JP5835343B2 - 空燃比検出装置及び空燃比検出方法 - Google Patents
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Description
[本実施の形態のシステムの全体構成]
図1は、この発明の実施の形態におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。図1のシステムは車両等に搭載されて用いられる。図1において、内燃機関2の排気経路4には三元触媒6が設置されている。三元触媒6は内燃機関2から排出される一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)を酸化すると共に、窒素酸化物(NOx)を還元することにより、排気ガスを浄化する触媒である。
図2は、本発明の実施の形態1の空燃比センサ8、10の構成について説明するための模式図である。図2では、下流センサ10を例にとって説明するが、本実施の形態1において上流センサ8と下流センサ10とは同一の構成を有している。
本実施の形態1のシステムにおいて制御装置12が実行する制御には、上流センサ8及び下流センサ10それぞれの出力に基づく空燃比の検出と、それを用いた種々の制御が含まれる。空燃比の検出において、上流センサ8及び下流センサ10それぞれには、所定の電圧が印加される。上流センサ8及び下流センサ10は、排気ガス中の空燃比センサの出力に影響を与えるリッチ成分及びリーン成分の濃度(以下「成分濃度」とも称する)に応じ、電流値である出力を発する。この電流値と空燃比とは、理論的には相関を有しており、この関係に基づいて、センサ出力から空燃比が求められる。
図4は、本実施の形態1の下流センサ10のセンサ出力と空燃比との関係を説明するための図である。図4において、横軸はセンサ出力、縦軸は空燃比を表している。
実施の形態2のシステム及び空燃比センサ8、10は、図1、図2に示したものと同様の構成を有している。実施の形態2のシステムは、下流センサ10のストイキ近傍の出力と空燃比との関係性が、素子部14の温度に応じて変更される点を除き、実施の形態1と同じものである。
実施の形態3のシステム及び上流センサ8、下流センサ10は、図1、図2に説明したものと同一の構成を有している。実施の形態3のシステムは、排気ガスの流量に応じてストイキ近傍での空燃比をシフトさせる点を除き、実施の形態1のシステムと同じ制御を行う。
実施の形態4のシステム及び空燃比センサ8、10は、図1、図2に説明したものと同一の構成のものである。実施の形態4のシステムは、出力と空燃比との関係を、排気ガスの温度に応じてシフトさせる点を除き、実施の形態1のシステムと同様の制御を行う。
TEXSi=(TEXSi-1×n+TEXi)/(n+1) ・・・・(1)
ここで、TEXSi、TEXSi-1は、それぞれi回目(今回)、i-1回目(前回)に演算された排気ガス温度のなまし値であり、TEXiは、i回目(今回)取得した排気ガス温度であり、nはなまし回数である。
TEXS_2=K(1−et/T) ・・・・(2)
ここで、kはゲイン(定数)、eはイクスポネンシャル関数(exponential function)、tは時間、Tは時定数である。
4 排気経路
4a 排気経路壁面
6 三元触媒
8 上流センサ(空燃比センサ)
10 下流センサ(空燃比センサ)
12 制御装置
14 素子部
16 カバー
18 ハウジング
20 セラミック
22 タルク材
24 ガラス
Claims (4)
- 内燃機関の排気経路の触媒より下流側に設置された限界電流式の空燃比センサである下流センサの出力を検出する検出手段と、
前記下流センサの出力に応じて、前記触媒下流の排気ガスの空燃比を演算する演算手段と、
を備え、
前記下流センサの出力が、理論空燃比に応じた出力を含む所定範囲内にある場合、
前記下流センサの出力と前記演算手段により演算される空燃比との関係は、内燃機関の排気経路の触媒よりも上流側に設置される、前記下流センサと同様のセンサである上流センサの出力と空燃比との対応関係よりも、リッチ側にずれたものであり、
前記下流センサの素子部の温度を検出又は推定する手段、前記内燃機関の排気経路に排出される排気ガス流量を検出又は推定する手段、又は、前記内燃機関の排気経路に排出される排気ガス温度を検出又は推定する手段を備え、
前記素子部の温度を検出又は推定する手段を備える場合であって、前記下流センサの出力が、前記所定範囲内にあるときの前記下流センサの出力と該出力に基づいて演算される空燃比との関係は、前記素子部の温度が高い場合、前記素子部の温度が低い場合よりもリッチ側にずれたものであり、
前記排気ガス流量を検出又は推定する手段を備える場合であって、前記下流センサの出力が、前記所定範囲内にあるときの前記下流センサの出力と該出力に基づいて演算される空燃比との関係は、前記排気ガス流量が少ない場合、前記排気ガス流量が多い場合よりも、リッチ側にずれたものであり、
前記排気ガス温度を検出又は推定する手段を備える場合であって、前記下流センサの出力が、前記所定範囲内にあるときの前記下流センサの出力と該出力に基づいて演算される空燃比との関係は、前記排気ガス温度が高い場合、前記排気ガス温度が低い場合よりもリッチ側にずれたものであることを特徴とする空燃比検出装置。 - 内燃機関の排気経路の触媒より下流側に設置された限界電流式の空燃比センサである下流センサの出力を検出する検出手段と、
前記下流センサの出力に応じて、前記触媒下流の排気ガスの空燃比を演算する演算手段と、
を備え、
前記下流センサの出力が、理論空燃比に応じた出力を含む所定範囲内にある場合、
前記下流センサの出力と前記演算手段により演算される空燃比との関係は、内燃機関の排気経路の触媒よりも上流側に設置される、前記下流センサと同様のセンサである上流センサの出力と空燃比との対応関係よりも、リッチ側にずれたものであり、
前記演算手段は、
前記上流センサの前記対応関係と同様の関係に基づいて、前記下流センサの出力に応じた空燃比を演算する第1手段と、
前記下流センサの出力が前記所定範囲内にある場合、前記演算された空燃比をリッチ側の空燃比となるように補正する第2手段と、
を備え、
前記下流センサの素子部の温度を検出又は推定する手段、前記内燃機関から排出される排気ガス流量を検出又は推定する手段、又は、前記内燃機関から排気される排気ガス温度を検出又は推定する手段を備え、
前記素子部の温度を検出又は推定する手段を備える場合、
前記第2手段は、前記素子部の温度が高い場合、前記素子部の温度が低い場合よりも、該空燃比をリッチ側に補正し、
前記排気ガス流量を検出又は推定する手段を備える場合、
前記第2手段は、前記排気ガス流量が少ない場合、前記排気ガス流量が多い場合よりも、該空燃比をリッチ側に補正し、
前記排気ガス温度を検出又は推定する手段を備える場合、
前記第2手段は、前記排気ガス温度が高い場合、前記排気ガス温度が低い場合よりも、該空燃比をリッチ側に補正することを特徴とする空燃比検出装置。 - 内燃機関の排気経路の触媒より下流側に設置された限界電流式の空燃比センサである下流センサの出力を検出する検出手段と、
前記下流センサの出力に応じて、前記触媒下流の排気ガスの空燃比を演算する演算手段と、
を備え、
前記下流センサの出力が、理論空燃比に応じた出力を含む所定範囲内にある場合、
前記下流センサの出力と前記演算手段により演算される空燃比との関係は、内燃機関の排気経路の触媒よりも上流側に設置される、前記下流センサと同様のセンサである上流センサの出力と空燃比との対応関係よりも、リッチ側にずれたものであり、
前記演算手段は、
前記下流センサの出力が前記所定範囲内にある場合に、該出力をリッチ側の値に補正する第3手段と、
前記補正された出力に応じて、前記上流センサの前記対応関係と同様の関係に基づいて空燃比を演算する第4手段と、
を備え、
前記下流センサの素子部の温度を検出又は推定する手段、前記内燃機関から排出される排気ガス流量を検出又は推定する手段、又は、前記内燃機関から排気される排気ガス温度を検出又は推定する手段を備え、
前記素子部の温度を検出又は推定する手段を備える場合、
前記第3手段は、前記素子部の温度が高い場合、前記素子部の温度が低い場合よりも、該出力をリッチ側に補正し、
前記排気ガス流量を検出又は推定する手段を備える場合、
前記第3手段は、前記排気ガス流量が少ない場合、前記排気ガス流量が多い場合よりも、該出力をリッチ側に補正し、
前記排気ガス温度を検出又は推定する手段を備える場合、
前記第3手段は、前記排気ガス温度が高い場合、前記排気ガス温度が低い場合よりも、該出力をリッチ側に補正することを特徴とする空燃比検出装置。 - 内燃機関の排気経路の触媒より下流側に設置された限界電流式の空燃比センサである下流センサの出力を検出し、前記下流センサの出力に応じて、前記触媒下流の排気ガスの空燃比を演算する空燃比検出方法において、
前記下流センサの出力が、理論空燃比に対応する出力を含む所定範囲内にある場合、
前記下流センサの出力と該出力に応じて演算される空燃比との関係は、内燃機関の排気経路の触媒よりも上流側に設置される、前記下流センサと同様のセンサである上流センサの出力と空燃比との対応関係より、リッチ側にずれたものであり、
前記下流センサの素子部の温度を検出又は推定し、
前記下流センサの出力が前記所定範囲内にある場合において、前記下流センサの出力に応じて演算される空燃比は、前記素子部の温度が高い場合、前記素子部の温度が低い場合に該出力と同じ値の出力に応じて演算される空燃比よりも、リッチ側の値とし、
前記内燃機関の排気経路に排出される排気ガス流量を検出又は推定し、
前記下流センサの出力が前記所定範囲内にある場合において、前記下流センサの出力に応じて演算される空燃比は、前記排気ガス流量が少ない場合、前記排気ガス流量が多い場合に該出力と同じ値の出力に応じて演算される空燃比よりも、リッチ側の値とし、
又は、
前記内燃機関の排気経路に排出される排気ガス温度を検出又は推定し、
前記下流センサの出力が前記所定範囲内にある場合において、前記下流センサの出力に応じた空燃比は、前記排気ガス温度が高い場合、前記排気ガス温度が低い場合に該出力と同じ値の出力に応じて演算される空燃比よりも、リッチ側の値とすることを特徴とする空燃比検出方法。
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