內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠更準(zhǔn)確地獲取廢氣中的硫氧化物(SOx)的濃度的內(nèi)燃機(jī)的控制
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]在以往，為了控制內(nèi)燃機(jī)，而廣泛地使用基于廢氣中的氧氣(O2)的濃度來(lái)獲取燃燒室內(nèi)混合氣體的空燃比(A/F)的空燃比傳感器(A/F傳感器)。極限電流式氣體傳感器就是這樣的A/F傳感器之一，具備抽吸單元，該抽吸單元包含具有氧化物離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層以及固著于固體電解質(zhì)層的雙面的一對(duì)電極。一對(duì)電極中的一個(gè)暴露于通過(guò)擴(kuò)散速率決定層導(dǎo)入的被檢氣體，另一個(gè)暴露于大氣。因此，被檢氣體到達(dá)電極的流量被擴(kuò)散速率決定層限制，所以抽吸單元的氧氣抽吸作用受到限制。其結(jié)果，會(huì)顯現(xiàn)所謂的“極限電流特性”。該傳感器利用這樣的極限電流特性，來(lái)檢測(cè)被檢氣體中特定成分(例如，氧氣(O2)等)的濃度。
[0003]更具體地描述，在極限電流式氣體傳感器中，在將施加于一對(duì)電極之間的電壓(以后，有時(shí)只稱為“施加電壓”)設(shè)定為“極限電流域內(nèi)的規(guī)定電壓”時(shí)，與被檢氣體中的氧氣(O2)濃度對(duì)應(yīng)的電流流過(guò)一對(duì)電極之間。因此，極限電流式氣體傳感器將產(chǎn)生與在該電極之間流過(guò)的電流對(duì)應(yīng)的值，作為傳感器輸出。
[0004]并且，已知通過(guò)上述利用氧氣抽吸作用的極限電流式氣體傳感器，不僅能夠獲取氧氣(O2)的濃度，還能夠獲取分子中包括氧的氣體(例如，水(H2O)或者二氧化碳(CO2)等。以后，有時(shí)稱為“含氧氣體”)的濃度。若更具體地描述，則對(duì)于含氧氣體濃度的測(cè)定使用具備2個(gè)抽吸單元的極限電流式氣體傳感器(2單元式極限電流式氣體傳感器)，上述2個(gè)抽吸單元以陰極面向成為測(cè)定對(duì)象的氣體混合物(被檢氣體)被引導(dǎo)的空間的方式串聯(lián)配置。在該傳感器中，通過(guò)對(duì)上游側(cè)抽吸單元的電極之間施加相對(duì)低的電壓，利用上游側(cè)的抽吸單元通過(guò)抽吸作用除去被檢氣體中所包含的氧氣(O2)。并且，通過(guò)對(duì)下游側(cè)抽吸單元的電極之間施加相對(duì)高的電壓，利用下游側(cè)的抽吸單元分解被檢氣體中所包含的含氧氣體，抽吸作為其分解結(jié)果而產(chǎn)生的氧氣。此時(shí)，基于由于該抽吸而引起的在電極之間流過(guò)的電流值的變化，來(lái)獲取該含氧氣體的濃度(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平02-122255號(hào)公報(bào)
[0006]一般而言，內(nèi)燃機(jī)的燃料(例如，輕油以及汽油等)包含微量的硫⑶成分。另外，近年來(lái)，例如在發(fā)展中國(guó)家等使用的低劣燃料有時(shí)會(huì)以比較高的含有率含有硫(S)成分。若燃料中的硫成分的含有率(以后，有時(shí)只稱為“硫含有率”)高，則內(nèi)燃機(jī)構(gòu)成部件的劣化以及/或者故障、廢氣凈化催化劑的中毒、廢氣中產(chǎn)生白煙等問(wèn)題產(chǎn)生的可能性增高。因此，要求獲取燃料中的硫(S)成分的含有率，使獲取到的硫含有率例如反映到內(nèi)燃機(jī)控制，或者發(fā)出與內(nèi)燃機(jī)故障相關(guān)的警告，或者幫助廢氣凈化催化劑的自我故障診斷(OBD:0n -Board Diagnostics)的改善。
[0007]然而，若內(nèi)燃機(jī)的燃料含有硫(S)成分，則從燃燒室排出的廢氣中會(huì)包含硫氧化物(SOx)。另外，燃料中的硫(S)成分的含有率(硫含有率)越高，則廢氣中的硫氧化物(SOx)的濃度(以后，有時(shí)只稱為“SOx濃度”)也越高。因此一般認(rèn)為，如果能夠準(zhǔn)確地獲取廢氣中的SOx濃度，就能夠基于獲取到的SOx濃度準(zhǔn)確地獲取硫含有率。
[0008]因此，本發(fā)明人他們進(jìn)行了使用極限電流式氣體傳感器來(lái)獲取廢氣中的SOx濃度，并基于獲取到的SOx濃度來(lái)獲取燃料中的硫含有率的技術(shù)的研宄。其結(jié)果，本發(fā)明人他們發(fā)現(xiàn)，在使施加到構(gòu)成極限電流式氣體傳感器所具備的抽吸單元的一對(duì)電極之間的施加電壓成為規(guī)定電壓之后，若使施加電壓從規(guī)定電壓減少(降壓掃描)，則在該電極之間流過(guò)的電流(以后，有時(shí)只稱為“電極電流”)會(huì)呈現(xiàn)“與SOx濃度對(duì)應(yīng)的變化”。
[0009]更具體而言，在內(nèi)燃機(jī)中使用含有硫(S)成分的燃料的情況下，若使施加到構(gòu)成極限電流式氣體傳感器所具備的抽吸單元的一對(duì)電極之間的施加電壓成為規(guī)定電壓，則廢氣中的硫氧化物(SOx)被分解(還原)而生成硫(S)，這樣生成的硫(S)吸附于一對(duì)電極中的一個(gè)(陰極)。吸附于該陰極的硫(S)的量根據(jù)廢氣中的SOx濃度而變化。接下來(lái)，若進(jìn)行上述的降壓掃描，則吸附于陰極的硫(S)被再氧化，再次成為硫氧化物(SOx)。發(fā)明人他們發(fā)現(xiàn)，由于這樣的硫(S)的再氧化而變化的電極電流的波形與廢氣中的SOx濃度具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。
[0010]S卩，本發(fā)明人他們考慮到，如果在進(jìn)行降壓掃描的期間內(nèi)獲取到表示由于上述硫(S)的再氧化而變化的電極電流的波性特征的值(以后，有時(shí)只稱為“波形特征值”)，就能夠基于獲取到的波形特征值，來(lái)獲取廢氣中的SOx的濃度以及/或者燃料中的硫含有率。
[0011]然而，若燃燒室中的混合氣的空燃比(A/F)變化，則即使燃料中的硫含有率恒定，廢氣中的SOx濃度也會(huì)變化。具體而言，即使燃料中的硫含有率恒定，若混合氣的空燃比(A/F)增大，則廢氣中的SOx濃度也會(huì)下降。因此，在空燃比(A/F)變化的情況下，廢氣中的SOx濃度也會(huì)變化，所以難以獲取高精度地表示燃料中的硫含有率的波形特征值(或者基于波形特征值獲取到的廢氣中的SOx濃度)。并且，為了從波形特征值(或者基于波形特征值獲取的廢氣中的SOx濃度)獲取燃料中的硫含有率，需要確定與獲取到的波形特征值對(duì)應(yīng)的空燃比(A/F)。然而，在空燃比(A/F)大幅地變化的狀況下，還是難以確定與獲取到的波形特征值對(duì)應(yīng)的空燃比(A/F)。因此，在空燃比(A/F)變化的狀況下，難以基于上述波形特征值，來(lái)準(zhǔn)確地獲取燃料中的硫含有率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明人他們經(jīng)過(guò)深入研宄的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如上述那樣在極限電流式氣體傳感器中在使施加到構(gòu)成抽吸單元的一對(duì)電極之間的施加電壓成為規(guī)定電壓之后，基于對(duì)施加電壓從上述規(guī)定電壓開(kāi)始進(jìn)行降壓掃描的期間內(nèi)獲取的波性特征值，來(lái)獲取廢氣中的SOx濃度以及/或者燃料中的硫含有率，在該情況下，在施加電壓成為上述規(guī)定電壓的期間(即，廢氣中的硫氧化物(SOx)被還原產(chǎn)生硫(S)，該硫(S)吸附于陰極的期間)，若內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的混合氣的空燃比(A/F)被維持為恒定，則能夠更準(zhǔn)確地獲取廢氣中的SOx濃度以及/或者燃料中的硫含有率。
[0013]鑒于這樣的點(diǎn)，本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，具備配設(shè)于內(nèi)燃機(jī)的排氣路徑的極限電流式氣體傳感器，并通過(guò)使施加到構(gòu)成上述傳感器所具備的抽吸單元的一對(duì)電極之間的施加電壓成為規(guī)定電壓，來(lái)將從上述排氣路徑引導(dǎo)至上述傳感器的被檢氣體中的硫氧化物(SOx)還原為硫(S)，接下來(lái)，通過(guò)對(duì)上述施加電壓從上述規(guī)定電壓開(kāi)始進(jìn)行降壓掃描，來(lái)使上述硫(S)再氧化成硫氧化物(SOx)，并基于表示由于上述再氧化而變化的在上述一對(duì)電極之間流過(guò)的電流的波性特征的值，來(lái)獲取硫相關(guān)值，其中，上述硫相關(guān)值是上述被檢氣體中的硫氧化物(SOx)的濃度(SOx濃度)以及上述內(nèi)燃機(jī)的燃料中的硫(S)成分的含有率(硫含有率)中的至少任意一方，其中，將在上述施加電壓成為上述規(guī)定電壓的期間上述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的混合氣的空燃比(A/F)被維持為恒定這一情況作為條件，允許上述硫相關(guān)值的獲取。
[0014]如上所述，根據(jù)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，在使用極限電流式氣體傳感器來(lái)獲取廢氣中的SOx濃度以及/或者燃料中的硫含有率(即，硫相關(guān)值)時(shí)，將在施加電壓成為規(guī)定電壓且廢氣中的硫氧化物(SOx)被還原成硫(S)的期間混合氣的空燃比(A/F)被維持為恒定這一情況作為條件，允許獲取硫相關(guān)值。因此，本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置能夠更準(zhǔn)確地獲取硫相關(guān)值。此外，本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置不僅能夠應(yīng)用于上述那樣的2單元式極限電流式氣體傳感器，還能夠應(yīng)用于僅具備單個(gè)抽吸單元的極限電流式氣體傳感器(單個(gè)單元式極限電流式氣體傳感器)，上述抽吸單元以陰極面向被檢氣體被引導(dǎo)的空間的方式配置。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是表示施加于構(gòu)成極限電流式氣體傳感器所具備的抽吸單元的一對(duì)電極之間的電壓(施加電壓)Vi與在該電極之間流過(guò)的電極電流1的關(guān)系的示意性的線圖。
[0016]圖2是表示關(guān)于以各種含有率含有硫(S)成分的燃料的、內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的混合氣的空燃比(A/F)與廢氣中的硫氧化物(SOx)的濃度的關(guān)系的示意性的線圖。
[0017]圖3是表示應(yīng)用了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置(以后，有時(shí)只稱為“第I控制裝置”)的內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)10)的構(gòu)成的一個(gè)例子的示意圖。
[0018]圖4是表示第I裝置所具備的單個(gè)單元式極限電流式氣體傳感器的構(gòu)成的一個(gè)例子的示意性的剖視圖。
[0019]圖5是表示在第I控制裝置所具備的單個(gè)單元式極限電流式氣體傳感器中執(zhí)行了施加電壓Vm的升壓掃描以及降壓掃描時(shí)的施加電壓Vm與電極電流Im的關(guān)系的示意性的線圖。
[0020]圖6是表示電流差值Id2與廢氣中的SOx濃度Csox的關(guān)系的一個(gè)例子的示意性的線圖。
[0021]圖7是表示第I控制裝置所執(zhí)行的燃料中的硫含有率Cs的獲取處理程序的流程圖。
[0022]圖8是表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置(以后，有時(shí)只稱為“第2控制裝置”)所具備的2單元式極限電流式氣體傳感器的構(gòu)成的一個(gè)例子的示意性的剖視圖。
[0023]圖9是表示在第2控制裝置所具備的2單元式極限電流式氣體傳感器的傳感器單元(下游側(cè)抽吸單元)中執(zhí)行了施加電壓Vs的升壓掃描以及降壓掃描時(shí)的施加電壓Vs與電極電流Is的關(guān)系的示意性的線圖。
[0024]圖10是表示第2控制裝置執(zhí)行的燃料中的硫含有率Cs的獲取處理程序的流程圖。
[0025]圖11是表示第3控制裝置執(zhí)行的燃料中的硫含有率Cs的獲取處理程序的流程圖。
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0027]10...發(fā)動(dòng)機(jī)；22...燃燒室；40...極限電流式氣體傳感器；61...固體電解質(zhì)層；62A...第I氧化鋁層；62B...第2氧化鋁層；62C...第3氧化鋁層；62D...第4氧化鋁層；62E...第5氧化鋁層；63...擴(kuò)散速率決定層；64...加熱器；65A...第I電極；65B...第2電極；66...進(jìn)氣路徑；67...內(nèi)部空間。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，能夠使用極限電流式氣體傳感器，來(lái)更準(zhǔn)確地獲取硫相關(guān)值，其中，上述硫相關(guān)值是廢氣中的SOx濃度以及燃料中的硫含有率中的至少任意一方。更具體而言，本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，將在施加到構(gòu)成極限電流式氣體傳感器所具備的抽吸單元的一對(duì)電極之間的施加電壓成為規(guī)定電壓的期間，內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的混合氣的空燃比(A/F)被維持為恒定這一情況作為條件，允許硫相關(guān)值的獲取。由此，在廢氣中的硫氧化物(SOx)的濃度被維持為恒定的狀態(tài)下，被檢氣體中的硫氧化物(SOx)被還原成硫(S)，所以能夠更準(zhǔn)確地獲取對(duì)內(nèi)燃機(jī)的控制以及警告等有用的硫相關(guān)值。以下，對(duì)于用于實(shí)施本發(fā)明的幾個(gè)方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029]首先，本發(fā)明的第I實(shí)施方式(以后，有時(shí)只稱為“第I方式”)所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置:
[0030]具備配設(shè)于內(nèi)燃機(jī)的排氣路徑的極限電流式氣體傳感器，通過(guò)使施加到構(gòu)成上述傳感器所具備的抽吸單元的一對(duì)電極之間的施加電壓成為規(guī)定電壓，來(lái)將從上述排氣路徑引導(dǎo)至上述傳感器的被檢氣體中的硫氧化物(SOx)還原成硫(S)，接下來(lái)，通過(guò)對(duì)上述施加電壓從上述規(guī)定電壓開(kāi)始進(jìn)行降壓掃描，來(lái)使上述硫(S)再氧化成硫氧化物(SOx)，并基于表示由于上述再氧化而變化的在上述一對(duì)電極之間流過(guò)的電流的波性特征的值，來(lái)獲取硫相關(guān)值，其中，上述硫相關(guān)值是上述被檢氣體中的硫氧化物(SOx)的濃度以及上述內(nèi)燃機(jī)的燃料中的硫(S)成分的含有率中的至少任意一方，其中，
[0031]將在上述施加電壓成為上述規(guī)定電壓的期間上述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的混合氣的空燃比(A/F)被維持為恒定這一情況作為條件，允許上述硫相關(guān)值的獲取。
[0032]如上所述，第I方式所涉及的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置具備配設(shè)于內(nèi)燃機(jī)的排氣路徑的極限電流式氣體傳感器。作為內(nèi)燃機(jī)，例如能夠列舉柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等。極限電流式氣體傳感器配設(shè)于內(nèi)燃機(jī)的排氣路徑，一般來(lái)說(shuō)，配置于比廢氣凈化催化劑接近內(nèi)燃機(jī)的上游側(cè)。極限電流式氣體傳感器如上所述，是利用極限電流特性的傳感器。極限電流特性是通過(guò)利用設(shè)置于作用電極(陰極)的外側(cè)(排氣路徑側(cè))的擴(kuò)散速率決定層，來(lái)限制插入一對(duì)電極之間的固體電解質(zhì)的氧氣抽吸作用而顯現(xiàn)的特性。