JP2004353494A

JP2004353494A - 空燃比検出装置及び空燃比制御装置

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Publication number: JP2004353494A
Application number: JP2003149886A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Hattori; 一孝服部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】内燃機関の空燃比検出用素子のクラック対策において、クラック発生時の空燃比異常を抑制し、クラック発生検出時の素子の劣化を防止する。
【解決手段】大気側電極３８が開放されている大気室３８ｂへは大気用拡散律速層３８ｃを介して大気が導入されている。このため空燃比センサ２８にクラックが生じても、排気経路２６側へ侵入する酸素量は少なく、排気のリーン化の程度は抑制される。したがって検出された空燃比は実際の空燃比から大きく外れることはなく、クラック発生時の空燃比異常を抑制できる。クラック検出モード時にも大気用拡散律速層３８ｃの存在により酸素の供給が律速されて酸素イオン導電性固体電解質３４に大量に電流が流れるのが阻止されるので、酸素イオン導電性固体電解質３４の劣化を防止できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の空燃比検出装置及び空燃比制御装置において、空燃比を検出するための素子におけるクラック対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三元触媒などの排気浄化触媒により内燃機関の排気を浄化するためには、内燃機関の空燃比を高精度に制御する必要がある。このため排気中の酸素あるいは酸素と反応する成分の濃度を検出することで空燃比を求める空燃比検出装置が知られている。このような空燃比検出装置としては、ジルコニアなどの酸素イオン導電性固体電解質を利用した素子を用いたものが存在する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この素子においては酸素イオン導電性固体電解質の両側にそれぞれ排気側電極と大気側電極とが設けられ、排気側電極には拡散律速層による拡散律速状態で内燃機関の排気が導入され、大気側電極は拡散律速層を介さずに大気側に開放されている。
【０００４】
この構成により、両電極間に一定の電圧（空燃比検出電圧）を印加した時の電流状態の測定により排気の空燃比を検出している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１３９６１号公報（第３頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし何らかの原因で素子にクラックが生じることで、このクラックから排気側に大気が侵入して空燃比の検出が正確にできなくなる場合がある。このような場合には、素子の異常が検出されるまでの間に検出されている空燃比データに基づいて、燃料噴射量などの調節により空燃比を制御した場合には、実際の空燃比が目標空燃比から大きく外れてしまうおそれがある。このため一時的に燃費やエミッションなどの悪化を招くおそれがある。
【０００７】
又、このような素子の異常を検出する手法としては、クラックを介して大気側に排気が漏出した状態を、同じ酸素イオン導電性固体電解質を用いて逆方向の電圧（クラック検出電圧）を印加することで測定した大気側の酸素濃度の変化にて検出する手法が考えられる。しかし、このような大気側の酸素濃度を酸素イオン導電性固体電解質にて検出する場合には、大気側は排気側に比較して高濃度の酸素が存在し大量に酸素が酸素イオン導電性固体電解質に供給される状態にあることから、酸素イオン導電性固体電解質内に大量の電流が流れやすくなる。このためクラック発見のために大気側の酸素濃度を検出する毎に酸素イオン導電性固体電解質の劣化が促進されるおそれがある。
【０００８】
本発明は、空燃比を検出するための素子におけるクラック対策において、クラック発生時の空燃比異常を抑制し、あるいはクラック発生を検出する際における素子の劣化を防止することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の空燃比検出装置は、酸素イオン導電性固体電解質上に排気側電極と大気側電極とを設け、前記排気側電極に対して拡散律速状態で内燃機関の排気を導入するとともに前記大気側電極を大気側に開放し、前記排気側電極と前記大気側電極との間に空燃比検出電圧を印加した時の電流状態に基づいて排気の空燃比を検出する空燃比検出装置であって、前記大気側電極は大気用拡散律速層を介して大気側に開放されていることを特徴とする。
【００１０】
大気側電極は大気用拡散律速層を介して大気側に開放されている。このため、素子にクラックが生じて、大気側から大気が排気側へ侵入しようとしても、素子の大気側へは大気用拡散律速層を介して大気が導入されるため、大気の導入は律速される。したがってクラックから排気側に侵入する大気量も抑制されて、排気のリーン化の程度が抑制されることになる。
【００１１】
したがって空燃比検出装置により検出されている空燃比は、実際の空燃比から大きく外れることはなく、クラック発生時の空燃比異常を抑制できる。
更に、同じ酸素イオン導電性固体電解質を用いて、大気側の酸素濃度変化を測定しようとした場合にも、大気側電極へは大気用拡散律速層を介して大気が導入されるため、酸素の供給も律速されて酸素濃度測定時に酸素イオン導電性固体電解質に大量に電流が流れるのが阻止される。このためクラック検出のために大気側の酸素濃度を測定しても酸素イオン導電性固体電解質の劣化が促進されることはなく、素子の劣化を防止できる。
【００１２】
請求項２に記載の空燃比検出装置では、請求項１において、前記大気用拡散律速層は多孔質材料により形成されていることを特徴とする。
より具体的には、大気用拡散律速層は多孔質材料により形成されている。このことにより、クラックが発生しても大気が大量に排気側に流れ込むことが阻止されて、排気のリーン化は抑制される。更に、大気側の酸素濃度を測定しようとした場合にも、酸素イオン導電性固体電解質に大量に電流が流れるのが阻止され、素子の劣化を防止できる。
【００１３】
尚、排気用拡散律速層も多孔質材料により形成されていても良いが、多孔質材料以外の拡散律速手法を用いても良い。
請求項３に記載の空燃比検出装置では、請求項１又は２において、前記空燃比検出電圧とは逆方向のクラック検出電圧を前記排気側電極と前記大気側電極との間に印加した時の電流状態に基づいてクラックの有無を検出するクラック検出モードを、内燃機関の限定された運転状態において実行することを特徴とする。
【００１４】
このようにクラック検出モードを設けることにより、クラックが生じている場合には排気の大気側侵入により、クラックが生じていない場合に比較して大気側の酸素濃度が低くなるので、クラック有無を検出できる。
【００１５】
そしてこのようなクラック検出モードにおいて、酸素イオン導電性固体電解質に大量に電流が流れるのが阻止され、素子の劣化を防止できる。尚、大気用拡散律速層の存在によりクラックが生じていても排気が素子から外部に放出されにくい。このため、酸素濃度にクラックの状態が一層現れやすくなり高精度な検出が可能である。更に排気が外部に放出されにくいことから環境対策にも有利である。
【００１６】
請求項４に記載の空燃比検出装置では、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記大気側電極は前記大気用拡散律速層との間に大気室を設けていることを特徴とする。
【００１７】
このように大気側電極と大気用拡散律速層との間に大気室が存在することにより、クラックが生じていても排気が一旦大気室に蓄積するので、より効果的に排気が外部に放出されにくくなり、環境対策も一層有利なものとなる。
【００１８】
請求項５に記載の空燃比制御装置では、請求項１〜４のいずれか記載の空燃比検出装置により検出された空燃比が目標空燃比となるように内燃機関の燃料量あるいは吸入空気量を調節する空燃比フィードバック制御を実行することを特徴とする。
【００１９】
前述した空燃比検出装置により検出した空燃比を用いて、空燃比フィードバック制御を実行しているので、空燃比検出装置において素子にクラックが生じても検出された空燃比は実際の空燃比から大きく外れることはない。このため、空燃比フィードバック制御による空燃比異常を抑制できる。したがって燃費やエミッションなどの悪化を招くことがない。
【００２０】
しかも空燃比検出装置によるクラック検出モードが行われた場合にはクラック発生が発見でき、確実な対処ができる。しかもこのような、クラック検出モードにおいても空燃比検出装置の素子が劣化しにくいので、長期にわたって安定した空燃比フィードバック制御が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２、及び制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成図を示している。尚、エンジン２は４気筒や６気筒などの多気筒エンジンである。
【００２２】
エンジン２の出力は変速機を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグ６が設けられている。各気筒の燃焼室に吸気ポートを介して接続しているインテークマニホールド８には各吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。
そしてインテークマニホールド８はサージタンク１２を介して共通の吸気経路１４に接続され、この吸気経路１４にはモータ１６によって開度が調節されるスロットルバルブ１８が設けられている。このスロットルバルブ１８の開度（スロットル開度ＴＡ）により吸入空気量ＧＡが調節される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ２０により検出されてＥＣＵ４に読み込まれている。吸入空気量ＧＡはスロットルバルブ１８の上流側に設けられた吸入空気量センサ２２により検出されてＥＣＵ４に読み込まれている。
【００２３】
エンジン２の燃焼室に接続している排気ポートは排気マニホールド２４を介して共通の排気経路２６に接続されている。この排気経路２６の途中には空燃比を検出する素子として空燃比センサ２８が配置され、更に下流には排気浄化用の三元触媒が収納されている三元触媒コンバータ３０が配置されている。尚、図１では、空燃比センサ２８が配置された部分の排気経路２６を拡大して示している。
【００２４】
空燃比センサ２８は、排気成分から空燃比を検出するものであり、通気性のカバー３２内部に、板状の酸素イオン導電性固体電解質３４が配置されている。この酸素イオン導電性固体電解質３４の両面にはそれぞれ白金電極３６，３８が設けられて、各電極ライン３６ａ，３８ａを介してＥＣＵ４から検出用電圧が印加され、かつＥＣＵ４にて白金電極３６，３８間の電流量が検出可能とされている。
【００２５】
これらの白金電極３６，３８の内で、排気経路２６内の排気に接触する排気側電極３６は、排気用拡散律速層３６ｂに接触状態で覆われている。この排気用拡散律速層３６ｂは多孔質材料、例えば多孔質のセラミックから形成されているものであり、排気は、この排気用拡散律速層３６ｂ内を拡散することにより排気側電極３６まで導入される。
【００２６】
大気側電極３８は、ヒータ基板４０に覆われ、ヒータ基板４０との間には大気室３８ｂが形成されている。この大気室３８ｂは大気用拡散律速層３８ｃを介して外部の大気を導入可能としている。この大気用拡散律速層３８ｃは多孔質材料、例えば多孔質のセラミックから形成されているものであり、外部の大気は、この大気用拡散律速層３８ｃ内を拡散することにより大気室３８ｂ内に流入することで大気側電極３８まで導入される。
【００２７】
尚、ヒータ基板４０内には加熱用ヒータ４０ａが設けられて、ＥＣＵ４による給電制御により活性化温度まで空燃比センサ２８は加熱される。
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、上述したスロットル開度センサ２０、吸入空気量センサ２２、空燃比センサ２８以外にもエンジン２の運転状態を検出する各種センサ類から信号を入力している。例えば、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）、クランクシャフトの回転からエンジン回転数ＮＥ、吸気カムシャフトの回転位相から基準クランク角を決定する基準クランク角信号、エンジン冷却水温ＴＨＷ等の信号を入力している。
【００２８】
ＥＣＵ４は、上述した各センサからの検出内容に基づいて、点火プラグ６、燃料噴射弁１０、スロットルバルブ用モータ１６に対する制御信号によりエンジン２の点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、スロットル開度ＴＡ等を制御する。
又、空燃比センサ２８に対しては、加熱用ヒータ４０ａからの発熱量を制御して、空燃比センサ２８を活性化させ、電極３６，３８に対する電圧の制御により、排気の空燃比検出や空燃比センサ２８のクラック検出を実行する。
【００２９】
ＥＣＵ４により実行される制御の内、空燃比センサ２８による検出処理について説明する。空燃比センサ検出処理のフローチャートを図２に示す。本処理は時間周期で繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００３０】
本処理が開始されると、まずエンジン２の運転状態においてクラック検出モード実行条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１００）。ここでクラック検出モード実行条件とは、例えば、空燃比センサ２８の活性化後において、アイドル時や燃料カット時にて未だクラック検出モードを実行していないエンジン状態である。アイドル時においては空燃比検出を一時的に停止してもエンジン運転において問題がなく、又、燃料カット時では燃料噴射弁１０からの燃料噴射が停止されていて空燃比検出自体が停止されているからである。
【００３１】
クラック検出モード実行条件が成立していなければ（Ｓ１００で「ＮＯ」）、次に空燃比検出実行条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１０２）。ここで空燃比検出実行条件とは、例えば、空燃比センサ２８の活性化後において、空燃比フィードバック制御により空燃比を目標空燃比に制御する場合のエンジン状態で、かつ前記クラック検出モード実行条件が成立していない場合である。
【００３２】
空燃比検出実行条件が成立していなければ（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、一旦本処理を終了する。
一方、空燃比検出実行条件が成立した場合には（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、排気の空燃比検出の実行が設定されて（Ｓ１０４）、一旦本処理を終了する。このことにより、大気側電極３８をプラス極とし、排気側電極３６をマイナス極として一定電圧の空燃比検出電圧を印加して、電極３６，３８間のセンサ電流量Ｉｓを測定する空燃比検出モードが開始され、このセンサ電流量Ｉｓにより空燃比λが決定されることになる。
【００３３】
すなわち、空燃比センサ２８にクラックが生じてない時の空燃比λとセンサ電流量Ｉｓ（ｍＡ）との関係は、図３に実線ａにて示すごとくである。この場合には、排気がλ＝１（理論空燃比）ではＩｓ＝０であり、これよりもリーン側（λ＞１）では空燃比λの増加に対応してセンサ電流量Ｉｓ（＞０）は増加し、リッチ側（λ＜１）では空燃比λの減少に対応してセンサ電流量Ｉｓは逆方向（＜０）に流れ、センサ電流量Ｉｓの絶対値は増加する。したがって図３の実線に示した関係をマップ化しておくことで、センサ電流量Ｉｓの測定から空燃比λを検出することができる。
【００３４】
クラック検出モード実行条件が成立した場合には（Ｓ１００で「ＹＥＳ」）、大気側である大気室３８ｂの酸素濃度検出の実行が設定される（Ｓ１０６）。この大気室３８ｂの酸素濃度検出は、前述した排気の空燃比検出（Ｓ１０４）とは電圧方向を逆転させたクラック検出電圧を印加してセンサ電流量Ｉｃを測定する処理である。すなわち大気側電極３８をマイナス極とし、排気側電極３６をプラス極とする一定電圧のクラック検出電圧を印加して、電極３６，３８間のセンサ電流量Ｉｃを測定し、このセンサ電流量Ｉｃにより大気室３８ｂ内の酸素濃度Ｄｏｘを決定する。
【００３５】
すなわち、酸素濃度Ｄｏｘとセンサ電流量Ｉｃ（ｍＡ）との関係は、図４に実線にて示すごとくである。そして空燃比センサ２８にクラックが生じてない時には、センサ電流量Ｉｃは大気用拡散律速層３８ｃを介して拡散により導入される大気量に対応しているので、酸素濃度Ｄｏｘは濃度ＤＡ〜濃度ＤＢの領域となる。したがってセンサ電流量Ｉｃは電流量ＩＡ〜電流量ＩＢの領域となる。
【００３６】
空燃比センサ２８にクラックが生じている時には、排気経路２６内の排気が大気室３８ｂ内に侵入するので、酸素濃度Ｄｏｘは低下し、濃度ＤＡよりも希薄になる。このためセンサ電流量Ｉｃも電流量ＩＡより小さくなる。
【００３７】
したがって電流量ＩＡをクラック有無の基準判定値として、測定されたセンサ電流量Ｉｃのレベルを判定すれば、クラック検出が可能となる。勿論、センサ電流量Ｉｃを図４の関係から酸素濃度Ｄｏｘに換算して、濃度ＤＡをクラック有無の基準判定値として酸素濃度Ｄｏｘのレベルを判定しても良い。
【００３８】
次に検出完了か否かが判定される（Ｓ１０８）。クラック検出電圧の印加開始からセンサ電流量Ｉｃが安定化するのを待って、酸素濃度Ｄｏｘの検出が完了する。このためセンサ電流量Ｉｃの安定化までの待機時間が経過したか否かにより、検出完了か否かを判定する。
【００３９】
待機時間が経過していなければ（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
待機時間が経過すると（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、待機時間経過直後のセンサ電流量Ｉｃが正常範囲（電流量ＩＡ〜電流量ＩＢ）に存在するか否かが判定される（Ｓ１１０）。尚、前述したごとくセンサ電流量Ｉｃに基づいて得られる酸素濃度Ｄｏｘが正常範囲（濃度ＤＡ〜濃度ＤＢ）か否かにて判定しても良い。
【００４０】
ここで図４に電流量Ｉ１（酸素濃度Ｄ１）にて示すごとく正常範囲で有れば（Ｓ１１０で「ＹＥＳ」）、次にクラック検出モードを終了する設定を行って（Ｓ１１２）、本処理を一旦終了する。この終了設定により、次の制御周期においてはステップＳ１００にて「ＮＯ」と判定されるようになり、クラック検出モードはこれ以上継続することはない。したがって同じアイドル状態あるいは燃料カット状態が継続していても、ステップＳ１００において「ＹＥＳ」と判定されることはない。再度新たにアイドル状態が開始されたり、新たに燃料カットが開始されることにより、ステップＳ１００では「ＹＥＳ」と判定されて、クラック検出モードの実行が可能となる。
【００４１】
一方、空燃比センサ２８にクラックが発生して、センサ電流量Ｉｃが電流量ＩＡより小さくなると、あるいは酸素濃度Ｄｏｘが濃度ＤＡより希薄となると（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、次に異常時処理が実行される（Ｓ１１４）。この異常時処理は、例えば、車両のドライバーにディスプレイやランプにより空燃比センサ２８の異常を知らせ、この異常をＥＣＵ４内の不揮発性メモリに記憶すると共に、空燃比センサ２８による空燃比検出を停止して空燃比フィードバック制御によらない退避走行用のエンジン運転に切り替える処理である。
【００４２】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．大気側電極３８が開放されている大気室３８ｂへは大気用拡散律速層３８ｃを介して大気が導入されている。このため空燃比センサ２８において、例えば酸素イオン導電性固体電解質３４やヒータ基板４０あるいはこれらの境界部分でクラックが生じて、このクラックを介して排気経路２６側へ大気側から大気が侵入したとしても、大気室３８ｂへの大気導入は律速されたものとなっている。したがってクラックから排気経路２６側へ侵入する酸素量も少なく、図３に一点鎖線ｂで示すごとくクラック発生時の排気のリーン化の程度は抑制される。これに比較して、従来のごとく大気用拡散律速層３８ｃがなく単に大気室３８ｂへの大気通路が形成されているのみであると、図３に破線ｃで示すごとく大きくリーン化して実際の空燃比状態（実線ａ）から大きく離れてしまう。
【００４３】
したがって本実施の形態によれば、空燃比センサ２８にクラックが生じてもＥＣＵ４により検出される空燃比は、実際の空燃比から大きく外れることはなく、クラック発生時の空燃比異常を抑制できる。
【００４４】
ＥＣＵ４は、前述したごとく空燃比センサ２８を用いることで空燃比検出装置として空燃比を検出し、この検出された空燃比データを利用して空燃比制御装置として燃料噴射量を調節して空燃比フィードバック制御を実行している。このような空燃比フィードバック制御を実行していても、クラック発生によっても検出空燃比は実際の空燃比から大きく外れることはないので、空燃比フィードバック制御による空燃比異常を抑制できる。このようにして燃費やエミッションなどの悪化を抑制することができる。
【００４５】
（ロ）．クラック検出モード時に、同じ酸素イオン導電性固体電解質３４を用いて大気室３８ｂ内の酸素濃度を検出しようとした場合にも、大気用拡散律速層３８ｃの存在により酸素の供給も律速されて酸素イオン導電性固体電解質３４に大量に電流が流れるのが阻止される。このためクラック検出のために大気室３８ｂ内の酸素濃度を検出しても図５に実線ａで示すごとくセンサ電流量Ｉｃは低く抑えられ、酸素イオン導電性固体電解質３４の劣化を防止できる。尚、図５のタイミングチャートでは時刻ｔ０に空燃比検出モードからクラック検出モードに切り替わった状態を示している。
【００４６】
大気用拡散律速層３８ｃがなく、単に大気室３８ｂへの大気通路が形成されているのみであると、図５に破線ｃで示すごとくクラック検出モードに切り替わった時に酸素イオン導電性固体電解質３４に流れる電流量Ｉｃが急激に増加する。
そして待機時間後も、図４に示すごとくの高酸素濃度ＤＸに対応する大電流量ＩＸの電流が継続し、酸素イオン導電性固体電解質３４の劣化を招いてしまう。
【００４７】
尚、図５の実線ａはクラックが発生していない場合であるが、一点鎖線ｂは本実施の形態の構成においてクラック発生時の電流量Ｉｃを示している。このように電流量Ｉｃ＜ＩＡとなることによりクラックが検出できる。
【００４８】
（ハ）．上述したごとく大気室３８ｂは大気用拡散律速層３８ｃを介して外部と連絡されているので、空燃比センサ２８にクラックが生じていても排気は外部に放出されにくい。このため大気室３８ｂ内の酸素濃度にクラックの状態が、より現れやすくなり高精度なクラック検出が可能となる。
【００４９】
更に、このように大気用拡散律速層３８ｃが存在し、かつ大気側電極３８と大気用拡散律速層３８ｃとの間に大気室３８ｂが存在することにより、クラックが生じていても排気は一旦大気室３８ｂ内に蓄積するので、排気が外部に放出されにくくなり、環境対策上も有利なものとなる。
【００５０】
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態においては、大気室３８ｂを大気側電極３８と大気用拡散律速層３８ｃとの間に設けたが、大気室３８ｂを設けずに、大気用拡散律速層３８ｃを直接、大気側電極３８上に配置しても良い。
【００５１】
（ｂ）．前記実施の形態においては、排気側電極３６を排気用拡散律速層３６ｂにて直接覆ったが、これ以外に、大気側電極３８側と同様に排気側電極３６と排気用拡散律速層３６ｂとの間に空間を設けても良い。又、このように空間を設ける場合には、排気用拡散律速層３６ｂを用いずに、拡散孔を設けて、この拡散孔から排気を拡散により空間内へ導入するようにしても良い。
【００５２】
（ｃ）．前記実施の形態での空燃比の検出においては、大気側電極３８をプラス極とし排気側電極３６をマイナス極として一定電圧の空燃比検出電圧を印加していたが、この一定電圧の空燃比検出電圧と共に逆方向への電圧印加による一定電流量での酸素ポンプ処理とを周期的に実行して空燃比を検出しても良い。
【００５３】
（ｄ）．前記実施の形態ではＥＣＵ４は燃料噴射弁１０から噴射される燃料噴射量により空燃比を調節していたが、スロットル開度ＴＡの調節により吸入空気量ＧＡ側にて空燃比を調節しても良い。又、燃料噴射量と吸入空気量ＧＡとの両方により空燃比を調節しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のエンジン及びＥＣＵの概略構成図。
【図２】上記ＥＣＵが実行する空燃比センサ検出処理のフローチャート。
【図３】センサ電流量Ｉｓと空燃比λとの関係を示すグラフ。
【図４】センサ電流量Ｉｃと酸素濃度Ｄｏｘとの関係を示すグラフ。
【図５】空燃比検出モードからクラック検出モードに切り替わった時のセンサ電流量Ｉｃの変化を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…ＥＣＵ、６…点火プラグ、８…インテークマニホールド、１０…燃料噴射弁、１２…サージタンク、１４…吸気経路、１６…スロットルバルブ用モータ、１８…スロットルバルブ、２０…スロットル開度センサ、２２…吸入空気量センサ、２４…排気マニホールド、２６…排気経路、２８…空燃比センサ、３０…三元触媒コンバータ、３２…カバー、３４…酸素イオン導電性固体電解質、３６…排気側電極、３６ａ，３８ａ…電極ライン、３６ｂ…排気用拡散律速層、３８…大気側電極、３８ｂ…大気室、３８ｃ…大気用拡散律速層、４０…ヒータ基板、４０ａ…加熱用ヒータ。

Claims

酸素イオン導電性固体電解質上に排気側電極と大気側電極とを設け、前記排気側電極に対して拡散律速状態で内燃機関の排気を導入するとともに前記大気側電極を大気側に開放し、前記排気側電極と前記大気側電極との間に空燃比検出電圧を印加した時の電流状態に基づいて排気の空燃比を検出する空燃比検出装置であって、
前記大気側電極は大気用拡散律速層を介して大気側に開放されていることを特徴とする空燃比検出装置。
請求項１において、前記大気用拡散律速層は多孔質材料により形成されていることを特徴とする空燃比検出装置。
請求項１又は２において、前記空燃比検出電圧とは逆方向のクラック検出電圧を前記排気側電極と前記大気側電極との間に印加した時の電流状態に基づいてクラックの有無を検出するクラック検出モードを、内燃機関の限定された運転状態において実行することを特徴とする空燃比検出装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記大気側電極は前記大気用拡散律速層との間に大気室を設けていることを特徴とする空燃比検出装置。
請求項１〜４のいずれか記載の空燃比検出装置により検出された空燃比が目標空燃比となるように内燃機関の燃料量あるいは吸入空気量を調節する空燃比フィードバック制御を実行することを特徴とする空燃比制御装置。