内燃机的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机的控制装置。
【背景技术】
[0002]已公知如下的内燃机的控制装置(参照专利文献I):在内燃机排气通路内配置具备固体电解质体、设置在固体电解质体的一侧并与排气气体接触的排气气体侧电极、设置在固体电解质体的另一侧并与基准气体接触的基准气体侧电极以及覆盖排气气体侧电极的扩散律速层的氧浓度传感器，基于氧浓度传感器的输出控制空燃比。该氧浓度传感器在空燃比小于理论空燃比时产生比理论空燃比所对应的基准电压高的输出电压，在空燃比大于理论空燃比时产生比基准电压低的输出电压。因此，在输出电压比基准电压高时判断为空燃比小于理论空燃比，进行控制以使得空燃比变大。另一方面，在输出电压比基准电压低时判断为空燃比大于理论空燃比，进行控制以使得空燃比变小。在该情况下，扩散律速层具有制约排气气体的扩散速度的作用。此外，在该氧浓度传感器中，不在排气气体侧电极与基准气体侧电极之间施加电压。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2006-291893号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的问题
[0007]然而，在专利文献I中，由于排气气体侧电极被扩散律速层覆盖，所以氧浓度传感器的响应性降低。其结果，氧浓度传感器的输出电压具有迟滞。即，空燃比横跨理论空燃比而增大的情况下的输出电压的变化与空燃比横跨理论空燃比而减小的情况下的输出电压的变化相互不同。因此，特别是空燃比接近理论空燃比时，尽管空燃比小于理论空燃比，但输出电压有时比基准电压低，尽管空燃比大于理论空燃比，但输出电压有时比基准电压高。其结果，不能准确地检测空燃比，因此，有可能不能准确地控制空燃比。为了解决该问题，需要复杂的构成或控制。
[0008]用于解决问题的手段
[0009]根据本发明，提供一种内燃机的控制装置，在内燃机排气气体通路内配置用于检测排气气体中的氧浓度或空燃比的传感器，所述传感器具备:固体电解质体；排气气体侧电极，设置在固体电解质体的一侧并与排气气体接触；基准气体侧电极，设置在固体电解质体的另一侧并与基准气体接触；以及电路，在所述电极间施加基准电压，该用于检测氧浓度或空燃比的传感器具有当在空燃比恒定时使施加在电极间的电压增加下去时输出电流持续增大而不会具有界限电流区域的特性，基于用于检测氧浓度或空燃比的传感器的输出电流来控制空燃比。
[0010]发明的效果[0011 ] 能够以简单的构成准确地控制空燃比。
【附图说明】
[0012]图1是内燃机的整体图。
[0013]图2是用于检测氧浓度或空燃比的传感器的部分放大剖视图。
[0014]图3是用于检测氧浓度或空燃比的传感器的电路的示意图。
[0015]图4是表示本发明的实施例的用于检测氧浓度或空燃比的传感器的输出电流与电极间电压的关系的图。
[0016]图5是表示以往的线性特性空燃比传感器的输出电流与电极间电压的关系的图。
[0017]图6是表示本发明的实施例的用于检测氧浓度或空燃比的传感器的输出电流与电极间电压的关系的图。
[0018]图7是表示本发明的实施例的用于检测氧浓度或空燃比的传感器的输出电流与空燃比的关系的图。
[0019]图8是执行空燃比控制程序的流程图。
[0020]图9A是表示用于检测氧浓度或空燃比的传感器的输出电流与空燃比的关系的图。
[0021]图9B是表示用于检测氧浓度或空燃比的传感器的输出电流与空燃比的关系的图。
[0022]图10是表示基准电流Is的图。
[0023]图11是执行本发明的另一实施例的空燃比控制程序的流程图。
[0024]图12A是表示用于检测氧浓度或空燃比的传感器的输出电流与电极间电压的关系的图。
[0025]图12B是表示用于检测氧浓度或空燃比的传感器的输出电流与电极间电压的关系的图。
[0026]图13是表示基准电压Vr的图。
[0027]图14是执行基准电压控制程序的流程图。
【具体实施方式】
[0028]图1示出了将本发明应用于火花点火式内燃机的情况。然而，本发明也能够应用于压缩点火式内燃机。
[0029]参照图1，I表不具备例如4个气缸的内燃机主体，2表不缸体，3表不缸盖，4表不活塞，5表不燃烧室，6表不进气阀，7表不进气口，8表不排气阀，9表不排气口，10表不火花塞。进气口 7经由对应的进气歧管11与调压箱(surge tank) 12连结，调压箱12经由进气管13与空气过滤器14连结。在进气管13内配置用于检测吸入空气量的空气流量计15和由致动器16驱动的节流阀17。另外，在各进气口 7内配置电子控制式的燃料喷射阀18。这些燃料喷射阀18经由共用的共轨(common rail) 19与燃料栗20连结，燃料栗20与燃料箱21连结。
[0030]另一方面，排气口 9经由排气歧管22与容量比较小的催化剂转换器23连结。催化剂转换器23经由排气管24与容量比较大的催化剂转换器25连结，催化剂转换器25与排气管26连结。催化剂转换器23、25内分别具备三元催化剂23a、25a这样的催化剂。在三元催化剂23a上游的排气歧管22安装有用于检测排气气体中的氧浓度或空燃比的传感器27u，在三元催化剂23a下游的排气管24安装有用于检测排气气体中的氧浓度或空燃比的传感器27d。在以下说明中，将传感器27u称为上游侧传感器，将传感器27d称为下游侧传感器。
[0031]电子控制单元30包括数字计算机，具备通过双向总线31相互连接而成的R0M(只读存储器)32、RAM (随机存取存储器)33、CPU (微处理器)34、输入端口 35以及输出端口 36。在加速踏板39安装有用于检测加速踏板39的踩踏量的负荷传感器40。空气流量计15、传感器27u、27d以及负荷传感器40的输出信号被分别经由对应的AD转换器37输入至输入端口 35。进而，在输入端口 35连接有每当曲轴旋转一定角度例如30曲轴转角时产生输出脉冲的曲轴转角传感器41。在CPU34中，基于来自曲轴转角传感器41的输出脉冲算出内燃机转速。另一方面，输出端口 36经由对应的驱动电路38分别与火花塞10、致动器16、燃料喷射阀18以及燃料栗20连接。
[0032]图2表示下游侧传感器27d的部分放大剖视图。此外，上游侧传感器27u与下游侧传感器27d同样地构成。此外，也能够由与下游侧传感器27d不同构成的传感器构成上游侧传感器27u。
[0033]参照图2，50表示壳体，51表示由壳体50保持的传感器元件、52表示具有开口 53的罩。传感器元件51具备杯状的固体电解质体54、设置在固体电解质体54的外表面的排气气体侧电极55以及设置在固体电解质体54的内表面的基准气体侧电极56。传感器元件51和罩52配置在排气管24的内部空间24a内。因此，排气管24内的排气气体经由罩52的开口 53向传感器元件51周围导入，排气气体侧电极55与排气气体接触。另一方面，在固体电解质体54的内部空间形成有导入基准气体的基准气体室57。因此，基准气体侧电极56与基准气体接触。在图2所示的例子中，基准气体由大气形成，因此，也将基准气体侧电极56称为大气侧电极。在图2所示的例子中，固体电解质体54由氧化锆这样的固体电解质形成。电极55、56由铀这样的贵金属形成。
[0034]排气气体侧电极55由涂层58覆盖，涂层58由催化剂层59覆盖，催化剂层59由阱(trap)层60覆盖。涂层58用于保护排气气体侧电极55，例如由尖晶石这样的多孔陶瓷形成。催化剂层59用于除去排气气体中的氢，例如由被氧化铝这样的多孔陶瓷支撑的铂这样的贵金属形成。阱层60用于捕获沉积物这样的排气气体中的异物，例如由氧化铝这样的多孔陶瓷形成。
[0035]如图3所示，下游侧传感器27d还具备在电极55、56间施加电压的电路70。当参照图3时，电路70具备:提供偏置电压Vo的偏置电源71、提供基准电压Vr的基准电源72、被提供电源电压Vb的运算放大器73、提供电阻R的电阻器74以及输出端子75。偏置电源71在一方与作为正极的大气侧电极56连接，在另一方与基准电源72连接，基准电源72与运算放大器73的+端子连接。作为负极的排气气体侧电极55在一方与运算放大器73的-端子连接，在另一方经由电阻器74与输出端子75连接。输出端子75被输入至电子控制单元30(图1)，在电子控制单元30中检测作为输出端子75的电位的输出电压Eo。
[0036]电路70在电极55、56间施加电压以使得电极55、56间的电压Vs维持为基准电压Vr，此时，在电极55、56间流动电流Ip。在该情况下，输出电压Eo用下面的式子(I)表不。
[0037]Eo = Vr+Vo+Ip.R (I)
[0038]式子⑴被改写成下面的式子(2)。
[0039]Ip = (Eo-Vr-Vo) /R (2)
[0040]在图3所示的实施例中，检测输出电压Eo，并使用式子⑵求出输出电流Ip。在另一实施例中，直接检测输出电流Ip。此外，在图3中，E和Ri分别表示固体电解质体54的电动势和内部电阻(Vs = E+Ip.Ri) ο
[0041]另外，下游侧传感器27d也具备检测传感器元件51的阻抗的电路。传感器元件51的阻抗表示传感器元件51或下游侧传感器27d的温度。
[0042]另外，如上所述，排气气体与排气气体侧电极55接触。因此，在排气气体侧电极55中，排气气体中的HC、CO与氧发生反应。其结果，在电极55、56间流动电流Ip。
[0043]图4表示将空燃比维持为理论空燃比时的下游侧传感器27d的电极间电压Vs与输出电流Ip的关系。从图4可以看出，当使电极间电压Vs增加下去时，输出电流Ip持续增大。
[0044]此外，具备固体电解质体、设置在固体电解质体的一侧并与排气气体接触的排气气体侧电极、设置在固体电解质体的另一侧并与基准气体接触的基准气体侧电极、在这些电极间施加电压的电路以及覆盖排气气体侧电极的扩散律速层的线性特性空燃比传感器是公知的。图5表示将空