CN110455864A - 空燃比检测装置及空燃比检测方法 - Google Patents

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Abstract

提供空燃比检测装置及空燃比检测方法。抑制在传感器元件的温度变动了时空燃比的检测精度下降。空燃比检测装置(1、1’)具备包括传感器单元(10)的传感器元件(2、2’)、向传感器单元施加电压的电压施加电路(40、40’)、检测传感器单元的输出电流的电流检测器(42、42’)、算出排气的空燃比的空燃比算出部(61)及检测或算出与传感器元件的温度相关的温度相关参数的参数检测部(62)。空燃比算出部基于温度相关参数和在向传感器单元施加了预定的电压时检测到的输出电流来算出排气的空燃比。

Description

空燃比检测装置及空燃比检测方法
技术领域
本发明涉及空燃比检测装置及空燃比检测方法。
背景技术
以往，已知在内燃机的排气通路配置空燃比传感器并利用该空燃比传感器来检测排气的空燃比。在专利文献1所记载的空燃比传感器中，传感器元件被加热器加热，控制向加热器的通电量以使传感器元件的温度维持为预定的活性温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-053108号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在空燃比传感器设置加热器会带来空燃比传感器的大型化。另一方面，在空燃比传感器不设置加热器的情况下，传感器元件的温度会变动。其结果，与空燃比对应的输出电流变化，空燃比的检测精度下降。另外，在加热器故障的情况下也会产生同样的问题。
于是，本发明的目的在于抑制在传感器元件的温度变动了时空燃比的检测精度下降。
用于解决课题的方案
本公开的主旨如下。
(1)一种空燃比检测装置，具备：传感器元件，包括传感器单元；电压施加电路，向所述传感器单元施加电压；电流检测器，检测所述传感器单元的输出电流；空燃比算出部，算出排气的空燃比；及参数检测部，检测或算出与所述传感器元件的温度相关的温度相关参数，所述空燃比算出部基于所述温度相关参数和在向所述传感器单元施加了预定的电压时检测到的所述输出电流来算出排气的空燃比。
(2)根据所述(1)所述的空燃比检测装置，所述温度相关参数是根据所述传感器单元的阻抗算出的所述传感器元件的温度。
(3)根据所述(1)或(2)所述的空燃比检测装置，所述空燃比算出部基于所述温度相关参数将所述输出电流变换为与所述温度相关参数的基准值对应的值，使用该基准值下的所述输出电流与排气的空燃比的关系而根据变换后的值算出排气的空燃比。
(4)根据所述(3)所述的空燃比检测装置，所述空燃比算出部通过对所述输出电流乘以与所述温度相关参数对应的修正系数来将该输出电流变换为与所述基准值对应的值。
(5)根据所述(1)或(2)所述的空燃比检测装置，所述空燃比算出部使用所述温度相关参数的基准值下的所述输出电流与排气的空燃比的关系，根据所述输出电流算出排气的空燃比，基于所述温度相关参数对算出的空燃比进行修正从而算出最终的排气的空燃比。
(6)根据所述(5)所述的空燃比检测装置，所述空燃比算出部通过将对所述算出的空燃比与理论空燃比之差乘以与所述温度相关参数对应的修正系数而得到的值加到理论空燃比上来算出所述最终的排气的空燃比。
(7)根据所述(4)或(6)所述的空燃比检测装置，所述修正系数被设定为根据所述输出电流的符号而不同的值。
(8)一种方法，使用包括传感器单元的传感器元件来检测排气的空燃比，其中，包括：向所述传感器单元施加电压；检测所述传感器单元的输出电流；检测或算出与所述传感器元件的温度相关的温度相关参数；及基于所述输出电流及所述温度相关参数来算出排气的空燃比。
发明效果
根据本发明，能够抑制在传感器元件的温度变动了时空燃比的检测精度下降。
附图说明
图1是概略地示出第一实施方式的空燃比检测装置的图。
图2是示出传感器单元的电压-电流(V-I)特性的图。
图3是示出传感器单元的输出电流与空燃比的关系的图。
图4是概略地示出第一实施方式的空燃比检测装置的结构的框图。
图5是示出传感器元件的温度与传感器单元的输出电流的关系的图。
图6是示出本发明的第一实施方式中的空燃比检测处理的控制例程的流程图。
图7是示出传感器单元的阻抗与传感器元件的温度的关系的图。
图8是示出温度相关参数及输出电流与空燃比的关系的三维映射。
图9是示出空燃比比理论空燃比稀且处于理论空燃比附近时的输出电流与空燃比的关系的图。
图10是示出本发明的第二实施方式中的空燃比检测处理的控制例程的流程图。
图11是示出传感器元件的温度与修正系数的关系的图。
图12是示出本发明的第三实施方式中的空燃比检测处理的控制例程的流程图。
图13是示出本发明的第四实施方式中的空燃比检测处理的控制例程的流程图。
图14是概略地示出第五实施方式的空燃比检测装置的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注同一附图标记。
<第一实施方式>
首先，参照图1～图8对本发明的第一实施方式进行说明。
<空燃比检测装置的结构>
图1是概略地示出第一实施方式的空燃比检测装置1的图。空燃比检测装置1配置于搭载于车辆的内燃机的排气通路，检测排气的空燃比。此外，排气的空燃比(以下，简称作“空燃比”)意味着空气的质量相对于在生成该排气之前供给的燃料的质量的比率(空气的质量/燃料的质量)，根据排气中的氧浓度及还原气体浓度来推定。
空燃比检测装置1具备传感器元件2。图1示出了传感器元件2的剖视图。传感器元件2通过层叠多个层而构成。具体而言，传感器元件2具备第1固体电解质层12、第2固体电解质层14、扩散限速层16、第1不透过层18及第2不透过层17。
第1固体电解质层12及第2固体电解质层14是具有氧化物离子传导性的薄板体。第1固体电解质层12及第2固体电解质层14例如由将CaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等作为稳定剂向ZrO2(二氧化锆)、HfO2、ThO2、Bi2O3等添加而成的烧结体形成。另外，扩散限速层16是具有气体透过性的薄板体。扩散限速层16例如由氧化铝、氧化镁、硅石、尖晶石、莫来石等耐热性无机物质的多孔质烧结体形成。第1不透过层18及第2不透过层17是具有气体不透过性的薄板体。第1不透过层18及第2不透过层17例如形成为包括氧化铝的层。
传感器元件2的各层从图1的下方起按照第1不透过层18、第2不透过层17及扩散限速层16、第1固体电解质层12、第2固体电解质层14的顺序层叠。第1固体电解质层12、扩散限速层16、第1不透过层18及第2不透过层17区划形成被测气体室30。被测气体室30构成为，在传感器元件2配置于排气通路时，排气经由扩散限速层16向被测气体室30内流入。因此，被测气体室30经由扩散限速层16而与排气通路连通。
传感器元件2还具备第1电极11、第2电极13及第3电极15。第1电极11以暴露于被测气体室30的排气的方式配置于第1固体电解质层12的被测气体室30侧的表面上。第2电极13配置于第1固体电解质层12与第2固体电解质层14之间。第3电极15配置于第2固体电解质层14的与第1固体电解质层12及第2电极13相反一侧的表面上。第1电极11及第2电极13以隔着第1固体电解质层12而互相相对的方式配置。第2电极13及第3电极15以隔着第2固体电解质层14而互相相对的方式配置。第1电极11、第2电极13及第3电极15例如是包括铂(Pt)、铑(Rh)及钯(Pd)中的至少一个作为主成分的多孔质金属陶瓷电极。
传感器元件2具备传感器单元10及泵单元20。传感器单元10是具有第1电极11、第1固体电解质层12及第2电极13的电化学单元。泵单元20是具有第2电极13、第2固体电解质层14及第3电极15的电化学单元。第2电极13由传感器单元10及泵单元20共有。
空燃比检测装置1还具备连接于传感器单元10的第1电压施加电路40及第1电流检测器42和连接于泵单元20的第2电压施加电路50及第2电流检测器52。在第1电压施加电路40设置有第1电源41，第1电压施加电路40以使第2电极13的电位比第1电极11的电位高的方式向传感器单元10施加电压。因此，第1电极11作为负极发挥功能，第2电极13作为正极发挥功能。第1电流检测器42检测经由第1固体电解质层12在第1电极11与第2电极13之间流动的电流，即传感器单元10的输出电流。
在第2电压施加电路50设置有第2电源51，第2电压施加电路50以使第2电极13的电位比第3电极15的电位高的方式向泵单元20施加电压。因此，第3电极15作为负极发挥功能，第2电极13作为正极发挥功能。第2电流检测器52检测经由第2固体电解质层14在第2电极13与第3电极15之间流动的电流，即泵单元20的输出电流。
如上所述，第1固体电解质层12及第2固体电解质层14具有氧化物离子传导性。因而，当在第1固体电解质层12的两侧面间产生氧浓度之差时，氧化物离子从浓度高的侧面侧向浓度低的侧面侧移动。同样，当在第2固体电解质层14的两侧面间产生氧浓度之差时，氧化物离子从浓度高的侧面侧向浓度低的侧面侧移动。该特性被称作氧电池特性。
另外，当向第1固体电解质层12的两侧面间提供电位差时，氧化物离子以产生与电位差相应的氧浓度比的方式移动。同样，当向第2固体电解质层14的两侧面间提供电位差时，氧化物离子以产生与电位差相应的氧浓度比的方式移动。该特性被称作氧泵特性。
因而，当以使第2电极13的电位比第3电极15的电位高的方式向泵单元20施加电压时，氧化物离子从第3电极15经由第2固体电解质层14而向第2电极13移动。其结果，电流与氧化物离子反向地流动，从第2电极13经由第2固体电解质层14向第3电极15流动。
第2电压施加电路50基于第2电流检测器52的输出，以使泵单元20的输出电流成为预定值的方式对向泵单元20施加的电压进行反馈控制。其结果，泵单元20的输出电流维持为一定，进而第2电极13上的氧浓度维持为一定。由此，不用使用大气管道将第2电极13暴露于大气，就能够将第2电极13上的氧浓度维持为一定，能够使传感器元件2小型化。
另外，在传感器元件2中，第2电极13由第1固体电解质层12和第2固体电解质层14夹持，在第1固体电解质层12与第2固体电解质层14之间不存在空间。除此之外，在传感器元件2未设置用于加热传感器元件2的加热器。由此，能够进一步促进传感器元件2的小型化。
在向被测气体室30流入的排气的空燃比比理论空燃比稀时，排气中的氧浓度高。其结果，第1电极11上的氧浓度变高，第1固体电解质层12的两侧面间的氧浓度比变低。因而，当向传感器单元10施加合适的电压时，第1固体电解质层12的两侧面间的氧浓度比比与电压对应的氧浓度比低。其结果，以使第1固体电解质层12的两侧面间的氧浓度比接近与电压对应的氧浓度比的方式，第1电极11上的氧气被分解，氧化物离子从第1电极11向第2电极13移动。在该情况下，电流从第2电极13向第1电极11流动，由第1电流检测器42检测正的电流。向被测气体室30流入的排气中的氧浓度越高，即排气的空燃比越稀，则电流越大。
另一方面，在向被测气体室30流入的排气的空燃比比理论空燃比浓时，第1电极11上的氧与排气中的未燃气体反应而被除去。其结果，第1电极11上的氧浓度变低，第1固体电解质层12的两侧面间的氧浓度比变高。因而，当向传感器单元10施加合适的电压时，第1固体电解质层12的两侧面间的氧浓度比比与电压对应的氧浓度比高。其结果，以使第1固体电解质层12的两侧面间的氧浓度比接近与电压对应的氧浓度比的方式，氧化物离子从第2电极13向第1电极11移动，第1电极11上的未燃气体被氧化。在该情况下，电流从第1电极11向第2电极13流动，由第1电流检测器42检测负的电流。向被测气体室30流入的排气中的未燃气体浓度越高，即排气的空燃比越浓，则电流的绝对值越大。
另外，在向被测气体室30流入的排气的空燃比是理论空燃比(本实施方式中是14.6)时，排气中的氧及未燃气体的量成为化学当量比。其结果，通过第1电极11的催化剂作用而两者完全燃烧，第1固体电解质层12的两侧面间的氧浓度比维持为与电压对应的氧浓度比。因而，不会引起基于氧泵特性的氧化物离子的移动，由第1电流检测器42检测的电流成为零。
图2是示出传感器单元10的电压-电流(V-I)特性的图。图2示出各空燃比(A/F)下的传感器单元10的电压-电流(V-I)特性。图2的横轴表示向传感器单元10施加的电压V，图2的纵轴表示传感器单元10的输出电流I。如图2所示，在电压V低的区域中，在空燃比一定的情况下，随着电压V变高，输出电流I变大。输出电流I与电压V成比例地变化的电压区域被称作比例区域。
在比例区域中，由于电压V低，所以能够经由第1固体电解质层12而移动的氧化物离子的流量少。在该情况下，在向传感器单元10施加了电压时在第1固体电解质层12内移动的氧化物离子的移动速度比经由扩散限速层16而向被测气体室30导入的排气的导入速度慢。因而，能够经由第1固体电解质层12而移动的氧化物离子的流量根据电压V而变化，伴随于电压V的增加而输出电流I增加。
如图2所示，当电压V成为预定值以上时，输出电流I与电压V的值无关而维持为大致一定的值。该饱和的电流被称作界限电流，产生界限电流的电压区域被称作界限电流区域。在界限电流区域中，电压V比比例区域高，因此能够经由第1固体电解质层12而移动的氧化物离子的流量比比例区域多。在该情况下，在向传感器单元10施加了电压时在第1固体电解质层12内移动的氧化物离子的移动速度比经由扩散限速层16而向被测气体室30导入的排气的导入速度快。因而，能够经由第1固体电解质层12而移动的氧化物离子的流量几乎不根据电压V而变化，因此输出电流I与电压V的值无关而维持为大致一定的值。
另一方面，由于经由第1固体电解质层12而移动的氧化物离子的流量根据第1固体电解质层12的两侧面间的氧浓度比而变化，所以界限电流根据空燃比而变化。具体而言，空燃比越稀则界限电流越大。另外，界限电流在空燃比是理论空燃比时成为零，在空燃比稀时成为正，在空燃比浓时成为负。
另外，如图2所示，在电压V非常高的区域中，在空燃比一定的情况下，随着电压V变高，输出电流I变大。当电压V非常高时，在第1电极11处排气中的水被分解。因水的分解而产生的氧化物离子在第1固体电解质层12内从第1电极11向第2电极13移动。其结果，因水的分解而产生的电流也被作为输出电流I而检测出，因此输出电流I比界限电流大。该电压区域被称作水分解区域。
图3是示出传感器单元10的输出电流I与空燃比的关系的图。在图3的例子中，向传感器单元10施加了界限电流区域内的0.4V的电压。如图3所示，输出电流I根据空燃比而变化，空燃比越稀则输出电流I越大。因而，通过检测输出电流I，能够检测空燃比。
<空燃比检测方法>
图4是概略地示出第一实施方式的空燃比检测装置的结构的框图。空燃比检测装置1还具备空燃比算出部61及参数检测部62。空燃比算出部61算出空燃比。参数检测部62检测或算出与传感器元件2的温度相关的温度相关参数。温度相关参数是传感器元件2的温度、传感器单元10的阻抗、泵单元20的阻抗等。
在本实施方式中，ECU60作为空燃比算出部61及参数检测部62发挥功能。ECU60具备只读存储器(ROM)及随机存取存储器(RAM)这样的存储器、中央运算装置(CPU)、输入端口、输出端口、通信模块等。
第1电压施加电路40及第1电流检测器42连接于ECU60。ECU60经由第1电压施加电路40而控制向传感器单元10施加的电压。另外，ECU60从第1电流检测器42取得由第1电流检测器42检测到的传感器单元10的输出电流。
第2电压施加电路50及第2电流检测器52连接于ECU60。ECU60经由第2电压施加电路50而控制向泵单元20施加的电压。另外，ECU60从第2电流检测器52取得由第2电流检测器52检测到的泵单元20的输出电流。
如上所述，由于传感器单元10的输出电流根据空燃比而变化，所以通过检测传感器单元10的输出电流，能够检测空燃比。然而，由于在传感器元件2未设置加热器，所以传感器元件2的温度根据排气的温度等而变化。
图5是示出传感器元件2的温度与传感器单元10的输出电流的关系的图。在图5的例子中，在空燃比是比理论空燃比浓的值(14)时，向传感器单元10施加了界限电流区域内的0.4V的电压。由于空燃比比理论空燃比浓，所以传感器单元10的输出电流成为负。如图5所示，传感器单元10的输出电流的绝对值随着传感器元件2的温度变高而变大。因此，当传感器元件2的温度变化时，与预定的空燃比对应的输出电流的值也变化。因而，若仅基于传感器单元10的输出电流来算出空燃比，则在传感器元件2的温度变动了时空燃比的检测精度下降。
于是，在本实施方式中，空燃比算出部61基于温度相关参数和在向传感器单元10施加了预定的电压时检测到的传感器单元10的输出电流来算出空燃比。由此，由于考虑传感器元件2的温度来算出空燃比，所以能够抑制在传感器元件2的温度变动了时空燃比的检测精度下降。
<空燃比检测处理>
图6是示出本发明的第一实施方式中的空燃比检测处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机启动后由ECU60以预定的时间间隔执行。在本控制例程中，使用传感器元件2来检测空燃比。
首先，在步骤S101中，空燃比算出部61取得传感器元件2的温度。传感器元件2的温度由参数检测部62检测或算出。例如，参数检测部62使用设置于传感器元件2的热敏电阻、热电偶等检测传感器元件2的温度。
另外，如图7所示，传感器单元10的阻抗与传感器元件2的温度相关。因而，参数检测部62也可以使用如图7所示的二维映射，根据传感器单元10的阻抗来算出传感器元件2的温度。阻抗通过公知的方法算出，基于使向传感器单元10施加的电压变动了时的电压及传感器单元的输出电流来算出。例如，电压的变动范围是0.4V±0.2V，施加电压的频率是5kHz以上。此外，也可以检测泵单元20的阻抗，基于泵单元20的阻抗来算出传感器元件2的温度。
接着，在步骤S102中，空燃比算出部61判定传感器元件2是否处于活性状态。空燃比算出部61在传感器元件2的温度为预先确定的活性温度以上的情况下，判定为传感器元件2处于活性状态。另一方面，空燃比算出部61在传感器元件2的温度低于活性温度的情况下，判定为传感器元件2不处于活性状态。
在步骤S102中判定为传感器元件2不处于活性状态的情况下，本控制例程结束。另一方面，在步骤S102中判定为传感器元件2处于活性状态的情况下，本控制例程进入步骤S103。在步骤S103中，空燃比算出部61经由第1电压施加电路40向传感器单元10施加界限电流区域内的电压。界限电流区域内的电压是0.2V～0.6V，例如是0.4V。此外，若传感器单元10的输出电流根据空燃比而变化，则也可以向传感器单元10施加界限电流域外的电压。另一方面，在泵单元20中，在内燃机启动后，以使泵单元20的输出电流成为预定值(例如200μA)的方式向泵单元20施加电压。
接着，在步骤S104中，空燃比算出部61取得传感器单元10的输出电流。传感器单元10的输出电流由第1电流检测器42检测。此外，空燃比算出部61也可以取得由第1电流检测器42检测到的多个输出电流的平均值。
接着，在步骤S105中，空燃比算出部61取得温度相关参数。温度相关参数由参数检测部62检测或算出。温度相关参数例如是传感器元件2的温度。在该情况下，参数检测部62与步骤S101同样地检测或算出传感器元件2的温度。
接着，在步骤S106中，空燃比算出部61基于在步骤S105中取得的温度相关参数和在步骤S104中取得的输出电流来算出空燃比。具体而言，空燃比算出部61使用如图8所示的三维映射来算出空燃比。在该映射中，空燃比AF表示为温度相关参数T及输出电流I的函数。映射以在温度相关参数T一定的情况下输出电流I越大则空燃比AF越稀的方式制作。另外，映射以在输出电流I一定的情况下温度相关参数T越低则空燃比AF与理论空燃比之差越大的方式制作。在步骤S106之后，本控制例程结束。
此外，温度相关参数也可以是传感器单元10或泵单元20的阻抗。在该情况下，步骤S106中的映射以在输出电流I一定的情况下温度相关参数T越高则空燃比AF与理论空燃比之差越大的方式制作。另外，在温度相关参数是传感器元件2的温度的情况下，也可以省略步骤S105，在步骤S106中，使用步骤S101中取得的传感器元件2的温度作为温度相关参数。
<第二实施方式>
第二实施方式的空燃比检测装置除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的空燃比检测装置的结构及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第二实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
在传感器元件2的温度一定时，空燃比与传感器单元10的输出电流具有如图3所示的关系。如上所述，当传感器元件2的温度变动时，与预定的空燃比对应的传感器单元10的输出电流的值也变动。因而，为了使用如图3所示的二维映射高精度地算出空燃比，需要基于传感器元件2的温度相关参数来修正传感器单元10的输出电流。
于是，在第二实施方式中，空燃比算出部61基于温度相关参数将输出电流变换为与温度相关参数的基准值对应的值，使用基准值下的输出电流与空燃比的关系而根据变换后的值算出空燃比。基准值预先确定。
图9是示出空燃比比理论空燃比稀且处于理论空燃比附近时的输出电流I与空燃比的关系的图。图9示出传感器元件2的温度为600℃时的输出电流I与空燃比的关系和传感器元件2的温度为700℃时的输出电流I与空燃比的关系。在图9的例子中，向传感器单元10施加了界限电流区域内的0.4V的电压。
从图3及图9可知，在空燃比为理论空燃比附近时，输出电流I相对于空燃比线性地变化，输出电流I与空燃比的关系由一次直线近似。在该情况下，一次直线的斜率根据传感器元件2的温度而变化。在图9的例子中，在空燃比为AFa且传感器元件2的温度为600℃时，输出电流成为Ia。需要通过修正该输出电流Ia而将其变换为基准值(在图9的例子中是700℃)下的输出电流Ib。
从图9可知，基准值下的输出电流相对于空燃比为预定值时的预定温度下的输出电流的比率(在图9的例子中是Ib/Ia)与空燃比无关而大致一定。因而，通过将该比率作为修正系数而对输出电流乘以该比率，能够将输出电流变换为与基准值对应的值。
于是，在第二实施方式中，空燃比算出部61通过对输出电流乘以与温度相关参数对应的修正系数来将输出电流变换为与温度相关参数的基准值对应的值。由此，不用使用如图8所示的三维映射就能够高精度地算出空燃比，能够减少制作三维映射的工时及ECU60的存储器容量。
此外，有时，随着空燃比从理论空燃比离开，不同温度下的输出电流的比率变化。然而，即使空燃比是从理论空燃比离开的值，也能够使用基于理论空燃比附近的输出电流的比率而预先确定的修正系数，来使预定的温度相关参数下的输出电流接近与基准值对应的值。另外，在通常的内燃机的运转中，为了抑制排气排放的恶化，空燃比基本上被维持为理论空燃比附近。因而，能够使用基于理论空燃比附近的输出电流的比率而预先确定的修正系数来高精度地变换输出电流。
<空燃比检测处理>
图10是示出本发明的第二实施方式中的空燃比检测处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机启动后由ECU60以预定的时间间隔执行。在本控制例程中，使用传感器元件2来检测空燃比。
步骤S201～步骤S205与图6的步骤S101～步骤S105是同样的，因此省略说明。在步骤S205之后，在步骤S206中，空燃比算出部61将在步骤S204中取得的输出电流变换为与温度相关参数的基准值对应的值。具体而言，空燃比算出部61对在步骤S204中取得的输出电流乘以与在步骤S205中取得的温度相关参数对应的修正系数(变换后的输出电流＝变换前的输出电流×修正系数)。
修正系数针对各温度相关参数而预先确定，作为温度相关参数的基准值下的输出电流相对于空燃比是预定值时的各温度相关参数下的输出电流的的比率而算出(修正系数＝基准值下的输出电流/各温度相关参数下的输出电流)。例如，在温度相关参数是传感器元件2的温度的情况下，传感器元件2的温度与修正系数的关系成为图11那样。图11是示出传感器元件2的温度与修正系数F的关系的图。在图11的例子中，温度相关参数的基准值是700℃。因而，与700℃对应的修正系数F成为1。图11中的修正系数F使用空燃比是14时的传感器元件2的温度与输出电流I的关系(图5)而算出。传感器元件2的温度越低则修正系数F越大。
接着，在步骤S207中，空燃比算出部61根据在步骤S206中变换后的输出电流的值来算出空燃比。具体而言，空燃比算出部61使用示出了温度相关参数的基准值下的输出电流I与空燃比的关系的图3这样的二维映射，根据变换后的输出电流的值来算出空燃比。在步骤S207之后，本控制例程结束。
此外，温度相关参数也可以是传感器单元10或泵单元20的阻抗。在该情况下，温度相关参数越高则步骤S206中的修正系数越大。另外，在温度相关参数是传感器元件2的温度的情况下，也可以省略步骤S205，在步骤S206中，使用在步骤S201中取得的传感器元件2的温度作为温度相关参数。另外，在步骤S206中，空燃比算出部61也可以使用变换后的输出电流作为温度相关参数及变换前的输出电流的函数而示出的三维映射来变换输出电流。
<第三实施方式>
第三实施方式的空燃比检测装置除了以下说明的点之外，基本上与第二实施方式的空燃比检测装置的结构及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第三实施方式，以与第二实施方式不同的部分为中心进行说明。
如上所述，在空燃比比理论空燃比稀时，第1电极11上的氧气被分解，氧化物离子从第1电极11向第2电极13移动。其结果，由第1电流检测器42检测正的电流。另一方面，在空燃比比理论空燃比浓时，氧化物离子从第2电极13向第1电极11移动，第1电极11上的未燃气体被氧化。其结果，由第1电流检测器42检测负的电流。
这样，在空燃比比理论空燃比稀时即传感器单元10的输出电流为正时和空燃比比理论空燃比浓时即传感器单元10的输出电流为负时，产生传感器单元10的输出电流的机制不同。因而，即使空燃比为理论空燃比附近，不同温度下的输出电流的比率也可能会根据输出电流的符号而变化。实际上，如图3所示，在传感器单元10的输出电流为正时，与传感器单元10的输出电流为负时相比，相对于空燃比的输出电流的变化量(图3的坐标图的斜率)变小。
于是，在第三实施方式中，用于将传感器单元10的输出电流变换为与温度相关参数的基准值对应的值的修正系数被设定为根据输出电流的符号而不同的值。由此，由于修正系数被设定为更合适的值，所以能够提高输出电流的变换精度，进而能够进一步抑制在传感器元件2的温度变动了时空燃比的检测精度下降。
<空燃比检测处理>
图12是示出本发明的第三实施方式中的空燃比检测处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机启动后由ECU60以预定的时间间隔执行。在本控制例程中，使用传感器元件2来检测空燃比。
步骤S301～步骤S305与图6的步骤S101～步骤S105是同样的，因此省略说明。在步骤S305之后，在步骤S306中，空燃比算出部61判定在步骤S304中取得的输出电流是否为零以上。在判定为输出电流小于零的情况下，本控制例程进入步骤S307。
在步骤S307中，修正系数F被设定为与在步骤S305中取得的温度相关参数对应的浓侧修正系数Fr。浓侧修正系数Fr针对各温度相关参数而预先确定，作为温度相关参数的基准值下的输出电流相对于空燃比比理论空燃比浓(例如14)时的各温度相关参数下的输出电流的比率而算出(浓侧修正系数Fr＝基准值下的输出电流/各温度相关参数下的输出电流)。传感器元件2的温度越低则浓侧修正系数Fr越大。
另一方面，在步骤S306中判定为输出电流为零以上的情况下，本控制例程进入步骤S307。在步骤S307中，修正系数F被设定为与在步骤S305中取得的温度相关参数对应的稀侧修正系数Fl。稀侧修正系数Fl针对各温度相关参数而预先确定，作为温度相关参数的基准值下的输出电流相对于空燃比比理论空燃比稀(例如16)时的各温度相关参数下的输出电流的比率而算出(稀侧修正系数Fl＝基准值下的输出电流/各温度相关参数下的输出电流)。传感器元件2的温度越低则稀侧修正系数Fl越大。
在步骤S307或步骤S308之后，在步骤S309中，空燃比算出部61将在步骤S304中取得的输出电流变换为与温度相关参数的基准值对应的值。具体而言，空燃比算出部61对在步骤S304中取得的输出电流乘以在步骤S307或步骤S308中设定的修正系数(变换后的输出电流＝变换前的输出电流×修正系数)。
接着，在步骤S310中，空燃比算出部61根据在步骤S309中变换后的输出电流的值来算出空燃比。具体而言，空燃比算出部61使用示出了温度相关参数的基准值下的输出电流I与空燃比的关系的图3这样的二维映射，根据变换后的输出电流的值来算出空燃比。在步骤S310之后，本控制例程结束。
此外，温度相关参数也可以是传感器单元10或泵单元20的阻抗。在该情况下，温度相关参数越高则步骤S307中的稀侧修正系数Fl及步骤S308中的浓侧修正系数Fr越大。另外，在温度相关参数是传感器元件2的温度的情况下，也可以省略步骤S305，在步骤S307及步骤S308中，使用在步骤S301中取得的传感器元件2的温度作为温度相关参数。
<第四实施方式>
第四实施方式的空燃比检测装置除了以下说明的点之外，基本上与第二实施方式的空燃比检测装置的结构及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第四实施方式，以与第二实施方式不同的部分为中心来进行说明。
在第四实施方式中，基于温度相关参数，取代传感器单元10的输出电流而修正空燃比。具体而言，空燃比算出部61使用温度相关参数的基准值下的传感器单元10的输出电流与空燃比的关系，根据输出电流来算出空燃比，基于温度相关参数对算出的空燃比进行修正从而算出最终的空燃比。基准值预先确定。
参照图9，在能够使用温度相关参数的基准值(在图9的例子中是700℃)下的传感器单元10的输出电流与空燃比的关系的情况下，根据在传感器元件2的温度是600℃时检测到的输出电流Ia算出的空燃比成为AFb。需要通过修正该空燃比来算出准确的空燃比AFa。
从图9可知，预定温度下的空燃比与理论空燃比之差相对于输出电流为预定值时的基准值下的空燃比与理论空燃比之差的比率(在图9的例子中是(AFa-14.6)/(AFb-14.6))与输出电流无关而大致一定。因而，通过将该比率作为修正系数而对修正前的空燃比与理论空燃比之差乘以该比率后的值加到理论空燃比上，能够算出准确的空燃比。此外，该比率与基准值下的输出电流相对于空燃比为预定值时的预定温度下的输出电流的比率(在图9的例子是Ib/Ia)相等。
于是，在第四实施方式中，空燃比算出部61通过将对修正前的空燃比与理论空燃比之差乘以与温度相关参数对应的修正系数而得到的值加到理论空燃比上来算出最终的空燃比。由此，不用使用三维映射就能够高精度地算出空燃比，能够减少制作三维映射的工时及ECU60的存储器容量。
<空燃比检测处理>
图13是示出本发明的第四实施方式中的空燃比检测处理的控制例程的流程图。本控制例程在内燃机启动后由ECU60以预定的时间间隔执行。在本控制例程中，使用传感器元件2来检测空燃比。
步骤S401～步骤S404与图6的步骤S101～步骤S104是同样的，因此省略说明。在步骤S404之后，在步骤S405中，空燃比算出部61使用示出了温度相关参数的基准值下的传感器单元10的输出电流与空燃比的关系的图3这样的二维映射，根据在步骤S404中取得的输出电流来算出空燃比。接着，在步骤S406中，与图6的步骤S105同样，空燃比算出部61取得温度相关参数。
接着，在步骤S407中，空燃比算出部61通过修正在步骤S405中算出的空燃比来算出最终的空燃比。具体而言，空燃比算出部61通过将对在步骤S405中算出的空燃比与理论空燃比之差乘以与在步骤S406中取得的温度相关参数对应的修正系数而得到的值加到理论空燃比上来算出最终的空燃比(最终的空燃比＝修正系数×(修正前的空燃比-理论空燃比)+理论空燃比)。
如上所述，预定温度下的空燃比与理论空燃比之差相对于输出电流为预定值时的基准值下的空燃比与理论空燃比之差的比率，与基准值下的输出电流相对于空燃比为预定值时的预定温度下的输出电流的比率相等。因而，修正系数针对各温度相关参数而预先确定，与修正传感器单元10的输出电流的情况同样，作为温度相关参数的基准值下的输出电流相对于空燃比为预定值时的各温度相关参数下的输出电流的比率而算出(修正系数＝基准值下的输出电流/各温度相关参数下的输出电流)。例如，在温度相关参数是传感器元件2的温度的情况下，传感器元件2的温度与修正系数的关系成为图11这样。传感器元件2的温度越低则修正系数越大。在步骤S407之后，本控制例程结束。
此外，温度相关参数也可以是传感器单元10或泵单元20的阻抗。在该情况下，温度相关参数越高则步骤S407中的修正系数越大。另外，在温度相关参数是传感器元件2的温度的情况下，也可以省略步骤S406，在步骤S407中，使用在步骤S401中取得的传感器元件2的温度作为温度相关参数。另外，在步骤S407中，空燃比算出部61也可以使用最终的空燃比作为温度相关参数及修正前的空燃比的函数而示出的三维映射来修正空燃比。
<第五实施方式>
第五实施方式的空燃比检测装置除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的空燃比检测装置的结构及控制是同样的。因而，以下，关于本发明的第五实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
图14是概略地示出第五实施方式的空燃比检测装置1’的图。空燃比检测装置1’具备传感器元件2’。图14示出了传感器元件2’的剖视图。传感器元件2’通过层叠多个层而构成。具体而言，传感器元件2’具备固体电解质层12’、扩散限速层16、第1不透过层18、第2不透过层17、第3不透过层21及第4不透过层22。
传感器元件2的各层从图14的下方起按照第4不透过层22、第3不透过层21、固体电解质层12’、第2不透过层17及扩散限速层16、第1不透过层18的顺序层叠。固体电解质层12’、扩散限速层16、第1不透过层18及第2不透过层17区划形成被测气体室30。被测气体室30构成为，在传感器元件2’配置于排气通路时，排气经由扩散限速层16向被测气体室30内流入。因此，被测气体室30经由扩散限速层16而与排气通路连通。
固体电解质层12’、第3不透过层21及第4不透过层22区划形成大气室31。大气室31经由大气管道而向排气通路的外部的大气开放。因此，大气向大气室31流入。
传感器元件2’还具备第1电极11及第2电极13。第1电极11以暴露于被测气体室30的排气的方式配置于固体电解质层12’的被测气体室30侧的表面上。第2电极13以暴露于大气室31的大气的方式配置于固体电解质层12’的大气室31侧的表面上。第1电极11及第2电极13以隔着固体电解质层12’而互相相对的方式配置。
传感器元件2’具备传感器单元10。传感器单元10是具有第1电极11、固体电解质层12’及第2电极13的电化学单元。传感器元件2’是由固体电解质层及一对电极构成的电化学单元为1个的1单元型的传感器元件。
空燃比检测装置1’还具备连接于传感器单元10的电压施加电路40’及电流检测器42’。在电压施加电路40’设置有电源41’，电压施加电路40’以使第2电极13的电位比第1电极11的电位高的方式向传感器单元10施加电压。因此，第1电极11作为负极发挥功能，第2电极13作为正极发挥功能。电流检测器42’检测经由固体电解质层12’而在第1电极11与第2电极13之间流动的电流，即传感器单元10的输出电流。
在第五实施方式中，也使用传感器元件2’，与第一实施方式同样地检测空燃比。
<其他实施方式>
以上，虽然说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限定于这些实施方式，能够在权利要求书的记载内实施各种各样的修正及变更。例如，也可以在传感器元件2，2’设置有加热器。在该情况下，通过基于温度相关参数算出空燃比，能够抑制在因加热器的故障而传感器元件2的温度变动了时空燃比的检测精度下降。
另外，上述的实施方式能够任意组合而实施。例如，在第四实施方式与第三实施方式组合的情况下，在图13的控制例程中，在步骤S406与步骤S407之间追加图12的步骤S306～步骤S308，在步骤S407中，使用在步骤S307或步骤S308中设定的修正系数。另外，第五实施方式能够与第二实施方式、第三实施方式或第四实施方式组合。在该情况下，在第二实施方式、第三实施方式及第四实施方式中，使用1单元型的传感器元件2’来检测空燃比。
标号说明
1、1’ 空燃比检测装置
2、2’ 传感器元件
10 传感器单元
40 第1电压施加电路
40’ 电压施加电路
42 第1电流检测器
42’ 电流检测器
60 电子控制单元(ECU)
61 空燃比算出部
62 参数检测部

Claims (8)

1.一种空燃比检测装置，具备：
传感器元件，包括传感器单元；
电压施加电路，向所述传感器单元施加电压；
电流检测器，检测所述传感器单元的输出电流；
空燃比算出部，算出排气的空燃比；及
参数检测部，检测或算出与所述传感器单元的温度相关的温度相关参数，
所述空燃比算出部基于所述温度相关参数和在向所述传感器元件施加了预定的电压时检测到的所述输出电流来算出排气的空燃比。
2.根据权利要求1所述的空燃比检测装置，
所述温度相关参数是根据所述传感器单元的阻抗算出的所述传感器元件的温度。
3.根据权利要求1或2所述的空燃比检测装置，
所述空燃比算出部基于所述温度相关参数将所述输出电流变换为与所述温度相关参数的基准值对应的值，使用该基准值下的所述输出电流与排气的空燃比的关系而根据变换后的值算出排气的空燃比。
4.根据权利要求3所述的空燃比检测装置，
所述空燃比算出部通过对所述输出电流乘以与所述温度相关参数对应的修正系数来将该输出电流变换为与所述基准值对应的值。
5.根据权利要求1或2所述的空燃比检测装置，
所述空燃比算出部使用所述温度相关参数的基准值下的所述输出电流与排气的空燃比的关系，根据所述输出电流算出排气的空燃比，基于所述温度相关参数对算出的空燃比进行修正从而算出最终的排气的空燃比。
6.根据权利要求5所述的空燃比检测装置，
所述空燃比算出部通过将对所述算出的空燃比与理论空燃比之差乘以与所述温度相关参数对应的修正系数而得到的值加到理论空燃比上来算出所述最终的排气的空燃比。
7.根据权利要求4或6所述的空燃比检测装置，
所述修正系数被设定为根据所述输出电流的符号而不同的值。
8.一种检测空燃比的方法，使用包括传感器单元的传感器元件来检测排气的空燃比，其中，包括：
向所述传感器单元施加电压；
检测所述传感器单元的输出电流；
检测或算出与所述传感器元件的温度相关的温度相关参数；及
基于所述输出电流及所述温度相关参数来算出排气的空燃比。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7306339B2 (ja) * 2020-06-29 2023-07-11 株式会社デンソー 噴射制御装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322047A (en) * 1993-09-09 1994-06-21 Dynalco Controls, Inc. Temperature compensated air/fuel ratio controller and method therefor
JP2000329739A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 Denso Corp 空燃比検出装置
US20030089358A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-15 Hitachi Unisia Automotive, Ltd. Air-fuel ratio detecting apparatus of engine and method thereof
JP2010014562A (ja) * 2008-07-04 2010-01-21 Denso Corp 空燃比検出装置
CN104956057A (zh) * 2013-01-29 2015-09-30 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN105452854A (zh) * 2013-08-09 2016-03-30 株式会社电装 气体传感器控制装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4112893A (en) * 1975-12-25 1978-09-12 Nissan Motor Company, Limited Air/fuel ratio control system for internal combustion engine having high input impedance circuit
JPS57192851A (en) * 1981-05-25 1982-11-27 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Limiting current type oxygen concentration detector compensated for temperature of measured output
JPS6039549A (ja) * 1983-08-12 1985-03-01 Mitsubishi Electric Corp 機関の空燃比センサ
JPS63138256A (ja) * 1986-11-29 1988-06-10 Ngk Insulators Ltd 内燃機関の排気ガスの空燃比測定方法
JP3719912B2 (ja) * 2000-06-07 2005-11-24 三菱電機株式会社 排気ガスセンサ用温度検出装置
JP4209736B2 (ja) * 2003-07-16 2009-01-14 三菱電機株式会社 エンジン制御装置
DE102006058880A1 (de) * 2006-12-13 2008-07-03 Siemens Ag Verfahren zur Korrektur eines Ausgangssignals eines Lambda-Sensors und Brennkraftmaschine
JP4821739B2 (ja) 2007-08-28 2011-11-24 トヨタ自動車株式会社 限界電流式空燃比センサの温度制御方法
US9885685B2 (en) * 2014-10-10 2018-02-06 Ford Global Technologies, Llc Compensating oxygen sensor aging

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322047A (en) * 1993-09-09 1994-06-21 Dynalco Controls, Inc. Temperature compensated air/fuel ratio controller and method therefor
JP2000329739A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 Denso Corp 空燃比検出装置
US20030089358A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-15 Hitachi Unisia Automotive, Ltd. Air-fuel ratio detecting apparatus of engine and method thereof
JP2010014562A (ja) * 2008-07-04 2010-01-21 Denso Corp 空燃比検出装置
CN104956057A (zh) * 2013-01-29 2015-09-30 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN105452854A (zh) * 2013-08-09 2016-03-30 株式会社电装 气体传感器控制装置

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