内燃机的控制系统和控制方法技术方案

一种用于包括极限电流式传感器的发动机的控制系统，所述控制系统包括ECU，所述ECU被配置成：执行把施加于传感器的电压从第一电压(V1)逐渐降低到第二电压(V2)的扫描处理；从在向传感器施加包含在预测将输出极值的特定电压范围中的电压时的传感器的输出电流中，获得所述扫描处理的执行期间的传感器的输出电流的极值(Ip)；和根据所述极值和基准值(Iref)，检测废气中的SOx的浓度，所述基准值是传感器的极限电流的值，传感器的极限电流的值对应于具有恒定值的氧浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于内燃机的控制系统和控制方法，所述控制系统和控制方法利用能够检测内燃机的废气中的氧浓度的极限电流式传感器，检测废气中的SOx的浓度。
技术介绍
作为检测废气中的氧的浓度的传感器，已知包括固体电解质、一对电极(由测量电极和基准电极形成的电极对)和扩散控制层(扩散阻挡层)的极限电流式传感器。固体电解质能够传导氧离子。一对电极被设置成把固体电解质夹在中间。扩散控制层被设置成覆盖测量电极。利用上述传感器检测废气中的氧浓度的原理如下。首先，当向电极对施加电压，以致在电极对之间产生预定电位差时，废气中的氧在测量电极被电离。氧离子通过固体电解质，迁移到基准电极，随后通过再结合，在基准电极恢复成氧。由一系列的电化学反应引起的电子的迁移，作为电流从电极对被输出。由于扩散控制层控制氧到测量电极的迁移，因此从电极对输出的电流的大小与废气中的氧的浓度一一对应。从而，当测量从电极对输出的电流时，根据测得的电流，识别(检测)废气中的氧的浓度。作为这种检测设备之一，存在一种通过利用在测量电极分解的分子随着施加于电极对的电压的大小的变化而变化的事实，检测除氧以外的成分的浓度(例如，H2O的浓度，即湿度)的检测设备。具体地，该检测设备利用具有两组电极对(上游侧电极对和下游侧电极对)的传感器。该检测设备首先向上游侧电极对施加具有分解氧的大小的电压，把废气中的氧排出到传感器之外。随后，该检测设备向下游侧电极对施加具有分解H2O的大小的电压，并测量从下游侧电极对输出的电流。
所述检测设备根据电流，识别废气中的H2O的浓度。从而，所述检测设备能够区别于归因于氧输出的电流地测量归因于H2O输出的电流，从而能够精确地检测H2O的浓度(例如，参见日本专利申请No.2-122255(JP 2-122255A公报)。下面，能够检测废气中的氧的浓度的极限电流式传感器被称为氧浓度传感器，施加于传感器的电极对的电压被称为传感器的施加电压，从电极对输出的电流被称为传感器的输出电流。内燃机被称为发动机。包含在发动机的燃料中的硫成分的量一般是极微量。不过，取决于使用发动机的地域等，可能使用硫的浓度较高的燃料。这种情况下，燃烧期间产生的氧化硫(SOx)会引起废气的白烟等。于是，要求测量燃料中的硫的浓度。本专利技术的专利技术人研究作为与燃料中的硫的浓度相关的参数，检测废气中的SOx的浓度。具体地，本专利技术的专利技术人研究是否能够利用在上述检测设备中采用的方法，检测废气中的SOx的浓度。通过研究，发现当向氧浓度传感器的电极对施加具有分解SOx(换句话说，把SOx还原成硫)的大小的电压时，不仅SOx被分解，而且废气中除SOx外的成分也被分解，从而发现不易分离地仅仅测量归因于SOx的输出电流。即，利用现有设备中采用的方法，存在难以精确地检测废气中的SOx的浓度的情况。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够精确地检测发动机的废气中的SOx的浓度的控制系统和控制方法。本专利技术的第一方面提供一种包括能够检测废气中的氧浓度的极限电流式传感器的内燃机的控制系统，所述控制系统包括：电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：(i)检测废气中的SOx的浓度；(ii)控制发动机，以致使废气中的氧浓度维持在恒定值；(iii)执行逐渐把施加于所述传感器的电压从第一电压降低到第二电压的扫描处理，在所述第一电压下，在所述传感器中由于SOx的还原而产生硫磺并且硫磺累积在所述传感器中，在所述第二电压下，在所述传感器中硫磺被氧化成SOx；(iv)从在向
所述传感器施加包含在特定电压范围中的电压时的所述传感器的输出电流，获得所述扫描处理的执行期间的所述传感器的输出电流的极值，根据具有所述恒定值的所述氧浓度预测在所述特定电压范围中将输出所述极值；和(v)根据所述极值和基准值，检测废气中的SOx的浓度，所述基准值是所述传感器的极限电流的值，所述传感器的所述极限电流的值对应于具有所述恒定值的所述氧浓度。按照专利技术人的实验和考察，得到以下发现。当执行扫描处理时，传感器的输出电流包括由于累积在传感器中的硫重新氧化成SOx而引起的输出分量(即，归因于SOx的浓度的输出分量)，和归因于氧的浓度的输出分量。不过，该输出电流实质上不包括归因于另一个成分的输出分量。从而，当在使废气中的氧的浓度维持恒定值的控制下执行扫描处理时，输出电流描绘与SOx的浓度对应的波形。具体地，在所述控制下的输出电流具有随着SOx的浓度变化的极值(输出电流的峰值)。当比较所述极值和归因于具有恒定值的氧浓度的输出分量(即，基准值)时，能够检测SOx的浓度。输出极值时的传感器的施加电压随着扫描处理的执行期间的氧浓度(即，具有恒定值的氧浓度)而变化。从而，能够确定根据具有恒定值的氧浓度，预测将输出极值的施加电压的范围(即，特定电压范围)。于是，按照本专利技术的系统在为使废气中的氧浓度维持恒定值而执行的控制下，执行扫描处理，根据特定电压范围中的输出电流，获得极值，根据具有恒定值的氧浓度，预测在所述特定电压范围中将输出所述极值。从而，即使在意外的噪声等被加入传感器的输出电流的环境下，按照本专利技术的系统也能够通过忽略在特定电压范围之外的噪声等，获得极值。按照本专利技术的系统根据极值和基准值，检测废气中的SOx的浓度。结果，按照本专利技术的系统尽可能地防止归因于噪声等的误测量，同时通过区别于输出电流地只测量(获得)由SOx的浓度引起的输出分量(极值)，所述系统能够检测SOx的浓度。从而，按照本专利技术的如此构成的系统能够精确地检测废气中的SOx的浓度。如上所述，按照本专利技术的系统在检测废气中的SOx的浓度的过程中，获得归因于SOx的浓度的输出分量(输出电流的极值)。所述输出分量与SOx的浓度一一对应，从而所述输出分量实质上指示SOx的浓度。于是，本专利技术中的SOx的浓度可被转换成下列至少之一：废气中的SOx的浓度或者与SOx的浓度一一对应的值。所述特定电压范围可转换成包括预测传感器的输出电流达到极值之处的特定施加电压(特定值)的电压范围。所述特定电压范围包括所述范围的宽度为0的情况(换句话说，包含在该特定电压范围中的电压只是所述特定值)。当特定电压范围的宽度为0时，输出电流的极值对应于当施加电压为特定值时的输出电流的值。另外，可以进行SOx的浓度的检测，以致SOx的浓度随着极值与基准值之差的绝对值的增大而增大。利用本系统，能够检测废气中的SOx的浓度，而不需要复杂的计算。极值与基准值之差的绝对值和废气中的SOx浓度之间的相关性可预先利用实验等确定。按照本专利技术的系统并不仅仅测量各个施加电压的输出电流。通过称为扫描处理的按照本专利技术的特有处理，系统能够单独地只测量归因于废气中的SOx的输出电流分量(极值)。结果，按照本专利技术的系统能够精确地检测废气中的SOx的浓度。所述基准值可在实际执行扫描处理时获得，或者可通过参考预先通过实验等确定的图等而获得。在实际执行扫描处理时获得基准值的情况下，如果获得基准值的时刻和执行扫描处理的时刻彼此相隔过大，那么存在例如如果传感器的输出特性随着时间而变化，则SOx的浓度的检测精度降低的可能性。于是，为了尽可能精确地检测SOx的浓度，理想的是获得基准值的时刻和执行扫描处理的时刻彼此尽可能接近。在上述控制系统中，第二电压可以与当检测废气中的氧的浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括能够检测废气中的氧浓度的极限电流式传感器的内燃机的控制系统，所述控制系统包括：电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：(i)检测废气中的SOx的浓度；(ii)控制发动机，以致使废气中的氧浓度维持在恒定值；(iii)执行逐渐把施加于所述传感器的电压从第一电压降低到第二电压的扫描处理，在所述第一电压下，在所述传感器中由于SOx的还原而产生硫磺并且硫磺累积在所述传感器中，在所述第二电压下，在所述传感器中硫磺被氧化成SOx；(iv)从在向所述传感器施加包含在特定电压范围中的电压时的所述传感器的输出电流，获得所述扫描处理的执行期间的所述传感器的输出电流的极值，根据具有所述恒定值的所述氧浓度预测在所述特定电压范围中将输出所述极值；和(v)根据所述极值和基准值，检测废气中的SOx的浓度，所述基准值是所述传感器的极限电流的值，所述传感器的所述极限电流的值对应于具有所述恒定值的所述氧浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.20 JP 2014-0309681.一种包括能够检测废气中的氧浓度的极限电流式传感器的内燃机的控制系统，所述控制系统包括：电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：(i)检测废气中的SOx的浓度；(ii)控制发动机，以致使废气中的氧浓度维持在恒定值；(iii)执行逐渐把施加于所述传感器的电压从第一电压降低到第二电压的扫描处理，在所述第一电压下，在所述传感器中由于SOx的还原而产生硫磺并且硫磺累积在所述传感器中，在所述第二电压下，在所述传感器中硫磺被氧化成SOx；(iv)从在向所述传感器施加包含在特定电压范围中的电压时的所述传感器的输出电流，获得所述扫描处理的执行期间的所述传感器的输出电流的极值，根据具有所述恒定值的所述氧浓度预测在所述特定电压范围中将输出所述极值；和(v)根据所述极值和基准值，检测废气中的SOx的浓度，所述基准值是所述传感器的极限电流的值，所述传感器的所述极限电流的值对应于具有所述恒定值的所述氧浓度。2.按照权利要求1所述的控制系统，其中所述第二电压与当检测废气中的氧浓度时使用的电压一致，以及所述电子控制单元被配置成利用在所述扫描处理中当施加于所述传感器的电压被降低到所述第二电压时的所述传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥田达弘，若尾和弘，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP