燃比维持为理论空燃比时的线性特性空燃比传感器的输出电流Ip’与电极间电压Vs’的关系。如图5所示，电极间电压Vs’低时，随着电极间电压Vs’增加，输出电流Ip’增加。当电极间电压Vs’进一步增加时，输出电流Ip’大致恒定。当电极间电压Vs’进一步增加时，随着电极间电压Vs’增加，输出电流Ip’增加。在图5中，输出电流Ip’成为大致恒定的电压区域称为界限电流区域LC。这样，输出电流Ip’具有界限电流区域LC是由于排气气体向排气气体侧电极的扩散由扩散律速层进行律速。在输出电流Ip’具有界限电流区域LC的情况下，有可能空燃比传感器的响应性降低，且输出电流Ip’具有迟滞。
[0045]与此相对，如图4所示，本发明的实施例的下游侧传感器27d的输出电流Ip不具有界限电流区域。这是由于，本发明的实施例的下游侧传感器27d不具备扩散律速层。其结果，提高了下游侧传感器27d的响应性。而且，如上所述，由于在电极55、56间施加了基准电压Vr，所以促进了在排气气体侧电极55的反应。其结果，输出电流Ip不具有迟滞。因此，能够准确地检测空燃比。
[0046]此外，本发明的实施例的下游侧传感器27d的涂层58在形成为输出电流Ip不具有界限电流区域这一点与线性特性空燃比传感器的扩散律速层构成不同。具体而言，涂层58例如具有比线性特性空燃比传感器的扩散律速层大的气孔率。
[0047]在本发明中，在用Ip(Vs)表示电极间电压Vs下的输出电流Ip时，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时，判断为输出电流具有界限电流区域。与此相对，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时，判断为输出电流不具有界限电流区域。
[0048]图6表示本发明的实施例的下游侧传感器27d的各种空燃比下的输出电流Ip与电极间电压Vs的关系。在图6中，曲线0&、03、(^、0(1、06、0€、08、01、(^分别表示空燃比被维持为12、13、14、理论空燃比(14.6)、15、18、25、40的情况下的输出电流Ip。另外，曲线Cj表示大气与排气气体侧电极55接触的情况下的输出电流Ip。从图6可知，随着空燃比变大，输出电流Ip变大。
[0049]图7表示在本发明的实施例的下游侧传感器27d中，电极间电压Vs被维持为基准电压Vr的情况下的空燃比AF与输出电流Ip的关系。从图7可知，随着空燃比AF变大，输出电流Ip变大。另外，在空燃比AF为基准空燃比时，输出电流Ip成为基准电流Is( > O)。此外，在图7所示的例子中，基准空燃比被看做理论空燃比。
[0050]这样，能够根据下游侧传感器27d的输出电流Ip检测排气气体中的氧浓度或空燃比。因此，在本发明的实施例中，在输出电流Ip比基准电流Is小时，判断为空燃比AF比理论空燃比AFS小，S卩，比理论空燃比AFS浓，在输出电流Ip比基准电流Is大时，判断为空燃比AF比理论空燃比AFS大，S卩，比理论空燃比AFS稀。
[0051]然后，基于该判断结果控制空燃比。例如，在基于下游侧传感器27d的输出电流Ip判断为空燃比AF比理论空燃比AFS小时，进行控制以使得空燃比AF变大。另一方面，在基于下游侧传感器27d的输出电流Ip判断为空燃比AF比理论空燃比AFS大时，进行控制以使得空燃比AF变小。在该例子中，将理论空燃比AFS，即基准空燃比作为目标值来控制空燃比AF。此外，通过控制例如燃料喷射量或吸入空气量来控制空燃比AF。
[0052]此外，基准电压Vr被设定为在基准空燃比附近，输出电流Ip相对于空燃比AF的变化变大。这样一来，能够更准确地检测出空燃比AF比基准空燃比小还是大。
[0053]图8表示执行上述空燃比控制的程序。当参照图8时，在步骤101中，判别下游侧传感器27d的输出电流Ip是否比基准电流Is小。在Ip〈Is时，进入步骤102，进行控制以使得空燃比变大。在Ip多Is时，进入步骤103，进行控制以使得空燃比变小。
[0054]接着，说明本发明的另一实施例。在以下说明中，针对图1至图8所示的实施例的差异进行说明。
[0055]图9A表示下游侧传感器27d的温度比较低时的输出电流Ip，图9B表示下游侧传感器27d的温度比较高时的输出电流Ip。从图9A和图9B可知，当下游侧传感器27d的温度变高时，输出电流Ip变高。因此，当基于恒定的基准电流Is检测空燃比时，有可能会误检测。
[0056]因此，在本发明的另一实施例中，基于下游侧传感器27d的温度Ts设定基准电流Is。具体而言，如图10所示，设定为随着下游侧传感器27d的温度Ts升高，基准电流Is变大。其结果，不管下游侧传感器27d的温度Ts如何，都能够准确地检测空燃比，因此，能够准确地控制空燃比。此外，基准电流Is以图10所示的映射的形式预先存储在R0M32内。
[0057]图11表示执行本发明的另一实施例的空燃比控制的程序。当参照图11时，在步骤10a中，检测下游侧传感器27d的温度Ts。在接着的步骤10b中，根据图10的映射算出基准电流Is。在接着的步骤101中，判别下游侧传感器27d的输出电流Ip是否比基准电流Is小。在Ip〈Is时，进入步骤102，进行控制以使得空燃比变大。在Ip彡Is时，进入步骤103，进行控制以使得空燃比变小。
[0058]接着，说明本发明的又一实施例。在以下说明中，针对图1至图8所示的实施例的差异进行说明。
[0059]在上述实施例中，设定基准电压Vr以使得基准电流Is成为正值。而在本发明的又一实施例中，设定基准电压Vr以使得基准电流Is成为零。这样一来，检测误差变小。
[0060]图12A表示下游侧传感器27d的温度Ts比较低时的输出电流Ip与电极间电压Vs的关系，图12B表示下游侧传感器27d的温度比较高时的输出电流Ip与电极间电压Vs的关系。从图12A和图12B可知，当下游侧传感器27d的温度变高时，输出电流Ip成为零的基准电压Vr变低。因此，当一边施加恒定的基准电压Vr —边基于基于检测到的输出电流Ip检测空燃比时，有可能会误检测。
[0061]因此，在本发明的又一实施例中，基于下游侧传感器27d的温度Ts设定基准电压Vr。具体而言，如图13所示，设定为随着下游侧传感器27d的温度Ts升高而基准电压Vr降低。其结果，不管下游侧传感器27d的温度Ts如何，都能够准确地检测空燃比，因此，能够准确地控制空燃比。此外，基准电压Vr以图13所示的映射的形式预先存储在R0M32内。
[0062]图14表示执行本发明的又一实施例的基准电压控制的程序。当参照图14时，在步骤200a中，检测下游侧传感器27d的温度Ts。在接着的步骤10b中，根据图13的映射算出基准电压Vr。在下游侧传感器27d中，电极间电压Ns被维持为这样算出的基准电压Vr0
[0063]标号说明
[0064]I内燃机主体
[0065]22排气歧管
[0066]24、26 排气管
[0067]23a^25a三元催化剂
[0068]27u、27d用于检测氧浓度或空燃比的传感器
[0069]54固体电解质体
[0070]55排气气体侧电极
[0071]56基准气体侧电极
[0072]70 电路
【主权项】
1.一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。2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置， 用于检测氧浓度或空燃比的传感器具有随着空燃比变大而输出电流增大的特性。3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置， 在输出电流比与基准空燃比对应的基准电流小时，判断为空燃比比基准空燃比小，在输出电流比基准电流大时，判断为空燃比比基准空燃比大，基于判断结果来控制空燃比。4.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置， 基于用于检测氧浓度或空燃比的传感器的温度来设定基准电流。5.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置， 随着用于检测氧浓度或空燃比的传感器的温度升高，基准电流被设定为越大。6.根据权利要求3至5中任一项所述的内燃机的控制装置， 基准空燃比为理论空燃比。7.根据权利要求3至6中任一项所述的内燃机的控制装置， 设定基准电压以使得基准电流成为正值。8.根据权利要求3至6中任一项所述的内燃机的控制装置， 设定基准电压以使得基准电流成为零。9.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃机的控制装置，基准气体为大气。
【专利摘要】在内燃机排气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、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大气接触的大气侧电极以及在这些电极间施加基准电压的电路。用于检测氧浓度或空燃比的传感器具有如下当在空燃比恒定时使施加在电极间的电压(Vs)增加下去时输出电流(Ip)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(Ip)来控制空燃比。
【IPC分类】G01N27/409, G01N27/41
【公开号】CN105164525
【申请号】CN201380058124
【发明人】青木圭一郎, 林下刚
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2013年5月24日
【公告号】EP2957904A1, US20150337752, WO2014125661A1