CN112392615A - 车辆用发动机的运转控制方法及车辆系统 - Google Patents

车辆用发动机的运转控制方法及车辆系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112392615A
CN112392615A CN202010776118.9A CN202010776118A CN112392615A CN 112392615 A CN112392615 A CN 112392615A CN 202010776118 A CN202010776118 A CN 202010776118A CN 112392615 A CN112392615 A CN 112392615A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
nox
engine
electrode
oxygen concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010776118.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112392615B (zh
Inventor
冈本拓
中曾根修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Publication of CN112392615A publication Critical patent/CN112392615A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112392615B publication Critical patent/CN112392615B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1463—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases downstream of exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/41—Oxygen pumping cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D2041/1468—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an ammonia content or concentration of the exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本发明提供一种车辆用发动机的运转控制方法及车辆系统，上述车辆用发动机的运转控制方法与以往相比能够更好地抑制来自TWC的排放。将排气路径具备三元催化器的车辆用发动机在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行主动控制的方法中，在排气路径的比三元催化器更靠下游侧配置具有NH3干扰性且也能够检测周围的氧浓度变化的极限电流型的NOx传感器，在利用NOx传感器最先完成从三元催化器流出的排气中的氧浓度变化的检测或者NOx或NH3的检测中的任一者的时刻，将车辆用发动机的运转状态在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行切换。

Description

车辆用发动机的运转控制方法及车辆系统
技术领域
本发明涉及搭载于车辆的发动机的运转控制，特别涉及基于在排气路径所设置的催化器的下游的气氛对发动机进行控制。
背景技术
在搭载于车辆(典型的为汽车)的汽油发动机运转时，从该汽油发动机中排出含有有害物质、即NOx(氮氧化物)、THC(总烃：TotalHydrocarbon)及CO(一氧化碳)的废气。这些气体种类为限制排放对象，因此，在许多汽油发动机车辆中搭载有将这3种含有物一同除去(净化)的催化器、即三元催化器(TWC：Three Way Catalyst)。
三元催化器具有：包含Pd(钯)、Pt(铂)及Rh(铑)等贵金属且承担主要的催化作用的部分、和包含以CeO2(二氧化铈)为主的陶瓷且定位为助催化剂的部分。Pd及Pt具有将废气中的HC及CO氧化而使其生成CO2(二氧化碳)及H2O(水)的作用。另外，Pd及Rh具有将废气中的NOx还原而使其生成N2(氮)的作用。二氧化铈具有使O2(氧)吸附或脱离的作用，在TWC中，HC及CO被氧化时需要的氧从二氧化铈中释放出来，在NOx被还原时所产生的氧吸储(贮藏)于二氧化铈。
对于汽油发动机，空燃比(A/F)等于理论空燃比或为接近理论空燃比的值，虽然以向发动机汽缸内导入的燃料完全燃烧的化学计量(Stoichiometry)状态为中心，但是，根据车辆的状况，也会一边向A/F比化学计量状态高的贫燃料状态或者A/F比化学计量状态低的富燃料状态适当地过渡一边进行运转。并且，在其中的化学计量状态下TWC能够将HC及CO和NOx全部以高净化率进行净化。
更具体而言，TWC中对NOx的净化率在富燃料运转时(还原气氛)及化学计量运转时相对较高，在贫燃料运转时(氧过剩气氛)相对较低。反之，TWC中对HC及CO的净化率在贫燃料运转时及化学计量运转时相对较高，在富燃料运转时相对较低。这是因为：由于富燃料运转时废气的含氧量较低，所以容易使NOx还原，由于在贫燃料运转时废气的含氧量较高，所以容易使HC及CO氧化。
换言之，存在如下趋势，即，从对富燃料运转时的排气进行了净化的TWC中容易排出HC及CO，从对贫燃料运转时的废气进行了净化的TWC中容易排出NOx。应予说明，还从前者排出汽油发动机本身所没有排出的NH3。
另外，作为搭载有汽油发动机的车辆中的空燃比的反馈控制的方案，在发动机的排气路径中比TWC更靠上游侧设置空燃比(A/F)传感器，在下游侧设置氧传感器(二进制传感器，binary sensor)，在发动机排气的空燃比为富燃料状态时，当二进制传感器检测到富燃料气氛(输出与富燃料气氛相当的氧浓度)，则将发动机变更为贫燃料运转状态，当二进制传感器检测到贫燃料气氛(输出与贫燃料气氛相当的氧浓度)，则将发动机变更为富燃料运转状态(例如参见非专利文献1)。
另一方面，还众所周知以下方案，即，利用采用氧离子传导型的固体电解质而构成的极限电流型的NOx传感器具有NH3干扰性的事实，在催化器的下游侧设置NOx传感器，当该NOx传感器检测出NH3时，使发动机的运转状态发生变化，由此抑制发动机排气中的限制物质、即HC和CO的排出(例如参见专利文献1及专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－178761号公报
专利文献2：日本特开2018－178762号公报
非专利文献
非专利文献1：Go Hayashita,Motoki Ohtani,Keiichiro Aoki,and ShuntaroOkazaki,"New Exhaust Emission Control System with Two A/F Sensors(附带有两个A/F传感器的新型排气控制系统)",SAE Technical Paper,2017-01-0917,2017年。
发明内容
专利文献1及专利文献2中公开的方法利用如下性质，即，在TWC的下游侧，NH3的产生速度比空燃比的变化速度要快。
然而，本发明的发明人进行了潜心研究，结果判明，有时并不一定符合上述性质。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供与以往相比能够更好地抑制来自TWC的排放的、车辆用发动机的运转控制方法及车辆系统。
为了解决上述课题，本发明的第一方案是将排气路径具备三元催化器的车辆用发动机在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行主动控制的方法，其特征在于，在所述排气路径的比所述三元催化器更靠下游侧配置具有NH3干扰性且也能够检测周围的氧浓度变化的极限电流型的NOx传感器，在利用所述NOx传感器最先完成从所述三元催化器流出的排气中的氧浓度变化的检测或者NOx或NH3的检测中的任一者的时刻，将所述车辆用发动机的运转状态在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行切换。
本发明的第二方案在第一方案所涉及的车辆用发动机的运转控制方法的基础上，其特征在于，所述车辆用发动机处于富燃料运转状态时，在利用所述NOx传感器最先完成所述排气中的氧浓度减少的检测或者NH3的检测中的任一者的时刻，将所述车辆用发动机向贫燃料运转状态切换，所述车辆用发动机处于贫燃料运转状态时，在利用所述NOx传感器最先完成所述排气中的氧浓度增大的检测或者NOx的检测中的任一者的时刻，将所述车辆用发动机向富燃料运转状态切换。
本发明的第三方案在第一或第二方案所涉及的车辆用发动机的运转控制方法的基础上，其特征在于，所述NOx传感器具备传感器元件，该传感器元件具有包含氧离子传导性的固体电解质的基体部，所述传感器元件具有：气体导入口，所述排气从外部空间向该气体导入口导入；第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；主泵单元，该主泵单元为由面向所述第一内部空腔而设置的内侧泵电极、面向所述第一内部空腔以外的空间而设置的空腔外泵电极、以及在所述内侧泵电极与所述空腔外泵电极之间所存在的所述固体电解质构成的电化学泵单元；测定电极，该测定电极配置于所述传感器元件的内部，在与所述第一内部空腔之间具有至少1个扩散速度控制部；基准电极，该基准电极在所述传感器元件的内部设置成能够与基准气体接触；以及测定泵单元，该测定泵单元为由所述测定电极、所述空腔外泵电极、以及在所述测定电极与所述空腔外泵电极之间所存在的所述固体电解质构成的电化学泵单元，在所述NOx传感器中，通过电流流通于所述测定泵单元而检测所述NOx或NH3，基于在所述空腔外泵电极与所述基准电极之间产生的电动势的大小来检测所述排气的氧浓度变化，其中，所述空腔外泵电极的周围的氧浓度越大，该电动势越小，所述空腔外泵电极的周围的氧浓度越小，该电动势越大。
本发明的第四方案是发动机的排气路径具备三元催化器的车辆系统，其特征在于，具备：运转控制机构，该运转控制机构能够将所述发动机在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行主动控制；以及极限电流型的NOx传感器，该NOx传感器配置于所述排气路径的比所述三元催化器更靠下游侧，具有NH3干扰性且也能够检测周围的氧浓度变化，在利用所述NOx传感器最先完成从所述三元催化器流出的排气中的氧浓度变化的检测或者NOx或NH3的检测中的任一者的时刻，所述运转控制机构将所述发动机的运转状态在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行切换。
本发明的第五方案在第四方案所涉及的车辆系统的基础上，其特征在于，所述发动机处于富燃料运转状态时，在利用所述NOx传感器最先完成所述排气中的氧浓度减少的检测或者NH3的检测中的任一者的时刻，所述运转控制机构将所述发动机向贫燃料运转状态切换，所述发动机处于贫燃料运转状态时，在利用所述NOx传感器最完成所述排气中的氧浓度增大的检测或者NOx的检测中的任一者的时刻，所述运转控制机构将所述发动机向富燃料运转状态切换。
本发明的第六方案在第四或第五方案所涉及的车辆系统的基础上，其特征在于，所述NOx传感器具备传感器元件，该传感器元件具有包含氧离子传导性的固体电解质的基体部，所述传感器元件具有：气体导入口，所述排气从外部空间向该气体导入口导入；第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；主泵单元，该主泵单元为由面向所述第一内部空腔而设置的内侧泵电极、面向所述第一内部空腔以外的空间而设置的空腔外泵电极、以及在所述内侧泵电极与所述空腔外泵电极之间所存在的所述固体电解质构成的电化学泵单元；测定电极，该测定电极配置于所述传感器元件的内部，在与所述第一内部空腔之间具有至少1个扩散速度控制部；基准电极，该基准电极在所述传感器元件的内部设置成能够与基准气体接触；以及测定泵单元，该测定泵单元为由所述测定电极、所述空腔外泵电极、以及在所述测定电极与所述空腔外泵电极之间所存在的所述固体电解质构成的电化学泵单元，在所述NOx传感器中，通过电流流通于所述测定泵单元而检测所述NOx或NH3，基于在所述空腔外泵电极与所述基准电极之间产生的电动势的大小来检测所述排气的氧浓度变化，其中，所述空腔外泵电极的周围的氧浓度越大，该电动势越小，所述空腔外泵电极的周围的氧浓度越小，该电动势越大。
发明效果
根据本发明的第一方案至第六方案，无论来自三元催化器的排气的流量如何，从三元催化器朝向下游侧的排放恶化都得到很好的抑制。
附图说明
图1是示意性地表示车辆1000的构成的图。
图2是示意性地表示NOx传感器703的构成的一个例子的图。
图3是表示车辆1000的行驶速度和进气MAF的值的经过时间变化的图。
图4是表示条件1下的、二进制输出值和NOx浓度值的经过时间变化的图。
图5是表示条件2下的、二进制输出值和NOx浓度值的经过时间变化的图。
图6是表示条件3下的、二进制输出值和NOx浓度值的经过时间变化的图。
符号说明
100…ECU、20…第一内部空腔、21…主泵单元、23…外侧泵电极、40…第二内部空腔、41…测定泵单元、42…基准电极、44…测定电极、50…辅助泵单元、300…油门踏板、401…进气部、500…发动机、501…燃料喷射装置、601…TWC、70…加热器部、703…NOx传感器、703c…控制器、703s…传感器元件、1000…车辆。
具体实施方式
＜系统的构成＞
图1是示意性地表示本实施方式中的车辆(系统)1000的构成的图。本实施方式中，车辆1000为由驾驶员DR驾驶的汽车。
车辆1000主要具备：汽油发动机(以下简称为发动机)500，其是内燃机的一种且为动力源；燃料喷射装置501，其向发动机500的内部(燃烧室)喷射燃料；进气部401，其向发动机500供给空气；TWC(三元催化器)601，其对从发动机500中排出的废气进行净化；ECU(电子控制装置)100，其对车辆1000的各部分的动作进行控制；仪表盘(Instrument panel)等显示部200，其用于提示驾驶员DR与车辆1000相关的各种信息；以及油门踏板300，其为在使车辆1000动作时由驾驶员DR操作的各种操作部之一。应予说明，作为操作部，还可以例示：方向盘、传动用的变速杆(Shift lever，Select lever)、刹车踏板(均省略图示)等。
进气部401和TWC601分别通过不同的配管P与发动机500连接。以下，将从进气部401到达发动机500的气体的路径称为供给侧或者进气路径，将从发动机500通向TWC601一侧的气体的路径称为排气侧或者排气路径。另外，基于从发动机500中排出而向TWC601导入、进而从TWC601中排出的这一废气流，将从TWC601通向发动机500一侧称为上游侧，将其相反侧称为下游侧。
概略而言，在车辆1000中，将经过进气部401而从外部引入的空气(进气)与从燃料喷射装置501中喷射的燃料的混合气在发动机500的内部压缩，利用火花塞(省略图示)将该被压缩的混合气点火，由此使其爆炸、燃烧，从而膨胀，以此时产生的压力使活塞(省略图示)移动，由此产生动力。并且，该产生动力后的气体作为废气向排气路径排出，利用TWC601进行净化。
废气中包含有害物质、即NOx(氮氧化物)、THC(总烃：Total Hydrocarbon)及CO(一氧化碳)。TWC601具有将这3种含有物分别以高净化率一同净化(除去)的能力。
TWC601具有：包含Pd(钯)、Pt(铂)及Rh(铑)等贵金属且承担主要的催化作用的部分、和包含以CeO2(二氧化铈)为主的陶瓷且定位为助催化剂的部分。Pd及Pt具有将废气中的HC及CO氧化而使其生成CO2(二氧化碳)及H2O(水)的作用。Pd及Rh具有将废气中的NOx还原而使其生成N2(氮)的作用。二氧化铈具有使O2(氧)吸附或脱离的作用，在TWC601中，HC及CO被氧化时需要的氧从二氧化铈中释放出来，在NOx被还原时所产生的氧吸储(贮藏)于二氧化铈。
本实施方式中，TWC601在未劣化的正常状态下具有如下能力，即，在发动机500处于化学计量状态(废气的空燃比为化学计量值(约14.7)的状态)或者富燃料状态(废气的空燃比小于化学计量值的状态)时，将NOx以90％以上的高净化率净化(还原为N2)；在发动机500处于化学计量状态或者贫燃料状态(废气的空燃比大于化学计量值的状态)时，将HC及CO以90％以上的高净化率净化(氧化为H2O或CO2)。
车辆1000还具备：上游侧空燃比检测机构701，其设置于比TWC601更靠上游侧且设置于将TWC601与发动机500之间连接的配管P；以及NOx传感器703，其设置于比TWC601更靠下游侧的配管P。
上游侧空燃比检测机构701的配置目的是测定TWC601的上游侧及下游侧的废气的空燃比。NOx传感器703的配置目的是测定TWC601的下游侧的废气中的NOx的浓度。来自这些检测机构的输出用于车辆1000的运转控制。
ECU100由包括至少1个IC(集成电路)的电路构成。电路包括至少1个处理器(未图示)。ECU100所具有的各功能可以通过处理器执行软件来实现。软件被编写为程序并存储于存储器(未图示)中。用于存储程序的存储器可以包括在ECU100中，例如为非易失性或易失性的半导体存储器。
对于ECU100，作为功能性构成要素，主要具备：上游侧空燃比取得部110A、燃料喷射控制部120、进气控制部130、综合控制部140、以及NOx传感器输出取得部150。
上游侧空燃比取得部110取得来自上游侧空燃比检测机构701的空燃比信号。空燃比信号并不一定需要以空燃比本身的形式取得，可以为以与该空燃比相对应的电压值、电流值的形式取得的方案。
应予说明，以下将基于上游侧空燃比检测机构701中的检测结果而确定的TWC601的上游侧的空燃比称为上游侧A/F。另外，将TWC601的下游侧的空燃比称为下游侧A/F。
燃料喷射控制部120在与驾驶员DR所进行的油门踏板300的操作状态等相对应的来自综合控制部140的控制指示下，控制来自燃料喷射装置501的燃料喷射。
进气控制部130在与驾驶员DR所进行的油门踏板300的操作状态等相对应的来自综合控制部140的控制指示下，控制来自进气部401的进气。
综合控制部140与驾驶员DR对油门踏板300等操作部进行的操作的状态相对应地对ECU100的各控制部下达控制指示，由此综合地控制车辆1000整体的动作。
NOx传感器输出取得部150取得从NOx传感器703输出的各种信号值。作为该信号值，例如可例示：后述的二进制输出值、与被测定气体中的NOx浓度相对应的NOx传感器输出值(NOx电流值或NOx浓度值)等。
车辆1000中，可以在NOx传感器703的更下游侧设置有追加催化器602。追加催化器602例如为另一个TWC、GPF(汽油颗粒过滤器：Gasoline Particulate Filter)或SCR(选择还原催化器：Selective Catalytic Reduction)等。在这种情况下，将来自发动机500的废气更好地净化。
＜NOx传感器的概要＞
接下来，对NOx传感器703的概略构成进行说明。图2是包括传感器元件703s的沿着长度方向的垂直截面图的、示意性地表示NOx传感器703的构成的一个例子的图。本实施方式中，NOx传感器703为利用传感器元件703s检测NOx并测定其浓度的极限电流型的传感器。另外，NOx传感器703还具备控制器703c，该控制器703c控制各部分的动作，并且，基于流通于传感器元件703s的NOx电流来确定NOx浓度。作为NOx传感器703，可以应用公知的NOx传感器。
传感器元件703s是：具有在附图中自下侧开始按以下顺序层叠六个固体电解质层而得到的结构的、平板状的(长条板状的)元件，所述六个固体电解质层是分别包含作为氧离子传导性固体电解质的氧化锆(ZrO2)的(例如包含钇稳定氧化锆(YSZ)等的)第一基板层1、第二基板层2、第三基板层3、第一固体电解质层4、隔离层5、以及第二固体电解质层6。另外，形成这六个层的固体电解质是致密的气密性固体电解质。应予说明，以下，有时将图2中的这6个层各自的上侧的面简称为上表面，将下侧的面简称为下表面。另外，将传感器元件703s中的包含固体电解质的部分整体总称为基体部。
该传感器元件703s如下制造：例如，对与各层相对应的陶瓷生片进行规定的加工及电路图案的印刷等，然后，将它们层叠，进而，进行烧成使其一体化。
在传感器元件703s的一前端部，且是在第二固体电解质层6的下表面与第一固体电解质层4的上表面之间，以按以下顺序连通的形态而邻接地形成有：气体导入口10、第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13、第一内部空腔20、第三扩散速度控制部30、第二内部空腔40。
气体导入口10、缓冲空间12、第一内部空腔20、以及第二内部空腔40是：利用将隔离层5挖穿而成的形态来形成出的传感器元件703s内部的空间，其中，该传感器元件703s内部的空间的上部是被第二固体电解质层6的下表面所隔开、下部是被第一固体电解质层4的上表面所隔开、侧部是被隔离层5的侧面所隔开。
第一扩散速度控制部11、第二扩散速度控制部13、以及第三扩散速度控制部30均设置成2条横长的(开口在与附图垂直的方向上具有长度方向的)狭缝。应予说明，也将从气体导入口10至第二内部空腔40为止的部位称为气体流通部。
另外，在比气体流通部更远离前端侧的位置设置有基准气体导入空间43，该基准气体导入空间43位于第三基板层3的上表面与隔离层5的下表面之间，且该基准气体导入空间43的侧部是被第一固体电解质层4的侧面所隔开。例如，大气作为进行NOx浓度测定时的基准气体，被导入于基准气体导入空间43。
大气导入层48是由多孔质氧化铝构成的层，基准气体经过基准气体导入空间43而被导入于大气导入层48。另外，大气导入层48形成为：将基准电极42覆盖。
基准电极42是以被第三基板层3的上表面和第一固体电解质层4所夹持的形态来形成的电极，如上所述，在其周围设置有与基准气体导入空间43相连接的大气导入层48。
在气体流通部，气体导入口10是相对于外部空间而呈开口的部位，被测定气体经过该气体导入口10而从外部空间进入到传感器元件703s内。
第一扩散速度控制部11是：对从气体导入口10进入的被测定气体赋予规定的扩散阻力的部位。
缓冲空间12是：为了将从第一扩散速度控制部11导入的被测定气体向第二扩散速度控制部13导入而设置的空间。缓冲空间12的设置目的是：使排气压的脉动不会对NOx传感器703中的测定造成影响。
第二扩散速度控制部13是：对从缓冲空间12向第一内部空腔20导入的被测定气体赋予规定的扩散阻力的部位。
第一内部空腔20设置成：用于对经过第二扩散速度控制部13而导入的被测定气体中的氧分压进行调整的空间。通过主泵单元21工作，来调整该氧分压。
主泵单元21是：由内侧泵电极22(22a、22b)、外侧(空腔外)泵电极23、以及被这些电极夹持的第二固体电解质层6构成的电化学泵单元，其中，内侧泵电极22(22a、22b)面向第一内部空腔20，外侧(空腔外)泵电极23是以在第二固体电解质层6的上表面(传感器元件703s的一个主面)暴露于外部空间中的形态来设置的。
内侧泵电极22形成为Au－Pt合金与ZrO2的多孔质金属陶瓷电极，且俯视呈矩形。
另一方面，外侧泵电极23形成为例如Pt或者其合金与ZrO2的多孔质金属陶瓷电极，且俯视呈矩形。
在主泵单元21，通过可变电源24向内侧泵电极22与外侧泵电极23之间外加所期望的泵电压Vp0，使主泵电流Ip0沿着正方向或者负方向而在内侧泵电极22与外侧泵电极23之间流通，由此，能够将第一内部空腔20内的氧汲出到外部空间，或者，将外部空间的氧汲入第一内部空腔20。应予说明，也将主泵单元21中向内侧泵电极22与外侧泵电极23之间外加的泵电压Vp0称为主泵电压Vp0。
另外，为了检测出第一内部空腔20的气氛中的氧浓度(氧分压)，由内侧泵电极22、第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3、以及基准电极42来构成作为电化学传感器单元的主传感器单元80。
通过测定主传感器单元80中的电动势V0，可知第一内部空腔20内的氧浓度(氧分压)。
此外，控制器703c通过以电动势V0恒定的方式对主泵电压Vp0进行反馈控制来控制主泵电流Ip0。由此，第一内部空腔20内的氧浓度能够保持在规定的恒定值。
第三扩散速度控制部30是下述的部位，即：对在第一内部空腔20处利用主泵单元21的动作来控制氧浓度(氧分压)之后的被测定气体赋予规定的扩散阻力，并将该被测定气体导入到第二内部空腔40的部位。
第二内部空腔40设置成用于进行与经过第三扩散速度控制部30而被导入的被测定气体中的氮氧化物(NOx)浓度的测定相关的处理的空间。NOx浓度的测定主要如下：在利用辅助泵单元50调整了氧浓度的第二内部空腔40中，测定泵单元41进一步进行动作，由此测定NOx浓度。
在第二内部空腔40内，利用辅助泵单元50对预先在第一内部空腔20中调整了氧浓度(氧分压)后又经过第三扩散速度控制部30而被导入的被测定气体再次进行氧分压的调整。
辅助泵单元50是：由辅助泵电极51(51a、51b)、外侧泵电极23、以及第二固体电解质层6构成的辅助性的电化学泵单元，其中，辅助泵电极51(51a、51b)面向第二内部空腔40而设置。
应予说明，辅助泵电极51与内侧泵电极22同样地形成为Au－Pt合金与ZrO2的多孔质金属陶瓷电极，且俯视呈矩形。
在辅助泵单元50，在控制器703c的控制下，向辅助泵电极51与外侧泵电极23之间外加所期望的电压Vp1，由此，能够将第二内部空腔40内的气氛中的氧汲出到外部空间，或者，从外部空间汲入到第二内部空腔40内。
另外，为了控制第二内部空腔40内的气氛中的氧分压，由辅助泵电极51、基准电极42、第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、以及第三基板层3来构成作为电化学传感器单元的辅助传感器单元81。
辅助泵单元50利用基于该辅助传感器单元81所检测的、与第二内部空腔40内的氧分压相对应的电动势V1而被控制电压的可变电源52，来进行泵送。由此，第二内部空腔40内的气氛中的氧分压被控制至实质上对NOx的测定没有影响的较低的分压。
另外，与此同时，其辅助泵电流Ip1被使用于控制主传感器单元80的电动势。具体而言，辅助泵电流Ip1作为控制信号而被输入于主传感器单元80，控制其电动势V0，由此，控制为：从第三扩散速度控制部30导入到第二内部空腔40内的被测定气体中的氧分压的梯度始终呈恒定。通过主泵单元21和辅助泵单元50的工作，第二内部空腔40内的氧浓度被保持在约0.001ppm左右的恒定的值。
测定泵单元41在第二内部空腔40内进行被测定气体中的NOx浓度的测定。测定泵单元41是由测定电极44、外侧泵电极23、第二固体电解质层6、隔离层5、以及第一固体电解质层4构成的电化学泵单元，其中，测定电极44被设置于：第一固体电解质层4的面向第二内部空腔40的上表面且设置于与第三扩散速度控制部30分离的位置。
测定电极44形成为Pt或者其合金与ZrO2的金属陶瓷电极。测定电极44还作为对第二内部空腔40内的气氛中所存在的NOx进行还原的NOx还原催化器而发挥作用。此外，测定电极44被第四扩散速度控制部45覆盖。
第四扩散速度控制部45为由以氧化铝(Al2O3)为主成分的多孔体构成的膜。第四扩散速度控制部45承担着限制向测定电极44流入的NOx的量的作用，并且，还作为测定电极44的保护膜而发挥作用。
在测定泵单元41，在控制器703c的控制下，能够将因测定电极44的周围的气氛中的NOx分解而产生的氧汲出，从而将其生成量作为泵电流Ip2而检测出。
另外，为了检测出测定电极44的周围的氧分压，由第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3、测定电极44、以及基准电极42来构成作为电化学传感器单元的测定传感器单元82。基于由测定传感器单元82检测出的与测定电极44的周围的氧分压相对应的电动势V2，来控制可变电源46。
导入到第二内部空腔40内的被测定气体在氧分压被控制的状况下经过第四扩散速度控制部45而到达测定电极44。测定电极44的周围的被测定气体中的NOx被还原(2NO→N2+O2)而生成氧。并且，该生成的氧通过测定泵单元41而被泵送，此时，对可变电源46的电压Vp2进行控制，以使得由测定传感器单元82所检测到的电动势V2为恒定。在测定电极44的周围所生成的氧的量与被测定气体中的NOx的浓度成正比例，因此，使用测定泵单元41中的泵电流Ip2，来计算出被测定气体中的NOx浓度。以下，也将该泵电流Ip2称为NOx电流Ip2。
另外，由第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3、外侧泵电极23、以及基准电极42来构成电化学传感器单元83，能够利用由该传感器单元83得到的电动势Vref来检测出传感器外部的被测定气体中的氧分压。该电动势Vref相当于现有技术中的二进制输出，因此，以下，也将电动势Vref称为二进制输出，也将电动势Vref的值称为二进制输出值。
将二进制输出值与NOx电流Ip2或者基于NOx电流Ip2计算出的NOx浓度等、即NOx传感器输出值一同提供给ECU100的NOx传感器输出取得部150。由于外侧泵电极23的周围的氧浓度越小二进制输出值越大，该氧浓度越大二进制输出值越小，所以，在ECU100中，监视其经时性变化，检测氧浓度的变化，由此，能够捕捉该排气在富燃料状态与贫燃料状态之间的变化。
以上内容是指：NOx传感器703还具有作为以往的二进制传感器或者A/F传感器的功能。
传感器元件703s还具备加热器部70，其承担着对传感器元件703s进行加热并保温的温度调整作用，以便提高构成基体部的固体电解质的氧离子传导性。
在加热器部70，通过从传感器元件703s的外部所具备的加热器电源经过通电路径、即加热器电极71、通孔73以及加热器引线72a进行供电，使得加热器部件(电阻发热体)72发热，由此能够将传感器元件703s的各部分加热到规定的温度并保温。加热器部件72由Pt形成，或者以Pt为主成分而形成。通过该加热使得传感器元件703s中构成基体部的固体电解质的氧离子传导性提高。应予说明，将NOx传感器703使用时的(传感器元件703s被驱动时的)加热器部件72带来的加热温度称为传感器元件驱动温度。
在具有如上所述的构成的NOx传感器703中，通过使主泵单元21及辅助泵单元50工作，将被测定气体中包含的氧汲出，氧分压被充分降低至实质上对NOx的测定没有影响的程度(例如0.0001ppm～1ppm)的被测定气体到达测定电极44。在测定电极44，所到达的被测定气体中的NOx被还原，由此产生氧。该氧由测定泵单元41汲出，该汲出时流通的NOx电流Ip2与被测定气体中的NOx的浓度具有一定的函数关系(以下称为灵敏度特性)。
该灵敏度特性在实际使用NOx传感器703之前预先采用NOx浓度已知的多种试样气体进行确定，将其数据存储于控制器703c。然后，在NOx传感器703的实际使用时，将表示与被测定气体中的NOx浓度相对应地流通的NOx电流Ip2的值的信号时时刻刻地提供给控制器703c。在控制器703c，基于该值和所确定的灵敏度特性，逐个运算NOx浓度，作为NOx传感器检测值向ECU100的NOx传感器输出取得部150输出。由此，在ECU100，能够大致实时掌握被测定气体中的NOx浓度。
或者，可以为如下方案：ECU100在例如存储器中直接具有灵敏度特性，将NOx传感器703中测定的NOx电流Ip2的值直接作为NOx传感器检测值向NOx传感器输出取得部150输出，将NOx传感器输出取得部150所取得的NOx电流Ip2的值转化为NOx浓度值。
＜发动机控制＞
接下来，对本实施方式所涉及的车辆1000中在综合控制部140下进行的、发动机500的运转状态的控制进行说明。更具体而言，对控制发动机500的运转状态以使上游侧A/F的控制目标值在贫燃料状态下的设定值AFa与富燃料状态下的设定值AFb之间呈阶梯状变化的主动控制进行说明。应予说明，主动控制时，废气温度为600℃以上，其为能够进行该主动控制的规定温度(在实际情况下可以容许该温度±30℃左右的温度范围)。不过，至少现状是如果废气温度超过900℃，则难以进行主动控制，因此，废气温度的上限值实质上为900℃。
以下，将上游侧A/F的控制目标值为规定值AFa的发动机500的运转状态称为贫燃料运转状态，将上游侧A/F的控制目标值为规定值AFb的发动机500的运转状态称为富燃料运转状态。这些运转状态均通过在综合控制部140的控制指示下执行以AFa或者AFb为目标值的反馈控制来实现。具体而言，如下实现，基于上游侧空燃比取得部110取得的上游侧空燃比检测机构701中的上游侧A/F的检测结果和目标值AFa或者AFb，燃料喷射控制部120控制来自燃料喷射装置501的燃料喷射，进气控制部130控制来自进气部401的进气。
首先，在发动机500被控制为富燃料运转状态期间，来自发动机500的废气中包含的氧的量比化学计量状态要少，因此，在TWC601中，二氧化铈中所吸储的氧被释放出来。因此，将下游侧A/F保持在贫燃料状态。
然而，如果氧全部从二氧化铈中释放出来，则在TWC601的下游侧也会成为氧较少的富燃料状态。换言之，下游侧A/F减少。在ECU100，通过从NOx传感器703提供的二进制输出值增大而检测出上述情况所引起的下游侧的氧浓度减少。
另一方面，富燃料运转时的TWC601中生成NH3。该NH3在二氧化铈中吸储有氧的期间与氧发生反应而被净化，不过，当氧全部从二氧化铈中释放出来而使得下游侧处于富燃料状态时，该NH3直接向下游侧流出。
本实施方式中，该情况所引起的NH3的流出作为NOx传感器703的NOx传感器输出值的变化而被检测到。这是积极地利用NOx传感器703的所谓的NH3干扰性的方案，该NH3干扰性是指：在NOx传感器703的测定电极44，不仅能够发生NOx的分解，还能够发生NH3的分解，因此，NOx电流Ip2中可能重叠有由NH3的分解所引起的成分。
通常，在NOx传感器703以混合存在NOx和NH3的被测定气体中的NOx为测定对象的情况下，NH3干扰性是导致NOx浓度的测定精度降低的主要原因。然而，在富燃料运转时，NOx在TWC601中几乎都被净化，因此，尽管如此NOx传感器703中仍有NOx电流Ip2流通的情况下，就是因为具有NH3干扰性的NOx传感器703检测到了从TWC601中流出的NH3。这意味着：很好地利用了NOx传感器703的NH3干扰性。应予说明，即便是由上述的NH3流出所引起的情况下，为了方便，也将来源于泵电流Ip2的NOx传感器703的输出值称为NOx传感器输出值。
在上述那样TWC601的下游侧的气氛从贫燃料状态向富燃料状态变化时，在NOx传感器703中发生二进制输出值的增大和NOx传感器输出值的变化。
并且，在本实施方式所涉及的车辆1000中，当NOx传感器输出取得部150检测到上述二进制输出值的增大和NOx传感器输出值的变化中的任一者时，在综合控制部140对各部分的控制下，将发动机500的运转状态从富燃料运转状态向贫燃料运转状态切换。换言之，以二进制输出值增大和NOx传感器输出值变化中的一方最先发生为触发，将发动机500的运转状态从富燃料运转状态向贫燃料运转状态切换。
应予说明，本发明的发明人进行了潜心研究，结果确认到：二进制输出值增大和NOx传感器输出值变化的发生时刻的先后根据来自TWC601的排气的流量而有所不同。概略而言，存在如下趋势：该流量较小的情况下，最先检测到NOx传感器输出值的变化；该流量较大的情况下，最先检测到二进制输出值的增大。
然而，在本实施方式所涉及的车辆1000中，通过如上所述在二进制输出值增大和NOx传感器输出值变化中的任一者最先发生的时刻切换运转状态，无论来自TWC601的排气的流量大小如何，由富燃料运转状态持续所引起的从TWC601朝向下游侧的排放恶化都得到很好的抑制。
另一方面，在发动机500被控制为贫燃料运转状态的期间，来自发动机500的废气中包含的过剩氧吸储于TWC601所具备的二氧化铈中。因此，下游侧A/F保持在富燃料状态。
若不久二氧化铈中的氧吸储量饱和，则废气中包含的氧无法被二氧化铈吸储，直接向TWC601的下游侧流去。即，在TWC601的下游侧也处于氧过剩的贫燃料状态。换言之，下游侧A/F增大。在ECU100，通过从NOx传感器703提供的二进制输出值减少而检测出上述情况所引起的下游侧的氧浓度增大。
另一方面，在贫燃料运转时，发动机排气中的NOx在TWC601中没有被净化，直接向下游侧流出。该NOx当然会被NOx传感器703检测出来。因此，在NOx向TWC601的下游侧流出的时刻，NOx传感器输出值发生变化。
结果，在TWC601的下游侧的气氛从富燃料状态向贫燃料状态变化时，在NOx传感器703中发生二进制输出值的增大和NOx传感器输出值的变化。
并且，在本实施方式所涉及的车辆1000中，当NOx传感器输出取得部150检测到上述二进制输出值的减少和NOx传感器输出值的变化中的任一者时，在综合控制部140对各部分的控制下，将发动机500的运转状态从贫燃料运转状态向富燃料运转状态切换。换言之，以二进制输出值减少和NOx传感器输出值变化中的一方最先发生为触发，将发动机500的运转状态从贫燃料运转状态向富燃料运转状态切换。
应予说明，确认到：上述二进制输出值减少和NOx传感器输出值变化的发生时刻的先后也根据来自TWC601的排气的流量而有所不同。概略而言，存在如下趋势：该流量较小的情况下，最先检测到二进制输出值的减少；该流量较大的情况下，最先检测到NOx传感器输出值的变化。
然而，在本实施方式所涉及的车辆1000中，通过如上所述在二进制输出值减少和NOx传感器输出值变化中的任一者最先发生的时刻切换运转状态，无论来自TWC601的排气的流量大小如何，由贫燃料运转状态持续所引起的从TWC601朝向下游侧的排放恶化都得到很好的抑制。
即，本实施方式所涉及的车辆1000中，在进行发动机500的主动控制时，从富燃料运转状态向贫燃料运转状态的切换及从贫燃料运转状态向富燃料运转状态的切换均在来自TWC601的下游侧所配置的NOx传感器703的二进制输出值的变化和NOx传感器输出值的变化中的任一者最先发生的时刻进行。由此，无论来自TWC601的排气的流量大小如何，从TWC601朝向下游侧的排放恶化都得到很好的抑制。
如以上所说明那样，根据本实施方式，在来自发动机的排气路径中的TWC的下游侧配置还能够检测出周围的氧浓度变化的极限电流型的NOx传感器，通过在该NOx传感器最先检测到氧浓度变化或者测定泵电流的变化中的任一者的时刻进行在主动控制下运转发动机时的贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间的切换，无论来自TWC的排气的流量如何，从TWC朝向下游侧的排放恶化都得到很好的抑制。
＜变形例＞
上述的实施方式中，通过二进制输出值的变化来检测TWC601的下游侧的氧的增减，不过，该检测可以利用主泵电流Ip0的电流值来代替。这是因为：主泵电流Ip0的大小是根据向传感器元件703s的内部导入的被测定气体中的氧的量来确定的。
实施例
以在NOx传感器703最先检测到二进制输出值的变化或者泵电流的变化中的任一者的时刻切换运转状态的方式对发动机500进行主动控制，且确认了此时二进制输出值及NOx传感器输出值发生变化的时刻与TWC601下游的排气流量的变化之间的关系。
具体而言，作为车辆1000，准备排气量为2.0L的直喷四缸涡轮车，为了创造TWC601下游的排气流量不同的状况，利用底盘测功机使该车辆1000按三个阶段改变速度并行驶，确认各情况下的二进制输出值与NOx传感器输出值之间的经时变化。不过，TWC601下游的排气流量利用实际上与其相当的进气MAF(质量流量传感器)的值来代替。另外，作为NOx传感器输出值，采用NOx浓度值。
图3是表示车辆1000的行驶速度和进气MAF的值的经过时间变化的图。如图3所示，使车辆1000的行驶速度按50km/h(条件1)、75km/h(条件2)、112.5km/h(条件3)这三个阶段进行改变。各情况下的进气MAF的值为约6m/s(条件1)、约9m/s(条件2)、约20m/s(条件3)。
图4是表示图3的条件1下的、二进制输出值和NOx浓度值的经过时间变化的一部分的图。如图4所示，在二进制输出值的曲线图中交替出现：在150mV左右呈大致恒定的时间、以及在急剧的增大UP1与急剧的减少DN1之间呈600mV以上的值的时间。另一方面，NOx浓度值的曲线图中交替出现相对小的峰Pa1和相对大的峰Pb1。
在这种情况下，因TWC601的下游侧的气氛从富燃料状态向贫燃料状态变化而在二进制输出值的曲线图中出现急剧的增大UP1。另外，急剧增大的前后因NH3的流出而在NOx浓度值的曲线图中产生峰Pa1。两者产生的时刻是后者以时间差Δta1最先发生。因此，条件1下，在NOx浓度值的曲线图中开始产生峰Pa1的时刻将发动机500的运转状态从富燃料运转状态向贫燃料运转状态切换。
另一方面，因TWC601的下游侧的气氛从贫燃料状态向富燃料状态变化而在二进制输出值的曲线图中出现急剧的减少DN1。另外，急剧减少的前后因NOx的流出而在NOx浓度值的曲线图中产生峰Pb1。两者产生的时刻是前者以时间差Δtb1最先发生。因此，条件1下，在二进制输出值的曲线图中产生减少DN1的时刻将发动机500的运转状态从贫燃料运转状态向富燃料运转状态切换。
另外，图5是表示图3的条件2下的、二进制输出值和NOx浓度值的经过时间变化的一部分的图。图5的情况下，也在二进制输出值的曲线图中交替出现：在150mV左右呈大致恒定的时间、以及在急剧的增大UP2与急剧的减少DN2之间呈600mV以上的值的时间。另外，NOx浓度值的曲线图中交替出现相对小的峰Pa2和相对大的峰Pb2。
上述增大UP2、减少DN2、峰Pa2及峰Pb2的含义与图4所示的条件1的情形相同。
另外，由图5可知，产生增大UP2和峰Pa2的时刻与条件1的情形同样是后者最先发生，不过，存在时间差Δta2与条件1中的时间差Δta1相同或稍小于条件1中的时间差Δta1的趋势。另一方面，产生减少DN2和峰Pb2的时刻也与条件1的情形同样是前者最先发生，不过，存在时间差Δtb2小于条件1下的时间差Δtb1的趋势。
因此，条件2下，也同样地，在NOx浓度值的曲线图中开始产生峰Pa2的时刻将发动机500的运转状态从富燃料运转状态向贫燃料运转状态切换，在二进制输出值的曲线图中产生减少DN2的时刻将发动机500的运转状态从贫燃料运转状态向富燃料运转状态切换。
此外，图6是表示图3的条件3下的、二进制输出值和NOx浓度值的经过时间变化的一部分的图。图6的情况下，也在二进制输出值的曲线图中交替出现：在200mV左右呈大致恒定的时间、以及在急剧的增大UP3与急剧的减少DN3之间呈600mV以上的值的时间。上述增大UP3及减少DN3的含义与图4所示的条件1的情形相同。
另一方面，在NOx浓度值的曲线图中，与图4及图5不同，交替出现相对稍大的峰Pa3和相对稍小的峰Pb3，不过，根据与二进制输出值的曲线图之间的对应关系判断为：峰Pa3是因NH3的流出而产生的，峰Pb3是由NOx的流出而产生的。
图6所示的条件3下，与条件1及条件2不同，产生增大UP3和峰Pa3的时刻是前者以时间差Δta3最先发生。另一方面，产生减少DN3和峰Pb3的时刻大致相同，或后者以时间差Δtb3最先发生。
因此，条件3下，在二进制输出值的曲线图中产生增大UP3的时刻将发动机500的运转状态从富燃料运转状态向贫燃料运转状态切换，在NOx浓度值的曲线图中开始产生峰Pb3的时刻将发动机500的运转状态从贫燃料运转状态向富燃料运转状态切换。
由图4～图6所示的结果可知：作为将发动机500的运转状态在富燃料运转状态与贫燃料运转状态之间进行切换的触发的、二进制输出值变化和NOx传感器输出值变化的产生时刻的先后根据TWC601下游的排气流量的大小而不同，在从富燃料运转状态向贫燃料运转状态切换时，存在：流量较小的情况下最先检测到NOx传感器输出值的变化、该流量较大的情况下最先检测到二进制输出值的增大的趋势，在从贫燃料运转状态向富燃料运转状态切换时，存在：流量较小的情况下最先检测到二进制输出值的减少、该流量较大的情况下最先检测到NOx传感器输出值的变化的趋势。

Claims (6)

1.一种车辆用发动机的运转控制方法，其是将排气路径具备三元催化器的车辆用发动机在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行主动控制的方法，
所述车辆用发动机的运转控制方法的特征在于，
在所述排气路径的比所述三元催化器更靠下游侧配置具有NH3干扰性且也能够检测周围的氧浓度变化的极限电流型的NOx传感器，
在利用所述NOx传感器最先完成从所述三元催化器流出的排气中的氧浓度变化的检测或者NOx或NH3的检测中的任一者的时刻，将所述车辆用发动机的运转状态在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的车辆用发动机的运转控制方法，其特征在于，
所述车辆用发动机处于富燃料运转状态时，在利用所述NOx传感器最先完成所述排气中的氧浓度减少的检测或者NH3的检测中的任一者的时刻，将所述车辆用发动机向贫燃料运转状态切换，
所述车辆用发动机处于贫燃料运转状态时，在利用所述NOx传感器最先完成所述排气中的氧浓度增大的检测或者NOx的检测中的任一者的时刻，将所述车辆用发动机向富燃料运转状态切换。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用发动机的运转控制方法，其特征在于，
所述NOx传感器具备传感器元件，该传感器元件具有包含氧离子传导性的固体电解质的基体部，
所述传感器元件具有：
气体导入口，所述排气从外部空间向该气体导入口导入；
第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；
主泵单元，该主泵单元为由面向所述第一内部空腔而设置的内侧泵电极、面向所述第一内部空腔以外的空间而设置的空腔外泵电极、以及在所述内侧泵电极与所述空腔外泵电极之间所存在的所述固体电解质构成的电化学泵单元；
测定电极，该测定电极配置于所述传感器元件的内部，在与所述第一内部空腔之间具有至少1个扩散速度控制部；
基准电极，该基准电极在所述传感器元件的内部设置成能够与基准气体接触；以及
测定泵单元，该测定泵单元为由所述测定电极、所述空腔外泵电极、以及在所述测定电极与所述空腔外泵电极之间所存在的所述固体电解质构成的电化学泵单元，
在所述NOx传感器中，
通过电流流通于所述测定泵单元而检测所述NOx或NH3，
基于在所述空腔外泵电极与所述基准电极之间产生的电动势的大小来检测所述排气的氧浓度变化，其中，所述空腔外泵电极的周围的氧浓度越大，该电动势越小，所述空腔外泵电极的周围的氧浓度越小，该电动势越大。
4.一种车辆系统，其是发动机的排气路径具备三元催化器的车辆系统，
所述车辆系统的特征在于，具备：
运转控制机构，该运转控制机构能够将所述发动机在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行主动控制；以及
极限电流型的NOx传感器，该NOx传感器配置于所述排气路径的比所述三元催化器更靠下游侧，具有NH3干扰性且也能够检测周围的氧浓度变化，
在利用所述NOx传感器最先完成从所述三元催化器流出的排气中的氧浓度变化的检测或者NOx或NH3的检测中的任一者的时刻，所述运转控制机构将所述发动机的运转状态在贫燃料运转状态与富燃料运转状态之间进行切换。
5.根据权利要求4所述的车辆系统，其特征在于，
所述发动机处于富燃料运转状态时，在利用所述NOx传感器最先完成所述排气中的氧浓度减少的检测或者NH3的检测中的任一者的时刻，所述运转控制机构将所述发动机向贫燃料运转状态切换，
所述发动机处于贫燃料运转状态时，在利用所述NOx传感器最先完成所述排气中的氧浓度增大的检测或者NOx的检测中的任一者的时刻，所述运转控制机构将所述发动机向富燃料运转状态切换。
6.根据权利要求4或5所述的车辆系统，其特征在于，
所述NOx传感器具备传感器元件，该传感器元件具有包含氧离子传导性的固体电解质的基体部，
所述传感器元件具有：
气体导入口，所述排气从外部空间向该气体导入口导入；
第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；
主泵单元，该主泵单元为由面向所述第一内部空腔而设置的内侧泵电极、面向所述第一内部空腔以外的空间而设置的空腔外泵电极、以及在所述内侧泵电极与所述空腔外泵电极之间所存在的所述固体电解质构成的电化学泵单元；
测定电极，该测定电极配置于所述传感器元件的内部，在与所述第一内部空腔之间具有至少1个扩散速度控制部；
基准电极，该基准电极在所述传感器元件的内部设置成能够与基准气体接触；以及
测定泵单元，该测定泵单元为由所述测定电极、所述空腔外泵电极、以及在所述测定电极与所述空腔外泵电极之间所存在的所述固体电解质构成的电化学泵单元，
在所述NOx传感器中，
通过电流流通于所述测定泵单元而检测所述NOx或NH3，
基于在所述空腔外泵电极与所述基准电极之间产生的电动势的大小来检测所述排气的氧浓度变化，其中，所述空腔外泵电极的周围的氧浓度越大，该电动势越小，所述空腔外泵电极的周围的氧浓度越小，该电动势越大。
CN202010776118.9A 2019-08-19 2020-08-05 车辆用发动机的运转控制方法及车辆系统 Active CN112392615B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019149864A JP7240990B2 (ja) 2019-08-19 2019-08-19 車両用エンジンの運転制御方法および車両システム
JP2019-149864 2019-08-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112392615A true CN112392615A (zh) 2021-02-23
CN112392615B CN112392615B (zh) 2023-01-10

Family

ID=74495630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010776118.9A Active CN112392615B (zh) 2019-08-19 2020-08-05 车辆用发动机的运转控制方法及车辆系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11174807B2 (zh)
JP (1) JP7240990B2 (zh)
CN (1) CN112392615B (zh)
DE (1) DE102020004757B4 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021112911A1 (de) 2021-05-18 2022-11-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Minimierung der Ammoniak- und Lachgasemissionen eines Verbrennungsmotors
US20240210370A1 (en) * 2022-12-27 2024-06-27 Scott A. Elrod Input control based on atmospheric oxygen

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271679A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Ngk Spark Plug Co Ltd 空燃比制御方法
US20020017467A1 (en) * 1997-03-21 2002-02-14 Masashi Ando Methods and apparatus for measuring nox gas concentration, for detecting exhaust gas concentration and for calibrating and controlling gas sensor
US20090199543A1 (en) * 2006-08-30 2009-08-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst monitoring system and monitoring method
CN102089506A (zh) * 2009-10-06 2011-06-08 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化系统
US20110138874A1 (en) * 2008-09-18 2011-06-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha OUTPUT CALIBRATION APPARATUS AND OUTPUT CALIBRATION METHOD FOR NOx SENSOR
CN107884461A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 日本碍子株式会社 气体传感器、催化器诊断系统、及催化器诊断方法
US20180283308A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality diagnosis system of ammonia detection device
CN108708794A (zh) * 2017-04-04 2018-10-26 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3829026B2 (ja) * 1999-04-19 2006-10-04 日本碍子株式会社 ガスセンサ
DE50003744D1 (de) 1999-05-19 2003-10-23 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur definierten fett-/magersteuerung eines verbrennungsgemisches
JP2003232773A (ja) 2001-12-05 2003-08-22 Denso Corp 複合ガスセンサ素子
JP4664882B2 (ja) * 2006-09-11 2011-04-06 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化診断装置
JP2008175173A (ja) 2007-01-19 2008-07-31 Mitsubishi Motors Corp 空燃比制御装置
JP4485553B2 (ja) * 2007-08-13 2010-06-23 トヨタ自動車株式会社 ＮＯｘセンサの異常診断装置
JP4539740B2 (ja) * 2008-03-12 2010-09-08 株式会社デンソー ＮＯｘセンサ異常検出装置およびそれを用いた排気浄化システム
WO2015040843A1 (ja) * 2013-09-20 2015-03-26 株式会社デンソー ガスセンサ制御装置
JP6090203B2 (ja) * 2014-02-20 2017-03-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6233343B2 (ja) * 2015-04-02 2017-11-22 トヨタ自動車株式会社 ガスセンサの異常診断システム
JP6551386B2 (ja) * 2016-12-26 2019-07-31 トヨタ自動車株式会社 排気センサの診断装置
JP6601449B2 (ja) 2017-04-04 2019-11-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102017218327B4 (de) 2017-10-13 2019-10-24 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Dreiwegekatalysator und Lambdaregelung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020017467A1 (en) * 1997-03-21 2002-02-14 Masashi Ando Methods and apparatus for measuring nox gas concentration, for detecting exhaust gas concentration and for calibrating and controlling gas sensor
JP2001271679A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Ngk Spark Plug Co Ltd 空燃比制御方法
US20090199543A1 (en) * 2006-08-30 2009-08-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst monitoring system and monitoring method
US20110138874A1 (en) * 2008-09-18 2011-06-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha OUTPUT CALIBRATION APPARATUS AND OUTPUT CALIBRATION METHOD FOR NOx SENSOR
CN102089506A (zh) * 2009-10-06 2011-06-08 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化系统
CN107884461A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 日本碍子株式会社 气体传感器、催化器诊断系统、及催化器诊断方法
US20180283308A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality diagnosis system of ammonia detection device
CN108708794A (zh) * 2017-04-04 2018-10-26 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210054796A1 (en) 2021-02-25
JP7240990B2 (ja) 2023-03-16
JP2021032086A (ja) 2021-03-01
US11174807B2 (en) 2021-11-16
CN112392615B (zh) 2023-01-10
DE102020004757B4 (de) 2024-05-16
DE102020004757A1 (de) 2021-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3029290A1 (en) Catalyst deterioration diagnosis system and catalyst deterioration diagnosis method
US20160202210A1 (en) Gas sensor control device
WO2014112315A1 (ja) ＳＯｘ濃度検出装置
KR101442391B1 (ko) 내연 기관의 배출 제어 시스템
KR101399192B1 (ko) 내연 기관의 배출 제어 시스템
CN112412597B (zh) 催化器劣化诊断系统及催化器劣化诊断方法
CN112392615B (zh) 车辆用发动机的运转控制方法及车辆系统
WO2013114814A1 (ja) 内燃機関の排出ガス浄化装置
EP3211412B1 (en) Sulfur oxide detection system
JP4046104B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US9677490B2 (en) Abnormality diagnosis system of internal combustion engine
AU2014325164A1 (en) Control device for internal combustion engine
US10191007B2 (en) Sulfur oxides detection system
US20180003119A1 (en) Exhaust sensor
US20200003726A1 (en) Gas sensor
JP2019203838A (ja) アンモニア濃度検出装置
CN109386354B (zh) 内燃机的排气净化装置
US10968807B2 (en) Catalyst deterioration detection system
JP7125285B2 (ja) 排気浄化システム
JP6477514B2 (ja) 硫黄酸化物検出装置
JP5729469B2 (ja) 内燃機関の触媒被毒検出装置
JP2017155716A (ja) 内燃機関の制御装置
Sahner 2.1. 4 Automotive Exhaust Gas Sensing–Current Trends
JP2002332904A (ja) 触媒劣化検出装置
JP2005036812A (ja) 排ガス浄化触媒評価装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant