气体传感器控制设备和气体传感器控制方法技术

表示空气燃料比和所述催化剂的催化转化效率之间的关系的催化剂的催化转化特性包括第二空气燃料比点，该第二空气燃料比点是NOx开始从催化剂流出的点，且位于形成富有成分和氧的平衡点的第一空气燃料比点的富有侧。恒流电路(43)连接到传感器元件(31)，该恒流电路(43)引起电流从排气侧电极(33)、通过传感器元件(31)中的固态电解质层(32)流向大气侧电极(34)。微计算机(41)基于在催化剂处第一空气燃料比点和第二空气燃料比点之间的差异，控制由恒流电路(43)引起的电流的电流值。

【技术实现步骤摘要】
气体传感器控制设备和气体传感器控制方法
本公开涉及一种气体传感器控制设备和一种气体传感器控制方法。
技术介绍
例如，在车辆发动机(例如汽车发动机)中提供了气体传感器，其可输出电动势。在这种气体传感器中，从发动机释放的排出气体用作气体传感器的感测对象，并利用气体传感器感测排出气体的氧浓度。这种气体传感器包括电动势(EMF)单元，其输出取决于排出气体是丰富还是贫乏而变化的电动势信号。具体而言，在空气燃料比富有时，电动势单元输出大约0.9V的电动势信号。相反，在空气燃料比贫乏时，电动势单元输出大约0V的电动势信号。在这种气体传感器中，在排出气体的空气燃料比在富有和贫乏之间变化时，相对于空气燃料比的实际变化，传感器输出的变化可能有不利的延迟。为了改善这种气体传感器的输出特性，已经提出了各种技术。例如，JP2012-063345A(对应于US2012/0043205A1)公开了一种气体传感器控制设备，其中恒流电路连接到一对传感器电极(即两个传感器电极)中的至少一个。在这种气体传感器控制设备中，在确定存在改变气体传感器的输出特性的需要时，基于该需求确定恒定电流的流向。然后，控制恒流电路，以在确定的方向上引起恒定电流流动。通过供应恒定电流，适当控制气体传感器的输出特性。可以将输出电动势的气体传感器(O2传感器)放在发动机排气管道中三效催化剂的下游侧，以在利用三效催化剂净化排出气体之后感测排出气体的空气燃料比的富有/贫乏。在这种情况下，可以利用三效催化剂净化排出气体的CO、HC(两者都是富有成分)和NOx(贫乏成分)。然而，在空气燃料比超过理论空气燃料比附近的预定空气燃料比时(例如，在空气燃料比位于三效催化剂催化转化窗口贫乏侧时)，三效催化剂转化例如NOx的催化转化效率迅速降低。根据本申请专利技术人进行的研究，对于三效催化剂的催化转化特性而言，证实NOx开始从三效催化剂流出所处的NOx流出空气燃料比点位于空气燃料比点的富有侧，这形成三效催化剂处富有成分和氧的平衡点。鉴于以上各点，即使在NOx在三效催化剂的下游侧从三效催化剂流出的情况下，在一些情况下也会不适当地在气体传感器处进行基于排出气体中氧存在的贫乏感测。因此，在利用气体传感器的测量信号进行控制操作以限制NOx排放的情况下，可能会意外发生不希望的NOx排放。在上述现有技术中，在两个传感器电极之间传导恒定电流，以改变传感器输出特性并由此改善感测响应。此外，在发动机的高负荷运行下，考虑到响应于新鲜空气量的增加而预期的NOx排放量的增加，所以提高响应级。然而，还没有一种现有技术考虑上述催化剂中的催化转化特性来改变传感器输出特性。考虑一种具有重要意义的技术，其基于根据催化剂的催化转化特性改变传感器输出特性的新目标。
技术实现思路
本公开是考虑到以上问题做出的，并因此本公开的目的是提供一种气体传感器控制设备和一种气体传感器控制方法，其能够适当改变气体传感器的输出特性并能够限制NOx排放。根据本公开，提供了一种应用于内燃机的排出气体净化装置的气体传感器控制设备，所述排出气体净化装置包括催化剂和气体传感器。催化剂安装在所述内燃机的排气装置中并净化作为所述内燃机的排出气体中贫乏成分的NOx和所述排出气体的富有成分。气体传感器安装在所述催化剂的中间部分中的位置处或所述催化剂的下游侧的位置处，以在利用所述催化剂净化所述排出气体之后感测所述排出气体的用作感测对象的气体成分。所述气体传感器包括具有固态电解质体和一对电极的电动势单元，用以响应于所述排出气体的空气燃料比产生电动势。表示空气燃料比和所述催化剂的催化转化效率之间的关系的催化剂的催化转化特性包括第二空气燃料比点，所述第二空气燃料比点是NOx从催化剂开始流出的点且位于形成富有成分和氧的平衡点的第一空气燃料比点的富有侧。所述电动势单元的一对电极包括参考侧电极和排气侧电极，所述参考侧电极在从电动势单元输出电动势时变为正侧，所述排气侧电极在从所述电动势单元输出电动势时变为负侧。气体传感器控制设备包括电流传导调节装置和控制装置。电流传导调节装置引起电流从排气侧电极、经过电动势单元中的固态电解质体向参考侧电极流动。控制装置基于在催化剂处第一空气燃料比点和第二空气燃料比点之间的差异，控制由电流传导调节装置引起的电流的电流值。根据本公开，还提供了一种应用于上述内燃机的排出气体净化装置的气体传感器控制方法。在该气体传感器控制方法中，基于在催化剂处第一空气燃料比点和第二空气燃料比点之间的差异，来设定从所述排气侧电极通过所述电动势单元中的固态电解质体流向所述参考侧电极的电流的电流值，并基于电流的所设定的电流值，引起电流从排气侧电极、经过电动势单元中的固态电解质体向参考侧电极流动。附图说明本文描述的附图仅仅出于例示的目的，并非要以任何方式限制本公开的范围。图1是示意性示出根据本公开实施例的发动机控制系统的完整结构的视图；图2是示意性示出该实施例的传感器元件和传感器控制布置的截面的视图；图3是表示空气燃料比和传感器元件的电动势之间的关系的电动势特性视图；图4是示出第一催化剂的催化转化特性和O2传感器的输出特性的视图；图5是示出第一催化剂的催化转化特性和O2传感器的输出特性的视图；图6是用于描述在传感器元件处的气体成分反应的示意图；图7是流程图，示出了实施例恒定电流控制操作的流程；图8是用于在实施例中设定恒流电路的命令电流值的视图；图9是流程图，示出了实施例中用于恒流电路的异常确定过程；图10是示出在实施例中关于第一催化剂的下游侧NOx排放量和HC排放量的测试结果的视图；图11是示出根据本公开的实施例第一变形中的传感器控制布置的结构的视图；以及图12是示出根据本公开的实施例第二变形中的传感器控制布置的结构的视图。具体实施方式将参考附图描述本公开的实施例。在本实施例中，使用了一种在车辆(例如汽车)发动机(内燃发动机)排气管道中提供的气体传感器，并将描述一种发动机控制系统，其基于气体传感器的输出对发动机执行各种控制操作。在发动机控制系统中，使用电子控制单元(以下简称ECU)执行，例如燃料喷射量的控制操作和点火定时的控制操作。图1是示意性示出发动机控制系统的完整结构的视图。在图1中，发动机10例如是汽油发动机，并具有电子控制的节流阀11、燃料喷射阀12和点火装置13。用作或形成排出气体净化装置的催化剂(也称为催化转化器)15a、15b被安装于发动机10的排气管道14(用作排气装置)中。催化剂15a、15b的每个都被形成为例如三效催化剂。催化剂15a是第一催化剂，其用作上游侧催化剂，并且催化剂15b是第二催化剂，其用作下游侧催化剂。如现有技术中已知的，三效催化剂净化排出气体的三种有害成分(即CO(一氧化碳)、HC(烃)和NOx(氮氧化物，例如NO))，并通过向配置成例如蜂窝形式或网格形式的陶瓷衬底应用诸如铂、钯、铑的金属而形成。在这种情况下，在三效催化剂处，通过氧化反应净化作为富有成分的CO和HC，并且通过还原反应净化作为贫乏成分的NOx。空气燃料比(A/F)传感器16位于第一催化剂15a在排出气体流向的上游侧，并且氧(O2)传感器17位于第一催化剂15a和第二催化剂15b之间，即，在排出气体流向上位于第一催化剂15a的下游侧和第二催化剂15b的上游侧。除了第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于内燃机(10)的排出气体净化装置的气体传感器控制设备，所述排出气体净化装置包括：催化剂(15a)，所述催化剂(15a)被安装在所述内燃机(10)的排气装置(14)中，并净化作为所述内燃机(10)的排出气体中的贫乏成分的NOx和所述排出气体的富有成分；以及气体传感器(17)，所述气体传感器(17)被安装在所述催化剂(15a)的中间部分中的位置处或所述催化剂(15a)的下游侧的位置处，以在利用所述催化剂(15a)净化所述排出气体之后感测用作感测对象的所述排出气体的气体成分，其中：所述气体传感器(17)包括具有固态电解质体(32)和一对电极的电动势单元(31)，所述电动势单元(31)用以响应于所述排出气体的空气燃料比来产生电动势；表示所述空气燃料比与所述催化剂(15a)的催化转化效率之间的关系的所述催化剂(15a)的催化转化特性包括第二空气燃料比点(A2)，所述第二空气燃料比点(A2)是所述NOx开始从所述催化剂(15a)流出的点，且位于形成所述富有成分和氧的平衡点的第一空气燃料比点(A1)的富有侧；并且所述电动势单元(31)的所述一对电极包括参考侧电极(34)和排气侧电极(33)，所述参考侧电极(34)在从所述电动势单元(31)输出电动势时变为正侧，所述排气侧电极(33)在从所述电动势单元(31)输出电动势时变为负侧，所述气体传感器控制设备包括：电流传导调节装置(43，50，60)，其引起电流从所述排气侧电极(33)经过所述电动势单元(31)中的所述固态电解质体(32)向所述参考侧电极(34)流动；以及控制装置(41)，其基于在所述催化剂(15a)处所述第一空气燃料比点(A1)和所述第二空气燃料比点(A2)之间的差异，来控制由所述电流传导调节装置(43，50，60)引起的所述电流的电流值。...

【技术特征摘要】
2013.08.09 JP 2013-1671291.一种应用于内燃机(10)的排出气体净化装置的气体传感器控制设备，所述排出气体净化装置包括：催化剂(15a)，所述催化剂(15a)被安装在所述内燃机(10)的排气装置(14)中，并净化作为所述内燃机(10)的排出气体中的贫乏成分的NOx和所述排出气体的富有成分；以及气体传感器(17)，所述气体传感器(17)被安装在所述催化剂(15a)的中间部分中的位置处或所述催化剂(15a)的下游侧的位置处，以在利用所述催化剂(15a)净化所述排出气体之后感测用作感测对象的所述排出气体的气体成分，其中：所述气体传感器(17)包括具有固态电解质体(32)和一对电极的电动势单元(31)，所述电动势单元(31)用以响应于所述排出气体的空气燃料比来产生电动势；并且所述电动势单元(31)的所述一对电极包括参考侧电极(34)和排气侧电极(33)，所述参考侧电极(34)在从所述电动势单元(31)输出电动势时变为正侧，所述排气侧电极(33)在从所述电动势单元(31)输出电动势时变为负侧，所述气体传感器控制设备包括：电流传导调节装置(43，50，60)，其引起电流从所述排气侧电极(33)经过所述电动势单元(31)中的所述固态电解质体(32)向所述参考侧电极(34)流动，所述气体传感器控制设备的特征在于：控制装置(41)，其基于在所述催化剂(15a)处第一空气燃料比点(A1)和第二空气燃料比点(A2)之间的差异，来控制由所述电流传导调节装置(43，50，60)引起的所述电流的电流值，其中所述第一空气燃料比点(A1)和所述第二空气燃料比点(A2)分别用作所述催化剂(15a)的催化转化特性，所述催化转化特性表示所述空气燃料比与所述催化剂(15a)的催化转化效率之间的关系，而所述第一空气燃料比点(A1)形成所述富有成分和氧的平衡点，并且所述第二空气燃料比点(A2)是所述NOx开始从所述催化剂(15a)流出的点，且位于所述第一空气燃料比点(A1)的富有侧。2.根据权利要求1所述的气体传感器控制设备，其中所述控制装置(41)基于在所述催化剂(15a)处所述第一空气燃料比点(A1)和所述第二空气燃料比点(A2)之间的差异，来控制由所述电流传导调节装置(43，50，60)引起的所述电流的电流值，以将所述电动势单元(31)的所述排气侧电极(33)附近的气体反应的平衡点置于所述第二空气燃料比点(A2)或与所述第二空气燃料比点(A2)相邻的相邻点。3.根据权利要求2所述的气体传感器控制设备，其中所述控制装置(41)控制由所述电流传导调节装置(43，50，60)引起的所述电流的电流值，以将所述电动势单元(31)的所述排气侧电极(33)附近的所述气体反应的平衡点置...

【专利技术属性】
技术研发人员：松冈干泰，中田真吾，三岛崇生，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP