Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Sensorsteuervorrichtung. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Offenbarung eine Sensorsteuervorrichtung zum Steuern eines Gassensors, welcher zum Erfassen einer spezifischen Gaskomponentenkonzentration in einem Gas, welches erfasst werden soll, verwendet wird.The present disclosure relates to a sensor control device. More specifically, the present disclosure relates to a sensor control apparatus for controlling a gas sensor used for detecting a specific gas component concentration in a gas to be detected.
Beschreibung des Stands der TechnikDescription of the Related Art
Üblicherweise sind Gassensoren zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration in einem Abgas einer Maschine, welche in einem Fahrzeug befestigt ist, verwendet worden. Der Gassensor weist ein Paar von Elektroden auf, welche zwischen soliden bzw. festen Elektrolyten angeordnet sind. Diese Art von Gassensoren ist derart konfiguriert, dass ein Elementestrom in Abhängigkeit zur Sauerstoffkonzentration fließt, und dies in einem Zustand, bei dem eine Elektrode des Paars der Elektroden gegenüber dem Abgas freigestellt ist, und bei der die andere Elektrode gegenüber atmosphärischer Luft freigestellt ist. In diesem Fall, da die Elektroden gegenüber dem Abgas oder der atmosphärischen Luft freigestellt sind, können vergiftende bzw. beschädigende Substanzen, die in dem Abgas oder der atmosphärischen Luft enthalten sind, wie zum Beispiel Silizium oder Schwefel oder dergleichen, ein Vergiften der Elektroden verursachen. Daher wurden verschiedene Techniken vorgeschlagen, um zu vermeiden, dass die Elektroden unter der Vergiftung bzw. Verschmutzung leiden.Conventionally, gas sensors for detecting an oxygen concentration in an exhaust gas of an engine mounted in a vehicle have been used. The gas sensor has a pair of electrodes disposed between solid electrolytes. This type of gas sensor is configured such that an element current flows in accordance with the oxygen concentration in a state where one electrode of the pair of electrodes is exposed to the exhaust gas and the other electrode is exposed to atmospheric air. In this case, since the electrodes are exposed to the exhaust gas or the atmospheric air, poisoning substances contained in the exhaust gas or the atmospheric air, such as silicon or sulfur or the like, may cause poisoning of the electrodes. Therefore, various techniques have been proposed to avoid the electrodes suffering from poisoning or soiling.
Beispielsweise offenbart die JP-A-2005-227300 eine Technik, bei welcher eine Schicht zum Vermeiden des Vergiftens auf Oberflächen der Elektroden ausgebildet ist, um die vergiftenden Substanzen einzufangen, sodass die vergiftenden Substanzen die Elektroden nicht erreichen. Im Ergebnis wird vermieden, dass die Elektroden durch das Vergiften leiden.For example, the JP-A-2005-227300 a technique in which a layer for avoiding poisoning is formed on surfaces of the electrodes to trap the poisoning substances so that the poisoning substances do not reach the electrodes. As a result, it is avoided that the electrodes suffer from poisoning.
In dem Fall, bei dem die Schicht zum Vermeiden des Vergiftens auf den Oberflächen der Elektroden ausgebildet ist, können sehr spezielle Herstellungstechnologien erforderlich sein. Außerdem, in dem Fall, bei dem die Schicht zum Vermeiden der Vergiftung an einer atmosphärenseitigen Elektrodenoberfläche ausgebildet ist, ist es für den Sauerstoff aus der Atmosphäre schwierig, die Oberfläche der atmosphärenseitigen Elektrode zu erreichen. Daher, wenn es erforderlich ist, dass eine reiche Gaskomponente erfasst werden soll, dann gibt es Bedenken, dass die Genauigkeit der Erfassung verringert sein kann, und dass die Reaktionszeit der Erfassung verschlechtert bzw. verringert sein kann.In the case where the anti-poisoning layer is formed on the surfaces of the electrodes, very special manufacturing technologies may be required. In addition, in the case where the poisoning preventing layer is formed on an atmosphere-side electrode surface, it is difficult for the oxygen from the atmosphere to reach the surface of the atmosphere-side electrode. Therefore, when it is required that a rich gas component is to be detected, there is a concern that the accuracy of detection may be lowered and that the response time of the detection may be deteriorated.
Kurzfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Erfindung wurde im Licht der vorstehend erläuternden Probleme getätigt, und es ist deren Hauptaufgabe eine Sensorsteuervorrichtung vorzusehen, welche fähig ist, in vorteilhafter Weise zu vermeiden bzw. zu verhindern, dass atmosphärenseitigen Elektroden unter einer Vergiftung leiden.The present invention has been made in the light of the above-described problems, and its main object is to provide a sensor control device capable of advantageously preventing or preventing the atmosphere-side electrodes from suffering poisoning.
Eine Sensorsteuervorrichtung gemäß der vorliegende Erfindung ist an einem Gassensor 20 angepasst bzw. für diesen geeignet und mit einer Festelektrolytschicht 31 und einem Sensorelement 30 beinhaltend ein Paar von Elektroden 35, 36, welche an beiden Seiten der Festelektrolytschicht 31 angeordnet sind, vorgesehen, wobei das Paar der Elektroden eine gasseitige Elektrode 35 beinhaltet, die gegenüber dem Gas, welches erfasst werden soll, freigestellt ist, und eine atmosphärenseitige Elektrode 36 beinhaltet, die in einem Atmosphärenkanal 37 angeordnet ist. Die Sensorsteuervorrichtung beinhaltet das Folgende: eine Milieuerfassungseinheit, welche bestimmt, ob ein vergiftendes Milieu um die atmosphärenseitige Elektrode existiert oder nicht, wenn ein Betriebszustand auf einen Betriebszustand wechselt, bei dem ein Ausgang des Gassensors nicht verwendet wird; und eine Pumpeinheit, welche ein Sauerstoffpumpen zu der atmosphärenseitigen Elektrode von der gasseitigen Elektrode durchführt, wenn bestimmt ist, dass das vergiftende Milieu um die atmosphärenseitige Elektrode existiert.A sensor control device according to the present invention is on a gas sensor 20 adapted or suitable for this and with a solid electrolyte layer 31 and a sensor element 30 including a pair of electrodes 35 . 36 , which on both sides of the solid electrolyte layer 31 are arranged, wherein the pair of electrodes, a gas-side electrode 35 which is exposed to the gas to be detected and an atmosphere-side electrode 36 that involves in an atmosphere channel 37 is arranged. The sensor control apparatus includes: a milieu detection unit that determines whether or not a poisoning environment exists around the atmosphere-side electrode when an operation state changes to an operation state in which an output of the gas sensor is not used; and a pumping unit that performs oxygen pumping to the atmosphere-side electrode from the gas-side electrode when it is determined that the poisoning environment exists around the atmosphere-side electrode.
Wenn es sich in einem Zustand befindet, bei dem er Ausgang des Gassensors nicht verwendet wird, dann befinden sich der Gassensor und dessen peripherer Bereich in einer Hochtemperaturatmosphäre. In diesem Fall werden Gase beinhaltend vergiftende Substanzen in Richtung der atmosphärenseitigen Elektrode so zugeführt, dass die atmosphärenseitige Elektrode unter der Vergiftung leiden kann. Die vergiftenden Substanzen beinhalten Silizium, Schwefel, Phosphor, Ammoniak, Kohlenstoffhydrat und gasförmige Metalle oder dergleichen. Daher gibt es bedenken darin, dass, da eine isolierendes Material an einer atmosphärenseitigen Elektrode durch die vergiftenden Substanzen ausgebildet wird, das Isolationsmaterial den Stromfluss blockiert, wobei dadurch die Erfassungsgenauigkeit und die Reaktionsfähigkeit des Gassensors verschlechtert wird.If it is in a state of not using the output of the gas sensor, then the gas sensor and its peripheral portion are in a high-temperature atmosphere. In this case, gases containing poisoning substances are supplied toward the atmosphere-side electrode so that the atmosphere-side electrode may suffer from poisoning. The poisoning substances include silicon, sulfur, phosphorus, ammonia, carbohydrate and gaseous metals or the like. Therefore, there is a concern that since an insulating material is formed at an atmosphere-side electrode by the poisoning substances, the insulating material blocks the flow of current, thereby deteriorating the detection accuracy and responsiveness of the gas sensor.
In diesem Zusammenhang, gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wenn es in einem Zustand ist, bei dem der Ausgang des Gassensor nicht verwendet wird, falls bestimmt wird, dass sich die atmosphärenseitige Elektrode in einem vergiftenden Zustand befindet, dann wird ein Sauerstoffpumpen von der abgasseitigen Elektrode für die atmosphärenseitige Elektrode durchgeführt. In diesem Fall wird der Atmosphärenkanal, welcher die atmosphärenseitige Elektrode beinhaltet mit Sauerstoff angeführt, was vermeidet, dass vergiftende Substanzen, die in der atmosphärischen Luft enthalten sind, in den Atmosphärenkanal eintreten. Auf diese Weise kann das Vergiften der atmosphärenseitigen Elektrode in geeigneter Art und Weise minimiert werden. Ferner, ohne ein Vorsehen einer Schicht zum Vermeiden des Vergiftens auf der Oberfläche der atmosphärenseitigen Elektrode, kann vermieden werden, dass die atmosphärenseitige Elektrode vergiftet wird. In anderen Worten kann eine Verschlechterung der Detektionsgenauigkeit und der Reaktionszeit aufgrund des Vorsehens der Schicht zum Vermeiden einer Vergiftung an der Oberfläche der atmosphärenseitigen Elektrode vermieden werden.In this connection, according to the configuration described above, when it is in a state where the output of the gas sensor is not used, if it is determined that the atmosphere-side electrode is in a poisoning state, then Oxygen pumping performed by the exhaust-side electrode for the atmosphere-side electrode. In this case, the atmosphere channel containing the atmosphere-side electrode is led with oxygen, which prevents poisoning substances contained in the atmospheric air from entering the atmosphere channel. In this way, the poisoning of the atmosphere-side electrode can be appropriately minimized. Further, without providing a layer for avoiding poisoning on the surface of the atmosphere-side electrode, it is possible to prevent the atmosphere-side electrode from being poisoned. In other words, deterioration of the detection accuracy and the response time due to the provision of the poisoning-preventing layer on the surface of the atmosphere-side electrode can be avoided.
Kurze Beschreibung der Zeichnung:Brief description of the drawing:
Es zeigt/es zeigen:It shows / show:
1 ist ein Blockdiagram, welches eine Gesamtkonfiguration eines Maschinensteuersystems darstellt; 1 FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of an engine control system; FIG.
2A eine Querschnittansicht, welche eine interne Struktur eines A/F-Sensors zeigt; 2A a cross-sectional view showing an internal structure of an A / F sensor;
2B eine Querschnittsansicht, welche eine interne Struktur eines Sensorelements zeigt, dass den A/F-Sensor bildet; 2 B a cross-sectional view showing an internal structure of a sensor element forming the A / F sensor;
3 einen Graphen, welche eine Ausgangscharakteristik des A/F-Sensors zeigt; 3 a graph showing an output characteristic of the A / F sensor;
4 ein Diagramm, welches eine Übersicht eines Pumpverfahrens zeigt; 4 a diagram showing an overview of a pumping process;
5 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren des Pumpverfahrens bzw. Punktvorgangs zeigt; 5 a flow chart showing a method of the pumping process or point operation;
6 einen Graphen, welche eine Korrelation zwischen einer Stoppperiode/Pumpperiode und einer Maschinenlast zeigt. 6 a graph showing a correlation between a stop period / pumping period and a machine load.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments
Nachstehend wird mit Bezug auf die Zeichnung ein Maschinensteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Abgas, welches von einer Maschine ausgestoßen wird, die in einem Fahrzeug angebracht ist, als ein Gas zum Erfassen definiert, und ein Maschinensteuersystem wird beschrieben werden, bei welchem verschiedene Maschinensteuervorgänge unter Verwendung eines A/F-Sensors durchgeführt werden, der eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erfasst (air-fuel ratio, Luftstrich in Kraftstoffverhältnis: A/F), und dies wird basierend auf einem Ausgang des A/F-Sensors durchgeführt. Das Steuersystem führt in geeigneter Art und Weise eine stöchiometrische Verbrennungssteuerung durch, wobei eine A/F-Feedbacksteuerung zum Steuern des A/F in einem stöchiometrischen Bereich oder in der Nähe des stöchiometrischen Bereichs durchgeführt wird, und es wird eine magere A/F-Steuerung durchgeführt, wo das A/F in einem vorbestimmten mageren Bereich feedbackgesteuert wird.Hereinafter, an engine control system according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. According to the present embodiment, an exhaust gas discharged from an engine mounted in a vehicle is defined as a gas for detection, and an engine control system will be described in which various engine control operations are performed using an A / F sensor which detects an oxygen concentration in the exhaust gas (air-fuel ratio, air-fuel ratio: A / F), and this is performed based on an output of the A / F sensor. The control system suitably performs stoichiometric combustion control, wherein an A / F feedback control for controlling the A / F is performed in a stoichiometric range or in the vicinity of the stoichiometric range, and it becomes a lean A / F control where the A / F is feedback-controlled in a predetermined lean region.
Mit Bezug auf 1 wird eine Gesamtkonfiguration des Maschinensteuersystems beschrieben. Beispielsweise ist die Maschine 10 eine Benzinmaschine, wobei diese ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 11, ein Kraftstoffeinspritzventil 12 und eine Zündvorrichtung 13 oder dergleichen beinhaltet. Bei einem Abgasrohr 14 einer Maschine 10 ist ein Katalysator 15 als eine Abgasreinigung vorgesehen, wobei dieser beispielsweise aus einem Dreiwegekatalysator gebildet ist. Bei dem Abgasrohr 14 ist ein A/F-Sensor 20 an einer stromaufwärtsgelegenen Seite des Katalysators 15 vorgesehen, sodass ein A/F-Signal entsprechend einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu einer ECU 17 ausgegeben wird.Regarding 1 An overall configuration of the engine control system will be described. For example, the machine 10 a gasoline engine, which is an electronically controlled throttle valve 11 , a fuel injection valve 12 and an igniter 13 or the like. At an exhaust pipe 14 a machine 10 is a catalyst 15 provided as an exhaust gas purification, which is for example formed from a three-way catalyst. At the exhaust pipe 14 is an A / F sensor 20 on an upstream side of the catalyst 15 provided such that an A / F signal corresponding to an oxygen concentration in the exhaust gas to an ECU 17 is issued.
Die ECU 17 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer beinhaltend herkömmliche CPU, ROM, RAM oder dergleichen konfiguriert, und diese führt beispielsweise eine A/F-Feedbacksteuerung basierend auf einem tatsächlichen A/F durch.The ECU 17 is mainly configured of a microcomputer including conventional CPU, ROM, RAM or the like, and performs, for example, an A / F feedback control based on an actual A / F.
Genauer gesagt wird bei der A/F-Verhältnis-Feedbacksteuerung ein Soll-A/F-Verhältnis derart eingestellt, dass dieses in einem stöchiometrischen Bereich liegt (d. h., A/F = 14,7), und eine Kraftstoffeinspritzmenge wird mit einem Kraftstoffeinspritzventil 12 solchermaßen gesteuert, dass das tatsächliche A/F-Verhältnis, das durch den A/F-Sensor 20 erfasst wird, ein Soll-A/F-Verhältnis wird.More specifically, in the A / F ratio feedback control, a target A / F ratio is set to be in a stoichiometric range (ie, A / F = 14.7), and a fuel injection amount is provided to a fuel injection valve 12 controlled in such a way that the actual A / F ratio by the A / F sensor 20 is detected, a target A / F ratio is.
Als nächstes wird eine Konfiguration des A/F-Sensors 20 mit Bezug auf die 2A und 2B beschrieben werden. 2A ist eine Querschnittsansicht, welche eine interne Struktur eines gesamten A/F-Sensors zeigt. 2B ist eine Querschnittsansicht, welche eine interne Struktur des Sensorelements 30 beinhaltend den A/F-Sensor 20 zeigt (gezeigt ist eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie A-A vorgenommen wurde, die in 2A gezeigt ist, wobei der quergeschnittene Abdeckungsabschnitt ausgenommen ist).Next, a configuration of the A / F sensor 20 with reference to the 2A and 2 B to be discribed. 2A FIG. 12 is a cross-sectional view showing an internal structure of an entire A / F sensor. FIG. 2 B FIG. 12 is a cross-sectional view showing an internal structure of the sensor element. FIG 30 including the A / F sensor 20 1 (shown is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG 2A shown with the cross-cut cover portion excluded).
So wie dies in 2A gezeigt ist, ist der A/F-Sensor 20 mit einer abgasseitigen Abdeckung 22, einem Gehäuseabschnitt 23 und einer atmosphärenseitigen Abdeckung 24 vorgesehen, und dieser Sensor weist annähernd in seiner Gesamtform eine Stabform auf. Der A/F-Sensor 20 nimmt ein Sensorelement 30 mit einer länglichen Form darin auf. Der A/F-Sensor 20 kann an einem Wandabschnitt des Abgasrohrs 14 an einem Gehäuseabschnitt 23 angebracht sein. Wenn der A/F-Sensor an dem Wandabschnitt des Abgasrohrs 14 befestigt ist, dann ist eine abgasseitige Abdeckung 22 in dem Abgasrohr 14 angeordnet. Die abgasseitige Abdeckung 22 weist eine zweischichtige Struktur auf, welche aus einer außenseitigen Abdeckung 25 und einer innenseitigen Abdeckung 26 konfiguriert ist. Ein Abgasdurchgangsloch 27 ist an jeder der peripheren Wände dieser Abdeckungen ausgebildet. Das Sensorelement 30 wird in ein Durchgangsloch eingefügt, welches in einem Isolationselement 29 vorgesehen ist, welches in den Gehäuseabschnitt 23 eingefügt ist, wobei das Sensorelement 30 in dem Durchgangsloch des Isolationselements 29 gehalten wird. Ein Spitzenabschnitt des Sensorelements 30 steht von dem Gehäuseabschnitt 23 in Richtung des Inneren des Abgasrohrs 14 hervor, und dieser ist in der abgasseitigen Abdeckung 22 aufgenommen. Die abgasseitige Abdeckung 24 ist an einer oberen Endseite des Gehäuses 23 fixiert. Atmosphärendurchgangslöcher 28 sind an beiden Seiten in den peripheren Wänden der atmosphärenseitigen Abdeckung 24 ausgebildet, sodass Atmosphärenluft in den Atmosphärenraum S eingeführt wird, der in der atmosphärenseitigen Abdeckung 24 vorgesehen ist. Das atmosphärische Gas, welches in den atmosphärischen Raum S eingeführt wird, fließt in das Sensorelement 30.Just like this in 2A is shown is the A / F sensor 20 with an exhaust side cover 22 , a housing section 23 and an atmosphere-side cover 24 provided, and this Sensor has approximately in its overall form a rod shape. The A / F sensor 20 takes a sensor element 30 with an elongated shape in it. The A / F sensor 20 may be on a wall portion of the exhaust pipe 14 on a housing section 23 to be appropriate. When the A / F sensor on the wall portion of the exhaust pipe 14 attached, then is an exhaust side cover 22 in the exhaust pipe 14 arranged. The exhaust side cover 22 has a two-layered structure, which consists of an outside cover 25 and an inside cover 26 is configured. An exhaust gas passage hole 27 is formed on each of the peripheral walls of these covers. The sensor element 30 is inserted in a through hole, which is in an insulating element 29 is provided, which in the housing section 23 is inserted, wherein the sensor element 30 in the through hole of the insulating member 29 is held. A tip portion of the sensor element 30 stands from the housing section 23 towards the interior of the exhaust pipe 14 and this one is in the exhaust side cover 22 added. The exhaust side cover 24 is at an upper end side of the housing 23 fixed. Atmosphere through holes 28 are on both sides in the peripheral walls of the atmosphere-side cover 24 formed so that atmospheric air is introduced into the atmosphere space S, in the atmosphere-side cover 24 is provided. The atmospheric gas introduced into the atmospheric space S flows into the sensor element 30 ,
So wie das in 2B gezeigt ist, ist das Sensorelement 30 mit einer Festelektrolytschicht 31, einer Diffusionswiderstandschicht 32, einer Schirmschicht 33 und einer Isolationsschicht 34 vorgesehen, welche in der oben-unten Richtung, welche in 2B gezeigt ist, laminiert bzw. geschichtet werden, um das Sensorelement 30 auszubilden. Eine Schutzschicht (nicht näher dargestellt) ist um das Sensorelement 30 ausgebildet. Die Festelektrolytschicht 31 (der Festelektrolytkörper), die in einer rechteckförmigen Platte ausgebildet ist, ist ein Blatt, bzw. eine Platte, die aus teilweise stabilisiertem Zirkon gefertigt ist, in welcher ein Paar von Elektroden in der oben-unten Richtung ausgebildet sind, um die Festelektrolytschicht 31 dazwischen einzuschließen. Genauer gesagt sind eine abgasseitige Elektrode 35 und eine atmosphärenseitige Elektrode 36 derart angeordnet, dass diese solchermaßen gegenüberliegen, dass die Festelektrolytschicht 31 dazwischen platziert ist. Die abgasseitige Elektrode 35 und die atmosphärenseitige Elektrode 36 sind aus einem Edelmetall wie zum Beispiel Platin oder dergleichen hergestellt. Die Diffusionswiderstandsschicht 32 besteht aus einer porösen Platte, welche verwendet wird, um ein Abgas zu der abgasseitigen Elektrode 35 einzuführen. Die Schirmschicht 33 besteht aus einer dichten Schicht, welche verwendet wird, um ein Durchdringen des Abgases zu unterdrücken. Bei der Diffusionswiderstandsschicht 32 ist eine Abgaskammer 39 ausgebildet, welche die abgasseitige Elektrode 35 umgibt. Jeweilige Schichten 32 und 33 werden durch Keramiken wie zum Beispiel Aluminiumoxid, Zirkon oder dergleichen unter Verwendung eines Plattengussverfahrens oder dergleichen ausgebildet. Allerdings ist die Permeabilität für Gas in den Schichten 32 und 33 unterschiedlich, da ein durchschnittlicher Porendurchmesser und eine Porosität in den Schichten 32 und 33 unterschiedlich sind.Just like that in 2 B is shown is the sensor element 30 with a solid electrolyte layer 31 , a diffusion resistance layer 32 , a shielding layer 33 and an insulation layer 34 provided, which in the up-down direction, which in 2 B is shown laminated to the sensor element 30 train. A protective layer (not shown in detail) is around the sensor element 30 educated. The solid electrolyte layer 31 (The solid electrolyte body) formed in a rectangular plate is a sheet made of partially stabilized zirconia in which a pair of electrodes are formed in the top-bottom direction around the solid electrolyte layer 31 to include in between. More specifically, an exhaust-side electrode 35 and an atmosphere-side electrode 36 arranged such that they are opposite so that the solid electrolyte layer 31 placed in between. The exhaust side electrode 35 and the atmosphere-side electrode 36 are made of a noble metal such as platinum or the like. The diffusion resistance layer 32 consists of a porous plate which is used to discharge an exhaust gas to the exhaust gas side electrode 35 introduce. The shielding layer 33 consists of a dense layer, which is used to suppress penetration of the exhaust gas. In the diffusion resistance layer 32 is an exhaust gas chamber 39 formed, which the exhaust gas side electrode 35 surrounds. Respective layers 32 and 33 are formed by ceramics such as alumina, zirconia or the like using a plate casting method or the like. However, the permeability for gas is in the layers 32 and 33 different, as an average pore diameter and a porosity in the layers 32 and 33 are different.
Die Isolationsschicht 34 ist aus Keramiken, beispielsweise Aluminiumoxid oder Zirkon, ausgebildet, in welcher ein Atmosphärenkanal 37 an einem Abschnitt ausgebildet ist, der einer Atmosphärenelektrode 36 gegenüberliegt. Bei der Isolationsschicht 34 ist ein Heizer 38 eingefügt, welcher aus Platin Pt oder dergleichen ausgebildet ist. Der Heizer 38 ist aus einer linear geformten Hitzequelle konfiguriert, welche Hitze erzeugt, wenn diese durch eine Batterieleistungsquelle mit Strom versorgt wird, wobei dadurch das gesamte Sensorelement aufgeheizt wird. Der Heizer 38 kann an das Sensorelement 30 als eine externe Vorrichtung angebracht sein, wobei dies eine andere Konfiguration ist, als das Eingebettet sein in der Isolationssicht 34 (d. h., das Integrieren in das Sensorelement 30).The insulation layer 34 is formed of ceramics, for example alumina or zirconium, in which an atmosphere duct 37 is formed at a portion of an atmospheric electrode 36 opposite. At the insulation layer 34 is a heater 38 inserted, which is formed of platinum Pt or the like. The heater 38 is configured of a linear shaped heat source that generates heat when energized by a battery power source, thereby heating up the entire sensor element. The heater 38 can be connected to the sensor element 30 as an external device, this being a configuration other than being embedded in the insulating view 34 (ie, integrating into the sensor element 30 ).
Bei dem Sensorelement 30, das wie vorstehend konfiguriert ist, wird Abgas um das Sensorelement 30 von einem Seitenabschnitt, der die Diffusionswiderstandsschicht 32 einführt und erreicht die abgasseitige Elektrode 35. Bei dem Fall, bei dem das Sensorelement 30 aktiv ist, während sich das Abgas in einem mageren Zustand befindet, wird das Sauerstoff in dem Abgas in der abgasseitigen Elektrode 35 gelöst und zu dem Atmosphärenkanal 37 von der atmosphärenseitigen Elektrode 36 abgegeben. In anderen Worten wird ein Pumpen von Sauerstoff in Richtung der atmosphärenseitigen Elektrode 36 durchgeführt. Der Sauerstoff, welcher zu dem Atmosphärenkanal 37 abgegeben wird, wird in den Atmosphärenraum S abgegeben. Bei dem Fall, bei dem das Sensorelement 30 aktiv ist, während sich das Abgas in einem fetten Zustand befindet, wird der Sauerstoff in dem Atmosphärenkanal 37 gelöst und dieser wird zu der Abgaskammer 39 von der abgasseitigen Elektrode 35 abgegeben. In anderen Worten wird ein Pumpen von Sauerstoff in Richtung der abgasseitigen Elektrode 35 durchgeführt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die abgasseitige Elektrode 35 als eine negative Elektrode definiert und die atmosphärenseitige Elektrode 36 wird als eine positive Elektrode definiert. So wie dies in 2B gezeigt ist, wird die abgasseitige Elektrode 35 als negativ (–) angegeben, und die atmosphärenseitige Elektrode 36 wird als positiv (+) angegeben, wobei eine Spannung zwischen diesen Elektroden als eine positive Spannung angelegt wird. Daher, wenn umgekehrt die abgasseitige Elektrode 35 als eine positive Elektrode (+) definiert ist, und wenn die atmosphärenseitige Elektrode 36 als eine negative Elektrode (–) definiert ist, dann wird die Spannung, die zwischen diesen Elektroden angelegt ist, als eine negative Spannung bezeichnet werden.In the sensor element 30 configured as above becomes exhaust around the sensor element 30 from a side portion containing the diffusion resistance layer 32 introduces and reaches the exhaust gas side electrode 35 , In the case where the sensor element 30 is active while the exhaust gas is in a lean condition, the oxygen in the exhaust gas in the exhaust gas side electrode becomes 35 solved and to the atmosphere channel 37 from the atmosphere-side electrode 36 issued. In other words, pumping of oxygen toward the atmosphere-side electrode 36 carried out. The oxygen leading to the atmosphere channel 37 is discharged, is discharged into the atmosphere space S. In the case where the sensor element 30 is active, while the exhaust gas is in a rich state, the oxygen in the atmosphere channel 37 solved and this becomes the exhaust gas chamber 39 from the exhaust side electrode 35 issued. In other words, a pumping of oxygen in the direction of the exhaust gas side electrode 35 carried out. According to the present embodiment, the exhaust gas side electrode 35 defined as a negative electrode and the atmosphere-side electrode 36 is defined as a positive electrode. Just like this in 2 B is shown, the exhaust gas electrode 35 indicated as negative (-), and the atmosphere-side electrode 36 is given as positive (+), with a voltage between these electrodes being applied as a positive voltage. Therefore, if the other way around exhaust side electrode 35 is defined as a positive electrode (+), and when the atmosphere-side electrode 36 is defined as a negative electrode (-), then the voltage applied between these electrodes will be referred to as a negative voltage.
3 ist ein Graph, welcher eine Spannungs-Stromcharakteristik (V/I-Charakteristik) des A/F-Sensors 20 zeigt, genauer gesagt zeigt diese eine V/I-Charakteristik in einem Zustand der Erfassung von der Atmosphäre. In 3 ist ein flacher Abschnitt parallel zu der Spannungsachse (Horizontalachse) in einem Niedrigspannungsbereich als ein beschränkter Spannungsbereich definiert, wobei der Elementstrom (der beschränkte Strom) als ein Ausgangswert des A/F-Sensors 20 spezifiziert ist. Eine Variation bzw. Änderung des Elementstroms gibt eine Variation des A/F an (d. h., den Grad des Verhältnisses zwischen mager und fett). Genauer gesagt erhöht sich der Elementstrom, so wie sich das A/F in Richtung der mageren Seite ändert, und weiter verringert sich der Elementstrom, so wie sich das A/F in Richtung der fetten Seite ändert. Es wird angemerkt, dass der A/F-Sensor 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein Gassensor von der Art des beschränkten Stroms bezeichnet wird. 3 FIG. 12 is a graph showing a voltage-current characteristic (V / I characteristic) of the A / F sensor. FIG 20 shows, more specifically, this shows a V / I characteristic in a state of detection of the atmosphere. In 3 For example, a flat portion parallel to the voltage axis (horizontal axis) in a low voltage region is defined as a limited voltage region, where the element current (the limited current) is an output value of the A / F sensor 20 is specified. Variation of the element current indicates a variation of the A / F (ie, the degree of lean to rich ratio). Specifically, the element current increases as the A / F changes toward the lean side, and further, the element current decreases as the A / F changes toward the rich side. It is noted that the A / F sensor 20 is referred to as a limited current type gas sensor according to the present embodiment.
Eine primäre lineare Linie RG repräsentiert eine angelegte Spannungslinie, welche verwendet wird, um die Spannung zu bestimmen, welche an den Sensor 30 angelegt werden soll. Um das A/F genau zu erfassen, muss die angelegte Spannung bzw. der angelegte Spannungswert in geeigneter Weise in dem beschränkten Spannungsbereich der V-I-Charakteristik gesteuert werden. Die angelegte Spannungslinie ist festgelegt, wobei diese eine primäre lineare Linie ist, die in 3 gezeigt ist, und die angelegte Spannung wird von den Spannungswerten an der angelegten Spannungslinie bestimmt, und dies in Abhängigkeit zu dem entsprechenden Elementstromwert.A primary linear line RG represents an applied voltage line which is used to determine the voltage applied to the sensor 30 should be created. In order to accurately detect the A / F, the applied voltage must be suitably controlled in the limited voltage range of the VI characteristic. The applied voltage line is fixed, this being a primary linear line, which in 3 is shown, and the applied voltage is determined by the voltage values at the applied voltage line, in dependence on the corresponding element current value.
Bei der V-I-Charakteristik ist der Widerstand in dem Niedrigspannungsbereich, welcher niedriger ist als der beschränkte Strombereich, dominant (d. h., der Widerstandsdominanzbereich). Die Steigung der primären linearen Linie in dem dominanten Widerstandsbereich wird durch einen internen Gleichstrom-(DC)-Widerstand Ri des Sensorelements 30 spezifiziert. Der interne Gleichstromwiderstand Ri variiert in Abhängigkeit zu der Elementtemperatur solchermaßen, dass, je niedriger die Elementtemperatur ist, desto höher ist der interne Gleichstromwiderstand Ri. In diesem Zusammenhang ist die Steigung der primären linearen Linie in dem dominanten Widerstandsbereich klein (der lineare Teil ist flach). Ebenso, wenn die Elementtemperatur anwächst, dann verringert sich der interne Gleichstromwiderstand Ri. In anderen Worten wird die Steigung der primären linearen Linie in dem dominanten Widerstandsbereich groß (der lineare Teil ist steil). Bei dieser V-I-Charakteristik wird ein flacher Abschnitt an einer Hochspannungsseite, welche höher ist, als der beschränkte Strombereich, als ein Wasser-Zerlegungs-Bereich bezeichnet, wobei in diesem Wasser, welches in dem Abgas beinhaltet ist, durch das Anlegen der Spannung in dem Wasser-Zerlegungs-Bereich zerlegt wird.In the VI characteristic, the resistance in the low voltage region, which is lower than the limited current region, is dominant (ie, the resistance dominance region). The slope of the primary linear line in the dominant resistance region is determined by an internal direct current (DC) resistance Ri of the sensor element 30 specified. The internal DC resistance Ri varies depending on the element temperature such that the lower the element temperature, the higher the internal DC resistance Ri. In this connection, the slope of the primary linear line in the dominant resistance region is small (the linear part is flat) , Also, as the element temperature increases, the internal DC resistance Ri decreases. In other words, the slope of the primary linear line in the dominant resistance region becomes large (the linear part is steep). In this VI characteristic, a flat portion on a high voltage side, which is higher than the limited current range, is referred to as a water decomposition area, in which water contained in the exhaust gas is applied by applying the voltage in the exhaust gas Water decomposition area is decomposed.
Bei der V-I-Charakteristik bei einem Zustand der Detektion von Atmosphäre wird die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre in dem beschränkten Strombereich in einem Zustand erhalten, bei dem eine Spannung V1, als eine Atmosphärenerfassungsspannung an das Sensorelement 30 angelegt wird. Die Spannung V2 ist eine Spannung, welche einem oberen Schwellwert des beschränkten Strombereichs entspricht, wenn atmosphärisches Gas erfasst wird, und die Spannung V3 ist eine Spannung welche einem oberen Schwellwert in dem Wasser-Zerlegungs-Bereich entspricht. Wenn eine Spannung, welche höher als die Spannung V3 ist, an das Sensorelement 30 angelegt ist, dann kann ein Anschwärzen auftreten, was die Festelektrolytschicht 31 schwarz färbt, wobei dies eine Verringerung der Ionenleitfähigkeit der Festelektrolytschicht 31 verursacht. Entsprechend gibt es bedenken, dass das Element aufgrund einer Verringerung der Ionenleitfähigkeit verschlechtert werden kann. Die Spannungen V1–V3 sind beispielsweise wie folgt: V1 = 0,6 V, V2 = 1,1 V und V3 = 1,6 V.In the VI characteristic in a state of detecting the atmosphere, the oxygen concentration in the atmosphere in the restricted current range is obtained in a state where a voltage V1, as an atmosphere detection voltage, is applied to the sensor element 30 is created. The voltage V2 is a voltage corresponding to an upper threshold value of the restricted current range when atmospheric gas is detected, and the voltage V3 is a voltage corresponding to an upper threshold value in the water decomposition range. When a voltage higher than the voltage V3 is applied to the sensor element 30 is applied, then a blackening may occur, which is the solid electrolyte layer 31 black, this being a reduction in the ionic conductivity of the solid electrolyte layer 31 caused. Accordingly, there is a concern that the element may be degraded due to a reduction in ionic conductivity. For example, the voltages V1-V3 are as follows: V1 = 0.6V, V2 = 1.1V and V3 = 1.6V.
In dem Fall, bei dem der A/F-Sensor 20 sich in einem nicht Betriebszustand befindet, da die Maschine gestoppt ist, das heißt, wenn sich diese in einem Zustand befindet, bei dem der Ausgang des A/F-Sensors nicht verwendet wird, dann befinden sich der Gassensor und dessen peripherer Bereich in einer Hochtemperaturatmosphäre. In diesem Fall können Gase, die vergiftende Substanzen beinhalten, in Richtung der atmosphärenseitigen Elektrode 36 fließen, sodass die atmosphärenseitige Elektrode 36 unter der Vergiftung erleiden kann. Es wird angemerkt, dass vergiftende Substanzen Silizium, Schwefel, Phosphor, Ammoniak, Kohlenstoffhydrat und gasförmiges Metall oder dergleichen beinhalten. Daher, da ein isolierendes Material auf der atmosphärenseitige Elektrode 36 durch die vergiftende Substanz ausgebildet wird, blockiert das isolierende Material den Stromfluss, wobei dadurch die Erfassungsgenauigkeit und die Reaktionsfähigkeit des A/F-Sensors 20 verschlechtert wird.In the case where the A / F sensor 20 is in a non-operating state because the engine is stopped, that is, when it is in a state where the output of the A / F sensor is not used, then the gas sensor and its peripheral area are in a high-temperature atmosphere , In this case, gases containing poisoning substances may be toward the atmosphere-side electrode 36 flow, so the atmosphere-side electrode 36 under the poisoning. It is noted that poisoning substances include silicon, sulfur, phosphorus, ammonia, carbohydrate and gaseous metal or the like. Therefore, there is an insulating material on the atmosphere-side electrode 36 is formed by the poisoning substance, the insulating material blocks the flow of current, thereby the detection accuracy and responsiveness of the A / F sensor 20 is worsened.
Genauer gesagt kann Wind, der durch das fahrende Fahrzeug erzeugt wird, nicht unmittelbar nach dem Stopp der Maschine erhalten werden. Auf diese Weise verbleiben verschiedene Komponenten, die in der Maschine 10 und dem Abgasrohr 14 beinhaltet sind, auf einer hohen Temperatur was ein Ausgasen verursacht wobei dies vergiftende Substanzen von verschiedenen Komponenten beinhaltet und die ausgegasten Substanzen werden um das Fahrzeug belassen. Insbesondere erhöht sich das Ausgasen, wenn der Betriebszustand einen hohen Lastbetrieb zeigt, und dies unmittelbar bevor die Maschine stoppt (beispielsweise ist das A/F kleiner oder gleich 12, und der Abgasdruck ist 150 kPa oder mehr). In diesem Fall beinhaltet der Atmosphärenkanal 37 des Sensorelements 30 eine große Menge von vergiftenden Substanzen (d. h., ein vergiftendes Milieu), sodass es wahrscheinlich ist, dass ein Isolationsmaterial auf der atmosphärenseitigen Elektrode 36 ausgebildet wird. Entsprechend wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Sauerstoffpumpen durchgeführt und dies von der abgasseitigen Elektrode 35 zu der atmosphärenseitigen Elektrode 36, wenn der Ausgang des A/F-Sensors 20 nicht verwendet wird, und falls ein vergiftendes Milieu an der atmosphärenseitigen Elektrode 36 erfasst ist. Bei diesem Zeitpunkt steuert die ECU 17 die Temperatur des Sensorelements 30 auf eine vorbestimmte Temperatur, sodass dieses in einem aktiven Zustand beibehalten wird, und dieses stellt eine Spannung, die an das Sensorelement 30 angelegt wird, auf eine vorbestimmte positive Spannung ein. Auf diese Weise, so wie das in 4 gezeigt wird, wird ein Pumpen von Sauerstoff in Richtung der atmosphärenseitigen Elektrode 36 durchgeführt. Beim Durchführen des Pumpens des Sauerstoffs wird der Atmosphärenkanal 37 mit Sauerstoff gefüllt, und danach wird der Atmosphärenraum S mit Sauerstoff ebenso gefüllt.More specifically, wind generated by the traveling vehicle can not be obtained immediately after the stop of the engine. In this way, various components remain in the machine 10 and the exhaust pipe 14 are included, at a high temperature what a Outgassing causes this poisoning substances of various components and the gassed substances are left around the vehicle. In particular, outgassing increases when the operating condition shows a high load operation immediately before the engine stops (for example, the A / F is less than or equal to 12 and the exhaust pressure is 150 kPa or more). In this case, the atmosphere channel includes 37 of the sensor element 30 a large amount of poisoning substances (ie, a poisoning environment), so that it is likely that an insulating material on the atmosphere-side electrode 36 is trained. Accordingly, in the present embodiment, oxygen pumping is performed, and that of the exhaust gas side electrode 35 to the atmosphere-side electrode 36 when the output of the A / F sensor 20 is not used, and if a poisoning environment at the atmosphere-side electrode 36 is detected. At this point, the ECU controls 17 the temperature of the sensor element 30 to a predetermined temperature so that it is maintained in an active state, and this provides a voltage to the sensor element 30 is applied to a predetermined positive voltage. In this way, like that in 4 is shown pumping oxygen in the direction of the atmosphere-side electrode 36 carried out. In performing the pumping of the oxygen, the atmosphere channel becomes 37 filled with oxygen, and then the atmosphere space S is filled with oxygen as well.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Pumpen, welches durch die ECU 17 durchgeführt wird, mit Bezug auf ein Flussdiagramm beschrieben werden, welches in 5 gezeigt ist.Next, a method of pumping performed by the ECU 17 is described with reference to a flowchart which in 5 is shown.
Bei Schritt S11 wird bestimmt, ob der Zündschalter (nicht näher dargestellt) in einem Aus-Zustand oder nicht. Wenn die Bestimmung bei Schritt S11 JA ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt S12 fort und bestimmt, ob ein vergiftendes Milieu existiert oder nicht. Bei diesem Zeitpunkt, falls eine verstrichene Zeit von dem Zeitpunkt an, wenn die Maschine stoppt, innerhalb einer vorbestimmten Stoppzeitdauer Ta liegt, und falls der Betriebszustand unmittelbar vor dem Stopp der Maschine ein hoher Lastzustand war, dann bestimmt das Verfahren, dass die atmosphärenseitige Elektrode 36 sich in einem vergiftenden Milieu befindet. Der Hochlastbetrieb kann bestimmt werden, wenn ein akkumulierter Wert einer Maschinenlast (beispielsweise die Betätigung des Gaspedals) einen vorbestimmten Wert oder mehr erreicht, wobei der akkumulierte Wert für eine vorbestimmte Zeitdauer bis zu einem Zeitpunkt akkumuliert worden ist, wenn die Maschine stoppt. Wenn eine Bestimmung bei Schritt S12 JA ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt S13 fort und bestimmt, ob der Pumpvorgang bzw. das Pumpverfahren immer noch läuft oder nicht. Wenn die Bestimmung bei Schritt S13 NEIN ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt S14 fort, um das Pumpverfahren bzw. den Pumpvorgang zu starten. Bei diesem Moment heizt der Heizer 38 das Sensorelement 30 auf, um eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur beizubehalten. Genauer gesagt werden eine untere Schwellwerttemperatur und eine obere Schwellwerttemperatur für den Heizer 36 so eingestellt, dass das Sensorelement innerhalb eines Bereichs geheizt wird, der durch diese oberen und unteren Schwellwerttemperaturen bestimmt ist, wobei in diesem Bereich die untere Schwellwerttemperatur als eine Aktivierungstemperatur des Sensorelements 30 festgelegt ist, und wobei die obere Schwellwerttemperatur als eine Temperatur eingestellt ist, bei welcher sich der Grad des Vergiftens aufgrund der vergiftenden Substanzen erhöht. Insbesondere wird die Elementtemperatur der Art eingestellt, dass sich diese in einem Bereich von 400°C bis 800°C befindet. Vorzugsweise wird die Elementtemperatur derart eingestellt, dass diese innerhalb eines Bereichs von 600°C bis 700°C liegt.At step S11, it is determined whether the ignition switch (not shown) is in an off state or not. When the determination at step S11 is YES, the process proceeds to step S12 and determines whether or not a poisoning milieu exists. At this time, if an elapsed time from the time point when the engine stops is within a predetermined stopping time period Ta, and if the operating state immediately before the stop of the engine was a high load state, then the method determines that the atmosphere-side electrode 36 is in a poisoning environment. The high load operation may be determined when an accumulated value of an engine load (for example, the operation of the accelerator pedal) reaches a predetermined value or more, the accumulated value having been accumulated for a predetermined period of time until a time when the engine stops. If a determination in step S12 is YES, then the process proceeds to step S13 and determines whether the pumping process is still running or not. If the determination in step S13 is NO, then the process proceeds to step S14 to start the pumping process. At this moment the heater heats up 38 the sensor element 30 to maintain a predetermined activation temperature. More specifically, a lower threshold temperature and an upper threshold temperature for the heater 36 adjusted so that the sensor element is heated within a range that is determined by these upper and lower threshold temperatures, in which range the lower threshold temperature as an activation temperature of the sensor element 30 is set, and wherein the upper threshold temperature is set as a temperature at which the degree of poisoning due to the poisoning substances increases. In particular, the element temperature is set to be within a range of 400 ° C to 800 ° C. Preferably, the element temperature is set to be within a range of 600 ° C to 700 ° C.
Außerdem wird eine Spannung, die an das Sensorelement 30 angelegt wird, in einem vorbestimmten Bereich gehalten, d. h., auf eine Spannung V1 oder mehr, wobei die Spannung V1 einer angelegten Spannung entspricht, wenn das atmosphärische Gas erfasst wird, wobei das Pumpen des Sauerstoffs zu der atmosphärenseitigen Elektrode 36 durchgeführt wird, wenn das atmosphärische Gas erfasst ist. Genauer gesagt liegt die Spannung, die an das Sensorelement 30 angelegt wird, in einem Bereich von 0,6 bis 1,6 V. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird die Spannung innerhalb eines Bereichs gesteuert, der durch eine obere Schwellwertspannung und eine untere Schwellwertspannung bestimmt ist, und in welchem die Spannung V2 als die untere Schwellwertspannung eingestellt wird, sodass in stabiler Art und Weise Sauerstoff in den Atmosphärenkanal 37 und in den Atmosphärenraum S eingefüllt wird, und die Spannung V3 wird als die obere Schwellwertspannung festgelegt, oberhalb welcher das Anschwärzen verursacht wird.In addition, a voltage is applied to the sensor element 30 is maintained in a predetermined range, ie, at a voltage V1 or more, wherein the voltage V1 corresponds to an applied voltage when the atmospheric gas is detected, wherein the pumping of the oxygen to the atmosphere-side electrode 36 is performed when the atmospheric gas is detected. More specifically, the voltage applied to the sensor element 30 in a range of 0.6 to 1.6V. According to the present embodiment, the voltage is controlled within a range determined by an upper threshold voltage and a lower threshold voltage, and in which the voltage V2 is set as the lower threshold voltage is adjusted so that in a stable manner, oxygen in the atmosphere channel 37 and in the atmosphere space S, and the voltage V3 is set as the upper threshold voltage above which the blackening is caused.
Währenddessen, wenn die Bestimmung bei Schritt S13 JA ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt S15 fort, und bestimmt, ob das End-Timing des Pumpverfahrens bzw. des Pumpvorgangs erreicht ist oder nicht. Bei diesem Zeitpunkt wird das End-Timing des Pumpverfahrens bestimmt, falls eine verstrichene Zeit eine Pumpzeitdauer TB von dann an erreicht, wenn der Pumpvorgang startet. Wenn die Bestimmung bei S15 JA ist dann fährt das Verfahren mit Schritt S16 fort und beendet den Pumpvorgang.Meanwhile, if the determination in step S13 is YES, then the process proceeds to step S15, and determines whether or not the end timing of the pumping process is reached. At this time, the end timing of the pumping process is determined if an elapsed time reaches a pumping time TB from then on when the pumping operation starts. If the determination at S15 is YES, then the process proceeds to step S16 and ends the pumping operation.
Gemäß der vorstehend beschrieben Ausführungsform können die folgenden vorteilhaften Effekte erhalten werden.According to the embodiment described above, the following advantageous effects can be obtained.
Gemäß der vorstehend beschrieben Konfiguration, wenn ein Zustand vorhanden ist, bei dem der Ausgang des A/F-Sensors nicht verwendet wird, falls bestimmt wird, dass sich die atmosphärenseitigen Elektrode 36 in einem vergiftenden Zustand befindet, dann wird das Pumpen des Sauerstoffs in Richtung der atmosphärenseitigen Elektrode 36 von der abgasseitigen Elektrode 35 durchgeführt. In diesem Fall wird der atmosphärische Kanal 37 beinhaltend die atmosphärenseitige Elektrode 36 mit Sauerstoff gefüllt, wobei dies vermeidet, das vergiftende Substanzen, die in dem atmosphärischen Gas beinhaltet sind, in den atmosphärischen Kanal 37 eindringen. Auf diese Weise kann ein Vergiften der atmosphärenseitigen Elektrode 36 in geeigneter Art und Weise minimiert werden. Ferner sogar ohne das Vorsehen einer Schicht zum Vermeiden des Vergiftens auf einer Oberfläche der atmosphärenseitigen Elektrode 36 kann vermieden werden, dass die atmosphärenseitigen Elektrode 36 vergiftet wird. In anderen Worten kann eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit und der Reaktionszeit aufgrund des Vorsehens der Schicht zum Vermeiden des Vergiftens auf der Oberfläche der atmosphärenseitigen Elektrode 36 vermieden werden. According to the configuration described above, when there is a state in which the output of the A / F sensor is not used, if it is determined that the atmosphere-side electrode 36 is in a poisoning state, then the pumping of the oxygen in the direction of the atmosphere-side electrode 36 from the exhaust side electrode 35 carried out. In this case, the atmospheric channel 37 including the atmosphere-side electrode 36 filled with oxygen, thereby avoiding the poisoning substances contained in the atmospheric gas in the atmospheric channel 37 penetration. In this way, poisoning of the atmosphere-side electrode 36 be minimized in a suitable manner. Further, even without providing a layer for avoiding poisoning on a surface of the atmosphere-side electrode 36 can be avoided that the atmosphere-side electrode 36 is poisoned. In other words, a reduction in the detection accuracy and the response time may be due to the provision of the poisoning-preventing layer on the surface of the atmosphere-side electrode 36 be avoided.
Wenn bestimmt ist, dass die atmosphärenseitige Elektrode 36 sich in einem vergiftenden Milieu befindet, dann wird eine vorbestimmte Spannung, welche größer oder gleich als eine Spannung V1 ist, als eine Atmosphärenerfassungsspannung angelegt, um ein Pumpen von Sauerstoff in Richtung der atmosphärenseitigen Elektrode 36 durchzuführen. In diesem Fall kann der Atmosphärenkanal 37 mit Sauerstoff gefüllt werden. Im Ergebnis kann in geeigneter Art und Weise vermieden werden, dass die atmosphärenseitige Elektrode 36 vergiftet wird.When it is determined that the atmosphere-side electrode 36 is in a poisoning environment, then a predetermined voltage, which is greater than or equal to a voltage V1, is applied as an atmosphere detection voltage to pumping oxygen toward the atmosphere-side electrode 36 perform. In this case, the atmosphere channel 37 be filled with oxygen. As a result, it can be appropriately avoided that the atmosphere-side electrode 36 is poisoned.
Wenn bestimmt wird, das die atmosphärenseitige Elektrode 36 sich in einem vergiftenden Milieu befindet, dann wird das Pumpen des Sauerstoffs mit einer vorbestimmten angelegten Spannung zwischen einer Spannung V2, die einem oberen Schwellwert in dem beschränkten Strombereich entspricht, und einer Spannung V3, die einem oberen Schwellwert in dem Wasser-Zerlegungs-Bereich entspricht, durchgeführt. In diesem Fall kann das Anschwärzen unterdrückt werden und Sauerstoff kann in stabiler Art und Weise nicht nur in den atmosphärischen Kanal 37 sondern ebenso in den atmosphärischen Raum S eingefüllt werden, welcher in der atmosphärenseitigen Abdeckung 24 vorgesehen ist. Im Ergebnis wird das Auftreten des Anschwärzens minimiert, und der Effekt des Reduzierens des Vergiftens an der atmosphärenseitigen Elektrode 36 kann verbessert werden.When it is determined that the atmosphere-side electrode 36 is in a poisoning environment, then pumping the oxygen at a predetermined applied voltage between a voltage V2 corresponding to an upper threshold in the restricted current range and a voltage V3 corresponding to an upper threshold in the water decomposition range , carried out. In this case, the blackening can be suppressed and oxygen can be stable not only in the atmospheric channel 37 but also be filled in the atmospheric space S, which in the atmosphere-side cover 24 is provided. As a result, the occurrence of the blackening is minimized, and the effect of reducing the poisoning on the atmosphere-side electrode 36 can be improved.
Wenn bestimmt wird, dass die atmosphärenseitige Elektrode 36 sich in einem vergiftenden Zustand befindet, dann heizt der Heizer 38 das Sensorelement 30 auf um einen aktiven Zustand beizubehalten. In diesem Fall, da das Pumpen des Sauerstoffs in stabiler Art und Weise durchgeführt wird, kann zuverlässig vermieden werden, dass die atmosphärenseitige Elektrode 36 vergiftet wird.When it is determined that the atmosphere-side electrode 36 is in a poisonous state, then heats the heater 38 the sensor element 30 to maintain an active state. In this case, since the pumping of the oxygen is performed in a stable manner, the atmosphere-side electrode can be reliably prevented 36 is poisoned.
Es bestehen Bedenken darin, dass, wenn die Elementtemperatur zu hoch ist, ein Vergiften der atmosphärenseitigen Elektrode 36 beschleunigt werden kann. In Hinblick dessen wird eine obere Schwellwerttemperatur festgelegt, und der Heizer wird verwendet, um das Sensorelement 30 auf eine Temperatur aufzuheizen, die niedriger ist, als die obere Schwellwerttemperatur. Auf diese Art und Weise kann das Vergiften der atmosphärenseitigen Elektrode 36 vorteilhaft unterdrückt werden.There is a concern that if the element temperature is too high, poisoning of the atmosphere-side electrode 36 can be accelerated. In view of this, an upper threshold temperature is set, and the heater is used to control the sensor element 30 to heat to a temperature lower than the upper threshold temperature. In this way, the poisoning of the atmosphere-side electrode 36 be suppressed advantageous.
Das Pumpen wird derart durchgeführt, dass Sauerstoff in den atmosphärischen Kanal 37 und den atmosphärischen Raum S eingefüllt wird. Entsprechend kann der Sauerstoff zuverlässig an bzw. auf die Elektrodenoberfläche der atmosphärenseitigen Elektrode 36 gerfüllt werden. Im Ergebnis kann der Effekt des Reduzierens des Vergiftens an der atmosphärenseitige Elektrode 36 verbessert werden. Wenn eine verstrichene Zeit, von dann an, wenn die Maschine stoppt, innerhalb einer Stoppzeitdauer Ta liegt, dann wird bestimmt, das die atmosphärenseitige Elektrode 36 sich in einem vergiftenden Milieu befindet. Daher, sogar wenn es wahrscheinlich ist, dass die atmosphärenseitige Elektrode 36 aufgrund eines Maschinenstopps vergiftet wird, dann kann vermieden werden, dass die atmosphärenseitige Elektrode 36 vergiftet wird.The pumping is done in such a way that oxygen enters the atmospheric channel 37 and the atmospheric space S is filled. Accordingly, the oxygen can reliably be applied to the electrode surface of the atmosphere-side electrode 36 be filled. As a result, the effect of reducing the poisoning on the atmosphere-side electrode 36 be improved. If an elapsed time from when the engine stops is within a stop period Ta, it is determined that the atmosphere side electrode 36 is in a poisoning environment. Therefore, even if it is likely that the atmosphere-side electrode 36 is poisoned due to a machine stop, then it can be avoided that the atmosphere-side electrode 36 is poisoned.
Wenn eine verstrichene Zeit, von dann an, wenn die Maschine stoppt, innerhalb einer Stoppzeitdauer Ta liegt und wenn der Betriebszustand unmittelbar vor dem Stopp der Maschine einen hohen Lastzustand zeigt, dann wird bestimmt, dass sich die atmosphärenseitige Elektrode 36 in einem vergiftenden Milieu befindet. In diesem Fall, da die Genauigkeit zum Bestimmen des vergiftenden Milieus verbessert werden kann, wird in geeigneter Art und Weise bestimmt, ob der Pumpvorgang erforderlich ist oder nicht. Daher kann vermieden werden, dass die Batterieelektrode durch einen nicht erforderlichen Pumpvorgang verbraucht wird, und ebenso kann vermieden werden, dass die atmosphärenseitige Elektrode 36 vergiftet wird.When an elapsed time from when the engine stops is within a stop period Ta, and when the operating condition immediately before the stop of the engine shows a high load condition, it is determined that the atmosphere side electrode 36 located in a poisonous environment. In this case, since the accuracy for determining the poisoning environment can be improved, it is appropriately determined whether the pumping operation is required or not. Therefore, it can be avoided that the battery electrode is consumed by an unnecessary pumping operation, and also the atmosphere-side electrode can be prevented from being consumed 36 is poisoned.
Andere AusführungsformOther embodiment
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können wie nachstehend modifiziert werden.The above-described embodiments may be modified as follows.
Ein vergiftendes Milieu der atmosphärenseitigen Elektrode 36 wird bestimmt, wenn sich der Zündschalter in einem Auszustand befindet. Allerdings kann ein vergiftender Zustand der atmosphärenseitigen Elektrode 36 bestimmt werden, wenn sich der Zündschalter in dem An-Zustand befindet, und wenn sich das Fahrzeug in einem Stopp-Zustand befindet. In diesem Fall, wenn die verstrichene Zeit, von dann an, wenn das Fahrzeug stoppt, innerhalb einer vorbestimmten kontinuierlichen Stoppzeitdauer des Fahrzeugs befindet, bei dem das Fahrzeug durchgängig gestoppt ist, falls der Betriebszustand unmittelbar vor den Maschinenstopps ein hoher Lastzustand war, dann kann bestimmt werden, dass sich die atmosphärenseitige Elektrode 36 in einem vergiftenden Umfeld befindet.A poisonous environment of the atmosphere-side electrode 36 is determined when the ignition switch is in an off state. However, a poisoning condition of the atmosphere-side electrode 36 determined when the ignition switch is in the on state, and when the vehicle is in a stop state. In this case, if the elapsed time from when the vehicle stops is within a predetermined continuous stopping time period of the vehicle in which the vehicle is stopped all-around, if the operating state immediately before the engine stop was a high load state, then determined be that the atmosphere-side electrode 36 located in a poisonous environment.
Bei einem Maschinensteuersystem, bei welchem eine A/F-Feedbacksteuerung basierend auf dem Sensorausgang unterbrochen ist, wenn sich die Maschine 10 in einem hohen Lastzustand befindet, dann kann bestimmt werden, dass sich die atmosphärenseitige Elektrode 36 in einem vergiftenden Milieu befindet, wenn die Feedbacksteuerung unterbrochen ist.In a machine control system in which an A / F feedback control based on the sensor output is interrupted when the engine 10 is in a high load state, then it can be determined that the atmosphere-side electrode 36 in a poisoning environment when the feedback control is interrupted.
Das Ausgasen, was vergiftende Substanzen beinhaltet, tritt dann auf, wenn sich die Maschine 10 in einem hohen Lastzustand befindet (beispielsweise A/F ist 12 oder weniger, und der Abgasdruck ist 150 kPa oder mehr). Ebenso während dem Betrieb mit der hohen Last ist der Abgaszustand fett und der Sauerstoff in dem Atmosphärenkanal 37 wird in die Abgaskammer 39 ausgestoßen. In diesem Fall, sogar wenn das Fahrzeug gefahren wird, da es wahrscheinlich ist, dass das Abgas, welches die vergiftenden Substanzen beinhaltet, in den Atmosphärenkanal 37 eintritt, dann wird angenommen, dass sich die atmosphärenseitige Elektrode 36 in einem vergiftenden Milieu befindet. In diesem Zusammenhang, gemäß der vorstehend beschrieben Konfiguration, wenn sich die Maschine 10 in einem Hochlastbetriebszustand befindet, und wenn die A/F-Feedbacksteuerung unterbrochen ist, dann wird bestimmt, dass sich die atmosphärenseitige Elektrode 36 in einem vergiftenden Milieu befindet. Dann wird das Pumpen des Sauerstoffs in Richtung der atmosphärenseitigen Elektrode 36 durchgeführt. Daher sogar wenn das Fahrzeug gefahren wird, dann kann ein geeignetes Timing des Sauerstoffpumpens in Richtung der atmosphärenseitigen Elektrode 36 in geeigneter Art und Weise bestimmt werden.The outgassing, which involves poisonous substances, then occurs when the machine 10 is in a high load state (for example, A / F is 12 or less, and the exhaust gas pressure is 150 kPa or more). Also, during operation with the high load, the exhaust gas state is rich and the oxygen in the atmosphere channel 37 gets into the exhaust chamber 39 pushed out. In this case, even when the vehicle is driven because it is likely that the exhaust gas containing the poisoning substances enters the atmosphere channel 37 enters, then it is assumed that the atmosphere-side electrode 36 located in a poisonous environment. In this regard, according to the configuration described above, when the machine 10 is in a high load operation state, and if the A / F feedback control is interrupted, then it is determined that the atmosphere side electrode 36 located in a poisonous environment. Then, the pumping of the oxygen in the direction of the atmosphere-side electrode 36 carried out. Therefore, even when the vehicle is driven, an appropriate timing of the oxygen pumping toward the atmosphere-side electrode may be made 36 be determined in a suitable manner.
Die Stoppzeitdauer Ta und die Pumpzeitdauer Tb können variabel basierend auf einem akkumulierten Wert der Maschinenlast (z. B., die Betätigung des Gaspedals) festgelegt werden, wobei letzterer für eine vorbestimmte Zeitdauer bis zu einem Zeitpunkt akkumuliert wird, wenn die Maschine stoppt. Die Stoppzeitdauer Ta wird zum Bestimmen verwendet, ob die atmosphärenseitige Elektrode 36 sich in einem vergiftenden Umfeld befindet oder nicht, und die Pumpzeitdauer Tb wird verwendet, um das End-Timing des Pumpverfahrens zu bestimmen. In diesem Fall, so wie dies in 6 gezeigt ist, können die Zeitdauern Ta und Tb derart eingestellt werden, dass je größer der akkumulierte Wert der Maschinenlast ist, desto größer die Stoppzeitdauer Ta oder die Pumpzeitdauer Tb ist.The stop time duration Ta and the pumping time period Tb may be variably set based on an accumulated value of the engine load (eg, the operation of the accelerator pedal), the latter being accumulated for a predetermined time until a time when the engine stops. The stop period Ta is used to determine whether the atmosphere-side electrode 36 or not in a poisoning environment, and the pumping time Tb is used to determine the end timing of the pumping process. In this case, as in 6 5, the time periods Ta and Tb can be set such that the larger the accumulated value of the engine load, the larger the stop time period Ta or the pumping time Tb is.
So wie der akkumulierte Wert der Maschinenlast größer wird, wird eine Zeitdauer zum Ausgasen nach dem Maschinenstopp länger, und eine Menge der erzeugten ausgegasten Substanzen wird ebenso größer. In diesem Zusammenhang, bei der vorstehend erläuterten Konfiguration, wird die Pumpzeitdauer Tb derart eingestellt, dass diese größer ist, so wie der akkumulierte Wert der Maschinenlast größer wird, wobei der akkumulierte Wert für eine vorbestimmte Zeitdauer bis zu einem Zeitpunkt akkumuliert wird, bis die Maschine stoppt. In diesem Fall, da die Pumpzeitdauer Tb in Abhängigkeit zu der Zeitdauer für das Erzeugen der ausgegasten Substanzen und in Abhängigkeit zur Menge der ausgegasten Substanzen geändert wird, kann die atmosphärenseitige Elektrode 36 vorteilhaft davor geschützt werden vergiftet zu werden.As the accumulated value of the engine load becomes larger, a period for outgassing after the engine stop becomes longer, and an amount of the exhausted substances generated also becomes larger. In this connection, in the above-explained configuration, the pumping time Tb is set to be larger as the accumulated value of the engine load becomes larger, and the accumulated value is accumulated for a predetermined time until a time until the engine stops. In this case, since the pumping time Tb is changed depending on the time period for generating the outgassed substances and depending on the amount of the outgassed substances, the atmosphere side electrode 36 be protected against being poisoned.
Ebenso wird eine Konfiguration eingesetzt, bei der die Stoppzeitdauer Ta derart festgelegt wird, dass diese Länger ist, so wie der akkumulierter Wert der Maschinenlast größer wird, wobei der akkumulierte Wert für eine vorbestimmte Zeitdauer bis zu einem Zeitpunkt akkumuliert wird, wenn die Maschine stoppt. In diesem Fall kann bestimmt werden ob das vergiftende Milieu immer noch existiert oder nicht. Daher kann die Genauigkeit zum Bestimmen des vergiftenden Milieus verbessert werden.Also, a configuration is employed in which the stop time period Ta is set to be longer as the accumulated value of the engine load becomes larger, and the accumulated value is accumulated for a predetermined time until a time when the engine stops. In this case, it can be determined whether the poisoning environment still exists or not. Therefore, the accuracy for determining the poisoning environment can be improved.
Der Pumpvorgang kann beendet werden, wenn das Kühlmittel der Maschine in seiner Temperatur unterhalb einer vorbestimmten Temperatur fällt.The pumping operation may be terminated when the coolant of the engine drops in temperature below a predetermined temperature.
Die vorliegende Offenbarung ist auf eine Sensorsteuervorrichtung anwendbar, welche einen Gassensor aufweist, welcher andere Gaskomponentenkonzentrationen erfasst, die andere sind als die Sauerstoffkonzentration, die durch den A/F-Sensor 20 oder den O2-Sensor erfasst wird. Beispielsweise kann ein Komposit-Gassensor verwendet werden. Der Komposit-Gassensor weist eine Mehrzahl von Zellen auf, die in der Festelektrolytschicht ausgebildet sind, und in welcher die erste Zelle (Pumpenzelle) Sauerstoff aufnimmt oder abgibt, und welcher die Sauerstoffkonzentration erfasst, wobei die zweite Zelle (Sensorzelle) eine Gaskonzentration einer spezifischen Gaskomponente von einem Gas erfasst nachdem der Sauerstoff abgegeben wurde. Genauer gesagt ist dieser Gassensor als ein NOx-Sensor ausgeführt, welcher NOx-Konzentrationen in dem Abgas erfasst, und es ist ebenso als eine Sensorsteuervorrichtung ausgeführt, welche diesen NOx-Sensor beinhaltet. Diese Art eines Gassensors kann eine Mehrzahl von Zellen, wie zum Beispiel eine dritte Zelle (Monitorzelle oder zweite Pumpzelle) zusätzlich zu den vorstehend erwähnten ersten und zweiten Zellen beinhalten, wobei die dritte Zelle die verbleibende Sauerstoffkonzentration nach dem abgeben des Sauerstoffs erfasst.The present disclosure is applicable to a sensor control apparatus having a gas sensor that detects other gas component concentrations other than the oxygen concentration detected by the A / F sensor 20 or the O2 sensor is detected. For example, a composite gas sensor may be used. The composite gas sensor has a plurality of cells formed in the solid electrolyte layer and in which the first cell (pump cell) receives or releases oxygen, and detects the oxygen concentration, the second cell (sensor cell) having a gas concentration of a specific gas component detected by a gas after the oxygen has been released. More specifically, this gas sensor is implemented as a NOx sensor that detects NOx concentrations in the exhaust gas, and is also implemented as a sensor control device including this NOx sensor. This type of gas sensor may include a plurality of cells, such as a third cell (Monitor cell or second pumping cell) in addition to the above-mentioned first and second cells, wherein the third cell detects the remaining oxygen concentration after the release of the oxygen.
Ferner ist die vorliegende Offenbarung auf eine Sensorsteuervorrichtung anwendbar, welche auf einen Gassensor abzielt, der in einer Einlassluftpassage der Maschine angeordnet ist, oder der auf einen Gassensor abzielt, der für eine andere Art von Maschine gedacht ist, wie zum Beispiel eine Dieselmaschine, wobei diese eine andere ist, wie eine Benzinmaschine. Diese Gassensoren können zum Erfassen von Gas verwendet werden, wobei das Gas dann etwas anderes ist, als Abgas, und ebenso können diese Gassensoren für andere Zwecke als für Fahrzeuge verwendet werden.Further, the present disclosure is applicable to a sensor control apparatus which aims at a gas sensor disposed in an intake air passage of the engine, or which targets a gas sensor intended for another type of engine, such as a diesel engine another is like a gasoline engine. These gas sensors can be used to detect gas, which gas is then something other than exhaust, and also these gas sensors can be used for purposes other than for vehicles.
Ferner ist die vorliegende Offenbarung auf eine Sensorsteuervorrichtung anwendbar, welche einen Gassensor des Typs mit einem Ausgang betreffend die elektromotorische Kraft aufweisend, wobei dieser Sensor eine elektromotorische Kraft zwischen Elektroden in Abhängigkeit zur Konzentration von NOx oder CO beinhaltend Sauerstoff erzeugt, wobei dies etwas anderes ist als ein Gassensor des Typs mit einem elektromotorischen Kraftausgang, welche eine elektromotorische Kraft zwischen Elektroden in Abhängigkeit zur Sauerstoffkonzentration (O2-Konzentration) in dem Abgas erzeugt. In anderen Worten wird das NOx oder CO an einer Elektrode gelöst, um ein Sauerstoffioden zu erzeugen, und auf diese Weise unterscheidet sich der Partialdruck des Sauerstoffs an beiden Seiten der Festelektrolytschicht, wobei die elektromotorische Kraft in Abhängigkeit zu dem Unterschied der Partialdrücke des Sauerstoffs erzeugt wird. Bei diesem Zeitpunkt wird die elektromotorische Kraft basierend auf der Nernst-Gleichung erzeugt. In diesem Zusammenhang kann die vorliegende Offenbarung eine Konfiguration aufweisen, bei der der Pumpvorgang basierend auf den Differentialdrücken des Sauerstoffs beendet wird.Further, the present disclosure is applicable to a sensor control apparatus having a gas sensor of the type having an output related to the electromotive force, which sensor generates an electromotive force between electrodes depending on the concentration of NOx or CO including oxygen, which is other than a gas sensor of the type having an electromotive force output, which generates an electromotive force between electrodes in dependence on the oxygen concentration (O 2 concentration) in the exhaust gas. In other words, the NOx or CO is dissolved on an electrode to generate an oxygen diode, and thus the partial pressure of the oxygen differs on both sides of the solid electrolyte layer, and the electromotive force is generated depending on the difference of the partial pressures of the oxygen , At this time, the electromotive force is generated based on the Nernst equation. In this connection, the present disclosure may have a configuration in which the pumping operation is terminated based on the differential pressures of the oxygen.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2005-227300 A [0003] JP 2005-227300 A [0003]
