內(nèi)燃機的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已公知如下的內(nèi)燃機的控制裝置(參照專利文獻I):在內(nèi)燃機排氣通路內(nèi)配置具備固體電解質(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)并與基準(zhǔn)氣體接觸的基準(zhǔn)氣體側(cè)電極以及覆蓋排氣氣體側(cè)電極的擴散律速層的氧濃度傳感器，基于氧濃度傳感器的輸出控制空燃比。該氧濃度傳感器在空燃比小于理論空燃比時產(chǎn)生比理論空燃比所對應(yīng)的基準(zhǔn)電壓高的輸出電壓，在空燃比大于理論空燃比時產(chǎn)生比基準(zhǔn)電壓低的輸出電壓。因此，在輸出電壓比基準(zhǔn)電壓高時判斷為空燃比小于理論空燃比，進行控制以使得空燃比變大。另一方面，在輸出電壓比基準(zhǔn)電壓低時判斷為空燃比大于理論空燃比，進行控制以使得空燃比變小。在該情況下，擴散律速層具有制約排氣氣體的擴散速度的作用。此外，在該氧濃度傳感器中，不在排氣氣體側(cè)電極與基準(zhǔn)氣體側(cè)電極之間施加電壓。
[0003]在先技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2006-291893號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]然而，在專利文獻I中，由于排氣氣體側(cè)電極被擴散律速層覆蓋，所以氧濃度傳感器的響應(yīng)性降低。其結(jié)果，氧濃度傳感器的輸出電壓具有遲滯。即，空燃比橫跨理論空燃比而增大的情況下的輸出電壓的變化與空燃比橫跨理論空燃比而減小的情況下的輸出電壓的變化相互不同。因此，特別是空燃比接近理論空燃比時，盡管空燃比小于理論空燃比，但輸出電壓有時比基準(zhǔn)電壓低，盡管空燃比大于理論空燃比，但輸出電壓有時比基準(zhǔn)電壓高。其結(jié)果，不能準(zhǔn)確地檢測空燃比，因此，有可能不能準(zhǔn)確地控制空燃比。為了解決該問題，需要復(fù)雜的構(gòu)成或控制。
[0008]用于解決問題的手段
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供一種內(nèi)燃機的控制裝置，在內(nèi)燃機排氣氣體通路內(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)在空燃比恒定時使施加在電極間的電壓增加下去時輸出電流持續(xù)增大而不會具有界限電流區(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。
[0010]發(fā)明的效果[0011 ] 能夠以簡單的構(gòu)成準(zhǔn)確地控制空燃比。
【附圖說明】
[0012]圖1是內(nèi)燃機的整體圖。
[0013]圖2是用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的部分放大剖視圖。
[0014]圖3是用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的電路的示意圖。
[0015]圖4是表示本發(fā)明的實施例的用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流與電極間電壓的關(guān)系的圖。
[0016]圖5是表示以往的線性特性空燃比傳感器的輸出電流與電極間電壓的關(guān)系的圖。
[0017]圖6是表示本發(fā)明的實施例的用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流與電極間電壓的關(guān)系的圖。
[0018]圖7是表示本發(fā)明的實施例的用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流與空燃比的關(guān)系的圖。
[0019]圖8是執(zhí)行空燃比控制程序的流程圖。
[0020]圖9A是表示用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流與空燃比的關(guān)系的圖。
[0021]圖9B是表示用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流與空燃比的關(guān)系的圖。
[0022]圖10是表示基準(zhǔn)電流Is的圖。
[0023]圖11是執(zhí)行本發(fā)明的另一實施例的空燃比控制程序的流程圖。
[0024]圖12A是表示用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流與電極間電壓的關(guān)系的圖。
[0025]圖12B是表示用于檢測氧濃度或空燃比的傳感器的輸出電流與電極間電壓的關(guān)系的圖。
[0026]圖13是表示基準(zhǔn)電壓Vr的圖。
[0027]圖14是執(zhí)行基準(zhǔn)電壓控制程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1示出了將本發(fā)明應(yīng)用于火花點火式內(nèi)燃機的情況。然而，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于壓縮點火式內(nèi)燃機。
[0029]參照圖1，I表不具備例如4個氣缸的內(nèi)燃機主體，2表不缸體，3表不缸蓋，4表不活塞，5表不燃燒室，6表不進氣閥，7表不進氣口，8表不排氣閥，9表不排氣口，10表不火花塞。進氣口 7經(jīng)由對應(yīng)的進氣歧管11與調(diào)壓箱(surge tank) 12連結(jié)，調(diào)壓箱12經(jīng)由進氣管13與空氣過濾器14連結(jié)。在進氣管13內(nèi)配置用于檢測吸入空氣量的空氣流量計15和由致動器16驅(qū)動的節(jié)流閥17。另外，在各進氣口 7內(nèi)配置電子控制式的燃料噴射閥18。這些燃料噴射閥18經(jīng)由共用的共軌(common rail) 19與燃料栗20連結(jié)，燃料栗20與燃料箱21連結(jié)。
[0030]另一方面，排氣口 9經(jīng)由排氣歧管22與容量比較小的催化劑轉(zhuǎn)換器23連結(jié)。催化劑轉(zhuǎn)換器23經(jīng)由排氣管24與容量比較大的催化劑轉(zhuǎn)換器25連結(jié)，催化劑轉(zhuǎn)換器25與排氣管26連結(jié)。催化劑轉(zhuǎn)換器23、25內(nèi)分別具備三元催化劑23a、25a這樣的催化劑。在三元催化劑23a上游的排氣歧管22安裝有用于檢測排氣氣體中的氧濃度或空燃比的傳感器27u，在三元催化劑23a下游的排氣管24安裝有用于檢測排氣氣體中的氧濃度或空燃比的傳感器27d。在以下說明中，將傳感器27u稱為上游側(cè)傳感器，將傳感器27d稱為下游側(cè)傳感器。
[0031]電子控制單元30包括數(shù)字計算機，具備通過雙向總線31相互連接而成的R0M(只讀存儲器)32、RAM (隨機存取存儲器)33、CPU (微處理器)34、輸入端口 35以及輸出端口 36。在加速踏板39安裝有用于檢測加速踏板39的踩踏量的負荷傳感器40。空氣流量計15、傳感器27u、27d以及負荷傳感器40的輸出信號被分別經(jīng)由對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入至輸入端口 35。進而，在輸入端口 35連接有每當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)一定角度例如30曲軸轉(zhuǎn)角時產(chǎn)生輸出脈沖的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器41。在CPU34中，基于來自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器41的輸出脈沖算出內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速。另一方面，輸出端口 36經(jīng)由對應(yīng)的驅(qū)動電路38分別與火花塞10、致動器16、燃料噴射閥18以及燃料栗20連接。
[0032]圖2表示下游側(cè)傳感器27d的部分放大剖視圖。此外，上游側(cè)傳感器27u與下游側(cè)傳感器27d同樣地構(gòu)成。此外，也能夠由與下游側(cè)傳感器27d不同構(gòu)成的傳感器構(gòu)成上游側(cè)傳感器27u。
[0033]參照圖2，50表示殼體，51表示由殼體50保持的傳感器元件、52表示具有開口 53的罩。傳感器元件51具備杯狀的固體電解質(zhì)體54、設(shè)置在固體電解質(zhì)體54的外表面的排氣氣體側(cè)電極55以及設(shè)置在固體電解質(zhì)體54的內(nèi)表面的基準(zhǔn)氣體側(cè)電極56。傳感器元件51和罩52配置在排氣管24的內(nèi)部空間24a內(nèi)。因此，排氣管24內(nèi)的排氣氣體經(jīng)由罩52的開口 53向傳感器元件51周圍導(dǎo)入，排氣氣體側(cè)電極55與排氣氣體接觸。另一方面，在固體電解質(zhì)體54的內(nèi)部空間形成有導(dǎo)入基準(zhǔn)氣體的基準(zhǔn)氣體室57。因此，基準(zhǔn)氣體側(cè)電極56與基準(zhǔn)氣體接觸。在圖2所示的例子中，基準(zhǔn)氣體由大氣形成，因此，也將基準(zhǔn)氣體側(cè)電極56稱為大氣側(cè)電極。在圖2所示的例子中，固體電解質(zhì)體54由氧化鋯這樣的固體電解質(zhì)形成。電極55、56由鈾這樣的貴金屬形成。
[0034]排氣氣體側(cè)電極55由涂層58覆蓋，涂層58由催化劑層59覆蓋，催化劑層59由阱(trap)層60覆蓋。涂層58用于保護排氣氣體側(cè)電極55，例如由尖晶石這樣的多孔陶瓷形成。催化劑層59用于除去排氣氣體中的氫，例如由被氧化鋁這樣的多孔陶瓷支撐的鉑這樣的貴金屬形成。阱層60用于捕獲沉積物這樣的排氣氣體中的異物，例如由氧化鋁這樣的多孔陶瓷形成。
[0035]如圖3所示，下游側(cè)傳感器27d還具備在電極55、56間施加電壓的電路70。當(dāng)參照圖3時，電路70具備:提供偏置電壓Vo的偏置電源71、提供基準(zhǔn)電壓Vr的基準(zhǔn)電源72、被提供電源電壓Vb的運算放大器73、提供電阻R的電阻器74以及輸出端子75。偏置電源71在一方與作為正極的大氣側(cè)電極56連接，在另一方與基準(zhǔn)電源72連接，基準(zhǔn)電源72與運算放大器73的+端子連接。作為負極的排氣氣體側(cè)電極55在一方與運算放大器73的-端子連接，在另一方經(jīng)由電阻器74與輸出端子75連接。輸出端子75被輸入至電子控制單元30(圖1)，在電子控制單元30中檢測作為輸出端子75的電位的輸出電壓Eo。
[0036]電路70在電極55、56間施加電壓以使得電極55、56間的電壓Vs維持為基準(zhǔn)電壓Vr，此時，在電極55、56間流動電流Ip。在該情況下，輸出電壓Eo用下面的式子(I)表不。
[0037]Eo = Vr+Vo+Ip.R (I)
[0038]式子⑴被改寫成下面的式子(2)。
[0039]Ip = (Eo-Vr-Vo) /R (2)
[0040]在圖3所示的實施例中，檢測輸出電壓Eo，并使用式子⑵求出輸出電流Ip。在另一實施例中，直接檢測輸出電流Ip。此外，在圖3中，E和Ri分別表示固體電解質(zhì)體54的電動勢和內(nèi)部電阻(Vs = E+Ip.Ri) ο
[0041]另外，下游側(cè)傳感器27d也具備檢測傳感器元件51的阻抗的電路。傳感器元件51的阻抗表示傳感器元件51或下游側(cè)傳感器27d的溫度。
[0042]另外，如上所述，排氣氣體與排氣氣體側(cè)電極55接觸。因此，在排氣氣體側(cè)電極55中，排氣氣體中的HC、CO與氧發(fā)生反應(yīng)。其結(jié)果，在電極55、56間流動電流Ip。
[0043]圖4表示將空燃比維持為理論空燃比時的下游側(cè)傳感器27d的電極間電壓Vs與輸出電流Ip的關(guān)系。從圖4可以看出，當(dāng)使電極間電壓Vs增加下去時，輸出電流Ip持續(xù)增大。
[0044]此外，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)并與基準(zhǔn)氣體接觸的基準(zhǔn)氣體側(cè)電極、在這些電極間施加電壓的電路以及覆蓋排氣氣體側(cè)電極的擴散律速層的線性特性空燃比傳感器是公知的。圖5表示將空