專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對粒子狀物質(zhì)等阻礙物質(zhì)的附著進(jìn)行檢測的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中安裝有例如用于檢測廢氣的空燃比的空燃比傳感器(A/F 傳感器)等各種傳感器。若廢氣中的粒子狀物質(zhì)等阻礙物質(zhì)附著于此種傳感器的檢測部時，傳感器無法得到準(zhǔn)確的檢測值且檢測精度下降。作為用于應(yīng)對此種問題的技術(shù)，在專利文獻(xiàn)1中記載有一種在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為正常狀態(tài)的情況下，判定氧濃度傳感器的輸出值是在規(guī)定值以內(nèi)還是在規(guī)定值以上，當(dāng)在規(guī)定值以上時，使用于對該氧濃度傳感器的檢測元件進(jìn)行加熱的電加熱器升溫而焚燒粒子狀物質(zhì)的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)2及3中也記載有與本發(fā)明存在關(guān)聯(lián)的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平11-82112號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利第3744486號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本專利第3958755號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，不知道傳感器的輸出值的偏差是由于阻礙物質(zhì)的附著而發(fā)生的還是由于傳感器自身的劣化所引起的。當(dāng)傳感器的輸出值的偏差是由傳感器自身的劣化引起時，即使焚燒粒子狀物質(zhì)也沒有意義。本發(fā)明為了解決上述的課題而作出，其目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確地檢測阻礙物質(zhì)的附著的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置。在本發(fā)明的一個觀點(diǎn)中，內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置適用于具備變溫部件的內(nèi)燃機(jī)，該變溫部件設(shè)置在排氣系統(tǒng)中，因所述排氣系統(tǒng)中的氣體的流動而產(chǎn)生溫度變化，所述內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置具備溫度相關(guān)值檢測單元，其檢測與所述變溫部件的溫度相關(guān)的相關(guān)值；及變化量計(jì)算單元，其算出所述氣體的流動產(chǎn)生的期間中的由所述溫度相關(guān)值檢測單元檢測到的所述相關(guān)值的變化量。上述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置優(yōu)選適用于具備變溫部件的內(nèi)燃機(jī)，該變溫部件設(shè)置在排氣系統(tǒng)中，因所述排氣系統(tǒng)中的氣體的流動而產(chǎn)生溫度變化。內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置例如是 ECU (Electronic Control Unit 電子控制單元)，作為溫度相關(guān)值檢測單元及變化量計(jì)算單元發(fā)揮功能。溫度相關(guān)值檢測單元檢測與所述變溫部件的溫度相關(guān)的相關(guān)值。在此，所謂相關(guān)值包含變溫部件的阻抗、由變溫部件發(fā)送的電流或電壓等的信號輸出值、變溫部件的溫度自身的值。變化量計(jì)算單元算出氣體的流動產(chǎn)生的期間中的由溫度相關(guān)值檢測單元檢測到的相關(guān)值的變化量。根據(jù)變溫部件上是否附著有阻礙物質(zhì)，而該變溫部件的冷卻難度或加熱難度發(fā)生變化，相關(guān)值的變化量也發(fā)生變化。因此，通過算出相關(guān)值的變化量，而能夠準(zhǔn)確地檢測變溫部件上是否附著有阻礙物質(zhì)。上述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置的優(yōu)選的實(shí)施例中，所述變溫部件是氣體傳感器的電加熱器，所述溫度相關(guān)值檢測單元將所述電加熱器的阻抗作為所述相關(guān)值而進(jìn)行檢測。上述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置的優(yōu)選的實(shí)施例中，所述變溫部件是溫度傳感器，所述溫度相關(guān)值檢測單元將所述溫度傳感器的信號輸出值作為所述相關(guān)值而進(jìn)行檢測。在上述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置的另一形態(tài)中，在所述排氣系統(tǒng)中與所述變溫部件大致相同的流線上設(shè)有對所述氣體的溫度進(jìn)行檢測的排氣溫度傳感器，所述變化量計(jì)算單元算出所述相關(guān)值的變化相對于所述排氣溫度傳感器所檢測到的排氣溫度的變化的比例。由此，能夠準(zhǔn)確地檢測變溫部件上是否附著有阻礙物質(zhì)。而且，由此，只要排氣溫度進(jìn)行變化的規(guī)定時間期間將氣體的流量相對于時間保持成大致一定，就能夠檢測變溫部件上是否附著有阻礙物質(zhì)。在上述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置的另一形態(tài)中，在所述排氣系統(tǒng)中設(shè)有過濾器部件， 所述變溫部件設(shè)置在所述過濾器部件的下游側(cè)。由此，能夠判定過濾器是否正常地發(fā)揮功能。在上述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置的另一形態(tài)中，具備判定單元，該判定單元根據(jù)附著在所述變溫部件上的所述阻礙物質(zhì)的量而設(shè)定所述變化量的閾值，并判定由所述變化量計(jì)算單元算出的所述變化量是否小于所述閾值。判定單元例如由ECU實(shí)現(xiàn)。如此，能夠判定變溫物質(zhì)上附著的阻礙物質(zhì)的量是否多于與該閾值對應(yīng)的阻礙物質(zhì)的量。


圖1是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示A/F傳感器的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖3是表示A/F傳感器的加熱器的溫度相對于時間的變化的曲線圖。圖4是表示A/F傳感器的堵塞檢測處理的流程圖。圖5是表示第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣通路的一部分的結(jié)構(gòu)圖。圖6是表示A/F傳感器的加熱器及排氣溫度傳感器各自的溫度相對于時間的變化的曲線圖、及加熱器的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。圖7是表示第三實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣通路的一部分的結(jié)構(gòu)圖。圖8是表示A/F傳感器的加熱器的溫度相對于時間的變化的曲線圖。圖9是表示A/F傳感器的加熱器的溫度相對于時間的變化的曲線圖、及加熱器的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。標(biāo)號說明3吸氣閥4排氣閥5燃料噴射閥12 氣紅13吸氣通路14排氣通路17EGR 通路18渦輪增壓器34節(jié)流閥
42A/F 傳感器50ECU
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。[第一實(shí)施方式]對本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，實(shí)線箭頭表示氣體的流動，虛線箭頭表示信號的流動。內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動機(jī))例如是作為行駛用動力源而搭載于汽車等車輛的柴油發(fā)動機(jī)， 具備多個氣缸12 ；與各氣缸12分別連接的吸氣通路13及排氣通路14 ；及串聯(lián)地排列在吸氣通路13及排氣通路14上的渦輪增壓器18。需要說明的是，作為內(nèi)燃機(jī)，也可以取代柴油發(fā)動機(jī)而使用汽油發(fā)動機(jī)。在排氣通路14上設(shè)有用于使廢氣的一部分從排氣通路14向吸氣通路13回流的 EGR(Exhaust Gas Recirculation 廢氣再循環(huán))通路17。以下，將通過EGR通路17回流的廢氣的一部分稱為EGR氣體。在EGR通路17上設(shè)有用于對EGR氣體進(jìn)行冷卻的EGR冷卻器23和用于調(diào)整EGR氣體的量的EGR閥33。EGR閥33由來自E⑶50的控制信號S33進(jìn)行控制。在吸氣通路13上設(shè)有空氣過濾器21、檢測從外部吸入的空氣(吸入空氣)的量的空氣流量計(jì)41、用于調(diào)整吸入空氣量的節(jié)流閥34、渦輪增壓器18的壓縮器18a、中間冷卻器 22、能夠儲存吸氣氣體(EGR氣體與吸入空氣的混合氣體)的緩沖罐16?？諝饬髁坑?jì)41檢測吸入空氣量，并將與檢測到的吸入空氣量對應(yīng)的檢測信號S41向E⑶50發(fā)送。節(jié)流閥34 由來自E⑶50的控制信號S34進(jìn)行控制。在排氣通路14上設(shè)有渦輪增壓器18的渦輪18b、空燃比傳感器(A/F傳感器)42、 及過濾器24。A/F傳感器42檢測廢氣中的空燃比，并將與檢測到的空燃比對應(yīng)的檢測信號 S42向E⑶50發(fā)送。過濾器M捕集廢氣中的粒子狀物質(zhì)。在此，作為過濾器對，并不局限于僅具有過濾器功能，作為替代，也可以使用除了過濾器功能之外還具有貯存廢氣中的NOx 而進(jìn)行還原凈化的NOx貯存還原催化劑的功能的過濾器。渦輪增壓器18構(gòu)成為使壓縮器18a和渦輪18b —體旋轉(zhuǎn)。在此，如圖1所示，渦輪增壓器18也可以是例如具備可變噴嘴閥19的、能夠調(diào)整增壓的可變?nèi)萘啃偷臏u輪增壓器。在可變?nèi)萘啃偷臏u輪增壓器中，通過調(diào)整可變噴嘴閥19的開度而控制廢氣量，從而調(diào)整增壓。需要說明的是，作為增壓器，也可以取代使用渦輪增壓器18的情況，而使用機(jī)械增壓器或電動式增壓器等的其他的增壓器。在氣缸12的燃燒室12b上連接有吸氣通路13和排氣通路14，并且設(shè)有用于對燃燒室12b內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥5。燃料噴射閥5由來自ECU50的控制信號S5進(jìn)行控制。而且，在氣缸12上設(shè)有吸氣閥3和排氣閥4。吸氣閥3通過進(jìn)行開閉而控制吸氣通路 13與燃燒室12b的導(dǎo)通/切斷。排氣閥4通過進(jìn)行開閉而控制排氣通路14與燃燒室12b 的導(dǎo)通/切斷。在氣缸12中，將活塞12c壓下到下死點(diǎn)的力經(jīng)由連桿12d向曲柄軸15傳遞，而使曲柄軸15旋轉(zhuǎn)。在此，在曲柄軸15附近設(shè)有曲柄角傳感器44。曲柄角傳感器44 檢測曲柄軸15的旋轉(zhuǎn)角(曲柄角)，并將與檢測到的曲柄角對應(yīng)的檢測信號S44向ECU50發(fā)送。ECU (Electronic Control Unit :電子控制單元)50 具有未圖示的 CPU、ROM、RAM、 A/D轉(zhuǎn)換器及輸入輸出接口等，基于來自各種傳感器的檢測信號進(jìn)行發(fā)動機(jī)的控制。具體而言，E⑶50從空氣流量計(jì)41、曲柄角傳感器44、A/F傳感器42接收檢測信號。E⑶50基于來自所述各種傳感器的檢測信號而檢測發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。而且，ECU50從油門傳感器45 及制動傳感器46接收與油門踏板及制動踏板的各自的踏板開度相對應(yīng)的檢測信號。ECU50 基于來自所述各種傳感器的檢測信號而檢測運(yùn)轉(zhuǎn)要求。ECU50基于檢測到的發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及運(yùn)轉(zhuǎn)要求而向EGR閥33、節(jié)流閥34、燃料噴射閥5發(fā)送控制信號。在此，使用圖2說明A/F傳感器42的結(jié)構(gòu)。圖2是表示A/F傳感器42的結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖2所示，A/F傳感器42例如是杯型A/F傳感器，具有傳感器元件60、罩蓋65、 及加熱器68。傳感器元件60具有固體電解質(zhì)61、設(shè)置在固體電解質(zhì)61的內(nèi)表面上的大氣側(cè)電極62、設(shè)置在固體電解質(zhì)61的外表面上的排氣側(cè)電極63、及覆蓋排氣側(cè)電極63的陶瓷涂層64。加熱器68設(shè)置在大氣側(cè)電極62的內(nèi)側(cè)。固體電解質(zhì)61例如由氧化鋯構(gòu)成，例如構(gòu)成為在300度以上的高溫條件下作為氧離子導(dǎo)電體發(fā)揮功能(活性化)。加熱器68是電加熱器，用于對固體電解質(zhì)61進(jìn)行加熱而使其活性化。加熱器68由ECU50控制。排氣側(cè)電極63及大氣側(cè)電極62是多孔質(zhì)鉬電極。 固體電解質(zhì)61的內(nèi)部的氧離子處于能自由移動的狀態(tài)，當(dāng)所述固體電解質(zhì)61的兩側(cè)存在氧濃度差(氧分壓的差)時，為了減少該濃度差而氧離子從一側(cè)向另一側(cè)移動。該氧離子的移動現(xiàn)象成為電子的移動，在由排氣側(cè)電極63及大氣側(cè)電極61構(gòu)成的一對電極間產(chǎn)生電動勢。該電動勢成為A/F傳感器42的輸出電壓，氧濃度差越大，成為越大的電壓。罩蓋65設(shè)置成覆蓋傳感器元件60，且罩蓋65具有內(nèi)罩66和外罩67。在罩蓋65上設(shè)有多個用于使廢氣通過的小孔。具體而言，如圖2所示，在內(nèi)罩66 及外罩67上分別設(shè)有多個小孔66a、67a。在圖2所示的例子中，內(nèi)罩66的孔66a和外罩 67的孔67a以不重復(fù)的方式設(shè)置。需要說明的是，內(nèi)罩66的孔66a和外罩67的孔67a也可以重復(fù)設(shè)置。在此，在廢氣通過時，罩蓋65的孔由于該廢氣中的粒子狀物質(zhì)等阻礙物質(zhì)附著而有可能會發(fā)生堵塞。例如，在A/F傳感器42的上游側(cè)的排氣通路14上安裝有還原劑添加閥時，該還原劑的液滴會附著于所述罩蓋65的孔，附著的該液滴作為粘結(jié)劑而附著有阻礙物質(zhì)，從而發(fā)生堵塞。當(dāng)罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時，廢氣難以到達(dá)傳感器元件60，A/F傳感器 42的檢測精度會下降。由于此種理由，了解A/F傳感器42的罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞的情況很重要。因此，在第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法中，ECU50基于規(guī)定期間中的加熱器 68的溫度變化量來判定A/F傳感器的罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞。以下，具體地進(jìn)行說明。圖3是表示A/F傳感器42的加熱器68的溫度相對于時間的變化的曲線圖。曲線圖101表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞的情況的曲線圖，曲線圖102表示A/ F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞的情況的曲線圖。在時刻tl，在罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞的情況及罩蓋65的孔發(fā)生堵塞的情況中的任一情況下，加熱器68的溫度都為Li。在時刻tl，ECU50使從燃料噴射閥5的燃料的噴射停止而使氣缸12內(nèi)的燃燒停止，從而使氣體從吸氣通路13吹向排氣通路14漏。這種情況下，由于冷的氣體吹向A/F傳感器42，因此加熱器68的溫度隨著時間的經(jīng)過而逐漸下降。在此，與罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞的情況相比，在罩蓋65的孔發(fā)生堵塞的情況下， 氣體難以通過孔，因此吹向A/F傳感器42的傳感器元件60的氣體的風(fēng)力變?nèi)?，加熱?8難以被氣體冷卻。因此，如圖3所示，與罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞的情況(曲線圖101)相比， 當(dāng)罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時(曲線圖102)，相對于時間的經(jīng)過的加熱器68的溫度下降量減小。例如，在從時刻tl經(jīng)過了規(guī)定時間At后的時刻t2，罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時，如圖 3的白色箭頭所示，加熱器68的溫度成為L2a。相對于此，當(dāng)罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時，如圖 3的黑色箭頭所示，加熱器68的溫度成為L2b( > L2a)。因此，在第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法中，E⑶50判定在時刻t2加熱器68的溫度下降量是否小于預(yù)先決定的堵塞判定值。在此，堵塞判定值例如設(shè)定為罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度下降量I L2a-Ll | (對應(yīng)于圖3白色箭頭的長度)。E⑶50在加熱器68的溫度下降量小于堵塞判定值時，判定為罩蓋65的孔發(fā)生堵塞，在加熱器68的溫度下降量為堵塞判定值以上時，判定為罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞。如此，ECU50能夠檢測 A/F傳感器42的罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞。接下來，使用圖4所示的流程圖來說明檢測上述A/F傳感器42的罩蓋65的堵塞的堵塞檢測處理。圖4是表示堵塞檢測處理的流程圖。在步驟SlOl中，E⑶50基于發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)識別到發(fā)動機(jī)停止要求時，向步驟 S102的處理前進(jìn)。ECU50例如通過成為怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況或發(fā)動機(jī)搭載于混合動力車輛時通過成為電動回轉(zhuǎn)期間等，而識別發(fā)動機(jī)停止要求。在步驟S102中，E⑶50檢測加熱器68的溫度，而判定加熱器68的溫度是否為規(guī)定溫度以上。在此，規(guī)定溫度例如是對A/F傳感器42進(jìn)行活性化時的加熱器68的溫度。E⑶50 例如能夠計(jì)測加熱器68的阻抗，并基于計(jì)測到的阻抗而檢測加熱器68的溫度。ECU50在判定為加熱器68的溫度為規(guī)定溫度以上時(步驟S102為是)，向步驟S103的處理前進(jìn)。另一方面，E⑶50判定為加熱器68的溫度小于規(guī)定溫度時(步驟S102為否)，進(jìn)行通常的發(fā)動機(jī)停止控制處理，結(jié)束本控制處理。在步驟S103中，ECU50取得此時的加熱器68的溫度Li。然后，ECU50向步驟S104 的處理前進(jìn)。在步驟S104中，E⑶50進(jìn)行發(fā)動機(jī)停止準(zhǔn)備控制。具體而言，E⑶50向燃料噴射閥 5發(fā)送控制信號S5而停止燃料噴射，從而使氣缸12內(nèi)的燃燒停止。而且，E⑶50向EGR閥 33發(fā)送控制信號S33而使EGR閥33為例如全閉，向節(jié)流閥34發(fā)送控制信號S34而調(diào)整開度，從而將在排氣通路14內(nèi)流動的氣體的流量保持成大致一定。需要說明的是，在可變?nèi)萘啃偷臏u輪增壓器中，ECU50還為了將在排氣通路14內(nèi)流動的氣體的流量保持成大致一定而調(diào)整可變噴嘴閥19的開度。由此，能夠使冷的氣體(空氣)從吸氣通路13吹向排氣通路14。然后，E⑶50向步驟S105的處理前進(jìn)。在步驟S105中，ECU50判定是否從進(jìn)行發(fā)動機(jī)停止準(zhǔn)備控制之后經(jīng)過了規(guī)定時間 At，判定為未經(jīng)過規(guī)定時間At時(步驟S105為否)，反復(fù)進(jìn)行步驟S105的處理。另一方面，E⑶50判定為經(jīng)過了規(guī)定時間At時(步驟S105為是)，向步驟S106的處理前進(jìn)，例如，通過計(jì)測加熱器68的阻抗而取得此時的加熱器68的溫度L2。然后，E⑶50向步驟S107 的處理前進(jìn)。在步驟S107中，E⑶50進(jìn)行發(fā)動機(jī)停止控制。具體而言，E⑶50使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降為0而使發(fā)動機(jī)完全停止。然后，E⑶50向步驟S108的處理前進(jìn)。在步驟S108中，E⑶50判定加熱器68的溫度的溫度差|L2_L11是否小于堵塞判定值A(chǔ)Lc。在此，堵塞判定值Δ Lc是罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞的情況下經(jīng)過規(guī)定時間At時的加熱器68的溫度下降量。E⑶50在判定為溫度差|L2-L1|小于堵塞判定值Δ Lc時(步驟S108為是)，判定為A/F傳感器42正常地發(fā)揮功能，即，判定為A/F傳感器42的罩蓋65 的孔未發(fā)生堵塞(步驟S109)。另一方面，E⑶50判定為溫度差|L2-L1|為堵塞判定值A(chǔ)Lc 以上時(步驟S108為否)，判定為A/F傳感器42發(fā)生異常，即，判定為A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞(步驟S110)。E⑶50在步驟S109、S110的處理之后，結(jié)束本控制處理。 需要說明的是，步驟S108 110的處理和步驟S107的處理也可以反順序地進(jìn)行。即，E⑶50 也可以在進(jìn)行了步驟S108 110的處理后，進(jìn)行步驟S107的發(fā)動機(jī)停止控制。如以上所述，在第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法中，ECU50在規(guī)定期間中使冷的氣體(空氣)吹向排氣通路14，算出該規(guī)定期間中的加熱器68的溫度下降量。加熱器68 的溫度下降量根據(jù)A/F傳感器42的罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞而發(fā)生變化。因此，E⑶50 通過算出加熱器68的溫度下降量而能夠檢測A/F傳感器42的罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞。 而且，根據(jù)第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法，由于使用加熱器68的溫度的變化量，因此不會受到傳感器元件60的劣化的程度的影響，而能夠準(zhǔn)確地檢測罩蓋65的孔是否發(fā)生堵
O[第二實(shí)施方式]接下來，對本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖5是表示第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣通路的一部分的結(jié)構(gòu)圖。第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)為在第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在排氣通路14上設(shè)有排氣溫度傳感器43。具體而言，排氣溫度傳感器43設(shè)置在與A/F傳感器42大致相同的流線上，暴露在與A/F傳感器42大致相同的溫度的廢氣中。作為該排氣溫度傳感器43，例如可以使用原本安裝在過濾器M的上游側(cè)的排氣通路14上的、用于推定過濾器M的溫度的排氣溫度傳感器。圖6 (a)是表示A/F傳感器42的加熱器68及排氣溫度傳感器43的各自的溫度相對于時間的變化的曲線圖。曲線圖201表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度的變化，曲線圖202表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度的變化。曲線圖203表示由排氣溫度傳感器43檢測到的溫度的變化。需要說明的是，以下，將由排氣溫度傳感器43檢測到的溫度稱為“排氣溫度”。在時刻tl，E⑶50停止從燃料噴射閥5的燃料的噴射而使氣缸12內(nèi)的燃燒停止， 使氣體從吸氣通路13吹向排氣通路14。設(shè)該時刻tl下的由排氣溫度傳感器檢測到的溫度為“M0”，設(shè)時亥Ij tl下的A/F傳感器42的加熱器68的溫度為“Li ”。圖6(b)是表示加熱器68的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。圖6(b)是將圖6(a) 所示的曲線圖修改成表示加熱器68的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖后的曲線圖。曲線圖301是表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。曲線圖302是表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時的加熱器68 的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。如圖6 (b)所示，曲線圖301成為大致直線，相對于此，曲線圖302成為向加熱器68 的溫度升高的方向彎曲的曲線圖。如曲線圖301所示，當(dāng)A/F傳感器42的罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時，加熱器68的溫度的變化相對于排氣溫度的變化的比例成為大致一定。相對于此，如曲線圖302所示，當(dāng)A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時，加熱器68的溫度的變化相對于排氣溫度的變化的比例較大地變化。例如，隨著排氣溫度從溫度MO下降，A/F傳感器42的罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度下降的比例如曲線圖301所示成為大致一定。另一方面，如曲線圖302 的切線IL1、IL2所示，隨著排氣溫度從溫度MO下降，曲線圖302的切線的斜率逐漸增大。 即，隨著排氣溫度從溫度MO下降，A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度下降的比例逐漸增大。因此，在第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法中，E⑶50求出加熱器68的溫度的變化相對于排氣溫度的變化的比例，并判定該變化的比例是否大致一定。例如，ECU50在排氣溫度進(jìn)行變化的規(guī)定時間期間，每隔一定時間檢測加熱器68的溫度，求出圖6(b)所示的表示排氣溫度與加熱器68的溫度的關(guān)系的映射。并且，E⑶50使用該映射求出加熱器68的溫度的變化相對于排氣溫度的變化的比例，判定求出的該比例是否為大致一定。ECU50在求出的該比例為大致一定時，判定為A/F傳感器42的罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞。另一方面， 在求出的該比例未成為大致一定，而是如曲線圖302所示相對于排氣溫度的變化而加熱器 68的溫度向升高的方向變化時，E⑶50判定為A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞。例如，E⑶50在隨著排氣溫度從溫度MO下降而加熱器68的溫度下降的比例逐漸增大時，視為加熱器68的溫度向升高的方向變化，判定為A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞。如以上所述，根據(jù)第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法，與第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法同樣地，由于使用加熱器68的溫度的變化量，因此能夠不受到傳感器元件60的劣化的程度的影響而準(zhǔn)確地檢測罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞。此外，在第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法中，ECU50以由排氣溫度傳感器43檢測出的排氣溫度的溫度變化為基準(zhǔn)，進(jìn)行A/F傳感器42的罩蓋65的堵塞檢測處理。因此，根據(jù)第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法，即使沒有使氣缸12內(nèi)的燃燒停止且使在排氣通路中流動的氣體的溫度大幅下降，只要在排氣溫度進(jìn)行變化的規(guī)定期間中將廢氣的流量保持成大致一定，就能夠檢測出A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生了堵塞的情況。因此，根據(jù)第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法，例如即使在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，也能夠檢測出A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生了堵塞的情況。[第三實(shí)施方式]接下來，對本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。第三實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)(圖1)相同。與圖3同樣地，圖7是表示A/F傳感器42的加熱器68的溫度相對于時間的變化的曲線圖。曲線圖401表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度的變化，曲線圖402 404表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度的變化。在圖7中，曲線圖402 404中表示的A/F傳感器42的狀態(tài)中，罩蓋65的孔的堵塞狀況最大的是曲線圖404所示的A/F傳感器42的狀態(tài)，罩蓋65的孔的堵塞狀況最小的是曲線圖402所示的A/F傳感器42的狀態(tài)。在時刻tl，在罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞的情況及罩蓋65的孔發(fā)生堵塞的情況中的任一情況下，加熱器68的溫度都為Li。在時刻tl，E⑶50停止從燃料噴射閥5的燃料的噴射而使氣缸12內(nèi)的燃燒停止，使氣體從吸氣通路13吹向排氣通路14。在從時刻tl經(jīng)過了規(guī)定時間Δ t后的時刻t2，如白色箭頭所示，罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度成為L2a。另一方面，在時刻t2，如黑色箭頭所示，罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度成為L2b L2d。S卩，罩蓋65的孔的堵塞狀況越大時，加熱器68的溫度下降量(黑色箭頭的長度)越小。這是因?yàn)檎稚w65的孔的堵塞狀況越大時氣體越難以通過孔。因此，在第三實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法中，E⑶50根據(jù)附著在罩蓋65的孔上的阻礙物質(zhì)的量而預(yù)先設(shè)定加熱器68的溫度下降量的閾值，從而判定加熱器68的溫度下降量是否小于該閾值。如此，能夠判定附著在罩蓋65的孔上的阻礙物質(zhì)的量是否多于與該閾值對應(yīng)的阻礙物質(zhì)的量。例如，若預(yù)先設(shè)定與通過清洗A/F傳感器42而能夠除去的阻礙物質(zhì)的極限量對應(yīng)的閾值，則ECU50能夠判定是否是通過清洗能夠除去的量的阻礙物質(zhì)附著于A/F傳感器42。具體而言，當(dāng)加熱器68的溫度下降量小于該閾值時，ECU50判定為通過清洗不可能除去的量的阻礙物質(zhì)附著于A/F傳感器42。此時，ECU50可以通過例如將設(shè)置在駕駛席上的警告燈點(diǎn)亮等，而向駕駛員通知催促A/F傳感器42的更換等的異常狀態(tài)。需要說明的是，在上述的例子中，以第一實(shí)施方式為例進(jìn)行了敘述，但也能夠?qū)⒌诙?shí)施方式和第三實(shí)施方式組合。在第二實(shí)施方式中，ECU50在隨著排氣溫度從溫度MO下降而加熱器68的溫度下降的比例逐漸增大時，視為加熱器68的溫度向升高的方向變化，判定為A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞。附著于罩蓋65的孔上的阻礙物質(zhì)的量越多， 加熱器68的溫度升高的程度越大。即，圖6(b)所示的曲線圖302進(jìn)一步向加熱器68的溫度升高的方向彎曲。因此，關(guān)于使排氣溫度從溫度MO下降時的加熱器68的溫度下降的比例，若根據(jù)附著在罩蓋65的孔上的阻礙物質(zhì)的量來設(shè)定閾值，則與上述的例子同樣地， ECU50能夠判定附著在罩蓋65的孔上的阻礙物質(zhì)的量是否多于與該閾值對應(yīng)的阻礙物質(zhì)的量。[第四實(shí)施方式]接下來，對本發(fā)明的第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖8是表示第四實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣通路的一部分的結(jié)構(gòu)圖。如圖8所示， 在第四實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)中，A/F傳感器42設(shè)置在過濾器M的下游側(cè)的排氣通路14上。 需要說明的是，除此以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)(圖1)相同。過濾器M具有開設(shè)有多個細(xì)孔的隔壁，使廢氣通過該隔壁，從而利用該隔壁來捕集廢氣中的阻礙物質(zhì)。該隔壁擔(dān)載有鉬(Pt)、氧化鈰(CeC^)等氧化催化劑，捕集到的阻礙物質(zhì)被該氧化催化劑氧化。因此，當(dāng)過濾器M正常地發(fā)揮功能時，阻礙物質(zhì)幾乎不會附著在設(shè)置于過濾器M的下游側(cè)的排氣通路14上的A/F傳感器42的罩蓋65的孔上。相對于此，過濾器M的隔壁等破裂等而捕集廢氣中的阻礙物質(zhì)的功能下降時，阻礙物質(zhì)會向該過濾器M的下游側(cè)的排氣通路14流出。因此，這種情況下，設(shè)置在過濾器M 的下游側(cè)的排氣通路14上的A/F傳感器42的罩蓋65的孔會附著阻礙物質(zhì)，從而發(fā)生堵塞。
因此，在第四實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法中，E⑶50算出設(shè)置在過濾器M的下游側(cè)的排氣通路14上的A/F傳感器42的加熱器68的溫度變化，使用第一或第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法，判定A/F傳感器42的罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞。由此，能夠判定過濾器M是否正常地發(fā)揮功能。具體而言，E⑶50在判定為A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時，能夠判定為過濾器M的功能下降，在判定為A/F傳感器42的罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時，能夠判定為過濾器M正常地發(fā)揮功能。[應(yīng)用例]接下來，對應(yīng)用例進(jìn)行說明。在上述的各實(shí)施方式中，E⑶50基于加熱器68的溫度的變化量而判定罩蓋65的孔是否發(fā)生了堵塞。上述檢測方法是利用了罩蓋65發(fā)生堵塞時吹到加熱器68上的氣體的流量比罩蓋65的孔未發(fā)生堵塞時吹到加熱器68上的氣體的流量少這一情況的方法。與此相反地，罩蓋65發(fā)生破裂時吹到加熱器68上的氣體的流量比罩蓋65未發(fā)生破裂時吹到加熱器68上的氣體的流量大。與圖3同樣地，圖9 (a)是表示A/F傳感器42的加熱器68的溫度相對于時間的變化的曲線圖。曲線圖501表示A/F傳感器42的罩蓋65既未發(fā)生堵塞也未發(fā)生破裂時的加熱器68的溫度的變化，曲線圖502表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時的加熱器 68的溫度的變化。曲線圖503表示A/F傳感器42的罩蓋65發(fā)生破裂時的加熱器68的溫度的變化。在時刻tl，E⑶50停止從燃料噴射閥5的燃料的噴射而使氣缸12內(nèi)的燃燒停止， 從而使氣體從吸氣通路13吹向排氣通路14。在從時刻tl經(jīng)過了規(guī)定時間Δ t后的時刻t2，罩蓋65既未發(fā)生堵塞也未發(fā)生破裂時的加熱器68的溫度成為L2a。另一方面，在時刻t2，罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時的加熱器 68的溫度成為L2b ( > L2a)，罩蓋65發(fā)生破裂時的加熱器68的溫度成為L21A ( < L2a)。從圖9 (a)可知，與罩蓋65未發(fā)生破裂時相比，在A/F傳感器42的罩蓋65發(fā)生破裂時，吹到加熱器68上的氣體的流量增大，因此相對于時間的經(jīng)過的加熱器68的溫度下降量增大。因此，在上述的各實(shí)施方式的應(yīng)用例的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法中，ECU50基于加熱器
68的溫度的變化量，不僅判定罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞，而且也判定罩蓋65是否發(fā)生破 m農(nóng)。在第一實(shí)施方式的應(yīng)用例中，ECU50除了判定加熱器68的溫度下降量是否小于預(yù)先決定的堵塞判定值之外，還判定加熱器68的溫度下降量是否小于預(yù)先決定的破裂判定值。在此，破裂判定值是通過試驗(yàn)等預(yù)先求出的適合值，設(shè)定為比堵塞判定值小的值。ECU50 在加熱器58的溫度下降量小于破裂判定值時，判定為罩蓋65發(fā)生破裂，在加熱器58的溫度下降量成為破裂判定值以上時，判定為罩蓋65未發(fā)生破裂。即，E⑶50在加熱器58的溫度下降量小于堵塞判定值且為破裂判定值以上時，判定為A/F傳感器42的罩蓋65既未發(fā)生堵塞也未發(fā)生破裂。與圖6(b)同樣地，圖9(b)是表示加熱器68的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。 曲線圖601是表示A/F傳感器42的罩蓋65既未發(fā)生堵塞也未發(fā)生破裂時的加熱器68的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。曲線圖602是表示A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時的加熱器68的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。曲線圖603是表示A/F傳感器42的罩蓋65發(fā)生破裂時的加熱器68的溫度與排氣溫度的關(guān)系的曲線圖。如圖9(b)所示，曲線圖601成為大致直線，相對于此，曲線圖603成為向加熱器68 的溫度降低的方向彎曲的曲線圖。如曲線圖601所示，A/F傳感器42的罩蓋65既未發(fā)生堵塞也未發(fā)生破裂時的加熱器68的溫度相對于排氣溫度的變化以大致一定的比例進(jìn)行變化。相對于此，如曲線圖603所示，在A/F傳感器42的罩蓋65發(fā)生破裂時，與罩蓋65的孔發(fā)生堵塞時(曲線圖60 同樣地，加熱器68的溫度的變化相對于排氣溫度的變化的比例變化較大。例如曲線圖603的切線的斜率ILla、ILh所示，隨著排氣溫度從溫度MO下降，而曲線圖603的切線的斜率逐漸減小。即，隨著排氣溫度從溫度MO下降，而A/F傳感器42的罩蓋65發(fā)生破裂時的加熱器68的溫度下降的比例逐漸減小。因此，在第二實(shí)施方式的應(yīng)用例中，E⑶50在加熱器68的溫度的變化相對于排氣溫度的變化的比例未成為大致一定時，對加熱器68的溫度的變化相對于排氣溫度的變化的比例逐漸如何變化進(jìn)行判定。具體而言，如曲線圖602所示，當(dāng)相對于排氣溫度的變化而加熱器68的溫度向升高的方向變化時，ECU50判定為A/F傳感器42的罩蓋65的孔發(fā)生堵塞。另一方面，如曲線圖603所示，當(dāng)相對于排氣溫度的變化而加熱器68的溫度向降低的方向變化時，ECU50判定為A/F傳感器42的罩蓋65發(fā)生破裂。例如，隨著排氣溫度從溫度 MO下降，當(dāng)加熱器68的溫度的下降的比例逐漸增大時，ECU50判定為A/F傳感器42的罩蓋 65的孔發(fā)生堵塞，當(dāng)加熱器68的溫度的下降的比例逐漸減小時，ECU50判定為A/F傳感器 43的罩蓋65發(fā)生破裂。如以上所述，根據(jù)應(yīng)用例的內(nèi)燃機(jī)的檢測方法，基于加熱器68的溫度的變化量， 不僅能夠判定罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞，而且也能夠判定罩蓋65是否發(fā)生破裂。需要說明的是，在上述的應(yīng)用例中，雖然也判定罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞，但并不局限于此，當(dāng)然也可以僅判定罩蓋65是否發(fā)生破裂。[變形例]在上述的各實(shí)施方式及應(yīng)用例中，E⑶50基于加熱器68的阻抗檢測加熱器68的溫度，基于加熱器68的溫度的變化量而判定是否發(fā)生罩蓋65的孔堵塞(或罩蓋65破裂)。然而，ECU50也可以取代使用溫度的變化量的情況而使用加熱器68的阻抗的變化量，來判定罩蓋65的孔是否發(fā)生堵塞(或罩蓋65的破裂)。例如，就第一實(shí)施方式的例子而言，E⑶50 也可以取代判定時刻tl t2期間的溫度變化量是否小于堵塞判定值的情況，而判定時刻 tl t2期間的阻抗的變化量是否小于與堵塞判定值對應(yīng)的阻抗。另外，本發(fā)明并未限定為適用于A/F傳感器，在其他各種傳感器中也可以適用。此外，在上述的各實(shí)施方式及應(yīng)用例中，為了判定罩蓋的孔是否發(fā)生堵塞而進(jìn)行上述的檢測處理，但并不局限于此。即，即使對于沒有罩蓋的傳感器，通過進(jìn)行上述的檢測處理，也能夠準(zhǔn)確地判定阻礙物質(zhì)是否直接附著在該傳感器上。例如，在取代A/F傳感器而使用溫度傳感器時也能夠適用本發(fā)明。這種情況下， ECU50基于由該溫度傳感器檢測到的溫度的變化量，使用上述的各實(shí)施方式及應(yīng)用例的檢測方法，能夠判定該溫度傳感器上是否附著有阻礙物質(zhì)。需要說明的是，在此，ECU50并不局限于使用溫度的變化量，當(dāng)然也可以取而代之地使用與溫度相關(guān)的溫度傳感器的信號輸出值(電壓值或電流值)的變化量，來判定是否附著有阻礙物質(zhì)。另外，本發(fā)明并未限定為適用于傳感器，只要是相對于排氣通路的氣體的流動而溫度發(fā)生變化的變溫部件就能夠適用，這種情況不言自明。此外，本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施方式，而在不違反從權(quán)利要求的范圍及說明書整體讀取的發(fā)明的宗旨或思想的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)變更，伴隨此種變更的實(shí)施方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。[工業(yè)實(shí)用性]本發(fā)明能夠應(yīng)用于具備根據(jù)排氣溫度進(jìn)行變化的傳感器等變溫部件的內(nèi)燃機(jī)中。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置，適用于具備變溫部件的內(nèi)燃機(jī)，所述變溫部件設(shè)置在排氣系統(tǒng)中，因所述排氣系統(tǒng)中的氣體的流動而產(chǎn)生溫度變化，所述內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置的特征在于，具備溫度相關(guān)值檢測單元，檢測與所述變溫部件的溫度相關(guān)的相關(guān)值；及變化量計(jì)算單元，算出所述氣體的流動產(chǎn)生的期間中的由所述溫度相關(guān)值檢測單元檢測到的所述相關(guān)值的變化量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置，其中， 所述變溫部件是氣體傳感器的電加熱器，所述溫度相關(guān)值檢測單元將所述電加熱器的阻抗作為所述相關(guān)值而進(jìn)行檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置，其中， 所述變溫部件是溫度傳感器，所述溫度相關(guān)值檢測單元將所述溫度傳感器的信號輸出值作為所述相關(guān)值而進(jìn)行檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置，其中，在所述排氣系統(tǒng)中與所述變溫部件大致相同的流線上設(shè)有對所述氣體的溫度進(jìn)行檢測的排氣溫度傳感器，所述變化量計(jì)算單元算出所述相關(guān)值的變化相對于所述排氣溫度傳感器所檢測到的排氣溫度的變化的比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置，其中， 在所述排氣系統(tǒng)中設(shè)有過濾器部件，所述變溫部件設(shè)置在所述過濾器部件的下游側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置，其中，具備判定單元，該判定單元根據(jù)附著在所述變溫部件上的所述阻礙物質(zhì)的量而設(shè)定所述變化量的閾值，并判定由所述變化量計(jì)算單元算出的所述變化量是否小于所述閾值。
全文摘要
內(nèi)燃機(jī)的檢測裝置優(yōu)選適用于具備變溫部件的內(nèi)燃機(jī)，該變溫部件設(shè)置在排氣系統(tǒng)中，因該排氣系統(tǒng)中的氣體的流動而產(chǎn)生溫度變化。溫度相關(guān)值檢測單元檢測與所述變溫部件的溫度相關(guān)的相關(guān)值。在此，所謂相關(guān)值包含變溫部件的阻抗、由變溫部件發(fā)送的電流或電壓等的信號輸出值、變溫部件的溫度自身的值。變化量計(jì)算單元算出由所述溫度相關(guān)值檢測單元檢測到的所述相關(guān)值的變化量。
文檔編號F02D45/00GK102317605SQ20098015687
公開日2012年1月11日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者曲田尚史 申請人:豐田自動車株式會社