]接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。第三实施方式的内燃机的结构与第一实施方式的内燃机的结构(图1)相同。与图3同样地，图7是表示A/F传感器42的加热器68的温度相对于时间的变化的曲线图。曲线图401表示A/F传感器42的罩盖65的孔未发生堵塞时的加热器68的温度的变化，曲线图402 404表示A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞时的加热器68的温度的变化。在图7中，曲线图402 404中表示的A/F传感器42的状态中，罩盖65的孔的堵塞状况最大的是曲线图404所示的A/F传感器42的状态，罩盖65的孔的堵塞状况最小的是曲线图402所示的A/F传感器42的状态。在时刻tl，在罩盖65的孔未发生堵塞的情况及罩盖65的孔发生堵塞的情况中的任一情况下，加热器68的温度都为Li。在时刻tl，E⑶50停止从燃料喷射阀5的燃料的喷射而使气缸12内的燃烧停止，使气体从吸气通路13吹向排气通路14。在从时刻tl经过了规定时间Δ t后的时刻t2，如白色箭头所示，罩盖65的孔未发生堵塞时的加热器68的温度成为L2a。另一方面，在时刻t2，如黑色箭头所示，罩盖65的孔发生堵塞时的加热器68的温度成为L2b L2d。S卩，罩盖65的孔的堵塞状况越大时，加热器68的温度下降量(黑色箭头的长度)越小。这是因为罩盖65的孔的堵塞状况越大时气体越难以通过孔。因此，在第三实施方式的内燃机的检测方法中，E⑶50根据附着在罩盖65的孔上的阻碍物质的量而预先设定加热器68的温度下降量的阈值，从而判定加热器68的温度下降量是否小于该阈值。如此，能够判定附着在罩盖65的孔上的阻碍物质的量是否多于与该阈值对应的阻碍物质的量。例如，若预先设定与通过清洗A/F传感器42而能够除去的阻碍物质的极限量对应的阈值，则ECU50能够判定是否是通过清洗能够除去的量的阻碍物质附着于A/F传感器42。具体而言，当加热器68的温度下降量小于该阈值时，ECU50判定为通过清洗不可能除去的量的阻碍物质附着于A/F传感器42。此时，ECU50可以通过例如将设置在驾驶席上的警告灯点亮等，而向驾驶员通知催促A/F传感器42的更换等的异常状态。需要说明的是，在上述的例子中，以第一实施方式为例进行了叙述，但也能够将第二实施方式和第三实施方式组合。在第二实施方式中，ECU50在随着排气温度从温度MO下降而加热器68的温度下降的比例逐渐增大时，视为加热器68的温度向升高的方向变化，判定为A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞。附着于罩盖65的孔上的阻碍物质的量越多， 加热器68的温度升高的程度越大。即，图6(b)所示的曲线图302进一步向加热器68的温度升高的方向弯曲。因此，关于使排气温度从温度MO下降时的加热器68的温度下降的比例，若根据附着在罩盖65的孔上的阻碍物质的量来设定阈值，则与上述的例子同样地， ECU50能够判定附着在罩盖65的孔上的阻碍物质的量是否多于与该阈值对应的阻碍物质的量。[第四实施方式]接下来，对本发明的第四实施方式进行说明。图8是表示第四实施方式的内燃机的排气通路的一部分的结构图。如图8所示， 在第四实施方式的内燃机中，A/F传感器42设置在过滤器M的下游侧的排气通路14上。 需要说明的是，除此以外的结构与第一实施方式的内燃机的结构(图1)相同。过滤器M具有开设有多个细孔的隔壁，使废气通过该隔壁，从而利用该隔壁来捕集废气中的阻碍物质。该隔壁担载有钼(Pt)、氧化铈(CeC^)等氧化催化剂，捕集到的阻碍物质被该氧化催化剂氧化。因此，当过滤器M正常地发挥功能时，阻碍物质几乎不会附着在设置于过滤器M的下游侧的排气通路14上的A/F传感器42的罩盖65的孔上。相对于此，过滤器M的隔壁等破裂等而捕集废气中的阻碍物质的功能下降时，阻碍物质会向该过滤器M的下游侧的排气通路14流出。因此，这种情况下，设置在过滤器M 的下游侧的排气通路14上的A/F传感器42的罩盖65的孔会附着阻碍物质，从而发生堵塞。
因此，在第四实施方式的内燃机的检测方法中，E⑶50算出设置在过滤器M的下游侧的排气通路14上的A/F传感器42的加热器68的温度变化，使用第一或第二实施方式的内燃机的检测方法，判定A/F传感器42的罩盖65的孔是否发生堵塞。由此，能够判定过滤器M是否正常地发挥功能。具体而言，E⑶50在判定为A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞时，能够判定为过滤器M的功能下降，在判定为A/F传感器42的罩盖65的孔未发生堵塞时，能够判定为过滤器M正常地发挥功能。[应用例]接下来，对应用例进行说明。在上述的各实施方式中，E⑶50基于加热器68的温度的变化量而判定罩盖65的孔是否发生了堵塞。上述检测方法是利用了罩盖65发生堵塞时吹到加热器68上的气体的流量比罩盖65的孔未发生堵塞时吹到加热器68上的气体的流量少这一情况的方法。与此相反地，罩盖65发生破裂时吹到加热器68上的气体的流量比罩盖65未发生破裂时吹到加热器68上的气体的流量大。与图3同样地，图9 (a)是表示A/F传感器42的加热器68的温度相对于时间的变化的曲线图。曲线图501表示A/F传感器42的罩盖65既未发生堵塞也未发生破裂时的加热器68的温度的变化，曲线图502表示A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞时的加热器 68的温度的变化。曲线图503表示A/F传感器42的罩盖65发生破裂时的加热器68的温度的变化。在时刻tl，E⑶50停止从燃料喷射阀5的燃料的喷射而使气缸12内的燃烧停止， 从而使气体从吸气通路13吹向排气通路14。在从时刻tl经过了规定时间Δ t后的时刻t2，罩盖65既未发生堵塞也未发生破裂时的加热器68的温度成为L2a。另一方面，在时刻t2，罩盖65的孔发生堵塞时的加热器 68的温度成为L2b ( > L2a)，罩盖65发生破裂时的加热器68的温度成为L21A ( < L2a)。从图9 (a)可知，与罩盖65未发生破裂时相比，在A/F传感器42的罩盖65发生破裂时，吹到加热器68上的气体的流量增大，因此相对于时间的经过的加热器68的温度下降量增大。因此，在上述的各实施方式的应用例的内燃机的检测方法中，ECU50基于加热器
68的温度的变化量，不仅判定罩盖65的孔是否发生堵塞，而且也判定罩盖65是否发生破 m农。在第一实施方式的应用例中，ECU50除了判定加热器68的温度下降量是否小于预先决定的堵塞判定值之外，还判定加热器68的温度下降量是否小于预先决定的破裂判定值。在此，破裂判定值是通过试验等预先求出的适合值，设定为比堵塞判定值小的值。ECU50 在加热器58的温度下降量小于破裂判定值时，判定为罩盖65发生破裂，在加热器58的温度下降量成为破裂判定值以上时，判定为罩盖65未发生破裂。即，E⑶50在加热器58的温度下降量小于堵塞判定值且为破裂判定值以上时，判定为A/F传感器42的罩盖65既未发生堵塞也未发生破裂。与图6(b)同样地，图9(b)是表示加热器68的温度与排气温度的关系的曲线图。 曲线图601是表示A/F传感器42的罩盖65既未发生堵塞也未发生破裂时的加热器68的温度与排气温度的关系的曲线图。曲线图602是表示A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞时的加热器68的温度与排气温度的关系的曲线图。曲线图603是表示A/F传感器42的罩盖65发生破裂时的加热器68的温度与排气温度的关系的曲线图。如图9(b)所示，曲线图601成为大致直线，相对于此，曲线图603成为向加热器68 的温度降低的方向弯曲的曲线图。如曲线图601所示，A/F传感器42的罩盖65既未发生堵塞也未发生破裂时的加热器68的温度相对于排气温度的变化以大致一定的比例进行变化。相对于此，如曲线图603所示，在A/F传感器42的罩盖65发生破裂时，与罩盖65的孔发生堵塞时(曲线图60 同样地，加热器68的温度的变化相对于排气温度的变化的比例变化较大。例如曲线图603的切线的斜率ILla、ILh所示，随着排气温度从温度MO下降，而曲线图603的切线的斜率逐渐减小。即，随着排气温度从温度MO下降，而A/F传感器42的罩盖65发生破裂时的加热器68的温度下降的比例逐渐减小。因此，在第二实施方式的应用例中，E⑶50在加热器68的温度的变化相对于排气温度的变化的比例未成为大致一定时，对加热器68的温度的变化相对于排气温度的变化的比例逐渐如何变化进行判定。具体而言，如曲线图602所示，当相对于排气温度的变化而加热器68的温度向升高的方向变化时，ECU50判定为A/F传感器42的罩盖65的孔发生堵塞。另一方面，如曲线图603所示，当相对于排气温度的变化而加热器68的温度向降低的方向变化时，ECU50判定为A/F传感器42的罩盖65发生破裂。例如，随着排气温度从温度 MO下降，当加热器68的温度的下降的比例逐渐增大时，ECU50判定为A/F传感器42的罩盖 65的孔发生堵塞，当加热器68的温度的下降的比例逐渐减小时，ECU50判定为A/F传感器 43的罩盖65发生破裂。如以上所述，根据应用例的内燃机的检测方法，基于加热器68的温度的变化量， 不仅能够判定罩盖65的孔是否发生堵塞，而且也能够判定罩盖65是否发生破裂。需要说明的是，在上述的应用例中，虽然也判定罩盖65的孔是否发生堵塞，但并不局限于此，当然也可以仅判定罩盖65是否发生破裂。[变形例]在上述的各实施方式及应用例中，E⑶50基于加热器68的阻抗检测加热器68的温度，基于加热器68的温度的变化量而判定是否发生罩盖65的孔堵塞(或罩盖65破裂)。然而，ECU50也可以取代使用温度的变化量的情况而使用加热器68的阻抗的变化量，来判定罩盖65的孔是否发生堵塞(或罩盖65的破裂)。例如，就第一实施方式的例子而言，E⑶50 也可以取代判定时刻tl t2期间的温度变化量是否小于堵塞判定值的情况，而判定时刻 tl t2期间的阻抗的变化量是否小于与堵塞判定值对应的阻抗。另外，本发明并未限定为适用于A/F传感器，在其他各种传感器中也可以适用。此外，在上述的各实施方式及应用例中，为了判定罩盖的孔是否发生堵塞而进行上述的检测处理，但并不局限于此。即，即使对于没有罩盖的传感器，通过进行上述的检测处理，也能够准确地判定阻碍物质是否直接附着在该传感器上。例如，在取代A/F传感器而使用温度传感器时也能够适用本发明。这种情况下， ECU50基于由该温度传感器检测到的温度的变化量，使用上述的各实施方式及应用例的检测方法，能够判定该温度传感器上是否附着有阻碍物质。需要说明的是，在此，ECU50并不局限于使用温度的变化量，当然也可以取而代之地使用与温度相关的温度传感器的信号输出值(电压值或电流值)的变化量，来判定是否附着有阻碍物质。另外，本发明并未限定为适用于传感器，只要是相对于排气通路的气体的流动而温度发生变化的变温部件就能够适用，这种情况不言自明。此外，本发明并不局限于上述的实施方式，而在不违反从权利要求的范围及说明书整体读取的发明的宗旨或思想的范围内能够适当变更，伴随此种变更的实施方式也包含在本发明的技术范围内。[工业实用性]本发明能够应用于具备根据排气温度进行变化的传感器等变温部件的内燃机中。
权利要求
1.一种内燃机的检测装置，适用于具备变温部件的内燃机，所述变温部件设置在排气系统中，因所述排气系统中的气体的流动而产生温度变化，所述内燃机的检测装置的特征在于，具备温度相关值检测单元，检测与所述变温部件的温度相关的相关值；及变化量计算单元，算出所述气体的流动产生的期间中的由所述温度相关值检测单元检测到的所述相关值的变化量。
2.根据权利要求1所述的内燃机的检测装置，其中， 所述变温部件是气体传感器的电加热器，所述温度相关值检测单元将所述电加热器的阻抗作为所述相关值而进行检测。
3.根据权利要求1所述的内燃机的检测装置，其中， 所述变温部件是温度传感器，所述温度相关值检测单元将所述温度传感器的信号输出值作为所述相关值而进行检测。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的检测装置，其中，在所述排气系统中与所述变温部件大致相同的流线上设有对所述气体的温度进行检测的排气温度传感器，所述变化量计算单元算出所述相关值的变化相对于所述排气温度传感器所检测到的排气温度的变化的比例。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的检测装置，其中， 在所述排气系统中设有过滤器部件，所述变温部件设置在所述过滤器部件的下游侧。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的检测装置，其中，具备判定单元，该判定单元根据附着在所述变温部件上的所述阻碍物质的量而设定所述变化量的阈值，并判定由所述变化量计算单元算出的所述变化量是否小于所述阈值。
全文摘要
内燃机的检测装置优选适用于具备变温部件的内燃机，该变温部件设置在排气系统中，因该排气系统中的气体的流动而产生温度变化。温度相关值检测单元检测与所述变温部件的温度相关的相关值。在此，所谓相关值包含变温部件的阻抗、由变温部件发送的电流或电压等的信号输出值、变温部件的温度自身的值。变化量计算单元算出由所述温度相关值检测单元检测到的所述相关值的变化量。
文档编号F02D45/00GK102317605SQ20098015687
公开日2012年1月11日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者曲田尚史 申请人:丰田自动车株式会社