[发明专利]气体传感器控制设备和气体传感器控制方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种气体传感器控制设备和一种气体传感器控制方法。

背景技术

例如，在车辆发动机(例如汽车发动机)中提供了气体传感器，其可输出电动势。在这种气体传感器中，从发动机释放的排出气体用作气体传感器的感测对象，并利用气体传感器感测排出气体的氧浓度。这种气体传感器包括电动势(EMF)单元，其输出取决于排出气体是丰富还是贫乏而变化的电动势信号。具体而言，在空气燃料比富有时，电动势单元输出大约0.9V的电动势信号。相反，在空气燃料比贫乏时，电动势单元输出大约0V的电动势信号。

在这种气体传感器中，在排出气体的空气燃料比在富有和贫乏之间变化时，相对于空气燃料比的实际变化，传感器输出的变化可能有不利的延迟。为了改善这种气体传感器的输出特性，已经提出了各种技术。

例如，JP2012-063345A(对应于US 2012/0043205A1)公开了一种气体传感器控制设备，其中恒流电路连接到一对传感器电极(即两个传感器电极)中的至少一个。在这种气体传感器控制设备中，在确定存在改变气体传感器的输出特性的需要时，基于该需求确定恒定电流的流向。然后，控制恒流电路，以在确定的方向上引起恒定电流流动。通过供应恒定电流，适当控制气体传感器的输出特性。

可以将输出电动势的气体传感器(O₂传感器)放在发动机排气管道中三效催化剂的下游侧，以在利用三效催化剂净化排出气体之后感测排出气体的空气燃料比的富有/贫乏。在这种情况下，可以利用三效催化剂净化排出气体的CO、HC(两者都是富有成分)和NOx(贫乏成分)。然而，在空气燃料比超过理论空气燃料比附近的预定空气燃料比时(例如，在空气燃料比位于三效催化剂催化转化窗口贫乏侧时)，三效催化剂转化例如NOx的催化转化效率迅速降低。根据本申请发明人进行的研究，对于三效催化剂的催化转化特性而言，证实NOx开始从三效催化剂流出所处的NOx流出空气燃料比点位于空气燃料比点的富有侧，这形成三效催化剂处富有成分和氧的平衡点。

鉴于以上各点，即使在NOx在三效催化剂的下游侧从三效催化剂流出的情况下，在一些情况下也会不适当地在气体传感器处进行基于排出气体中氧存在的贫乏感测。因此，在利用气体传感器的测量信号进行控制操作以限制NOx排放的情况下，可能会意外发生不希望的NOx排放。

在上述现有技术中，在两个传感器电极之间传导恒定电流，以改变传感器输出特性并由此改善感测响应。此外，在发动机的高负荷运行下，考虑到响应于新鲜空气量的增加而预期的NOx排放量的增加，所以提高响应级。

然而，还没有一种现有技术考虑上述催化剂中的催化转化特性来改变传感器输出特性。考虑一种具有重要意义的技术，其基于根据催化剂的催化转化特性改变传感器输出特性的新目标。

发明内容

本公开是考虑到以上问题做出的，并因此本公开的目的是提供一种气体传感器控制设备和一种气体传感器控制方法，其能够适当改变气体传感器的输出特性并能够限制NOx排放。

根据本公开，提供了一种应用于内燃机的排出气体净化装置的气体传感器控制设备，所述排出气体净化装置包括催化剂和气体传感器。催化剂安装在所述内燃机的排气装置中并净化作为所述内燃机的排出气体中贫乏成分的NOx和所述排出气体的富有成分。气体传感器安装在所述催化剂的中间部分中的位置处或所述催化剂的下游侧的位置处，以在利用所述催化剂净化所述排出气体之后感测所述排出气体的用作感测对象的气体成分。所述气体传感器包括具有固态电解质体和一对电极的电动势单元，用以响应于所述排出气体的空气燃料比产生电动势。表示空气燃料比和所述催化剂的催化转化效率之间的关系的催化剂的催化转化特性包括第二空气燃料比点，所述第二空气燃料比点是NOx从催化剂开始流出的点且位于形成富有成分和氧的平衡点的第一空气燃料比点的富有侧。所述电动势单元的一对电极包括参考侧电极和排气侧电极，所述参考侧电极在从电动势单元输出电动势时变为正侧，所述排气侧电极在从所述电动势单元输出电动势时变为负侧。气体传感器控制设备包括电流传导调节装置和控制装置。电流传导调节装置引起电流从排气侧电极、经过电动势单元中的固态电解质体向参考侧电极流动。控制装置基于在催化剂处第一空气燃料比点和第二空气燃料比点之间的差异，控制由电流传导调节装置引起的电流的电流值。