JP2007046462A - Sensor control device and sensor mounting passage structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はセンサ制御装置及びセンサ取付通路構造に関する。より具体的には内燃機関に接続する排気通路に搭載された排気ガスセンサを制御するセンサ制御装置ならびに排気ガスセンサを取り付ける取付通路構造に関するものである。 The present invention relates to a sensor control device and a sensor mounting passage structure. More specifically, the present invention relates to a sensor control device for controlling an exhaust gas sensor mounted in an exhaust passage connected to an internal combustion engine, and an attachment passage structure for attaching the exhaust gas sensor.
従来、特開平10−282045号公報には、内燃機関の空燃比制御において用いられる酸素センサが開示されている。この酸素センサは、センサ素子と、それを保護するカバーとを備える。センサ素子は、固体電解質膜と、これを挟んで両側にそれぞれ配置された電極とを有する。電極の一方は、基準ガスとしての大気に接し、他方の電極は検出ガスに接する。酸素センサの両電極間には大気と検出ガスとの酸素濃度差に応じた起電力が発生し電流が流れる。この起電力あるいは電流を検出し、検出値に基づいて検出ガスの酸素濃度を知ることができる。 Conventionally, JP-A-10-282045 discloses an oxygen sensor used in air-fuel ratio control of an internal combustion engine. The oxygen sensor includes a sensor element and a cover that protects the sensor element. The sensor element includes a solid electrolyte membrane and electrodes disposed on both sides of the solid electrolyte membrane. One of the electrodes is in contact with the atmosphere as a reference gas, and the other electrode is in contact with the detection gas. An electromotive force is generated between both electrodes of the oxygen sensor according to the oxygen concentration difference between the atmosphere and the detection gas, and a current flows. This electromotive force or current can be detected, and the oxygen concentration of the detected gas can be known based on the detected value.
ところで、内燃機関においては、排気ガス中のNOxを低減させるため、例えば、EGR装置(排気再循環装置)のように内燃機関から排出される排気ガスを循環して利用するシステムや、PCV装置(ブローバイガス還元装置)のように、クランクケース内に漏出した排気や混合気等(ブローバイガス)を循環させて利用するシステムを用いる場合がある。このようなシステムにおいては、排気ガスやブローバイガスが吸気通路から内燃機関の各気筒内に大気と共に供給されることになる。しかし、排気ガスやブローバイガスには、硫酸ミストやオイルミスト(以下「ミスト」とする)が濃度不定に含有する。従って、排気ガスやブローバイガスを循環して再利用する場合、吸気側から供給されるガスは、大気よりもリッチで濃度不定なガスとなる。このため上記従来技術においては、酸素センサをEGR装置やPCV装置等の吸気通路に搭載して、吸気通路から供給される供給ガスの濃度検出に用いている。 By the way, in an internal combustion engine, in order to reduce NOx in exhaust gas, for example, a system that circulates exhaust gas discharged from the internal combustion engine, such as an EGR device (exhaust gas recirculation device), or a PCV device ( A system that circulates and uses exhaust gas, air-fuel mixture, or the like (blow-by gas) leaked into the crankcase may be used, such as a blow-by gas reduction device. In such a system, exhaust gas and blow-by gas are supplied together with the atmosphere from the intake passage into each cylinder of the internal combustion engine. However, exhaust gas and blow-by gas contain sulfuric acid mist and oil mist (hereinafter referred to as “mist”) indefinitely. Therefore, when the exhaust gas or blow-by gas is circulated and reused, the gas supplied from the intake side becomes richer and indefinite than the atmosphere. For this reason, in the above prior art, an oxygen sensor is mounted in an intake passage of an EGR device, a PCV device or the like, and is used to detect the concentration of the supply gas supplied from the intake passage.
吸気通路内を通過する供給ガスは排気通路内の排気ガスとは異なり低温となる。このため、循環した排気ガスやブローバイガス中のミストは、冷却されて粘性の高いものとなっている。従って、吸気通路に搭載された酸素センサにはミストが付着し堆積する場合がある。堆積したミストにより、例えば酸素センサのカバーの通気孔やセンサ素子表面の多孔質層に目詰まりが生じることが考えられる。その結果、カバー内外で排気ガスの濃度に差が生じ、あるいは、センサ素子表面の多孔質層での吸排気が困難となり、正確なセンサ出力を得ることができなくなる場合がある。 Unlike the exhaust gas in the exhaust passage, the supply gas passing through the intake passage has a low temperature. For this reason, the mist in the circulated exhaust gas or blow-by gas is cooled and becomes highly viscous. Therefore, mist may adhere to and accumulate on the oxygen sensor mounted in the intake passage. It is conceivable that the accumulated mist clogs, for example, the vent hole of the cover of the oxygen sensor or the porous layer on the surface of the sensor element. As a result, there may be a difference in the concentration of exhaust gas between the inside and outside of the cover, or intake and exhaust in the porous layer on the surface of the sensor element may be difficult, and accurate sensor output may not be obtained.
このため、上記従来技術において、酸素センサを取り付ける吸気通路の壁部には、絶縁体で絶縁された陰電極が貫通して配置されている。また、陰電極の対向側には陽電極が絶縁されて配置されている。酸素センサは陰電極に貫通し、センサ素子部がその陰電極から吸気通路内に突出するように配置されている。内燃機関の運転中は、陰電極と陽電極との間に所定の高電圧が印加される。これにより、吸気通路の陽電極と陰電極との間で電界が発生する。このとき酸素センサのセンサ素子周辺は陰極となる。一方、上記のミストは、静電気力により陽極側に引き付けられる性質を有する。従って、上記従来技術によれば、陰極側に配置された酸素センサ周辺のミストが陽極側に排除され、ミストの酸素センサへの付着が抑えられる。 For this reason, in the above-described prior art, the negative electrode insulated by an insulator is disposed through the wall portion of the intake passage to which the oxygen sensor is attached. In addition, a positive electrode is insulated from the opposite side of the negative electrode. The oxygen sensor penetrates the negative electrode, and the sensor element portion is disposed so as to protrude from the negative electrode into the intake passage. During operation of the internal combustion engine, a predetermined high voltage is applied between the negative electrode and the positive electrode. As a result, an electric field is generated between the positive electrode and the negative electrode in the intake passage. At this time, the periphery of the sensor element of the oxygen sensor becomes a cathode. On the other hand, the mist has a property of being attracted to the anode side by electrostatic force. Therefore, according to the above prior art, mist around the oxygen sensor arranged on the cathode side is eliminated on the anode side, and adhesion of the mist to the oxygen sensor is suppressed.
上記従来技術においては、内燃機関の運転中、つまり酸素センサによる酸素濃度検出中、陰電極と陽電極との間に電圧が印加され、吸気通路内に常に電界が発生している状態となる。酸素センサがこのように電界中に配置される場合、電界の影響によりセンサ出力にずれが生じることが考えられる。このようなセンサ出力のずれは、より正確な空燃比を行う上では好ましいものではない。 In the above prior art, a voltage is applied between the negative electrode and the positive electrode during operation of the internal combustion engine, that is, during detection of the oxygen concentration by the oxygen sensor, and an electric field is constantly generated in the intake passage. When the oxygen sensor is arranged in the electric field in this way, it is considered that the sensor output is shifted due to the influence of the electric field. Such a deviation in sensor output is not preferable in terms of performing a more accurate air-fuel ratio.
また、上記従来技術は酸素センサが内燃機関の吸気通路に搭載されることを考慮したものである。一方、排気通路に搭載される排気ガスセンサにおいても、排気ガス中の成分の吸着によりセンサ出力にずれが生じることが考えられる。具体的に、排気通路の排気ガスセンサには、内燃機関の停止後素子温が低くなるにつれて、排気ガス中の成分が吸着する場合がある。この吸着種は、低温ではセンサ素子に付着するが、高温になると脱離する性質を有する。従って内燃機関の始動後センサ素子の暖機が進むに連れて、センサ素子に吸着した吸着種は再び脱離する。ここで脱離した吸着種はセンサ素子の排気側電極周辺にリッチガスを生成し、ポンピングされる酸素と反応して中和した後排出される。従って、内燃機関の始動開始後、吸着種が完全に中和されて放出されるまでの間、酸素センサの出力に吸着種に起因する出力ずれが発生することが考えられる。この出力ずれは、通常、排気ガスセンサが活性温度に達するまでに解消されるものと考えられる。しかし、何らかの原因で吸着種の量が多くなっている場合などは、センサ素子が活性温度に達しても吸着種の中和が続けられるため、正確な空燃比制御を実行することができないものとなる。この点、上記従来技術は、吸気通路に配置された酸素センサへのミスト等の付着を抑えるものであるが、内燃機関の始動時に、排気ガスセンサの吸着種を迅速かつ確実に中和、放出させることに関して寄与するものではない。 Further, the above prior art takes into consideration that the oxygen sensor is mounted in the intake passage of the internal combustion engine. On the other hand, even in an exhaust gas sensor mounted in the exhaust passage, it is conceivable that a deviation occurs in sensor output due to adsorption of components in the exhaust gas. Specifically, the exhaust gas sensor in the exhaust passage may adsorb components in the exhaust gas as the element temperature after the internal combustion engine stops. This adsorbed species adheres to the sensor element at a low temperature, but has a property of desorbing at a high temperature. Therefore, as the sensor element warms up after the internal combustion engine is started, the adsorbed species adsorbed on the sensor element are desorbed again. The adsorbed species desorbed here generates a rich gas around the exhaust side electrode of the sensor element, reacts with the pumped oxygen, neutralizes, and is discharged. Therefore, after the start of the internal combustion engine, until the adsorbed species are completely neutralized and released, it is considered that an output shift due to the adsorbed species occurs in the output of the oxygen sensor. This output deviation is usually considered to be resolved before the exhaust gas sensor reaches the activation temperature. However, when the amount of adsorbed species has increased for some reason, the neutralization of the adsorbed species continues even if the sensor element reaches the activation temperature, so that accurate air-fuel ratio control cannot be performed. Become. In this regard, the above-described conventional technique suppresses adhesion of mist and the like to the oxygen sensor disposed in the intake passage, but quickly and reliably neutralizes and releases the adsorbed species of the exhaust gas sensor when the internal combustion engine is started. It does not contribute to that.
従ってこの発明は、上記の問題を解決することを目的として、排気ガスセンサに付着した吸着種の影響による排気ガスセンサの暖機時の出力ずれを、迅速に解消することができるように改良したセンサ制御装置およびセンサ取付通路構造を提供するものである。 Therefore, in order to solve the above problem, the present invention is an improved sensor control that can quickly eliminate the output deviation at the time of warming up of the exhaust gas sensor due to the influence of the adsorbed species adhering to the exhaust gas sensor. An apparatus and a sensor mounting passage structure are provided.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気通路に搭載される排気ガスセンサの制御装置であって、
前記排気ガスセンサは酸素をポンピングする機能を有するセンサ素子を備え、
前記センサ素子の周辺の雰囲気を、リーン雰囲気にする雰囲気生成手段と、
前記センサ素子の暖機過程において、前記センサ素子の周辺をリーン雰囲気に制御する雰囲気制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an exhaust gas sensor mounted in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The exhaust gas sensor includes a sensor element having a function of pumping oxygen,
Atmosphere generating means for making the atmosphere around the sensor element a lean atmosphere;
In the warm-up process of the sensor element, atmosphere control means for controlling the periphery of the sensor element to a lean atmosphere;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記センサ素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記センサ素子の温度が活性温度に達したか否かを判定する活性判定手段と、を備え、
前記雰囲気制御手段は、前記センサ素子の暖機開始から、前記センサの素子の温度が活性温度に達したと判定されるまでの間、前記センサ素子の周辺の雰囲気をリーン雰囲気に制御することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
Temperature detecting means for detecting the temperature of the sensor element;
Activity determination means for determining whether or not the temperature of the sensor element has reached an activation temperature,
The atmosphere control means controls the atmosphere around the sensor element to a lean atmosphere from the start of warming-up of the sensor element until it is determined that the temperature of the sensor element has reached the activation temperature. Features.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、前記雰囲気生成手段は、
前記排気通路に接続して、前記排気ガスが流入するように配置され、前記排気ガスセンサが設置されると共に、前記排気通路内の空間と、前記センサ素子の周辺の空間とを仕切るバイパス管と、
前記バイパス管の排気ガスの入口に配置され、前記バイパス管を開閉するバルブと、を備え、
前記雰囲気制御手段は、前記センサ素子の暖機過程に、前記バルブを閉じることにより、前記バイパス管内の雰囲気をリーン雰囲気に制御することを特徴とする。
In a third aspect based on the first aspect or the second aspect, the atmosphere generating means is
A bypass pipe that is connected to the exhaust passage and is arranged so that the exhaust gas flows in, the exhaust gas sensor is installed, and a space in the exhaust passage and a space around the sensor element;
A valve that is disposed at an exhaust gas inlet of the bypass pipe and opens and closes the bypass pipe,
The atmosphere control means controls the atmosphere in the bypass pipe to a lean atmosphere by closing the valve during the warm-up process of the sensor element.
また、第4の発明は、第1または第2の発明において、
前記内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機判定手段と、を備え、
前記雰囲気生成手段は、
前記排気通路に設置されたHC吸着触媒と、
HC吸着触媒の下流側に配置された三元触媒と、
前記排気通路に接続して、前記排気ガスが流入するように配置され、前記排気ガスセンサが設置されると共に、前記HC吸着触媒と、前記センサ素子の周辺の空間とを仕切り、かつ、前記三元触媒に接続するバイパス管と、
前記バイパス管の入口に配置され、前記バイパス管を開閉するバルブと、を備え、
前記雰囲気制御手段は、前記内燃機関の始動開始から、前記内燃機関の暖機完了が判定されるまでの間、前記バルブを閉じることにより、前記バイパス管内の雰囲気をリーン雰囲気に制御することを特徴とする。
Moreover, 4th invention is 1st or 2nd invention,
Warm-up determination means for determining whether or not the warm-up of the internal combustion engine has been completed,
The atmosphere generating means includes
An HC adsorption catalyst installed in the exhaust passage;
A three-way catalyst disposed downstream of the HC adsorption catalyst;
Connected to the exhaust passage and arranged so that the exhaust gas flows in, the exhaust gas sensor is installed, the HC adsorption catalyst and a space around the sensor element are partitioned, and the ternary A bypass pipe connected to the catalyst;
A valve disposed at an inlet of the bypass pipe and opening and closing the bypass pipe,
The atmosphere control means controls the atmosphere in the bypass pipe to a lean atmosphere by closing the valve from the start of the internal combustion engine until the completion of warm-up of the internal combustion engine is determined. And
また、第5の発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関から排出される排気ガスの排気通路と、
前記排気通路に配置され、排気ガスセンサが設置されると共に、前記排気ガスセンサのセンサ素子周辺の空間と、前記排気通路内の空間とを仕切るバイパス管と、
前記バイパス管の前記排気ガスの入口を開閉するバルブと、
を備えることを特徴とする。
Further, the fifth invention achieves the above object,
An exhaust passage for exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
A bypass pipe disposed in the exhaust passage, where an exhaust gas sensor is installed, and a space around a sensor element of the exhaust gas sensor, and a space in the exhaust passage;
A valve for opening and closing the exhaust gas inlet of the bypass pipe;
It is characterized by providing.
第1の発明によれば、排気ガスセンサのセンサ素子の暖機過程において、センサ素子の周辺はリーン雰囲気に制御される。従って、センサ素子の暖機過程において、センサ素子から脱離した吸着種により生じるリッチガスを迅速に中和することができ、早期に排気ガスセンサの出力ずれを回復することができる。従って、センサ素子活性後、迅速に正確な空燃比制御を行うことができる。 According to the first aspect, in the warm-up process of the sensor element of the exhaust gas sensor, the periphery of the sensor element is controlled to a lean atmosphere. Therefore, in the process of warming up the sensor element, the rich gas generated by the adsorbed species desorbed from the sensor element can be quickly neutralized, and the output deviation of the exhaust gas sensor can be recovered early. Accordingly, accurate air-fuel ratio control can be performed quickly after the sensor element is activated.
また、第2の発明によれば、センサ素子の暖機開始からセンサの素子の温度が活性温度に達したと判定されるまでの間、センサ素子の周辺の雰囲気がリーン雰囲気に制御される。従って、吸着種の脱離が生じやすい温度域を通過する間、確実にセンサ素子周辺をリーン雰囲気に保つことができ、吸着種の脱離により生成されるリッチガスを確実に中和することができる。 According to the second invention, the atmosphere around the sensor element is controlled to be a lean atmosphere from the start of warm-up of the sensor element until it is determined that the temperature of the sensor element has reached the activation temperature. Therefore, while passing through a temperature range where desorption of adsorbed species is likely to occur, the sensor element periphery can be reliably maintained in a lean atmosphere, and the rich gas generated by desorption of adsorbed species can be reliably neutralized. .
また、第3の発明によれば、排気通路内の空間とセンサ素子の周辺の空間とを仕切るバイパス管内に排気ガスセンサを設置し、センサ素子の暖機過程に、バイパス管入口のバルブを閉じるように制御する。従って、センサ素子の暖機過程に内燃機関から排出される排気ガスがセンサ素子周辺に流入されるのを防ぎ、センサ素子周辺をリーン雰囲気に保つことができる。 According to the third aspect of the invention, the exhaust gas sensor is installed in the bypass pipe that partitions the space in the exhaust passage and the space around the sensor element, and the valve at the inlet of the bypass pipe is closed during the warm-up process of the sensor element. To control. Therefore, exhaust gas discharged from the internal combustion engine during the warm-up process of the sensor element can be prevented from flowing into the sensor element periphery, and the sensor element periphery can be maintained in a lean atmosphere.
また、第4の発明によれば、排気通路に配置されたHC吸着触媒を有する触媒浄化装置のバイパス管内に、排気ガスセンサを設置し、内燃機関の暖機過程の間、バイパス管入口のバルブを閉じるように制御する。これにより、触媒浄化装置を利用した取付通路構造により、センサ素子暖機過程において、センサ素子周辺をリーン雰囲気に保つことができる。 According to the fourth invention, the exhaust gas sensor is installed in the bypass pipe of the catalyst purification device having the HC adsorption catalyst arranged in the exhaust passage, and the valve at the inlet of the bypass pipe is set during the warm-up process of the internal combustion engine. Control to close. Thereby, the sensor element periphery can be maintained in a lean atmosphere in the sensor element warm-up process by the mounting passage structure using the catalyst purification device.
また、第5の発明によれば、センサ素子周辺の空間と、排気通路内の空間とを仕切るバイパス管内と、バイパス管の排気ガスの入口を開閉するバルブとを有する取付通路構造により、センサ素子周辺の雰囲気を一時的に、排気通路内の排気ガスから隔離して、排気ガスとは異なる雰囲気に保つことができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the sensor element is provided with a mounting passage structure having a bypass pipe partitioning a space around the sensor element and a space in the exhaust passage, and a valve for opening and closing an exhaust gas inlet of the bypass pipe. The surrounding atmosphere can be temporarily isolated from the exhaust gas in the exhaust passage and kept in an atmosphere different from the exhaust gas.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成について]
図1は、この発明の実施の形態1におけるシステムを説明するための模式図である。図1に示すように、実施の形態1のシステムは内燃機関2を備える。内燃機関2は複数の気筒を備えるが、図1においては1の気筒の断面のみを表している。内燃機関2の各気筒の吸気ポート4には、吸気マニホルド6が接続されている。吸気マニホルド6には、燃料噴射弁8が設けられている。内燃機関2の各気筒の排気ポート10は、排気マニホルド12の枝管に接続されている。排気マニホルド12の枝管は1本の主管に集合する。排気マニホルド12の主管は、三元触媒14を内蔵する触媒コンバータ16に接続されている。触媒コンバータ16は、排気管18に接続されている。三元触媒14の上流側において、排気マニホルド12の主管には空燃比センサ20が配置されている。空燃比センサ20は、広い空燃比領域に渡って空燃比に対応した出力電圧を発生するセンサである。また、三元触媒14の下流において、排気管18には酸素センサ22が配置されている。酸素センサ22は、その出力値が理論空燃比付近でステップ状に変化するセンサである。燃料噴射弁8、空燃比センサ20および酸素センサ22は制御装置24に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
[System configuration of the first embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a system according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of Embodiment 1 includes an
図2は、実施の形態1のシステムにおいて用いる空燃比センサ20について説明するための模式図である。図2に示すように、空燃比センサ20は、センサ素子30を備える。センサ素子30は、一端が閉じられた管状の構造を有している。管状構造の外側表面は拡散抵抗層32により覆われている。拡散抵抗層32は、耐熱性の多孔質のセラミックス、例えば、アルミナを用いたスピネル型化合物(MgO・Al2O3)により構成され、排気ガスに含まれる被毒物をトラップする機能を有している。拡散抵抗層32の内側には、排気側電極34が設けられている。排気側電極34は、拡散抵抗層32を通過した排気ガスに接する状態となっている。排気側電極34の内側には、固体電解質層36が設けられている。固体電解質層36の内側、即ち固体電解質層36の排気側電極34とは反対側の面には、大気側電極38が設けられている。排気側電極34および大気側電極38は、Ptのように触媒作用の高い金属で構成された電極ある。排気側電極34および大気側電極38は、制御回路(図示せず)を介して制御装置24と電気的に接続されており、その制御回路に制御されることにより必要な電圧が印加される。固体電解質層36は、ZrO2などを含む焼結体であり、酸素イオンを伝導させる特性を有している。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the air-
センサ素子30の内側には、大気に開放された大気室40が形成されている。大気側電極38は大気室40に導入された大気に接している。大気室40内には、ヒータ42が設置されている。ヒータ42は制御回路(図示せず)を介して制御装置24と電気的に接続されており、その制御回路に制御されることにより、センサ素子30を適当な温度に加熱維持することができる。なお、センサ素子30は、700℃程度の活性温度において安定した出力特性を示す。また、空燃比センサ20は、カバー44を有する。センサ素子30は、カバー44により保護されて排気マニホルド12に設置される。カバー44には内部に排気ガスを導入するための複数の通気孔46が設けられている。
An
制御装置24は、センサ素子30の排気側電極34と大気側電極38とに印加する電圧の大きさを制御する。センサ素子30は、両電極間に印加される印加電圧が十分に低い領域では、印加電圧に対してほぼ比例的にセンサ電流を変化させ、印加電圧が増えるに連れて、そのセンサ電流を、排気ガスの酸素濃度と大気の酸素濃度との差に応じた限界電流値に収束させる特性を有している。この特性を利用して、センサ素子30に所定の電圧を印加して限界電流値を検出することにより、排気ガスの酸素濃度を求めることができる。
The
[実施の形態1の空燃比センサの取付通路構造について]
図3及び図4は、この発明の実施の形態1における空燃比センサ20を排気マニホルド12に取り付けるための取付通路構造を説明するための模式図である。図3(a)は、排気マニホルド12内のガスの流れる方向に垂直な断面を表し、図3(b)は、図3(a)のA−A´方向の断面であって、バルブが閉じた状態を表す。図4は、図3(b)と同じ断面であって、バルブが開いた状態を表している。図3(a)及び図3(b)に示すように、排気マニホルド12内の主管の一部には、空燃比センサ20取り付け用のバイパス管50が設けられている。バイパス管50は、排気マニホルド12内の中央部に設置されている。空燃比センサ20は、センサ素子30のカバー44に保護された部分がバイパス管50内に突出するようにして、バイパス管50に組み付けられている。バイパス管50の排気ガスの入口には、バルブ52が配置されている。バルブ52は、制御装置24に接続され、制御装置24からの開閉信号を受けてバイパス管50を開閉する。一方、バイパス管50の下流側の出口は、排気マニホルド12内に向けて開口している。
[Attachment passage structure of air-fuel ratio sensor of embodiment 1]
3 and 4 are schematic views for explaining an attachment passage structure for attaching the air-
図3(b)に示すように、バルブ52が閉じた状態になると、排気ガスはバイパス管50内には流入せず、バイパス管50の外部の排気マニホルド12内を通過する。一方、図4に示すように、バルブ52が開いた状態となると、排気ガスはバイパス管50内に流入するようになっている。
As shown in FIG. 3B, when the
[吸着のメカニズムについて]
図5(a)は、内燃機関2の停止後に、センサ素子30に吸着種54が吸着する様子を説明するための図である。また、図5(b)は、吸着した吸着種54が内燃機関2の始動後にセンサ素子30の出力に与える影響を説明するための図である。センサ素子30は、上述したように排気側電極34が排気ガスに接する状態で用いられる。排気ガス中には、水蒸気(H2O)、二酸化炭素(CO2)、さらには、酸素(O2)などの種々の成分が含まれている。センサ素子30が活性状態の高温にあるときには、これらの成分は排気側電極34に吸着しない。しかし内燃機関2の停止後、センサ素子30の温度が低下する過程で、これらの成分と排気側電極34との間で化学的な吸着が生ずることがある。
[Adsorption mechanism]
FIG. 5A is a diagram for explaining how the adsorbed
本願発明者の知見によれば、この吸着反応は、センサ素子30の温度がある程度低下しているときに起きやすい。内燃機関2の停止後は、ヒータ42への通電が停止されることから、センサ素子30の温度は必然的に吸着種54が吸着を開始する吸着温度域まで低下する。このため、センサ素子30の表面には、内燃機関2の停止後不可避的に、図5(a)に示すように吸着種54が吸着することになるものと考えられる。
According to the knowledge of the present inventor, this adsorption reaction is likely to occur when the temperature of the
一方、センサ素子30に吸着した吸着種54は、センサ素子30が吸着温度域の下限を越える程度にまで加熱されることにより、センサ素子30表面からの脱離を開始する。つまり、内燃機関2が始動されてヒータ42への通電が開始されると、次第にセンサ素子30の温度が上昇する。そして、センサ素子30の温度が吸着温度域の下限に達すると、図5(b)に示すように吸着種54の脱離が開始する。吸着種54が脱離し始めると、排気側電極34の表面付近で還元物質である水素(H2)が生成される。生成された水素は、排気側電極34の表面付近をリッチ雰囲気にすると共に、排気側電極34の反応サイト(反応点)を塞いで排気側電極34と酸素との反応を妨げる。その結果、センサ素子30の出力は、センサ素子30の温度を活性温度に上昇させる過程で、一時的にリッチ側にシフトする。その後、センサ素子30の昇温とともに吸着種54の脱離が進み、吸着種54の中和が完了すると、空燃比センサ20のリッチずれが解消される。
On the other hand, the adsorbed
[実施の形態1の課題と解決原理]
以上のように、内燃機関2の始動直後の排気ガス雰囲気が仮にリーン状態であったとしても、脱離した吸着種54の影響により、空燃比センサ20の出力がリッチ側へずれて検出される場合がある。内燃機関2の始動後迅速に、正確な空燃比制御を開始するためには、このような吸着種54の影響による出力ずれが生ずる期間は短いことが好ましい。以下、上記の要求を満たすために、この実施の形態1において用いられる原理を説明する。図6はバルブ52の開閉タイミングと空燃比センサ20の出力との関係を表すタイミングチャートである。
[Problems and Solution Principle of Embodiment 1]
As described above, even if the exhaust gas atmosphere immediately after the start of the
上記のように空燃比センサ20はバイパス管50に組み付けられている。バイパス管50の入口にはバルブ52が取り付けられている。図6に示すように、バルブ52は内燃機関2の始動開始からセンサ素子が活性温度に達するまでの間以外は、開かれた状態とされる。バルブ52開放状態では、バイパス管50内には排気マニホルド12内と同様に排気ガスが流入する。この状態においてはセンサ出力に基づく空燃比制御を行うため、空燃比センサ20は通常通り排気ガスの酸素濃度を検出する。バルブ52開放状態で、内燃機関2が停止すると、排気マニホルド12から徐々に排気ガスが排出されて、排気マニホルド12内全体が空気に置換される。このときバイパス管50のバルブ52は開放されているため、バイパス管50内も同様に空気に置換される。
As described above, the air-
一方、内燃機関2の始動直後からセンサ素子30が活性温度に達するまでの間はバルブ52が閉じられる。バイパス管50内は内燃機関2の停止中に空気に置換されてリーン雰囲気となっている。従って、バルブ52が閉じられている間、バイパス管50内はリーン雰囲気に保たれる。ここで、一般に、内燃機関2の始動開始後暖機過程においては、空燃比はリッチに制御される。従って、暖気過程の排気ガスは、リッチ雰囲気となっている。しかし、バルブ52を閉じることにより、内燃機関2から排出されるリッチな排気ガスはバイパス管50には流入せず、バイパス管50外の排気マニホルド12を通過して触媒コンバータ16に排出される。これにより、バイパス管50内は、リーンな状態に維持される。
On the other hand, the
内燃機関2の始動直後からセンサ素子30が活性温度に加熱されるまでのセンサ素子30暖機過程で、センサ素子30の温度が吸着温度域の下限にまで達すると、センサ素子30に付着した吸着種54は脱離を開始する。この吸着種54は脱離すると、排気側電極34表面にリッチガスである水素を発生させる。発生した水素は、センサ素子30周辺のリーンガスとの反応により中和される。センサ素子30が排気マニホルドに直接設置された場合、暖機過程のリッチな排気ガスに接することとなるため、吸着種54の脱離により発生したリッチガスの中和にはある程度の時間を要する。しかし、この実施の形態1によれば、バイパス管50内を大気に近いリーン雰囲気に保つことで、脱離した吸着種54との中和反応が促進される。その結果、センサ素子30が活性温度に達するまでのより早い段階で、センサ素子30から脱離した吸着種54とバイパス管50内のリーンガスとを反応させて中和を完了することができる。
When the temperature of the
図6に示すように、空燃比センサ20の出力は、内燃機関2の始動後、センサ素子30から脱離した吸着種54により生成されるリッチガスの影響を受けて、バイパス管50内の実際のリーンガスよりもリッチ側にずれたものとなる。このリッチ側への出力ずれは、リッチガスとバイパス管50内のリーンガスとの中和反応が進むにつれて徐々に相殺される。センサ素子30周辺は、リーン雰囲気に保たれているため、この中和反応は促進され、活性温度に至るまでには脱離した吸着種54の中和は完了する。従って、センサ素子30が活性温度に達し、バルブ52が開放されると、バイパス管50内を通過する排気ガスに応じた正確なセンサ出力が得られるようになっている。
As shown in FIG. 6, the output of the air-
図7は、この発明の実施の形態1において制御装置24が実行するバルブ52開閉制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図7に示すルーチンは、内燃機関2の始動時に毎回実行されるルーチンである。図7のルーチンでは、まず、内燃機関2の始動開始直後であるか否かが判定される(ステップS102)。内燃機関2が始動していない場合あるいは始動後十分な時間が経過している場合には、このルーチンによる処理が終了する。
FIG. 7 is a flowchart for illustrating a routine of
一方、内燃機関2の始動開始直後であることが認められると、次に、バルブ52が閉じられる(ステップS104)。これによりバイパス管50の入口が閉鎖される。内燃機関2の始動開始直後はリッチ運転となるように制御される。従って、排気ガス中には多くのリッチガスが含まれリッチな雰囲気となっている。ここでは、バイパス管50の入口を閉鎖することにより、内燃機関2から排出されるリッチな排気ガスのバイパス管50内への流入が抑えられ、バイパス管50内は内燃機関2停止時に置換されたリーン雰囲気に保たれる。次に、センサ素子30の加熱が開始される(ステップS106)。センサ素子30の加熱は、制御装置24によりヒータ42に印加する電圧を制御することにより実行される。
On the other hand, if it is recognized that it is immediately after the start of the
次に、センサ素子30が活性温度に達したか否かが判定される(ステップS108)。センサ素子30の温度はセンサ素子30のインピーダンスと相関を有し、センサ素子30の温度が上昇するにつれてセンサ素子30のインピーダンスは低下する。この性質を利用して、ここでは、センサ素子30のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスが所定の活性判定値にまで低下したか否かを判定することにより、センサ素子30の活性判定が実行される。センサ素子30が活性温度に達していない場合には引き続きセンサ素子30が加熱される(ステップS106)。
Next, it is determined whether or not the
一方、ステップS108において、センサ素子30の活性が認められた場合、バルブ52が開放される(ステップS110)。これによりバイパス管50の入口が開放される。その結果、内燃機関2から排出される排気ガスがバイパス管50内にも流入し始め、空燃比センサ20のセンサ素子30表面にも実際の排気ガスが供給される。従って、空燃比センサ20により実際の排気ガスの空燃比が検出され、空燃比センサ20の出力に基づく内燃機関2の空燃比のフィードバック制御が開始される。その後このルーチンが終了される。
On the other hand, when the activity of the
以上のように実施の形態1によれば、センサ素子30の加熱が開始され、センサ素子30表面に吸着した吸着種54が脱離する吸着温度域を通過し、活性温度に達するまでの間、センサ素子30の周辺を大気に近いリーン雰囲気に保つことができる。このようにセンサ素子30周辺をリーンガスの濃度が濃い状態にすることにより、センサ素子30表面から脱離する吸着種54により生成されるリッチガスをより早く中和することができる。従って、内燃機関2始動後の早い段階で吸着種54の影響を解消することができ、迅速に、空燃比センサ20の出力に基づく空燃比制御を開始することができる。
As described above, according to the first embodiment, heating of the
また、実施の形態1によれば、内燃機関2の始動開始からセンサ素子30の活性判定が行われるまでの間、バイパス管50内には排気ガスが流入せず、センサ素子30表面は排気ガスに接しないようになっている。従って、内燃機関の始動時においてセンサ素子30表面が被水するのを防止することができる。また、このバイパス管50とバルブ52との取付通路構造を利用して、センサ素子30が被水するような状態となった場合に、バルブ52を閉鎖することにより、センサ素子30が被水するのを防ぐことができる。この場合、センサ素子30の被水発生条件が回避された時点で、バルブ52を開放することにより、再び空燃比センサ20を正常に動作させて、排気ガスの酸素濃度を検出することができる。
Further, according to the first embodiment, the exhaust gas does not flow into the
なお、実施の形態1においては、排気マニホルド12内の中央部にバイパス管50を設置する場合について説明した。しかしこの発明においては、このように配置されたバイパス管50に限らず、センサ素子30周辺の雰囲気を隔離し、一時的にセンサ素子30の周辺の雰囲気を、その外部の雰囲気よりもリーンにすることができるものであればよい。
In the first embodiment, the case where the
図8〜図11は、実施の形態1における他の取付通路構造の例を説明するための模式図である。図8に示す第1の例では、排気マニホルド12は、空燃比センサ20の取り付け位置において、排気マニホルド12から分岐した分岐管150を有する。分岐管150の入口付近には、バルブ152が設けられている。空燃比センサ20はバルブ152設置位置よりも下流側の分岐管150内に、カバー44に保護されたセンサ素子30が分岐管150内に露出するようにして組み付けられている。このような取付通路構造においても、図6のタイムチャートのように、内燃機関2の始動開始直後からセンサ素子30の活性判定の間のみ、バルブ152を閉鎖するように制御される。これにより内燃機関2の始動開始直後から活性判定までの間、すなわち、センサ素子30の温度が、吸着種54が脱離する吸着温度域を通過する間、センサ素子30の周辺はリーン雰囲気に保たれる。従って、図8のような構造としても、センサ素子30の活性までの間に放出される吸着種54より生成される水素を早い段階で確実に中和することができる。
8 to 11 are schematic views for explaining examples of other attachment passage structures in the first embodiment. In the first example shown in FIG. 8, the
図9〜図11は、実施の形態1における他の取付構造の、ガスの流れる方向に垂直な断面を表している。図9に示す第2の例では、排気マニホルド12内の、空燃比センサ20取り付け位置において、排気マニホルド12から分離したバイパス管250が設けられている。バイパス管250は、図9の断面において縦長の楕円形の形状に形成され、図9における上下の位置で排気マニホルド12の内壁に接触するように配置されている。空燃比センサ20は、この接触位置にセンサ素子30がバイパス管250内に突出するようにして組み付けられている。バイパス管250入口にはバルブ252が備えられ、実施の形態1に説明したように開閉の制御がされる。このような構造によっても図3、図8に示す取付通路構造と同様の効果を得ることができる。また、空燃比センサ20のセンサ素子30上部の部分は、実際には大気中にでる構成となることが好ましく、この構造によれば、センサ素子30上部の部分を大気中に配置することができる。
9 to 11 show a cross section perpendicular to the gas flow direction of another mounting structure in the first embodiment. In the second example shown in FIG. 9, a
図10に示す第3の例では、排気マニホルド12内の空燃比センサ20取り付け位置において、排気マニホルド12から分離したバイパス管350が設けられている。バイパス管350は、図10の断面において縦長の円形の形状に形成され、図10における上方の位置で排気マニホルド12の内壁に接触するように配置されている。空燃比センサ20は、この接触位置に、センサ素子30内部がバイパス管350内に突出するように組みつけられている。バイパス管350入口にはバルブ352が備えられ、実施の形態1に説明したように開閉の制御がされる。このような構造によっても図3、図8に示す取付通路構造と同様の効果を得ることができる。また、空燃比センサ20のセンサ素子30上部の部分は、実際には大気中にでる構成となることが好ましく、この構造によっても、センサ素子30上部の部分を大気中に配置することができる。
In the third example shown in FIG. 10, a
図11に示す第4の例では、排気マニホルド12内の空燃比センサ20取り付け位置において、排気マニホルド12は、空燃比センサ20取り付け位置において分岐した分岐管450を備えている。分岐管450は、排気マニホルド12の中心部に設けた分岐壁面により分岐された半円形状の管である。空燃比センサ20は、この分岐管450に、センサ素子30内部が分岐管450内に突出し、センサ素子30の上部の部分が突出するように組み付けられている。バイパス管450入口にはバルブ452が備えられ、実施の形態1に説明したように開閉の制御がされる。このような構造によっても図3、図8に示す取付通路構造と同様の効果を得ることができるとともに、空燃比センサ20のセンサ素子30上部の部分が配管内に露出しないような構造とすることができる。
In the fourth example shown in FIG. 11, the
また、空燃比センサ20の取付通路構造は、図3や図8〜図11に示すものに限るものではない。取付通路構造は、少なくともセンサ素子30周辺の雰囲気を隔離して、始動開始直後から活性判定までの間、センサ素子30周辺の雰囲気を排気ガスから隔離することができるものであれば、他の取付通路構造を用いてもよい。また、このとき、好ましくは図9〜図11に示すように、空燃比センサ20のセンサ素子30上部の部分が、排気ガス中に晒されないような構造としたものがよい。また、このようにセンサ素子30周辺の雰囲気を隔離する取付通路構造に限るものではなく、例えばセンサ素子30の周辺に一時的にリーン雰囲気を作りだすことができるものであれば他の手法を用いても良い。
Further, the attachment passage structure of the air-
また、この発明においては、空燃比センサ20を用いる場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば図3や図8〜図11の取付通路構造を排気管18内に設けて、酸素センサ22に適用するもの等、他の排気ガスセンサに適用するものであってもよい。
In the present invention, the case where the air-
なお、例えば、実施の形態1において、バイパス管50およびバルブ52により、この発明の「雰囲気生成手段」が実現する。また、実施の形態1において、ステップ104を実行することにより、この発明の「雰囲気制御手段」が実現する。また、ステップS108を実行することにより、この発明の「温度検出手段」と「活性判定手段」とが実現する。また、例えば、実施の形態1において、排気マニホルド12は、この発明の「排気通路」に該当し、空燃比センサ20、センサ素子30は、それぞれこの発明の「排気ガスセンサ」、「センサ素子」に該当し、バイパス管50、バルブ52は、それぞれこの発明の「バイパス管」、「バルブ」に該当する。
For example, in the first embodiment, the “atmosphere generating means” of the present invention is realized by the
実施の形態2.
図12は、この発明の実施の形態2におけるセンサの取付通路構造を説明するための模式図ある。図12は、HC吸着触媒を有する触媒浄化装置を利用して空燃比センサ20を取り付けた構造を表す。実施の形態2におけるシステムは、図1のシステムの触媒コンバータ16に代えて、図12に示す触媒浄化装置60を接続し、触媒浄化装置60内に空燃比センサ20を設置した点を除き、図1のシステムと同じものである。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a sensor mounting passage structure according to
具体的に、図12に示すように、触媒浄化装置60は、触媒コンバータ16に代えて、排気マニホルド12の一端に接続されている。触媒浄化装置60内の上流側には、冷却フィン62が配置されている。冷却フィン62の下流側には、HC吸着触媒64が設置されている。また、HC吸着触媒64の下流側には、三元触媒66が内蔵されている。冷却フィン62及びHC吸着触媒64を、排気ガスの流れる方向に貫通し、三元触媒66に接続するバイパス管68が配置されている。バイパス管68の上流側入口にはバルブ70が設けられている。バイパス管68内のバルブ70の下流側には、空燃比センサ20が設置されている。空燃比センサ20とバルブ70とは制御装置24に接続されている。
Specifically, as shown in FIG. 12, the
触媒浄化装置60において、HC吸着触媒64は低温時にHCを吸着し、高温時にHCを脱離する性質を有する。従って、排気ガス中のHCを確実に除去するためには、低温時にHCを吸着すると共に、吸着したHCが脱離しないようにHC吸着触媒64の温度をHC脱離温度以下に保つ必要がある。このため、HC吸着触媒64上流側には冷却フィン62が設置され、HC吸着触媒64に供給される排気ガスが冷却されるようにしている。また、HCは、内燃機関2の暖機過程において多量に排出されるが、内燃機関2の暖気完了後の排出量は少ない。従って、内燃機関2の暖機完了までの間はバルブ70を閉鎖して全排気ガスがバイパス管68の外側、すなわち冷却フィン62とHC吸着触媒64とを通過するようにする。内燃機関2暖機中は、ある程度排気ガスの温度は低いため、排気ガスは冷却フィン62を通過することで、HC脱離温度以下にまで確実に冷却できる。従って、暖機過程において排気ガス中のHCは高い浄化率で除去される。
In the
一方、HCの排出が少なくなった内燃機関2の暖機完了後は、バルブ70が開かれる。これにより、排気ガスの多くはバイパス管68内に導入され、直接三元触媒66に導かれる。三元触媒66は暖気後の高い排気ガス温度において、排気ガスを浄化することができる。このときバイパス管68の外側、すなわちHC吸着触媒64にも少量の排気ガスが流入する。しかし、少量の排気ガスであれば冷却フィン62により十分に冷却することができる。従って、排気ガス流入によるHC吸着触媒64の温度上昇を抑えることができ、HC吸着触媒64に吸着したHCが脱離するのを防止できる。また、排気ガスが少量であるため、HC吸着触媒64通過後の温度の低い排気ガスが三元触媒66に流入しても、三元触媒66の温度低下を小さく抑えることができる。従って、三元触媒66による高い浄化率を保つことができる。
On the other hand, after the warm-up of the
上記のように触媒浄化装置60のバイパス管68のバルブ70の開閉は、内燃機関2の暖機に連動して実行される。また、内燃機関2の暖機完了とセンサ素子30の活性判定とはほぼ同期して実現する。つまり内燃機関2の始動開始後、暖機が判断されるまでの間と始動開始後、センサ素子30の活性が判定されるまでの間とは、ほぼ同程度の時間である。従って、実施の形態2においては、触媒浄化装置60のバイパス管68内に空燃比センサ20を組み付けて用いる。このとき、バルブ70は内燃機関2の暖機過程の間に加えて、内燃機関2の始動開始直後からセンサ素子30の活性判定までの間、閉じられるように制御される。このようにバルブ70を制御することにより、触媒浄化装置60による排気ガス浄化のためのバルブ70の開閉制御を実行しつつ、内燃機関2の暖機過程の必要な時にセンサ素子30周辺をリーン雰囲気に保つことができる。従って、触媒浄化装置60による高い浄化率を実現すると共に、空燃比センサ20の吸着種54による影響を早期に回復し、迅速に正確な空燃比制御を実行することができる。
As described above, opening and closing of the
図13は、この発明の実施の形態2において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図13のルーチンは、ステップS108の後、ステップS110の前に、ステップS202を実行する点を除き、図7のルーチンと同じである。具体的に、ステップS108においてセンサの活性が判定された後、内燃機関2の暖機が完了しているか否かが判定される(ステップS202)。暖機完了したか否かは、例えば積算吸入空気量が所定値以上となっているか否により判定される。ステップS202において暖機が完了していないと判定された場合には、引き続き暖機の判定を行い、暖機の完了が確認されるまでバルブ70が閉じた状態で維持される。一方、暖機の完了が認められた場合には、バルブ70が開放される(ステップS110)。これにより、バイパス管68内への排気ガスの流入が開始し、空燃比センサ20により、実際の排気ガスの濃度の検出が開始される。排気ガスの多くは、バイパス管68内を通り直接三元触媒66に送られるため、三元触媒66において確実に排気ガスを浄化できると共に、HC吸着触媒に吸着したHCが高温の排気ガスの流入により脱離するのを防止することができる。
FIG. 13 is a flowchart for illustrating a control routine executed by the control device in the second embodiment of the present invention. The routine of FIG. 13 is the same as the routine of FIG. 7 except that step S202 is executed after step S108 and before step S110. Specifically, after the sensor activity is determined in step S108, it is determined whether the
また、実施の形態2によれば、触媒浄化装置60のバイパス管68を利用して、空燃比センサ20を設置する。これにより、別途バイパス管68等の取付通路構造を設けることなく、容易に、空燃比センサ20の吸着種54による出力ずれを早期に解消することができると共に、触媒浄化装置60による浄化率向上を図ることができる。
Further, according to the second embodiment, the air-
なお、図13のルーチンでは、内燃機関2の暖機完了とセンサ素子30の活性判定との両方が成立した場合にのみ、バルブ70を開放する制御について説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、例えば、HC吸着触媒64と三元触媒66とによる浄化を優先させる場合には、暖機完了の条件成立のみにより、バルブ70を開放することとしてもよい。一方、センサ素子30の活性完了と空燃比制御の早期の安定化を優先する場合には、センサ素子30の活性判定のみによりバルブ70を開放することとしてもよい。
In the routine of FIG. 13, the control for opening the
なお、HC吸着触媒64とバイパス管68の配置位置はこれに限るものではない。この発明においては、内燃機関2の始動直後から一定期間の間バルブ70を閉鎖することにより閉鎖するバイパス管を有するものであれば、他の配置構造であってもよい。
The arrangement positions of the
なお、例えば、実施の形態2においてステップS202を実行することにより、この発明の「暖機判定手段」が実現する。また、例えば、HC吸着触媒64、三元触媒66は、それぞれこの発明の「HC吸着触媒」、「三元触媒」に該当し、バイパス管68、バルブ70は、それぞれこの発明の「バイパス管」、「バルブ」に該当する。
For example, the “warm-up determination unit” of the present invention is realized by executing step S202 in the second embodiment. Further, for example, the
以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 In the above embodiment, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., unless otherwise specified or clearly specified in principle, the number referred to It is not limited. Further, the structures described in the embodiments, steps in the method, and the like are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.
2 内燃機関
4 吸気ポート
6 吸気マニホルド
8 燃料噴射弁
10 排気ポート
12 排気マニホルド
14 三元触媒
16 触媒コンバータ
18 排気管
20 空燃比センサ
22 酸素センサ
24 制御装置
30 センサ素子
32 拡散抵抗層
34 排気側電極
36 固体電解質層
38 大気側電極
40 大気室
42 ヒータ
44 カバー
46 通気孔
50、250、350 バイパス管
150、450 分岐管
52、152、252、352、452 バルブ
54 吸着種
60 触媒浄化装置
62 冷却フィン
64 HC吸着触媒
66 三元触媒
68 バイパス管
70 バルブ
2 Internal combustion engine 4 Intake port 6
Claims (5)
前記排気ガスセンサは酸素をポンピングする機能を有するセンサ素子を備え、
前記センサ素子の周辺の雰囲気を、リーン雰囲気にする雰囲気生成手段と、
前記センサ素子の暖機過程において、前記センサ素子の周辺をリーン雰囲気に制御する雰囲気制御手段と、
を備えることを特徴とするセンサ制御装置。 An exhaust gas sensor control device mounted in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The exhaust gas sensor includes a sensor element having a function of pumping oxygen,
Atmosphere generating means for making the atmosphere around the sensor element a lean atmosphere;
In the warm-up process of the sensor element, atmosphere control means for controlling the periphery of the sensor element to a lean atmosphere;
A sensor control device comprising:
前記センサ素子の温度が活性温度に達したか否かを判定する活性判定手段と、を備え、
前記雰囲気制御手段は、前記センサ素子の暖機開始から、前記センサの素子の温度が活性温度に達したと判定されるまでの間、前記センサ素子の周辺の雰囲気をリーン雰囲気に制御することを特徴とする請求項1に記載のセンサ制御装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the sensor element;
Activity determination means for determining whether or not the temperature of the sensor element has reached an activation temperature,
The atmosphere control means controls the atmosphere around the sensor element to a lean atmosphere from the start of warming-up of the sensor element until it is determined that the temperature of the sensor element has reached the activation temperature. The sensor control device according to claim 1, characterized in that:
前記排気通路に接続して、前記排気ガスが流入するように配置され、前記排気ガスセンサが設置されると共に、前記排気通路内の空間と、前記センサ素子の周辺の空間とを仕切るバイパス管と、
前記バイパス管の排気ガスの入口に配置され、前記バイパス管を開閉するバルブと、を備え、
前記雰囲気制御手段は、前記センサ素子の暖機過程に、前記バルブを閉じることにより、前記バイパス管内の雰囲気をリーン雰囲気に制御することを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ制御装置。 The atmosphere generating means includes
A bypass pipe that is connected to the exhaust passage and is arranged so that the exhaust gas flows in, the exhaust gas sensor is installed, and a space in the exhaust passage and a space around the sensor element;
A valve that is disposed at an exhaust gas inlet of the bypass pipe and opens and closes the bypass pipe,
The sensor control apparatus according to claim 1, wherein the atmosphere control unit controls the atmosphere in the bypass pipe to a lean atmosphere by closing the valve during a warm-up process of the sensor element.
前記雰囲気生成手段は、
前記排気通路に設置されたHC吸着触媒と、
HC吸着触媒の下流側に配置された三元触媒と、
前記排気通路に接続して、前記排気ガスが流入するように配置され、前記排気ガスセンサが設置されると共に、前記HC吸着触媒と、前記センサ素子の周辺の空間とを仕切り、かつ、前記三元触媒に接続するバイパス管と、
前記バイパス管の入口に配置され、前記バイパス管を開閉するバルブと、を備え、
前記雰囲気制御手段は、前記内燃機関の始動開始から、前記内燃機関の暖機完了が判定されるまでの間、前記バルブを閉じることにより、前記バイパス管内の雰囲気をリーン雰囲気に制御することを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ制御装置。 Warm-up determination means for determining whether or not the warm-up of the internal combustion engine has been completed,
The atmosphere generating means includes
An HC adsorption catalyst installed in the exhaust passage;
A three-way catalyst disposed downstream of the HC adsorption catalyst;
Connected to the exhaust passage and arranged so that the exhaust gas flows in, the exhaust gas sensor is installed, the HC adsorption catalyst and a space around the sensor element are partitioned, and the ternary A bypass pipe connected to the catalyst;
A valve disposed at an inlet of the bypass pipe and opening and closing the bypass pipe,
The atmosphere control means controls the atmosphere in the bypass pipe to a lean atmosphere by closing the valve from the start of the internal combustion engine until the completion of warm-up of the internal combustion engine is determined. The sensor control device according to claim 1 or 2.
前記排気通路に配置され、排気ガスセンサが設置されると共に、前記排気ガスセンサのセンサ素子周辺の空間と、前記排気通路内の空間とを仕切るバイパス管と、
前記バイパス管の前記排気ガスの入口を開閉するバルブと、
を備えることを特徴とするセンサ取付通路構造。 An exhaust passage for exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
A bypass pipe disposed in the exhaust passage, where an exhaust gas sensor is installed, and a space around a sensor element of the exhaust gas sensor, and a space in the exhaust passage;
A valve for opening and closing the exhaust gas inlet of the bypass pipe;
A sensor mounting passage structure comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2013096274A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Daihatsu Motor Co Ltd | On-vehicle power generation system |
JP2014192998A (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Daihatsu Motor Co Ltd | Vehicle power generation system |
JP2015071945A (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-16 | 本田技研工業株式会社 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
-
2005
- 2005-08-05 JP JP2005228525A patent/JP2007046462A/en not_active Withdrawn
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JP2013096274A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Daihatsu Motor Co Ltd | On-vehicle power generation system |
JP2014192998A (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Daihatsu Motor Co Ltd | Vehicle power generation system |
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