用于內燃機的控制設備和控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于內燃機的控制設備和控制方法。
【背景技術】
[0002]日本專利申請公開N0.2-122255(JP 2-122255A)描述一種在包含兩種含氧氣體的氣體中，測量含氧氣體之一的相對量的方法和設備。在JP 2-122255A中，通過控制施加于單元(ce 11)的電壓，測量氣體中的含氧氣體(例如，水蒸氣或二氧化碳)。
[0003]在內燃機的領域中，可能需要檢測廢氣中的氧化硫(SOx)的濃度。更廣泛地，可能需要檢測廢氣的SOx濃度。更廣泛地，可能需要計算與廢氣中的SOx相關的參數(下面稱為“SOx相關參數”)。最好高精度地計算SOx相關參數。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種用于內燃機的控制設備和控制方法，利用所述控制設備和控制方法，可高精度地計算與廢氣中的SOx相關的參數。
[0005]本發明的第一方面是一種用于具有極限電流式傳感器的內燃機的控制設備，所述控制設備包括電子控制單元。所述電子控制單元被配置成:(i)利用當實施降壓控制以把施加于所述傳感器的施加電壓從參數計算電壓降低時獲得的傳感器的輸出電流，計算與包含在被檢氣體中的SOx相關的參數;和(i i)當被檢氣體的氧濃度小于預定濃度時，實施所述降壓控制。
[0006]本發明的第二方面是一種用于具有極限電流式傳感器的內燃機的控制設備，所述控制設備包括電子控制單元。所述電子控制單元被配置成:(i)利用當實施降壓控制以把施加于所述傳感器的施加電壓從參數計算電壓降低時獲得的傳感器的輸出電流，計算與包含在被檢氣體中的SOx相關的參數;和(ii)當低氧濃度條件成立時實施所述降壓控制，其中依據所述低氧濃度條件，預測被檢氣體的氧濃度小于預定濃度。
[0007]按照上述結構，降壓控制期間的被檢氣體的氧濃度較低。當降壓控制期間的被檢氣體的氧濃度較低時，在降壓控制期間獲得的輸出電流的小部分被起因于被檢氣體的氧濃度而生成的輸出電流占據。因而，在降壓控制期間獲得的輸出電流的值的大部分被起因于被檢氣體中的SOx的量而生成的輸出電流占據。換句話說，在降壓控制期間獲得的輸出電流對應于SOx的量。于是，能夠高精度地計算SOx相關參數。
[0008]氧濃度不僅可包括被檢氣體本身的氧濃度，而且包括與被檢氣體的氧濃度關聯的參數和實質表示被檢氣體的氧濃度的參數。
[0009]例如，當廢氣再循環(EGR)率等于或大于預定EGR率、EGR閥開度等于或大于預定開度、發動機運轉狀況滿足高EGR運轉條件、實施后噴射、發動機運轉狀況滿足后噴射條件、實施廢氣添加或者發動機運轉狀況滿足廢氣添加條件時，低氧濃度條件成立。
[0010]當發動機運轉狀況滿足高EGR運轉條件時，在控制EGR率等于或大于預定EGR率的同時，使內燃機運轉。當發動機運轉狀況滿足后噴射條件時，在實施后噴射的同時，使內燃機運轉。當發動機運轉狀況滿足廢氣添加條件時，在實施廢氣添加的同時，使內燃機運轉。
[0011]在上述控制設備中，電子控制單元可被配置成在控制被檢氣體的氧濃度等于或小于預定濃度之后，或者在使低氧濃度條件成立之后，實施所述降壓控制。按照這種結構，被檢氣體的氧濃度被主動控制成等于或小于預定濃度，于是，能夠適時實施SOx相關參數的計笪弁ο
[0012]在上述控制設備中，電子控制單元可被配置成在實施降壓控制之前，實施升壓控制，以把施加于傳感器的施加電壓上升到參數計算電壓，并且只在降壓控制的實施期間，控制被檢氣體的氧濃度等于或小于預定濃度，或者使低氧濃度條件成立。起因于SOx的輸出電流在降壓控制，而不是升壓控制期間被輸出。從而，通過只在降壓控制的實施期間，控制被檢氣體的氧濃度等于或小于預定濃度，或者使低氧濃度條件成立，通過追加所需的最低限度的控制，能夠高精度地計算SOx相關參數。
[0013]在上述控制設備中，電子控制單元可被配置成當降壓控制期間的輸出電流的絕對值等于或大于警告判定值時，警告燃料性質異常。按照這種結構，當存在燃料性質異常的可能性時，可以提供燃料性質異常的可能性的通知。這種情況下，SOx相關參數的明確計算并不總是必需的。可以說在這種情況下，計算用于判定發出指示燃料性質異常的警告的需要的參數，作為SOx相關參數。
[0014]在上述控制設備中，電子控制單元可被配置成在實施降壓控制之前，并且在傳感器的溫度低于預定的上限溫度時，實施升壓控制，以把施加于傳感器的施加電壓上升到參數計算電壓。按照這種結構，升壓控制期間的傳感器溫度較低。當升壓控制期間的傳感器溫度較低時，在升壓控制期間附著到傳感器的S0x(特別地，硫成分)不太可能脫離傳感器(或者至少附著到傳感器的SOx從傳感器的脫離受到抑制)，于是在升壓控制之后實施的降壓控制期間的傳感器的輸出電流對應于SOx的量。結果，能夠精度更高地計算SOx相關參數。
[0015]在上述控制設備中，電子控制單元可被配置成從多個計算出的參數之中，采用當被檢氣體的氧濃度最低時計算出的參數，作為與SOx相關的最終參數。隨著廢氣的氧濃度降低，在降壓控制期間獲得的輸出電流更接近地穩定對應于SOx的量。于是，通過采用當被檢氣體的氧濃度較低時計算的SOx相關參數，作為最終的SOx相關參數，能夠精度更高地計算SOx相關參數。這種原理在降壓控制的各種實施中，降壓控制期間的被檢氣體的氧濃度不同的情況下特別有用。換句話說，這種原理在當被檢氣體的氧濃度降到或低于預定濃度時，而不是在主動控制被檢氣體的氧濃度等于或低于預定濃度之后，實施降壓控制的情況下特別有用。
[0016]SOx相關參數例如是SOx濃度，或者是用于控制內燃機并按照SOx濃度設定的系數。
[0017]在上述控制設備中，電子控制單元可被配置成當降壓控制期間的輸出電流等于或大于判定值時，實施從傳感器消除硫中毒的控制。按照這種結構，在傳感器中發生硫中毒的情況下，能夠消除傳感器中的硫中毒。可以說在這種情況下，計算用于判定硫中毒恢復控制的需要的參數，作為SOx相關參數。
[0018]在上述控制設備中，參數計算電壓可以是等于或大于0.8V的電壓。按照這種結構，在降壓控制期間，可從傳感器輸出與SOx的量對應的輸出電流。結果，能夠高精度地計算SOx相關參數。
[0019]在上述控制設備中，當降壓控制完成時的施加電壓可以小于0.7V。按照這種結構，在降壓控制期間，可從傳感器輸出與SOx的量對應的輸出電流。結果，能夠高精度地計算SOx相關參數。
[0020]在上述控制設備中，電子控制單元可被配置成穩定地向傳感器施加比參數計算電壓低的第一電壓，并利用當向傳感器施加第一電壓時獲得的傳感器的輸出電流，檢測被檢氣體的氧濃度。按照這種結構，能夠檢測被檢氣體的氧濃度。
[0021]電子控制單元優選利用在降壓控制期間獲得的輸出電流的峰值，作為根據其計算所述參數的輸出電流。峰值是在降壓控制期間獲得的輸出電流的最小輸出電流(或最大輸出電流)。于是可以說峰值是高精度地對應于SOx相關參數的輸出電流。從而，通過利用峰值作為根據其計算SOx相關參數的輸出電流，能夠精度更高地計算SOx相關參數。
[0022]本發明的第三方面是一種用于具有極限電流式傳感器的內燃機的控制方法，包括:利用當實施降壓控制以把施加于所述傳感器的施加電壓從參數計算電壓降低時獲得的傳感器的輸出電流，計算與包含在被檢氣體中的SOx相關的參數;和當被檢氣體的氧濃度小于預定濃度時，實施所述降壓控制。
[0023]本發明的第四方面是一種用于具有極限電流式傳感器的內燃機的控制方法，包括:利用當實施降壓控制以把施加于所述傳感器的施加電壓從參數計算電壓降低時獲得的傳感器的輸出電流，計算與包含在被檢氣體中的SOx相關的參數;和當低氧濃度條件成立時實施所述降壓控制，其中依據所述低氧濃度條件，預測被檢氣體的氧濃度小于預定濃度。
[0024]按照上述結構，降壓控制期間的被檢氣體的氧濃度較低。當降壓控制期間的被檢氣體的氧濃度較低時，在降壓控制期間獲得的輸出電流的小部分被起因于被檢氣體的氧濃度而生成的輸出電流占據。因而，在降壓控制期間獲得的輸出電流的值的大部分被起因于被檢氣體中的SOx的量而生成的輸出電流占據。換句話說，在降壓控制期間獲得的輸出電流對應于SOx的量。于是，能夠高精度地計算SOx相關參數(S卩，與SOx相關的參數)。
【附圖說明】
[0025]下面參考附圖，說明本發明的例證實施例的特征、優點以及技術和產業意義，附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件，其中:
[0026]圖1表示按照本發明的實施例的極限電流式傳感器(單單元型極限電流式傳感器)；
[0027]圖2表示圖1的極限電流式傳感器的輸出特性；
[0028]圖3表示圖1的極限電流式傳感器的輸出特性；
[0029]圖4表示SOx濃度與輸出電流的峰值之間的關系；
[0030]圖5表示包括具有圖1的極限電流式傳感器的SOx濃度檢測設備的內燃機；
[0031]圖6是表示按照第一實施例，與施加電壓的變化對應的輸出電流的時間圖；
[0032]圖7A和7B表示在SOx濃度檢測期間，施加電壓如何增大和減小；
[0033]圖8表示包括具有圖1的極限電流式傳感器的SOx濃度檢測設備的內燃機；
[0034]圖9是表示按照第一實施例的SOx濃度檢測的實施的時間圖；
[0035]圖10表示按照第一實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0036]圖11是表示按照第二實施例的SOx濃度檢測的實施的時間圖；
[0037]圖12表示按照第二實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0038]圖13是表示按照第三實施例的SOx濃度檢測的實施的時間圖；
[0039]圖14表示按照第三實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0040]圖15是表示按照第四實施例的SOx濃度檢測的實施的時間圖；
[0041]圖16表示按照第四實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0042]圖17是表示按照第五實施例的SOx濃度檢測的實施的時間圖；
[0043]圖18表示按照第五實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0044]圖19是表示按照第六實施例的SOx濃度檢測的實施的時間圖；
[0045]圖20表示按照第六實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0046]圖21是表示按照第七實施例的SOx濃度檢測的實施的時間圖；
[0047]圖22表示按照第七實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0048]圖23表示按照第九實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0049]圖24表示按照第十實施例的SOx濃度檢測流程的例子；
[0050]圖25表示按照第^^一實施例的SOx濃度/空燃比檢測流程的例子;和
[0051]圖26表示在圖1的極限電流式傳感器中采用的電路的例子。
【具體實施方式】
[0052]現在參考附圖，說明按照本發明的用于內燃機的控制設備。下面將以其中利用從內燃機排出的廢氣作為被檢氣體，并且利用SOx濃度作為SOx相關參數的情況為例，說明本發明的實施例。
[0053]圖1表示按照本發明的第一實施例的極限電流式傳感器30。圖1中所示的極限電流式傳感器30是單單元型極限電流式傳感器。圖1中所示的極限電流式傳感器30包括固體電解質層31、第一氧化鋁層32A、第二氧化鋁層32B、第三氧化鋁層32C、第四氧化鋁層32D、第五氧化鋁層32E、擴散控制層33、加熱器34、傳感器單元35、第一傳感器電極35A、第二傳感器電極35B、傳感器單元電壓源35C、大氣導入通道36和內部空間37。
[0054]固體電解質層31由氧化鋯等構成，具有氧離子傳導性。氧化鋁層32A-32E由氧化鋁構成。擴散控制層33是廢