DE112013000824T5 - Exhaust gas purification device of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

In einem System, das einen stromabwärts eines NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 angeordneten Sauerstoffsensor 28 aufweist, wird durch einen außerhalb des Sauerstoffsensors 28 bereitgestellten konstanten Stromkreis dafür gesorgt, dass ein konstanter Strom zwischen den Sensorelektroden fließt, was es möglich macht, eine Abgabecharakteristik des Sauerstoffsensors 28 zu ändern. Außerdem wird während einer Steuerung magerer Verbrennung einer Maschine 11 eine Fühlerwiderungsfähigkeit auf ein mageres Bestandteil des Sauerstoffsensors 28 verbessert. Auf diese Weise kann, wenn NOx (mageres Bestandteil) zu dem stromabwärts des Katalysators 19 liegenden Bereich abgegeben wird, das NOx schnell durch den Sauerstoffsensor 28 gefühlt werden. Indes wird während einer Steuerung fetter Verbrennung der Maschine 11 die Fühlerwiderungsfähigkeit auf ein fettes Bestandteil des Sauerstoffsensors 28 verbessert. Auf diese Weise kann, wenn HC und CO (fette Bestandteile) zu dem stromabwärts des Katalysators 19 liegenden Bereich abgegeben werden, das HC und CO schnell durch den Sauerstoffsensor 28 gefühlt werden.In a system having an oxygen sensor 28 disposed downstream of a NOx storage reduction catalyst 19, a constant circuit provided outside of the oxygen sensor 28 ensures that a constant current flows between the sensor electrodes, which makes it possible to provide a discharge characteristic of the oxygen sensor 28 to change. In addition, during a lean burn control of an engine 11, sensor responsiveness to a lean component of the oxygen sensor 28 is improved. In this way, when NOx (lean component) is discharged to the area downstream of the catalyst 19, the NOx can be quickly sensed by the oxygen sensor 28. Meanwhile, during rich combustion control of the engine 11, the sensor responsiveness to a rich component of the oxygen sensor 28 is improved. In this way, when HC and CO (fat components) are discharged to the area downstream of the catalyst 19, the HC and CO can be quickly sensed by the oxygen sensor 28.

Description

Bezug auf FamilienanmeldungRegarding family registration

Diese Anmeldung beruht auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2012-22261 , die am 3. Februar 2012 eingereicht wurde, und Nr. 2012-221944 , die am 4. Oktober 2012 eingereicht wurde, deren Offenbarungen durch Bezug hierin aufgenommen sind.This application is based on Japanese Patent Application No. 2012-22261 filed on February 3, 2012, and No. 2012-221944 filed Oct. 4, 2012, the disclosures of which are incorporated herein by reference.

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine, die einen Katalysator zum Reinigen eines Abgases der Brennkraftmaschine aufweist, und die einen stromabwärts des Katalysators liegenden oder in dem Katalysator angeordneten Abgassensor aufweist.The present invention relates to an exhaust gas purification device of an internal combustion engine having a catalyst for purifying an exhaust gas of the internal combustion engine, and having an exhaust gas downstream of the catalyst or arranged in the catalyst.

Stand der TechnikState of the art

In einem Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine, wie z. B. in der Patentliteratur 1 ( japanisches Patent Nr. 399759 ) beschrieben ist, ist das folgende Abgasreinigungssystem vorgeschlagen: nämlich ein Auslassrohr, das darin angeordnet einen Katalysator (z. B. einen Drei-Wege-Katalysator oder einen NOx-Speicherreduktionskatalysator) aufweist, und einen Abgassensor (einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor oder einen Sauerstoffsensor) stromaufwärts oder stromabwärts des Katalysators liegend angeordnet aufweist. Der Abgassensor fühlt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases oder fühlt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett oder mager ist. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird ausgehend von einer Abgabe des Abgassensors rückgemeldet, um dabei eine Abgasreinigungsrate des Katalysators zu erhöhen.In an exhaust gas purification system of an internal combustion engine, such. In patent literature 1 ( Japanese Patent No. 399759 ), the following exhaust gas purification system is proposed: namely, an exhaust pipe having disposed therein a catalyst (eg, a three-way catalyst or a NOx storage reduction catalyst), and an exhaust gas sensor (an air-fuel ratio sensor or an exhaust gas sensor) Oxygen sensor) located upstream or downstream of the catalyst. The exhaust gas sensor senses an air-fuel ratio of an exhaust gas or senses whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean. The air-fuel ratio is returned based on a discharge of the exhaust gas sensor, thereby increasing an exhaust gas purification rate of the catalyst.

In dem Abgassensor, wie z. B. einem Sauerstoffsensor, verursacht die Abgabe des Abgassensors, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases sich von einen fetten Wert auf einen mageren Wert oder umgekehrt ändert, eine Verzögerung in einer Sensorabgabe, um ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu ändern. Somit ist es notwendig, eine Erwiderungsfähigkeit des Sensors zu verbessern.In the exhaust gas sensor, such as. For example, an oxygen sensor, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes from a rich value to a lean value or vice versa, the exhaust gas sensor output causes a delay in a sensor output to change an actual air-fuel ratio. Thus, it is necessary to improve a responsiveness of the sensor.

Wie z. B. in der Patentliteratur 2 ( JP-H8-20414 B ) beschrieben ist, ist die folgende Abgasreinigungsvorrichtung vorgeschlagen: nämlich ein Gassensor, wie z. B. ein Sauerstoffsensor, weist zumindest eine elektrochemische Hilfszelle auf, die darin eingebaut ist, und die elektrochemische Hilfszelle ist mit einer Elektrode des Gassensors verbunden; und ein eingeprägter Strom wird auf die elektrochemische Hilfszelle angelegt, um dabei ein Pumpen von Ionen durchzuführen, wodurch eine Abgabecharakteristik des Gassensors gemäß dem eingeprägten Strom geändert werden kann, und somit die Fühlerwiderungsfähigkeit des Gassensors verbessert werden kann.Such as In patent literature 2 ( JP-H8-20414 B ), the following exhaust gas purifying apparatus is proposed: namely, a gas sensor such as a gas sensor. B. an oxygen sensor, has at least one auxiliary electrochemical cell, which is installed therein, and the auxiliary electrochemical cell is connected to an electrode of the gas sensor; and an impressed current is applied to the auxiliary electrochemical cell to thereby perform pumping of ions, whereby a discharge characteristic of the gas sensor according to the impressed current can be changed, and thus the sensor resistance of the gas sensor can be improved.

Wie außerdem in der Patentliteratur 2 ( JP-S56-89051 A ) beschrieben ist, ist ebenfalls die folgende Abgasreinigungsvorrichtung vorgeschlagen: nämlich in einem Sauerstoffsensor, der ein Sensorelement aufweist, das aus einer Barrierefilmschicht, einer elektrisch leitenden Schicht einer Bezugselektrode, einer festen Elektrolytschicht und einer elektrisch leitenden Schicht einer Messelektrode konstruiert ist, die aufeinander laminiert sind, werden Sauerstoffionen von einer Messelektrode durch einen von einer Gleichstromleistungsquelle zugeführten Strom zu einer Bezugselektrode bewegt, um dafür zu sorgen, dass ein Sauerstoffpartialdruck an der Messelektrode niedriger als ein Sauerstoffpartialdruck in einem Abgas (zu fühlendes Gas) wird, was es möglich macht, ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu fühlen [sh. eine Säule (A) in 11].Likewise, in Patent Literature 2 ( JP-S56-89051 A ), the following exhaust gas purifying apparatus is also proposed: namely, in an oxygen sensor comprising a sensor element constructed of a barrier film layer, a reference electrode electrically conductive layer, a solid electrolyte layer and an electro-conductive layer of a measuring electrode which are laminated on each other , oxygen ions from a measuring electrode are moved to a reference electrode by a current supplied from a DC power source to make an oxygen partial pressure at the measuring electrode lower than an oxygen partial pressure in an exhaust gas (gas to be sensed), making it possible to be lean To feel the air-fuel ratio as a stoichiometric air-fuel ratio [sh. a column (A) in 11 ].

Druckschriften des Stands der TechnikPrior art documents

  • Patentliteratur 1 Japanisches Patent Nr. 3997599 Patent Literature 1 Japanese Patent No. 3997599
  • Patentliteratur 2 JP-H8-20414 B Patent Literature 2 JP-H8-20414 B
  • Patentliteratur 3 JP-S56-89051 A Patent Literature 3 JP-S56-89051 A

Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines in einen Katalysator strömenden Abgases wird durch einen Betriebszustand oder Ähnliches einer Brennkraftmaschine geändert, und ebenfalls wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases stromabwärts des Katalysators und in dem Katalysator entsprechend geändert. Jedoch weist das Abgasreinigungssystem der voranstehend beschriebenen Patentliteratur 1 eine Funktion nicht auf, eine Abgabecharakteristik des Abgassensors zu ändern, und leidet somit an der Wirkung einer Verzögerung einer Änderung in einer Sensorabgabe zu einer Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases stromabwärts liegend des Katalysators und in den Katalysator und kann den Katalysator in einigen Fällen nicht wirkungsvoll einsetzen, so dass das Abgasreinigungssystem eine Abgasemission nicht wirkungsvoll reduzieren kann.An air-fuel ratio of an exhaust gas flowing into a catalyst is changed by an operating state or the like of an internal combustion engine, and also an air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst and in the catalyst is changed accordingly. However, the exhaust gas purification system of Patent Literature 1 described above does not have a function of changing a discharge characteristic of the exhaust gas sensor and thus suffers from the effect of delaying a change in a sensor output to a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst and in the catalyst, and can not effectively use the catalyst in some cases, so that the exhaust gas purification system can not effectively reduce exhaust emission.

In der voranstehend beschriebenen Patentliteratur 2 ist eine Technik zum Ändern der Abgabecharakteristik des Gassensors offenbart. Jedoch muss in dieser Technik der Gassensor die elektrochemische Hilfszelle eingebaut aufweisen, und somit benötigt er eine Sensorstruktur, die im Vergleich mit einem gewöhnlichen Gassensor, der die elektrochemische Hilfszelle nicht darin eingebaut aufweist, stark geändert ist. Somit muss die Konstruktion des Gassensors geändert werden, wenn die in der Patentliteratur 2 beschriebene Technik in praktische Einsatz gebracht wird. Als Ergebnis werden die Herstellungskosten des Gassensors erhöht.In Patent Literature 2 described above, there is disclosed a technique for changing the discharge characteristic of the gas sensor. However, in this technique, the gas sensor must have the auxiliary electrochemical cell installed, and thus it needs a sensor structure that is greatly changed in comparison with a general gas sensor that does not have the auxiliary electrochemical cell built therein. Thus, the construction of the gas sensor must be changed when the technique described in Patent Literature 2 is put to practical use. As a result, the manufacturing cost of the gas sensor is increased.

In der Technik der Patentliteratur 3 kann eine Abgabe E des Sauerstoffsensors durch die folgende fundamentale Gleichung (Nernst Gleichung) ausgedrückt werden. E = (R × T)/(4 × F) × In(P1/P2) In the technique of Patent Literature 3, a discharge E of the oxygen sensor can be expressed by the following fundamental equation (Nernst equation). E = (R × T) / (4 × F) × In (P1 / P2)

Hier ist ”R” die Gaskonstante; ”T” ist eine absolute Temperatur; ”F” ist die Farady-Konstante; ”P1” ist ein Sauerstoffpartialdruck einer Umgebung (Bezugselektrode); und ”P2” ist ein Sauerstoffpartialdruck eines Auslasses (Messelektrode).Here, "R" is the gas constant; "T" is an absolute temperature; "F" is the Farady constant; "P1" is an oxygen partial pressure of an environment (reference electrode); and "P2" is an oxygen partial pressure of an outlet (measuring electrode).

Um die Variationen in der Abgabe ”E” des Sauerstoffsensors zu verringern, um dabei die Abgabe ”E” zu stabilisieren, ist es somit wichtig, eine Sauerstoffkonzentration an der Bezugselektrode zu stabilisieren, um dabei den Sauerstoffpartialdruck ”P1” an der Bezugselektrode zu stabilisieren.Thus, in order to reduce the variations in the output "E" of the oxygen sensor to thereby stabilize the output "E", it is important to stabilize an oxygen concentration at the reference electrode to thereby stabilize the oxygen partial pressure "P1" at the reference electrode.

Jedoch weist der Sauerstoffsensor der voranstehend beschriebenen Patentliteratur 3 die folgende Konstruktion auf: die Bezugselektrode ist nicht der Umgebung ausgesetzt, so dass Sauerstoff von der Messelektrode zu der Bezugselektrode zugeführt wird. Somit besteht eine Möglichkeit, dass der Sauerstoffsensor unter der Wirkung einer Sauerstoffkonzentration an der Messelektrode leidet, und somit die Sauerstoffkonzentration an der Bezugselektrode nicht konstant halten kann. Zum Beispiel ist in dem Fall, in dem der Sauerstoffsensor stromabwärts des Katalysators liegend angeordnet ist, die Sauerstoffkonzentration des durch den Sauerstoffsensor gefühlten Abgases in einigen Fällen ausgesprochen verringert. In diesem Fall ist die Sauerstoffkonzentration an der Messelektrode übermäßig verringert, und somit kann der Sauerstoff kaum von der Messelektrode zu der Bezugselektrode zugeführt werden, so dass die Sauerstoffkonzentration an der Bezugselektrode nicht konstant gehalten werden kann [sh. eine Säule (B) in 11]. Auf diese Weise kann eine Abgabe ”fett” des Sauerstoffsensors instabil werden, und somit kann die Fühlgenauigkeit des Sauerstoffsensors verringert werden.However, the oxygen sensor of Patent Literature 3 described above has the following construction: the reference electrode is not exposed to the environment, so that oxygen is supplied from the measuring electrode to the reference electrode. Thus, there is a possibility that the oxygen sensor suffers from the effect of an oxygen concentration at the measuring electrode, and thus can not keep the oxygen concentration at the reference electrode constant. For example, in the case where the oxygen sensor is located downstream of the catalyst, the oxygen concentration of the exhaust gas sensed by the oxygen sensor is greatly reduced in some cases. In this case, the oxygen concentration at the measuring electrode is excessively reduced, and thus the oxygen can hardly be supplied from the measuring electrode to the reference electrode, so that the oxygen concentration at the reference electrode can not be kept constant. a column (B) in 11 ]. In this way, a rich output of the oxygen sensor may become unstable, and thus the sensing accuracy of the oxygen sensor may be reduced.

In dem voranstehend beschriebenen Sauerstoffsensor der Patentliteratur 3 wird dafür gesorgt, dass der Strom in einer derartigen Weise fließt, dass er Sauerstoff von der Messelektrode zu der Bezugselektrode zuführt, wodurch eine Abgabecharakteristikkurve des Sauerstoffsensors zu einem mageren Bereich verschoben werden kann. Jedoch ist die Bezugselektrode nicht der Umgebung ausgesetzt, und somit kann Sauerstoff nur schwer von der Bezugselektrode zu der Messelektrode zugeführt werden, so dass eine Abgabecharakteristikkurve des Sauerstoffsensors kaum zu einem fetten Bereich verschoben werden kann [sh. Säule (C) in 11].In the above-described oxygen sensor of Patent Literature 3, the current is flowed in such a manner as to supply oxygen from the measuring electrode to the reference electrode, whereby a discharge characteristic curve of the oxygen sensor can be shifted to a lean region. However, the reference electrode is not exposed to the environment, and thus oxygen is difficult to be supplied from the reference electrode to the measuring electrode, so that a discharge characteristic curve of the oxygen sensor can hardly be shifted to a rich region [see FIG. Column (C) in 11 ].

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, das voranstehend beschriebene Problem zu lösen.Thus, it is an object of the present disclosure to solve the problem described above.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung an einer Brennkraftmaschine angewendet, die einen Katalysator aufweist, der ein Abgas einer Brennkraftmaschine reinigt, und einen Abgassensor, der stromabwärts des Katalysators liegend oder in dem Katalysator angeordnet ist und eine Konzentration eines bestimmten Bestandteils in dem Abgas durch ein Sensorelement fühlt. Das Sensorelement weist ein zwischen einem Paar Sensorelektroden bereitgestelltes festes Elektrolytmaterial auf. Eine der Sensorelektroden ist der Umgebung ausgesetzt. Die Abgasreinigungsvorrichtung der Brennkraftmaschine weist einen Abschnitt zum Zuführen eines konstanten Stroms (Konstantstromzufuhrabschnitt) auf, um dafür zu sorgen, dass ein konstanter Strom zwischen den Sensorelektroden fließt, um dabei eine Abgabecharakteristik des Abgassensors zu ändern. Außerdem weist die Abgasreinigungsvorrichtung der Brennkraftmaschine einen Stromsteuerabschnitt auf, um eine Richtung des konstanten Stroms zu bestimmen, wo dafür gesorgt wurde, dass er gemäß einer Änderungsanforderung zum Ändern der Abgabecharakteristik des Abgassensors oder gemäß einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zwischen den Sensorelektroden fließt. Der Stromsteuerabschnitt steuert den Konstantstromzufuhrabschnitt in einer derartigen Weise, dass der konstante Strom in die bestimmte Richtung fließt.According to one aspect of the present disclosure, an exhaust gas purification device is applied to an internal combustion engine having a catalyst that cleans an exhaust gas of an internal combustion engine and an exhaust gas sensor located downstream of the catalyst or in the catalyst and a concentration of a specific component in the exhaust gas feels through a sensor element. The sensor element has a solid electrolyte material provided between a pair of sensor electrodes. One of the sensor electrodes is exposed to the environment. The exhaust gas purification device of the internal combustion engine has a section for supplying a constant current (constant current supply section) to cause a constant current to flow between the sensor electrodes, thereby changing a discharge characteristic of the exhaust gas sensor. In addition, the exhaust gas purification device of the internal combustion engine has a flow control section for determining a direction of the constant flow where it has been caused to flow between the sensor electrodes according to a change request for changing the exhaust characteristic of the exhaust gas sensor or according to an operation state of the internal combustion engine. The current control section controls the constant current supply section in such a manner that the constant current flows in the predetermined direction.

In dieser Konfiguration kann die Abgabecharakteristik des Abgassensors geändert werden, indem dafür gesorgt wird, dass der konstante Strom zwischen den Sensorelektroden durch den Konstantstromzufuhrabschnitt fließt. In diesem Fall muss der Abgassensor die elektrochemische Hilfszelle oder Ähnliches nicht darin eingebaut aufweisen, so dass die Abgabecharakteristik des Abgassensors geändert werden kann, ohne eine bemerkenswerte Konstruktionsänderung mit einem großen Anstieg der Kosten des Abgassensors zu verursachen.In this configuration, the output characteristic of the exhaust gas sensor can be changed by making sure that the constant current flows between the sensor electrodes through the constant current supply section. In this case, the exhaust gas sensor need not have the auxiliary electrochemical cell or the like installed therein, so that the exhaust characteristic of the exhaust gas sensor can be changed without causing a remarkable design change with a large increase in the cost of the exhaust gas sensor.

Außerdem ist die Richtung, von der gesorgt wird, dass der konstante Strom zwischen den Sensorelektroden in sie fließt, gemäß der Änderungsanforderung zum Ändern der Abgabecharakteristik des Abgassensors oder gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine bestimmt, und der konstante Stromzufuhrabschnitt wird in einer derartigen Weise gesteuert, dass der konstante Strom in die bestimmte Richtung fließt. Sogar falls ein Zustand des in den Katalysator strömenden Abgases durch den Betriebszustand oder Ähnliches der Brennkraftmaschine geändert wird, und somit der Zustand des Abgases stromabwärts des Katalysators liegend oder in dem Katalysator geändert wird, kann somit die Abgabecharakteristik des Abgassensors entsprechend geändert werden, und somit kann die Fühlerwiderungsfähigkeit des Abgassensors verbessert werden. Auf diese Weise kann der Katalysator wirkungsvoll verwendet werden, ohne durch eine Verzögerung in einer Änderung in der Sensorabgabe zu einer Änderung in dem Zustand des Abgases stromabwärts des Katalysators liegend oder in dem Katalysator stark beeinträchtigt zu werden, und somit kann die Abgasemission wirkungsvoll reduziert werden.In addition, the direction provided that the constant current flows between the sensor electrodes is determined according to the change request for changing the output characteristic of the exhaust gas sensor or the operating state of the internal combustion engine, and the constant current supply portion is controlled in such a manner that the constant current flows in the specific direction. Even if a state of the exhaust gas flowing into the catalyst is changed by the operating state or the like of the internal combustion engine, and thus the state of the exhaust gas Thus, the discharge characteristic of the exhaust gas sensor can be changed accordingly, and thus the sensing resistance of the exhaust gas sensor can be improved. In this way, the catalyst can be effectively used without being affected by a delay in a change in the sensor output to a change in the state of the exhaust gas downstream of the catalyst or greatly affected in the catalyst, and thus the exhaust emission can be effectively reduced.

Darüber hinaus ist eine Sensorelektrode (Umgebungssensorelektrode) der Umgebung ausgesetzt, und so kann eine Sauerstoffkonzentration an der Umgebungssensorelektrode unabhängig von der Sauerstoffkonzentration an der anderen Sensorelektrode (Auslasssensorelektrode) auf einem konstanten Wert (entsprechend der Umgebung) gehalten bleiben. Sogar in dem Fall, in dem der Abgassensor stromabwärts des Katalysators liegend angeordnet ist, mit anderen Worten, sogar in dem Fall, in dem die Sauerstoffkonzentration des durch den Abgassensor gefühlten Abgases in einigen Fällen ausgesprochen verringert ist, können somit Variationen der Abgabe des Abgassensors verringert werden, und somit kann die Abgabe des Abgassensors stabilisiert werden.In addition, one sensor electrode (environmental sensor electrode) is exposed to the environment, and thus an oxygen concentration at the ambient sensor electrode can be kept at a constant value (corresponding to the environment) irrespective of the oxygen concentration at the other sensor electrode (outlet sensor electrode). Even in the case where the exhaust gas sensor is located downstream of the catalyst, in other words, even in the case where the oxygen concentration of the exhaust gas sensed by the exhaust gas sensor is greatly reduced in some cases, variations in exhaust gas sensor output can be reduced and thus the output of the exhaust gas sensor can be stabilized.

Darüber hinaus kann dadurch, dass dafür gesorgt ist, dass der Strom in einer derartigen Weise fließt, dass Sauerstoff von der Abgassensorelektrode zu der Umgebungssensorelektrode zugeführt wird, die Abgabecharakteristikkurve des Abgassensors in einen mageren Bereich verschoben werden, wodurch dadurch, dass dafür gesorgt wird, dass der Strom in einer derartigen Weise fließt, dass Sauerstoff von der Umgebungssensorelektrode zu der Abgassensorelektrode zugeführt wird, die Abgabecharakteristikkurve des Abgassensors zu einem fetten Bereich verschoben werden kann. Somit ist ebenfalls ein Vorteil vorhanden, dass die Abgabecharakteristikkurve des Abgassensors sowohl zu dem mageren Bereich wie auch zu dem fetten Bereich verschoben werden kann.Moreover, by causing the current to flow in such a manner that oxygen is supplied from the exhaust gas sensor electrode to the ambient sensor electrode, the output characteristic curve of the exhaust gas sensor can be shifted to a lean region, thereby ensuring that the current flows in such a manner that oxygen is supplied from the ambient sensor electrode to the exhaust gas sensor electrode, the output characteristic curve of the exhaust gas sensor can be shifted to a rich region. Thus, there is also an advantage that the output characteristic curve of the exhaust gas sensor can be shifted to both the lean region and the rich region.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung an einem System angewendet, das einen NOx-Speicherreduktionskatalysator als den voranstehend beschriebenen Katalysator aufweist, und der NOx-Speicherreduktionskatalysator NOx in dem Abgas adsorbiert, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases mager ist, und das durch den Katalysator adsorbierte NOx reduziert, reinigt und abgibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases fett wird. Auf diese Weise kann der NOx-Speicherreduktionskatalysator wirkungsvoll verwendet werden, und somit kann die Abgasemission reduziert werden.According to a second aspect of the present disclosure, an exhaust gas purifying apparatus is applied to a system having a NOx storage reduction catalyst as the above-described catalyst, and the NOx storage reduction catalyst adsorbs NOx in the exhaust gas when an air-fuel ratio of the catalyst flowing into the catalyst Exhaust gas is lean, and reduces the NOx adsorbed by the catalyst, cleans and gives off when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes rich. In this way, the NOx storage reduction catalyst can be effectively used, and thus the exhaust emission can be reduced.

In einem System, in dem ein Abgassensor stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators oder in dem NOx-Speicherreduktionskatalysator angeordnet ist, ist es während einer Steuerung magerer Verbrennung, in der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das zu einer Brennkraftmaschine zuzuführen ist, auf einen mageren Wert gesteuert ist, empfohlen, einen Abschnitt zum Zuführen eines konstanten Stroms (Konstantstromzufuhrabschnitt) in einer derartigen Weise zu steuern, das ein konstanter Strom in eine Richtung fließt, in der eine Fühlerwiderungsfähigkeit betreffend ein mageres Bestandteil des Abgassensors verbessert ist, während es empfohlen ist, während einer Steuerung einer fetten Verbrennung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu der Brennkraftmaschine zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemischs auf einen fetten Wert gesteuert wird, den Konstantstromzufuhrabschnitt in einer derartigen Weise zu steuern, dass der konstante Strom in eine Richtung fließt, in der eine Fühlerwiderungsfähigkeit bezüglich eines fetten Bestandteils des Abgassensors verbessert ist.In a system in which an exhaust gas sensor is disposed downstream of the NOx storage reduction catalyst or in the NOx storage reduction catalyst, it is during a lean combustion control in which an air-fuel ratio of an air-fuel mixture to supply to an internal combustion engine is controlled to a lean value, it is recommended to control a constant current supply section (constant current supply section) in such a manner that a constant current flows in a direction in which a sensor response regarding a lean component of the exhaust gas sensor is improved; while it is recommended to control the constant current supply portion in a manner such that the constant current during a rich combustion control in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine is controlled to a rich value flowing in one direction in which a sensor response to a rich component of the exhaust gas sensor is improved.

Während der Steuerung magerer Verbrennung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in dem NOx-Speicherreduktionskatalysator strömenden Abgases mager, und NOx (mageres Bestandteil) in dem Abgas wird durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator adsorbiert, aber wenn die Menge des durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator adsorbierten NOx erhöht wird, wird ein Zustand herbeigeführt, in dem das NOx in dem Abgas durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator geführt wird und zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators liegenden Bereich abgegeben wird. Falls die Mager-Erwiderungsfähigkeit des Abgassensors (Fühlerwiderungsfähigkeit des Abgassensors bezüglich des mageren Bestandteils) während der Steuerung magerer Verbrennung verbessert wird, wenn ein Zustand, in dem die Menge des NOx, das durch den NOx-Speicherreduktionskatalysators adsorbiert wird, erhöht wird, und in dem das NOx (mageres Bestandteil) zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators liegenden Bereich abgegeben wird, während der Steuerung magerer Verbrennung herbeigeführt wird, kann aus diesem Grund der Zustand schnell durch den Abgassensor gefühlt werden. Wenn der Zustand, in dem das NOx zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators liegenden Bereich ungefähr herbeigeführt wird, nachdem die Steuerung magerer Verbrennung gestartet wurde, kann auf diese Weise die Steuerung magerer Verbrennung schnell angehalten werden, und somit kann die Menge der Abgabe der NOx reduziert werden.During the lean combustion control, the air-fuel ratio of the gas flowing in the NOx storage reduction catalyst the exhaust gas is lean, and NO x (lean component) in the exhaust gas is adsorbed by the NOx storage-reduction catalyst, but when the amount of by the NOx storage reduction catalyst adsorbed NO x is increased, a state is brought about, in which the NO x is performed in the exhaust gas by the NOx storage reduction catalyst and located to the downstream of the NOx storage reduction catalyst range is emitted. If the lean responsiveness of the exhaust gas sensor (sensing responsiveness of the exhaust gas sensor with respect to the lean component) is improved during the lean combustion control, when a state in which the amount of NOx adsorbed by the NOx storage reduction catalyst is increased, and in For this reason, since the NO x (lean component) is discharged to the downstream side of the NO x storage reduction catalyst while the lean-burn control is being effected, the state can be quickly sensed by the exhaust gas sensor. In this way, if the state in which the NO x is brought about to the downstream of the NOx storage reduction catalyst area after the lean-burn control has been started, the lean-burn control can be stopped quickly, and thus the amount of discharge of the NO x be reduced.

Während der Steuerung fetter Verbrennung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Speicherreduktionskatalysator strömenden Abgases fett, und das durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator adsorbierte NOx wird reduziert, gereinigt und durch HC und CO (fette Bestandteile) in dem Abgas abgegeben, aber wenn die Menge des NOx, das durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator adsorbiert wird, verringert wird, wird ein Zustand herbeigeführt, in dem die HC und CO in dem Abgas durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator geführt werden und zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators liegenden Bereich abgegeben werden. Falls die Fett-Erwiderungsfähigkeit des Abgassensors (Fühlerwiderungsfähigkeit des Abgassensors betreffend das fette Bestandteil) während der Steuerung fetter Verbrennung verbessert wird, wenn ein Zustand, in dem die Menge der NOx, das durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator adsorbiert wird, verringert wird, und in dem die HC und die CO (fette Bestandteile) zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators liegenden Bereich abgegeben werden, während der Steuerung fetter Verbrennung herbeigeführt wird, kann aus diesem Grund der Zustand durch den Abgassensor schnell gefühlt werden. Wenn ein Zustand, in dem die HC und die CO zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators liegenden Bereich abgegeben werden, ungefähr herbeigeführt wird, nachdem die Steuerung fetter Verbrennung begonnen wird, kann auf diese Weise die Steuerung fetter Verbrennung schnell angehalten werden, und somit kann die Menge der Abgabe der HC und der CO reduziert werden. During the rich combustion control, the air-fuel ratio of gas flowing into the NOx storage-reduction catalyst exhaust gas becomes rich, and the adsorbed by the NOx storage reduction catalyst NO x is reduced, purified and by HC and CO (rich components) discharged into the exhaust gas, but when the amount of NO x adsorbed by the NO x storage reduction catalyst is reduced, a state is brought about in which the HC and CO in the exhaust gas are passed through the NO x storage reduction catalyst and downstream of the NO x storage reduction catalyst Area are delivered. If the rich responsiveness of the exhaust gas sensor (sensing responsiveness of the exhaust gas sensor, the fat component on) is improved during the rich combustion control, when a state in which the amount of NOx adsorbed by the NOx storage reduction catalyst is reduced, and in For this reason, since the HC and CO (rich components) are discharged to the downstream side of the NOx storage reduction catalyst during the rich combustion control, the condition by the exhaust gas sensor can be quickly felt. In this way, when a state in which the HC and the CO are discharged to the downstream of the NOx storage reduction catalyst region is approximately started after the rich combustion control is started, the rich combustion control can be stopped quickly, and thus the amount of HC and CO release are reduced.

Die vorliegende Offenbarung kann auf ein System angewendet werden, das einen Drei-Wege-Katalysator zum Reinigen von CO, HC und NOx in einem Abgas als den voranstehend beschriebenen Katalysator aufweist. Auf diese Weise kann der Drei-Wege-Katalysator wirkungsvoll verwendet werden, und die Abgasemission kann reduziert werden.The present disclosure can be applied to a system having a three-way catalyst for purifying CO, HC and NOx in an exhaust gas as the above-described catalyst. In this way, the three-way catalyst can be effectively used, and the exhaust emission can be reduced.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die voranstehend erwähnte Aufgabe, andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen deutlicher werden.The above-mentioned object, other objects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description made with reference to the accompanying drawings.

1 ist eine Ansicht, um eine allgemeine Konfiguration eines Maschinensteuersystems in einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung zu zeigen. 1 FIG. 14 is a view to show a general configuration of an engine control system in an embodiment 1 of the present disclosure.

2 ist eine Schnittansicht, um eine Schnittkonstruktion eines Sensorelements zu zeigen. 2 Fig. 10 is a sectional view to show a sectional construction of a sensor element.

3 ist ein charakteristisches elektromotorisches Diagramm, um ein Verhältnis zwischen einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Überschussluftverhältnis λ) eines Abgases und einer elektromotorischen Kraft eines Sensorelements zu zeigen. 3 FIG. 13 is a characteristic electromotive diagram for showing a relationship between an air-fuel ratio (excess air ratio λ) of an exhaust gas and an electromotive force of a sensor element.

4A ist eine schematische Ansicht, um einen Zustand eines Gasbestandteils um ein Sensorelement zu zeigen. 4A FIG. 12 is a schematic view to show a state of a gas component around a sensor element. FIG.

4B ist eine schematische Ansicht, um einen Zustand eines Gasbestandteils um ein Sensorelement zu zeigen. 4B FIG. 12 is a schematic view to show a state of a gas component around a sensor element. FIG.

5 ist ein Zeitdiagramm, um ein Verhalten einer Sensorabgabe darzustellen. 5 FIG. 13 is a timing chart to show a behavior of a sensor output. FIG.

6A ist eine schematische Ansicht, um einen Zustand eines Gasbestandteils um ein Sensorelement zu zeigen. 6A FIG. 12 is a schematic view to show a state of a gas component around a sensor element. FIG.

6B ist eine schematische Ansicht, um einen Zustand eines Gasbestandteils um ein Sensorelement zu zeigen. 6B FIG. 12 is a schematic view to show a state of a gas component around a sensor element. FIG.

7 ist ein Abgabecharakteristikdiagramm eines Sauerstoffsensors in dem Fall, in dem eine Mager-Erwiderungsfähigkeit und eine Fett-Erwiderungsfähigkeit verbessert werden. 7 FIG. 12 is a discharge characteristic diagram of an oxygen sensor in the case where lean responsiveness and rich response are improved.

8 ist ein Zeitdiagramm, um eine Ausführungsform der Durchführung einer Katalysatoreinsatzsteuerung zu zeigen. 8th FIG. 13 is a timing chart to show an embodiment of performing a catalyst feed control. FIG.

9 ist ein Flussdiagramm, um einen Verarbeitungsfluss einer Katalysatoreinsatzsteuerungsroutine zu zeigen. 9 FIG. 10 is a flowchart to show a processing flow of a catalyst deployment control routine. FIG.

10 ist eine Zeichnung, um eine Wirkung der Ausführungsform 1 darzustellen. 10 FIG. 12 is a drawing to show an effect of Embodiment 1. FIG.

11 ist eine Zeichnung, um eine bekannte Technik darzustellen. 11 is a drawing to represent a known technique.

12 ist eine Ansicht, um eine allgemeine Konfiguration eines Maschinensteuersystems einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zu zeigen. 12 FIG. 14 is a view to show a general configuration of a machine control system of an embodiment 2 of the present invention.

13 ist ein Flussdiagramm, um einen Verarbeitungsfluss einer Sensorerwiderungsfähigkeitssteuerungsroutine zu zeigen. 13 FIG. 10 is a flowchart to show a flow of processing of a sensor response control routine. FIG.

Ausführungsformen zum Ausführen der ErfindungEmbodiments for carrying out the invention

Im Folgenden werden Ausführungsformen beschrieben, in denen eine Art zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist.In the following, embodiments will be described in which one way of carrying out the present disclosure is carried out.

Ausführungsform 1 Embodiment 1

Eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung wird ausgehend von 1 bis 10 beschrieben.An embodiment 1 of the present disclosure is based on 1 to 10 described.

Zuerst wird ausgehend von 1 eine allgemeine Konfiguration eines gesamten Maschinensteuersystems beschrieben.First, starting from 1 describes a general configuration of an entire engine control system.

Ein Einlassrohr 12 einer Maschine 11 ist bereitgestellt mit einem Drosselventil 13, dessen Öffnung durch einen Motor oder Ähnliches gesteuert ist, und mit einem Drosselöffnungssensor 14, der eine Öffnung des Drosselventils 13 (Drosselposition) fühlt. Außerdem ist jeder der Zylinder der Maschine 11 mit einem Kraftstoffeinspritzventil 15 zum Durchführen einer Direkteinspritzung oder einer Einlassöffnungseinspritzung bereitgestellt, während ein Zylinderkopf der Maschine 11 an jedem der Zylinder eine Zündkerze 16 befestigt aufweist. Ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem der Zylinder wird durch eine Funkenabgabe von jeder Zündkerze 16 gezündet.An inlet pipe 12 a machine 11 is provided with a throttle valve 13 whose opening is controlled by a motor or the like and with a throttle opening sensor 14 , the one opening of the throttle valve 13 (Throttle position) feels. Besides, each of the cylinders is the machine 11 with a fuel injector 15 for performing direct injection or intake port injection while a cylinder head of the engine 11 on each of the cylinders a spark plug 16 attached has. An air-fuel mixture in each of the cylinders is provided by a spark discharge from each spark plug 16 ignited.

Andererseits weist ein Abgasrohr 17 der Maschine 11 einen Drei-Wege-Katalysator 18 auf, der CO, HC und NOx in einem darin bereitgestellten Abgas reinigt, und einen NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators 18 bereitgestellt aufweist. Der NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 weist die folgende Charakteristik auf: nämlich, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 strömenden Abgases mager ist, adsorbiert der NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 das NOx in dem Abgas, während, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 strömenden Abgases fett ist, reduziert, reinigt und gibt der NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 adsorbiertes NOx ab.On the other hand, has an exhaust pipe 17 the machine 11 a three-way catalyst 18 which purifies CO, HC and NO x in an exhaust gas provided therein, and a NO x storage reduction catalyst 19 downstream of the three-way catalyst 18 has provided. The NOx storage reduction catalyst 19 has the following characteristic: namely, when an air-fuel ratio of the into the NOx storage reduction catalyst 19 flowing lean exhaust gas adsorbed, the NOx storage reduction catalyst 19 the NO x in the exhaust gas while, when the air-fuel ratio of the in the NO x storage reduction catalyst 19 flowing exhaust gas is rich, reduces, cleans and gives the NOx storage reduction catalyst 19 through the NOx storage reduction catalyst 19 Adsorbed NOx.

Außerdem weist das Abgasrohr 17 Abgassensoren 20, 21 auf, von denen jeder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fühlt, oder fühlt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett oder mager ist, die stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators 18 liegend bereitgestellt sind. Als jeder der Abgassensoren 20, 21 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (linearer A/F-Sensor) zum Abgeben eines linearen Luft-Kraftstoff-Verhältnissignals entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases oder ein Sauerstoffsensor (O2-Sensor) verwendet, dessen Abgabespannung abhängig davon umgekehrt wird, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mit Bezug auf eine stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder mager ist. Außerdem weist das Abgasrohr 17 einen Sauerstoffsensor (O2-Sensor) 28 auf, der als Abgassensor stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 angeordnet ist. Die Abgabespannung des Sauerstoffsensors wird abhängig davon umgekehrt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mit Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder mager ist.In addition, the exhaust pipe has 17 exhaust gas sensors 20 . 21 or each of which senses the air-fuel ratio of the exhaust gas, or senses whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean, upstream and downstream of the catalyst 18 lying provided. As each of the exhaust gas sensors 20 . 21 is an air-fuel ratio sensor (linear A / F sensor) for outputting a linear air-fuel ratio signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas or an oxygen sensor (O 2 sensor) is used, the output voltage thereof is reversed Whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or lean with respect to a stoichiometric air-fuel ratio. In addition, the exhaust pipe has 17 an oxygen sensor (O 2 sensor) 28 as the exhaust gas downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 is arranged. The output voltage of the oxygen sensor is reversed depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas with respect to the stoichiometric air-fuel ratio is rich or lean.

Darüber hinaus weist das vorliegende System verschiedene Sensoren wie z. B. einen Kurbelwinkelsensor 22 zum Abgeben eines Impulssignals jedes mal, wenn eine Kurbelwelle (in der Zeichnung nicht gezeigt) der Maschine 11 um einen bestimmten Kurbelwinkel gedreht wird, einen Luftstromsensor 23 zum Fühlen eines Einlassluftvolumens der Maschine 11 und einen Kühlmitteltemperatursensor 24 zum Fühlen einer Kühlmitteltemperatur der Maschine 11. Ein Kurbelwinkel und eine Maschinendrehzahl werden ausgehend von dem Abgabesignal des Kurbelwinkelsensors 22 gefühlt.In addition, the present system has various sensors such. B. a crank angle sensor 22 for outputting a pulse signal every time a crankshaft (not shown in the drawing) of the engine 11 is rotated by a certain crank angle, an air flow sensor 23 for sensing an intake air volume of the engine 11 and a coolant temperature sensor 24 for sensing a coolant temperature of the engine 11 , A crank angle and an engine speed are calculated from the output signal of the crank angle sensor 22 felt.

Die Abgaben dieser Maschinensensoren werden in eine elektronische Steuereinheit (im Folgenden als ”ECU” bezeichnet) 25 eingegeben. Die ECU 25 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer konstruiert und führt verschiedene Programme aus, die in einem eingebauten ROM (Speichermedium) gespeichert sind, und zum Steuern der Maschine verwendet werden, um dabei eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Zündzeit, eine Drosselöffnung (Einlassluftvolumen) und Ähnliches gemäß einem Maschinenbetriebszustand zu steuern.The charges of these machine sensors are transferred to an electronic control unit (hereinafter referred to as "ECU") 25 entered. The ECU 25 is mainly constructed of a microcomputer and executes various programs stored in a built-in ROM and used for controlling the engine to thereby a fuel injection amount, an ignition timing, a throttle opening (intake air volume) and the like according to an engine operating condition Taxes.

Als nächstes wird die Konstruktion des Sauerstoffsensors 28 ausgehend von 2 beschrieben.Next is the construction of the oxygen sensor 28 starting from 2 described.

Der Sauerstoffsensor 28 weist ein Sensorelement 31 einer tassenartigen Struktur auf. Tatsächlich ist das Sensorelement 31 in einer derartigen Weises konstruiert, dass das Gesamte des Elements in einem Gehäuse oder einer Elementabdeckung aufgenommen ist, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, und in dem Abgasrohr 17 der Maschine 11 angeordnet ist.The oxygen sensor 28 has a sensor element 31 a cup-like structure. Actually, the sensor element 31 in such a manner that the whole of the element is housed in a housing or an element cover, which are not shown in the drawing, and in the exhaust pipe 17 the machine 11 is arranged.

In dem Sensorelement 31 ist eine feste Elektrolytschicht 32 (festes Elektrolytmaterial) in einem Querschnitt betrachtet in der Form einer Tasse ausgebildet, und es weist an seiner äußeren Oberfläche eine Auslasselektrodenschicht 33 befestigt auf und weist an seiner inneren Oberfläche eine Umgebungselektrodenschicht 34 befestigt auf. Die feste Elektrolytschicht 32 ist aus einem Sauerstoffionen leitenden gesinterten Oxidmaterial ausgebildet, in dem CaO, MgO, Y2O3 oder Yb2O3 als Stabilisator in ZrO2, HfO2, ThO2 oder Bi2O3 gelöst ist. Außerdem ist jede der Elektrodenschichten 33, 34 aus einem Edelmetall wie z. B. Platin ausgebildet, das eine verbesserte katalytische Aktivität aufweist, und weist eine poröse chemische Plattierung oder Ähnliches an ihrer Oberfläche angewendet auf. Diese Elektrodenschichten 33, 34 bilden ein Paar gegenüberliegender Elektroden (Sensorelektroden). Ein durch die feste Elektrolytschicht 32 umgebener innerer Raum wird eine Umgebungskammer 35 und die Umgebungskammer 35 weist darin aufgenommen eine Heizvorrichtung (Heizer) 36 auf. Der Heizer 36 weist eine Heizkapazität auf, die ausreichend zum Aktivieren des Sensorelements 31 ist, und das gesamte Sensorelement 31 wird durch die Heizenergie des Heizers 36 geheizt. Eine Aktivierungstemperatur des Sauerstoffsensors 28 ist z. B. annähernd 350 bis 400°C. Hier weist die Umgebungskammer 35 die dorthin eingebrachte Umgebung auf und somit weist ihr Inneres eine bestimmte Sauerstoffkonzentration gehalten auf, wodurch die Umgebungselektrodenschicht 34 der Umgebung in der Umgebungskammer 35 ausgesetzt ist.In the sensor element 31 is a solid electrolyte layer 32 (solid electrolyte material) formed in a cross section in the form of a cup, and has on its outer surface an outlet electrode layer 33 attached to and has on its inner surface an environmental electrode layer 34 attached on. The solid electrolyte layer 32 is formed of an oxygen ion-conductive sintered oxide material in which CaO, MgO, Y 2 O 3 or Yb 2 O 3 is dissolved as a stabilizer in ZrO 2 , HfO 2 , ThO 2 or Bi 2 O 3 . In addition, each of the electrode layers 33 . 34 from a precious metal such. For example, platinum having an improved catalytic activity is formed, and has a porous chemical plating or the like applied on its surface. These electrode layers 33 . 34 make up a pair of opposite ones Electrodes (sensor electrodes). A through the solid electrolyte layer 32 Surrounded inner space becomes an environmental chamber 35 and the environmental chamber 35 has included a heater (heater) 36 on. The heater 36 has a heating capacity sufficient to activate the sensor element 31 is, and the entire sensor element 31 is due to the heating energy of the heater 36 heated. An activation temperature of the oxygen sensor 28 is z. B. approximately 350 to 400 ° C. Here is the environmental chamber 35 the environment introduced thereon, and thus its interior has kept a certain oxygen concentration, whereby the surrounding electrode layer 34 the environment in the environmental chamber 35 is exposed.

In dem Sensorelement 31 befindet sich das Äußere (die Elektrodenschicht 33) der festen Elektrolytschicht 32 in einer Auslassumgebung, und das Innere (Elektrodenschicht 34) der festen Elektrolytschicht 32 befindet sich in der Umgebung, wodurch eine elektromotorische Kraft gemäß einem Unterschied in der Sauerstoffkonzentration (einem Unterschied in einem Sauerstoffpartialdruck) zwischen diesen Umgebungen zwischen den Elektrodenschichten 33, 34 erzeugt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, in dem Sensorelement 31 wird eine unterschiedliche elektromotorische Kraft dementsprechend erzeugt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder mager ist. Auf diese Weise gibt der Sauerstoffsensor 28 ein Elektromotorik-Kraft-Signal entsprechend der Sauerstoffkonzentration (nämlich dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis) des Abgases ab.In the sensor element 31 is the exterior (the electrode layer 33 ) of the solid electrolyte layer 32 in an outlet environment, and the interior (electrode layer 34 ) of the solid electrolyte layer 32 is in the vicinity, whereby an electromotive force according to a difference in oxygen concentration (a difference in oxygen partial pressure) between these environments between the electrode layers 33 . 34 is produced. In other words, in the sensor element 31 Accordingly, a different electromotive force is generated according to whether the air-fuel ratio is rich or lean. In this way, the oxygen sensor gives 28 an electromotive force signal corresponding to the oxygen concentration (namely, the air-fuel ratio) of the exhaust gas.

Wie aus 3 ersichtlich ist, erzeugt das Sensorelement 31 eine unterschiedliche elektromotorische Kraft dementsprechend, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder mager ist, mit Bezug auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Überschussluftverhältnis λ = 1) und weist eine Charakteristik derart auf, dass die elektromotorische Kraft plötzlich nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Überschussluftverhältnis λ = 1) geändert wird. Insbesondere, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, ist die elektromotorisch Kraft, die durch das Sensorelement 31 erzeugt wird, annähernd 0,9 V, während die durch das Sensorelement 31 erzeugte elektromotorisch Kraft annähernd 0 V beträgt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist.How out 3 can be seen, generates the sensor element 31 Accordingly, a different electromotive force corresponding to whether the air-fuel ratio is rich or lean, with respect to a stoichiometric air-fuel ratio (excess air ratio λ = 1) and has a characteristic such that the electromotive force suddenly close to the stoichiometric air Fuel ratio (excess air ratio λ = 1) is changed. In particular, when the air-fuel ratio is rich, the electromotive force generated by the sensor element 31 is generated, approximately 0.9 V, while passing through the sensor element 31 generated electromotive force is approximately 0 V when the air-fuel ratio is lean.

Wie aus 2 ersichtlich ist, weist das Sensorelement 31 die Auslasselektrodenschicht 33 auf, die geerdet ist, und weist die Umgebungselektrodenschicht 34 auf, die mit einem Mikrocomputer 26 verbunden ist. Wenn das Sensorelement 31 eine elektromotorisch Kraft gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (der Sauerstoffkonzentration) des Abgases erzeugt, wird ein Sensorfühlsignal entsprechend der elektromotorischen Kraft zu dem Mikrocomputer 26 abgegeben. Der Mikrocomputer 26 ist in z. B. der ECU 25 eingebaut und berechnet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem Sensorfühlsignal. Hier kann der Mikrocomputer 26 ausgehend von den gefühlten Ergebnissen der voranstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren eine Maschinendrehzahl oder ein Einlassluftvolumen berechnen.How out 2 can be seen, the sensor element has 31 the outlet electrode layer 33 which is grounded, and has the surrounding electrode layer 34 on that with a microcomputer 26 connected is. When the sensor element 31 generates an electromotive force according to the air-fuel ratio (the oxygen concentration) of the exhaust gas, a sensor sensing signal corresponding to the electromotive force to the microcomputer 26 issued. The microcomputer 26 is in z. The ECU 25 built-in and calculates the air-fuel ratio based on the sensor sensor signal. Here can the microcomputer 26 calculate an engine speed or intake air volume based on the sensed results of the various sensors described above.

Wenn die Maschine 11 betrieben wird, wird übrigens ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases aufeinanderfolgend variiert, und in einigen Fällen wiederholt zwischen einem fetten Wert und einem mageren Wert variiert. Wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf diese Weise variiert wird, falls die Fühlerwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 niedrig ist, wird befürchtet, dass die niedrige Fühlerwiderungsfähigkeit eine schlechte Wirkung auf die Leistungsfähigkeit der Maschine 11 verursacht. Zum Beispiel wird befürchtet, dass die Menge der NOx in dem Abgas mehr als erwartet erhöht wird, wenn die Maschine 11 mit einer hohen Last betrieben wird.When the machine 11 Incidentally, an actual air-fuel ratio of the exhaust gas is successively varied, and in some cases varied repeatedly between a rich value and a lean value. When the actual air-fuel ratio is varied in this way, if the sensor resistance of the oxygen sensor 28 is low, it is feared that the low sensor response will have a bad effect on the performance of the machine 11 caused. For example, it is feared that the amount of NO x in the exhaust gas will increase more than expected when the engine is running 11 operated with a high load.

Die Fühlerwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28, wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen dem fetten Wert und dem mageren Wert variiert wird, wird beschrieben. Wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegend) zwischen dem fetten Wert und dem mageren Wert in dem von der Maschine 11 abgegebenen Abgas variiert wird, wird die Bestandteilzusammensetzung des Abgases geändert. Wenn das Bestandteil des Abgases verbleibt, direkt bevor die Bestandteilzusammensetzung des Abgases geändert wird, wird zu dieser Zeit eine Änderung in der Abgabe des Sauerstoffsensors 28 zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis langsam, nachdem die Bestandteilzusammensetzung des Abgases geändert wurde (d. h. die Erwiderungsfähigkeit der Sensorabgabe). Insbesondere, wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Wert auf den mageren Wert geändert wird, wie aus 4A ersichtlich ist, verbleibt direkt, nachdem das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf den mageren Wert geändert wurde, HC oder Ähnliches, das ein fettes Bestandteil ist, nahe der Auslasselektrodenschicht 33, und somit wird die Reaktion eines mageren Bestandteils (NOx oder Ähnliches) an der Sensorelektrode durch das fette Bestandteil verhindert. Als Ergebnis wird der Sauerstoffsensor 28 in der Erwiderungsfähigkeit einer mageren Abgabe verringert. Wenn andererseits das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem mageren Wert auf den fetten Wert geändert wird, wie aus 4B ersichtlich ist, direkt nachdem das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf den fetten Wert geändert wurde, verbleibt NOx oder Ähnliches, das ein mageres Bestandteil ist, nahe der Auslasselektrodenschicht 33, und somit wird die Reaktion eines fetten Bestandteils (HC oder Ähnliches) an der Sensorelektrode durch das magere Bestandteil verhindert. Als Ergebnis ist der Sauerstoffsensor 28 in der Erwiderungsfähigkeit einer fetten Abgabe verringert.The sensor response of the oxygen sensor 28 That is, when the actual air-fuel ratio is varied between the rich value and the lean value, it will be described. When the actual air-fuel ratio (actual air-fuel ratio downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 lying) between the rich value and the lean value in the machine 11 is varied, the constituent composition of the exhaust gas is changed. If the constituent of the exhaust gas remains just before the constituent composition of the exhaust gas is changed, a change in the output of the oxygen sensor becomes at this time 28 to the air-fuel ratio slowly after the constituent composition of the exhaust gas has been changed (ie, the responsiveness of the sensor output). In particular, when the actual air-fuel ratio is changed from the rich value to the lean value, as shown 4A is apparent, immediately after the actual air-fuel ratio is changed to the lean value, HC or the like, which is a rich component, remains near the outlet electrode layer 33 , and thus the reaction of a lean component (NO x or the like) to the sensor electrode by the rich component is prevented. As a result, the oxygen sensor becomes 28 decreased in the responsiveness of a lean delivery. On the other hand, when the actual air-fuel ratio is changed from the lean value to the rich value, as shown 4B it can be seen that immediately after the actual air-fuel ratio has been changed to the rich value, NOx or the like, which is a lean component, remains near the outlet electrode layer 33 , and thus the reaction of a rich component (HC or the like) on the sensor electrode becomes prevents the lean component. As a result, the oxygen sensor 28 decreased in the responsiveness of a fat donation.

Eine Änderung der Abgabe des Sauerstoffsensors 21 wird durch Einsatz eines in 5 dargestellten Zeitdiagramms beschrieben. Wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis in 5 zwischen einem fetten Wert und einem mageren Wert geändert wird, wird eine Sensorabgabe (Abgabe des Sauerstoffsensors 28) gemäß einer Änderung in dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einem Fettgasfühlwert (0,9 V) und einem Magergasfühlwert (0 V) geändert. Jedoch wird in diesem Fall die Sensorabgabe mit einer Verzögerung zu der Änderung in dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert. Wenn in 5 das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Wert auf den mageren Wert geändert wird, wird die Sensorabgabe mit einer Verzögerung von TD1 zu der Änderung in dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert, während, wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem mageren Wert zu dem fetten Wert geändert wird, die Sensorabgabe mit einer Verzögerung von TD2 zu der Änderung in dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert wird.A change in the output of the oxygen sensor 21 is by using an in 5 described timing diagram described. When the actual air-fuel ratio in 5 is changed between a rich value and a lean value, a sensor output (output of the oxygen sensor 28 ) is changed in accordance with a change in the actual air-fuel ratio between a rich gas sensing value (0.9 V) and a lean gas sensing value (0 V). However, in this case, the sensor output is changed with a delay to the change in the actual air-fuel ratio. When in 5 If the actual air-fuel ratio is changed from the rich value to the lean value, the sensor output is changed to the change in the actual air-fuel ratio with a delay of TD1, while if the actual air-fuel ratio of is changed to the lean value to the rich value, the sensor output is changed with a delay of TD2 to the change in the actual air-fuel ratio.

Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 2 ersichtlich ist, ein konstanter Stromkreis 27 als konstanter Stromzufuhrabschnitt mit der Umgebungselektrodenschicht 34 verbunden, und der Mikrocomputer 26 steuert die Zufuhr eines konstanten Stroms ”Ics” durch den konstanten Stromkreis 27, um dabei dafür zu sorgen, dass der Strom in eine bestimmte Richtung zwischen dem Paar Sensorelektroden (Auslasselektrodenschicht 33 und Umgebungselektrodenschicht 34) fließt, was im Gegenzug die Abgabecharakteristik des Sauerstoffsensors 28 ändert, um dabei die Fühlerwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 zu ändern. In diesem Fall stellt der Mikrocomputer 26 eine Richtung und eine Menge des konstanten Stroms ”Ics” ein, der zwischen dem Paar Sensorelektroden fließt, und steuert den konstanten Stromkreis 27 in einer derartigen Weise, dass der konstante Strom ”Ics” fließt, der die eingestellte Richtung und Menge aufweist.Thus, in the present embodiment, as shown in FIG 2 It can be seen, a constant circuit 27 as a constant Stromzufuhrabschnitt with the surrounding electrode layer 34 connected, and the microcomputer 26 controls the supply of a constant current "Ics" through the constant circuit 27 in order to cause the current to flow in a certain direction between the pair of sensor electrodes (outlet electrode layer 33 and surrounding electrode layer 34 ) flows, which in turn the discharge characteristic of the oxygen sensor 28 changes, thereby taking the sensor response of the oxygen sensor 28 to change. In this case, the microcomputer stops 26 a direction and an amount of the constant current "Ics" flowing between the pair of sensor electrodes, and controls the constant circuit 27 in such a manner that the constant current "Ics" flows having the set direction and amount.

In größerem Detail ist der konstante Stromkreis 27 ein Stromkreis, der die Umgebungselektrodenschicht 34 mit dem konstanten Strom ”Ics” in entweder einer Richtung nach vorwärts oder einer Richtung nach Rückwärts versorgt, und der variabel die Fließrate des konstanten Stroms ”Ics” anpassen kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, der Mikrocomputer 26 steuert den konstanten Strom ”Ics” durch eine PWM-Steuerung variabel. In diesem Fall wird der konstante Strom ”Ics” in dem konstanten Stromkreis 27 gemäß einem Einschaltdauersignal angepasst, das von dem Mikrocomputer 26 abgegeben wird, und es wird dafür gesorgt, dass der konstante Strom ”Ics” mit gesteuerter Fließrate zwischen den Sensorelektroden (zwischen der Auslasselektrodenschicht 33 und der Umgebungselektrodenschicht 34) fließt.In greater detail is the constant circuit 27 a circuit that covers the surrounding electrode layer 34 is supplied with the constant current "Ics" in either a forward direction or a backward direction, and which can variably adjust the flow rate of the constant current "Ics". In other words, the microcomputer 26 controls the constant current "Ics" variably by a PWM control. In this case, the constant current becomes "Ics" in the constant current circuit 27 adapted in accordance with a power-on signal from the microcomputer 26 and the controlled current flow constant "Ics" is established between the sensor electrodes (between the outlet electrode layer 33 and the surrounding electrode layer 34 ) flows.

In der vorliegenden Ausführungsform ist angenommen, dass der konstante Strom ”Ics”, der in die Richtung von der Auslasselektrodenschicht 33 zu der Umgebungselektrodenschicht 34 fließt, ein negativer konstanter Strom (–”Ics”) ist, während der konstante Strom ”Ics”, der in die Richtung von der Umgebungselektrodenschicht 34 zu der Auslasselektrodenschicht 33 fließt, als ein positiver konstanter Strom (+”Ics”) angenommen wird.In the present embodiment, it is assumed that the constant current "Ics" flowing in the direction from the outlet electrode layer 33 to the surrounding electrode layer 34 flows, a negative constant current (- "Ics") is, while the constant current "Ics", which is in the direction of the surrounding electrode layer 34 to the outlet electrode layer 33 flows as a positive constant current (+ "Ics") is assumed.

Zum Beispiel wird in dem Fall, in dem die Fühlerwiderungsfähigkeit (magere Empfindlichkeit), wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Wert zu dem mageren Wert geändert wird, verbessert wird, wie aus 6A ersichtlich ist, dafür gesorgt, dass der konstante Strom ”Ics” (negativer konstanter Strom ”Ics”) in einer derartigen Weise fließt, dass Sauerstoff von der Umgebungselektrodenschicht 34 zu der Auslasselektrodenschicht 33 durch die feste Elektrolytschicht 32 zugeführt wird. In diesem Fall wird der Sauerstoff von der Umgebung zu dem Auslass zugeführt, wodurch eine Oxidationsreaktion des fetten Bestandteils (HC), das um die Elektrodenschicht 33 herum vorhanden ist (verbleibt), beschleunigt wird, und somit kann das fette Bestandteil schnell durch die beschleunigte Oxidationsreaktion entfernt werden. Auf diese Weise kann das magere Bestandteil (NOx) einfach in der Auslasselektrodenschicht 33 reagiert werden, was in einer Verbesserung der Erwiderungsfähigkeit der mageren Abgabe des Sauerstoffsensors 28 resultiert.For example, in the case where the sensor response (lean sensitivity) is improved when the actual air-fuel ratio is changed from the rich value to the lean value, as shown in FIG 6A is seen that the constant current "Ics" (negative constant current "Ics") flows in such a way that oxygen from the surrounding electrode layer 34 to the outlet electrode layer 33 through the solid electrolyte layer 32 is supplied. In this case, the oxygen is supplied from the environment to the outlet, whereby an oxidation reaction of the rich component (HC) that surrounds the electrode layer 33 is around, accelerated, and thus the fat component can be rapidly removed by the accelerated oxidation reaction. In this way, the lean component (NO x ) can easily be contained in the outlet electrode layer 33 which results in an improvement in the responsiveness of the lean output of the oxygen sensor 28 results.

Andererseits wird in dem Fall, in dem die Fühlerwiderungsfähigkeit (fett-Empfindlichkeit), wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem mageren Wert zu dem fetten Wert geändert wird, verbessert wird, wie aus 6B ersichtlich ist, dafür gesorgt, dass der konstante Strom ”Ics” (positiver konstanter Strom ”Ics”) in einer derartigen Weise fließt, dass Sauerstoff von der Auslasselektrodenschicht 33 durch die feste Elektrolytschicht 32 zu der Umgebungselektrodenschicht 34 zugeführt wird. In diesem Fall wird der Sauerstoff von dem Auslass zu der Umgebung zugeführt, wodurch eine Reduktionsreaktion des um die Auslasselektrodenschicht 33 herum vorhandenen (verbleibenden) mageren Bestandteils (NOx) beschleunigt wird, und somit kann das magere Bestandteil schnell durch die beschleunigte Reduktionsreaktion entfernt werden. Auf diese Weise kann der fette Bestandteil (HC) einfach in der Auslasselektrodenschicht 33 reagieren, was in einer Verbesserung der Erwiderungsfähigkeit der fetten Abgabe des Sauerstoffsensors 28 resultiert.On the other hand, in the case where the sensor response (fat sensitivity) is improved when the actual air-fuel ratio is changed from the lean value to the rich value, as shown in FIG 6B is seen that the constant current "Ics" (positive constant current "Ics") flows in such a way that oxygen from the outlet electrode layer 33 through the solid electrolyte layer 32 to the surrounding electrode layer 34 is supplied. In this case, the oxygen is supplied from the outlet to the environment, whereby a reduction reaction of the around the outlet electrode layer 33 The lean constituent (NO x ) present is accelerated around, and thus the lean constituent can be rapidly removed by the accelerated reduction reaction. In this way, the rich component (HC) can easily be contained in the outlet electrode layer 33 react, resulting in an improvement of the responsiveness of the oxygen sensor fat dispensing 28 results.

7 ist ein Diagramm, um eine Abgabecharakteristik (Charakteristik der elektromotorischen Kraft) des Sauerstoffsensors 28 in dem Fall zu zeigen, in dem die Fühlerwiderungsfähigkeit (magere Empfindlichkeit), wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Wert zu dem mageren Wert geändert wird, und in dem Fall, in dem die Fühlerwiderungsfähigkeit (fette Empfindlichkeit), wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem mageren Wert zu dem fetten Wert geändert wird, zu zeigen. 7 FIG. 12 is a graph showing a discharge characteristic (characteristic of electromotive force) of the oxygen sensor. FIG 28 in the case where the sensor resistance (lean sensitivity) is changed when the actual air-fuel ratio is changed from the rich value to the lean value and in the case where the sensor response (rich sensitivity) when the actual air-fuel ratio is changed from the lean value to the rich value.

Um die Fühlerwiderungsfähigkeit (magere Empfindlichkeit) in einem Fall zu verbessern, in dem das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Wert zu dem mageren Wert geändert wird, wie voranstehend beschrieben wurde, wird, wenn dafür gesorgt ist, dass der negative konstante Strom ”Ics” in einer derartigen Weise fließt, dass der Sauerstoff von der Umgebungselektrodenschicht 34 durch die feste Elektrolytschicht 32 zu der Auslasselektrodenschicht 33 zugeführt wird (sh. 6A), eine Abgabecharakteristikkurve zu einem fetten Bereich (im genaueren Detail zu dem fetten Bereich und zu dem Bereich, in dem die elektromotorische Kraft verringert ist) verschoben, wie durch eine Punkt-Strich-Linie (a) in 7 dargestellt ist. Sogar falls das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich in einem fetten Bereich nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet, wird in diesem Fall die Sensorabgabe eine magere Abgabe. Die Abgabecharakteristik des Sauerstoffsensors 28 ist in der Fühlerwiderungsfähigkeit (mager-Empfindlichkeit) verbessert, wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem fetten Wert zu dem mageren Wert geändert wird.In order to improve the sensor resistance (lean sensitivity) in a case where the actual air-fuel ratio is changed from the rich value to the lean value as described above, if it is ensured that the negative constant current "Ics" flows in such a way that the oxygen from the surrounding electrode layer 34 through the solid electrolyte layer 32 to the outlet electrode layer 33 is supplied (see. 6A ), a discharge characteristic curve to a rich region (in more detail about the rich region and the region where the electromotive force is decreased) is shifted as indicated by a dot-dash line (a) in FIG 7 is shown. Even if the actual air-fuel ratio is in a rich range near the stoichiometric air-fuel ratio, in this case, the sensor output becomes a lean output. The discharge characteristic of the oxygen sensor 28 is improved in sensor response (lean sensitivity) when the actual air-fuel ratio is changed from the rich value to the lean value.

Wenn andererseits, um die Fühlerwiderungsfähigkeit (fett-Empfindlichkeit) in einem Fall zu verbessern, in dem das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem mageren Wert zu dem fetten Wert geändert wird, wie voranstehend beschrieben wurde, dafür gesorgt wird, dass der positive konstante Strom ”Ics” in einer derartigen Weise fließt, dass der Sauerstoff von der Auslasselektrodenschicht 33 durch die feste Elektrolytschicht 32 zu der Umgebungselektrodenschicht 34 zugeführt wird (sh. 6B), wird die Abgabecharakteristikkurve zu einem mageren Bereich (in genauerem Detail, die Kurve der Abgabecharakteristik wird zu dem mageren Bereich verschoben, und zu dem Bereich, in dem die elektromotorische Kraft erhöht wird) verschoben, wie durch eine Punkt-Strich-Linie (b) in 7 dargestellt ist. Sogar falls das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich innerhalb eines mageren Bereichs nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet, wird die Sensorabgabe in diesem Fall eine fette Abgabe. Die Abgabecharakteristik des Sauerstoffsensors 28 ist nämlich im Fühlen der Erwiderungsfähigkeit (magere Empfindlichkeit) verbessert, wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem mageren Wert zu dem fetten Wert geändert wird.On the other hand, in order to improve the sensor response (fat sensitivity) in a case where the actual air-fuel ratio is changed from the lean value to the rich value, as described above, the positive constant is ensured Current "Ics" flows in such a way that the oxygen from the outlet electrode layer 33 through the solid electrolyte layer 32 to the surrounding electrode layer 34 is supplied (see. 6B ), the output characteristic curve is shifted to a lean region (in more detail, the output characteristic curve is shifted to the lean region and to the region where the electromotive force is increased) as indicated by a dot-dash line (b ) in 7 is shown. Even if the actual air-fuel ratio is within a lean range near the stoichiometric air-fuel ratio, the sensor output in this case becomes a rich output. The discharge characteristic of the oxygen sensor 28 namely, in feeling the responsiveness (lean sensitivity) is improved when the actual air-fuel ratio is changed from the lean value to the rich value.

In der vorliegenden Ausführungsform 1 führt die ECU 25 (oder der Mikrocomputer 26) eine Katalysatoreinsatzsteuerungsroutine durch, die in 9 dargestellt ist, die später beschrieben wird, und bestimmt dabei gemäß dem Betriebszustand der Maschine 11 die Richtung des konstanten Stroms ”Ics”, der zwischen den Sensorelektroden (zwischen der Auslasselektrodenschicht 33 und der Umgebungselektrodenschicht 34) fließt, und steuert den konstanten Stromkreis 27 in einer derartigen Weise, dass der konstante Strom ”Ics” in die bestimmte Richtung fließt. Sogar falls ein Zustand des in den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 strömenden Abgases durch den Betriebszustand der Maschine 11 geändert wird, um dabei eine Änderung des Zustands des Abgases stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegend zu verursachen, ändert auf diese Weise die ECU 25 (oder der Mikrocomputer 26) die Abgabecharakteristik des Sauerstoffsensors 28 gemäß der Änderung des Zustands des Abgases, und kann somit die Fühlerwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessern.In the present embodiment 1, the ECU performs 25 (or the microcomputer 26 ) performs a catalyst feed control routine that is described in U.S. Pat 9 is shown, which will be described later, and thereby determines according to the operating state of the machine 11 the direction of the constant current "Ics" that exists between the sensor electrodes (between the outlet electrode layer 33 and the surrounding electrode layer 34 ) flows, and controls the constant circuit 27 in such a manner that the constant current "Ics" flows in the specific direction. Even if a condition of the NOx storage reduction catalyst 19 flowing exhaust gas by the operating condition of the machine 11 thereby changing a state of the exhaust gas downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 cause the ECU to change 25 (or the microcomputer 26 ) the discharge characteristic of the oxygen sensor 28 according to the change of the state of the exhaust gas, and thus can the sensor resistance of the oxygen sensor 28 improve.

Insbesondere, wie durch ein Zeitdiagramm in 8 dargestellt ist, wenn ein bestimmter Magerbetriebleistungsfähigkeitszustand erfüllt ist, während die Maschine 11 betrieben wird, wird eine Steuerung einer mageren Verbrennung zum Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines zu der Maschine 11 zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemischs auf einen magereren Wert als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1) durchgeführt, um dabei das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen. Zu einer Zeit t1, zu der die Abgabe des Sauerstoffsensors 28 während der Steuerung magerer Verbrennung nicht größer als ein bestimmter Mager-Bestimmungsschwellwert (z. B. 0,45 V) wird, wird bestimmt, dass NOx (mageres Bestandteil) beginnt, zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abgegeben zu werden. Dann wird die Steuerung magerer Verbrennung angehalten, und eine Steuerung einer fetten Verbrennung zum Steuern des zu der Maschine 11 zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemischs auf einen fetteren Wert als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1) wird durchgeführt, um dabei das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen. Zu einer Zeit t2, zu der die Abgabe des Sauerstoffsensors 28 nicht kleiner als ein bestimmter Fett-Bestimmungsschwellwert (z. B. 0,45 V) während der Steuerung fetter Verbrennung wird, wird bestimmt, dass HC und CO (fette Bestandteile) beginnen zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abgegeben zu werden. Dann wird die Steuerung fetter Verbrennung angehalten, und die Steuerung magerer Verbrennung wird durchgeführt. Auf diese Weise werden die Steuerung magerer Verbrennung und die Steuerung fetter Verbrennung und abwechselnd durchgeführt.In particular, as indicated by a timing diagram in FIG 8th is shown when a certain lean operation performance state is satisfied while the engine 11 is operated, a lean combustion control becomes to control the air-fuel ratio of one to the engine 11 supplied air-fuel mixture to a leaner value than the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1) performed to thereby burn the air-fuel mixture with a lean air-fuel ratio. At a time t1 to which the output of the oxygen sensor 28 during the lean combustion control is not larger than a predetermined lean-determination threshold (z. B. 0.45 V), it is determined that NO x (lean component) starts to the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 to be delivered. Then, the lean-burn control is stopped, and a rich-burn control for controlling the engine 11 A fuel-to-fuel ratio to be supplied to a richer value than the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1) is performed to thereby burn the air-fuel mixture having a rich air-fuel ratio. At a time t2, to which the output of the oxygen sensor 28 does not become smaller than a certain rich determination threshold (eg, 0.45 V) during the rich combustion control, it is determined that HC and CO (rich components) start to the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 to be delivered. Then the rich combustion control is stopped and the control becomes leaner Combustion is carried out. In this way, the lean-burn control and the rich-burn control are performed alternately.

Zu der Zeit wird während der Steuerung magerer Verbrennung der konstante Stromkreis 27 in einer derartigen Weise gesteuert, dass der konstante Strom ”Ics” in die Richtung fließt, in der die magere Empfindlichkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert wird, um dabei die Mager-Erwiderungsfähigkeit (Fühlerwiderungsfähigkeit betreffend das magere Bestandteil) zu verbessern. In diesem Fall wird der konstante Stromkreis 27 in einer derartigen Weise gesteuert, dass der konstante Strom ”Ics” (negativer konstanter Strom ”Ics”) in die Richtung fließt, in der der Sauerstoff von der Umgebungselektrodenschicht 34 zu der Auslasselektrodenschicht 33 zugeführt wird. Andererseits wird der konstante Stromkreis 27 während der Steuerung fetter Verbrennung in einer derartigen Weise gesteuert, dass der konstante Strom ”Ics” in die Richtung fließt, in der die fette Empfindlichkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert wird, um dabei die Fett-Erwiderungsfähigkeit (Fühlerwiderungsfähigkeit betreffend den fetten Bestandteil) verbessert wird. In diesem Fall wird der konstante Stromkreis 27 in einer derartigen Weise gesteuert, dass der konstante Strom ”Ics” (positiver konstanter Strom ”Ics”) in die Richtung fließt, in der der Sauerstoff von der Auslasselektrodenschicht 33 zu der Umgebungselektrodenschicht 34 zugeführt wird.At the time, during the lean-burn control, the constant circuit becomes 27 controlled in such a manner that the constant current "Ics" flows in the direction in which the lean sensitivity of the oxygen sensor 28 is improved to thereby improve the lean response (sensor response to the lean component). In this case, the constant circuit 27 in such a manner that the constant current "Ics" (negative constant current "Ics") flows in the direction in which the oxygen from the surrounding electrode layer flows 34 to the outlet electrode layer 33 is supplied. On the other hand, the constant circuit 27 during the rich combustion control in such a manner that the constant current "Ics" flows in the direction in which the rich sensitivity of the oxygen sensor 28 In doing so, the fat-replenishing ability (feeler response regarding the fat component) is improved. In this case, the constant circuit 27 is controlled in such a manner that the constant current "Ics" (positive constant current "Ics") flows in the direction in which the oxygen from the outlet electrode layer 33 to the surrounding electrode layer 34 is supplied.

Während der Steuerung magerer Verbrennung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 strömenden Abgases mager, und NOx (mageres Bestandteil) in dem Abgas wird durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 adsorbiert. Wenn jedoch die Menge des NOx, das durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 adsorbiert wird, erhöht wird, tritt das NOx in dem Abgas durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 und wird zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abgegeben. Falls die Mager-Erwiderungsfähigkeit (Fühlerwiderungsfähigkeit betreffend das magere Bestandteil) des Sauerstoffsensors 28 während der Steuerung magerer Verbrennung verbessert wird, wenn die Menge des NOx, das durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 adsorbiert wird, während der Steuerung magerer Verbrennung erhöht wird, um dabei einen Zustand herbeizuführen, in dem das NOx (mageres Bestandteil) zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abgegeben wird, kann aus diesem Grund der Zustand schnell durch den Sauerstoffsensor 28 gefühlt werden. Wenn ungefähr der Zustand herbeigeführt ist, in dem das NOx zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abgeben wird, nachdem die magere Verbrennung begonnen wurde, kann auf diese Weise die Steuerung magerer Verbrennung schnell angehalten werden. Somit kann die Menge der Abgabe des NOx im Vergleich mit einem bekannten System reduziert werden, das nicht eine Funktion aufweist, eine Sensorabgabecharakteristik zu ändern (sh. gestrichelte Linien in 8).During lean-burn control, the air-fuel ratio of the NOx storage reduction catalyst becomes 19 flowing exhaust gas lean, and NO x (lean component) in the exhaust gas is passed through the NOx storage reduction catalyst 19 adsorbed. However, when the amount of NO x by the NOx storage reduction catalyst 19 is adsorbed, the NO x in the exhaust gas passes through the NO x storage reduction catalyst 19 and becomes the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 delivered area. If the lean response (sensor resistance regarding the lean component) of the oxygen sensor 28 is improved during the lean combustion control, when the amount of NO x by the NOx storage reduction catalyst 19 is adsorbed, during the lean combustion control is increased to bring about a state that in which the NO x (lean component) to the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 For this reason, the condition can be rapidly passed through the oxygen sensor 28 be felt. When approximately the state is brought about, in which the NO x to the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 In this way, after the lean combustion is started, the lean-burn control can be quickly stopped. Thus, the amount of discharge of NO x can be reduced in comparison with a known system which does not have a function of changing a sensor output characteristic (see dashed lines in FIG 8th ).

Andererseits wird während der Steuerung fetter Verbrennung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 strömenden Abgases fett, und das durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 adsorbierte NOx wird reduziert, gereinigt und durch HC und CO (fette Bestandteile) in dem Abgas abgegeben. Wenn jedoch die Menge von NOx, die durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 adsorbiert wird, verringert wird, treten die HC und die CO in dem Abgas durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 durch, und werden zu dem Bereich stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegend abgegeben. Falls die Fett-Erwiderungsfähigkeit (das Fühlen einer Erwiderungsfähigkeit betreffend das fette Bestandteil) des Sauerstoffsensors 28 während der Steuerung fetter Verbrennung verbessert wird, wenn die Menge der NOx, die durch den NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 während der Steuerung fetter Verbrennung reduziert wird, um dabei einen Zustand herbeizuführen, in dem die HC und die CO (fetten Bestandteile) zu dem Bereich stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegend abgegeben werden, kann aus diesem Grund der Zustand schnell durch den Sauerstoffsensor 28 gefühlt werden. Wenn der Zustand herbeigeführt wird, indem die HC und die CO zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abgegeben werden, nachdem die Steuerung fetter Verbrennung gestartet wurde, kann auf diese Weise die Steuerung fetter Verbrennung schnell beendet werden. Somit kann die Menge der Abgabe der HC und der CO im Vergleich mit dem bekannten System reduziert werden, das nicht die Funktion aufweist, die Sensorabgabecharakteristik zu ändern (sh. gestrichelte Linien in 8).On the other hand, during the rich-combustion control, the air-fuel ratio of the NOx storage reduction catalyst becomes 19 flowing exhaust gas, and that by the NOx storage reduction catalyst 19 adsorbed NO x is reduced, purified and discharged by HC and CO (rich components) in the exhaust gas. However, if the amount of NOx passing through the NOx storage reduction catalyst 19 is adsorbed, the HC and CO in the exhaust gas pass through the NOx storage reduction catalyst 19 through, and become the region downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 lying down. In case of the fat-responsiveness (feeling of a responsiveness concerning the fat component) of the oxygen sensor 28 is improved during the control of rich combustion when the amount of NO x passing through the NOx storage reduction catalyst 19 is reduced during the rich combustion control to thereby bring about a state in which the HC and the CO (rich components) to the region downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 For this reason, the condition can be rapidly passed through the oxygen sensor 28 be felt. When the condition is brought about by the HC and the CO to the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 In this way, the rich-combustion control can be completed quickly, after the rich-burning control is started. Thus, the amount of discharge of HC and CO can be reduced in comparison with the known system which does not have the function of changing the sensor output characteristic (see dashed lines in FIG 8th ).

Im Folgenden werden Bearbeitungsinhalte der Katalysatoreinsatzsteuerroutine in 9 beschrieben, wie durch die ECU 25 (oder den Mikrocomputer 26) in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird.In the following, processing contents of the catalyst operation control routine in FIG 9 described by the ECU 25 (or the microcomputer 26 ) is performed in the present embodiment.

Die Katalysatoreinsatzsteuerroutine in 9 wird wiederholt in einem bestimmten Zeitraum während eines Zeitraums durchgeführt, während dem die Leistung der ECU 25 eingeschaltet ist, und spielt dabei eine Rolle als Stromsteuerabschnitt. Zuerst wird in dem Schritt 101 bestimmt, ob eine Leistungsfähigkeitsbedingung eines mageren Betriebs erfüllt ist. Die Leistungsfähigkeitsbedingung des mageren Betriebs dient z. B. dazu, alle der folgenden Bedingungen (1) bis (3) zu erfüllen.

  • (1) Eine Kühlmitteltemperatur der Maschine 11 ist nicht geringer als eine bestimmte Temperatur.
  • (2) Der NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 befindet sich in einem aktiven Zustand (z. B. ist eine geschätzte Temperatur oder eine gefühlte Temperatur des Katalysators 19 nicht kleiner als eine Aktivierungstemperatur, oder die Zeit, die verstreicht, seit die Maschine gestartet wurde, ist nicht geringer als eine bestimmte Zeit).
  • (3) Jeder Abschnitt des Systems (z. B. das Kraftstoffsystem und das Auslasssystem) ist nicht abnormal.
The catalyst feed control routine in FIG 9 is repeatedly carried out during a certain period during a period during which the performance of the ECU 25 is turned on, and plays a role as a current control section. First, in the step 101 determines whether a performance condition of a lean operation is satisfied. The performance condition of lean operation is used for. For example, to satisfy all of the following conditions (1) to (3).
  • (1) A coolant temperature of the engine 11 is not less than a certain temperature.
  • (2) The NOx storage reduction catalyst 19 is in an active state (eg, is an estimated temperature or temperature of the catalyst 19 not less than an activation temperature, or the time elapsed since the engine was started is not less than a certain time).
  • (3) Each section of the system (eg, the fuel system and the exhaust system) is not abnormal.

Falls eine dieser Bedingungen (1) bis (3) erfüllt sind, ist die Leistungsfähigkeitsbedingung des mageren Betriebs erfüllt. Falls jedoch eine der Bedingungen (1) bis (3) nicht erfüllt ist, ist die Leistungsfähigkeitsbedingung des mageren Zustands nicht erfüllt.If any of these conditions (1) to (3) are satisfied, the performance condition of the lean operation is satisfied. However, if one of the conditions (1) to (3) is not satisfied, the lean condition performance condition is not satisfied.

In dem Fall, in dem in diesem Schritt 101 bestimmt ist, dass die Leistungsfähigkeitsbedingung des mageren Betriebs erfüllt ist, werden Verarbeitungsschritte in den Schritten 102 bis 108 wiederholt durchgeführt. Zuerst schreitet die Routine zu Schritt 102 voran, in dem die Steuerung magerer Verbrennung zum Steuern des zu der Maschine 11 zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemischs auf einen Wert, der magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1) ist, um dabei das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen, durchgeführt wird.In the case where in this step 101 is determined that the performance condition of the lean operation is satisfied, processing steps in the steps 102 to 108 repeatedly performed. First, the routine goes to step 102 in which the lean burn control controls the engine to control the engine 11 To supply the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a value that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1), while the air-fuel mixture with the lean air-fuel ratio to burn, is performed.

Dann schreitet die Routine zu dem Schritt 103 voran, in dem der konstante Stromkreis 27 während der Steuerung magerer Verbrennung in einer derartigen Weise gesteuert wird, dass der konstante Strom ”Ics” in die Richtung fließt, in der die Mager-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert wird. Mit anderen Worten, der konstante Stromkreis 27 wird derart in einer Weise gesteuert, dass der konstante Strom ”Ics” (negativer konstanter Strom ”Ics”) in eine Richtung fließt, in der der Sauerstoff von der Umgebungselektrodenschicht 34 zu der Auslasselektrodenschicht 33 zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Mager-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert.Then the routine proceeds to the step 103 in which the constant circuit 27 during the lean burn control is controlled in such a manner that the constant current "Ics" flows in the direction in which the lean response capability of the oxygen sensor 28 is improved. In other words, the constant circuit 27 is controlled in such a manner that the constant current "Ics" (negative constant current "Ics") flows in a direction in which the oxygen from the surrounding electrode layer 34 to the outlet electrode layer 33 is supplied. In this way, the lean responsiveness of the oxygen sensor becomes 28 improved.

Dann schreitet die Routine zu Schritt 104, in dem bestimmt wird, ob die Abgabe des Sauerstoffsensors 28 nicht größer als der Mager-Bestimmungsschwellwert (z. B. 0,45 V) ist oder nicht. In dem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Abgabe des Sauerstoffsensors 28 höher als der Mager-Bestimmungsschwellwert ist, kehrt die Routine zu Schritt 102 zurück. Dann wird die Steuerung magerer Verbrennung kontinuierlich durchgeführt, und eine Steuerung zum Erhöhen der Mager-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 wird kontinuierlich durchgeführt (Schritte 102, 103).Then the routine goes to step 104 in which determines whether the output of the oxygen sensor 28 is not greater than the lean determination threshold (eg, 0.45V) or not. In the case where it is determined that the output of the oxygen sensor 28 is higher than the lean determination threshold, the routine returns to step 102 back. Then, the lean burn control is continuously performed, and a control for increasing the lean response of the oxygen sensor 28 is performed continuously (steps 102 . 103 ).

Dann wird zu einer Zeit, zu der in dem Schritt 104 bestimmt wird, dass die Abgabe des Sauerstoffsensors 28 nicht höher als der Mager-Bestimmungsschwellwert ist, bestimmt, dass begonnen wird, das NOx (mageres Bestandteil) stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 abzugeben. Dann schreitet die Routine zu Schritt 105 voran, in dem die Steuerung magerer Verbrennung beendet wird, und die Steuerung fetter Verbrennung zum Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das zu der Maschine 11 zuzuführen ist, auf einen fetteren Wert als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1) durchgeführt wird, um dabei das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen.Then, at a time, in the step 104 it is determined that the output of the oxygen sensor 28 is not higher than the lean determination threshold, it starts to determine the NOx (lean component) downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 leave. Then the routine goes to step 105 , in which the lean-burn control is terminated, and the rich-combustion control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 11 is supplied to a richer value than the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1) is performed to thereby burn the air-fuel mixture with the rich air-fuel ratio.

Dann schreitet die Routine zu schritt 106 voran, in dem der konstante Stromkreis 27 während der Steuerung fetter Verbrennung auf eine derartige Weise gesteuert wird, dass der konstante Strom ”Ics” in die Richtung fließt, in der die Fetterwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert ist. Mit anderen Worten, der konstante Stromkreis 27 wird in einer derartigen Weise gesteuert, dass der konstante Strom ”Ics” (positiver konstanter Strom ”Ics”) in die Richtung fließt, in der der Sauerstoff zu der Umgebungselektrodenschicht 34 von der Auslasselektrodenschicht 33 zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Fetterwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert.Then the routine moves on 106 in which the constant circuit 27 during the rich combustion control is controlled in such a manner that the constant current "Ics" flows in the direction in which the fatigue resistance of the oxygen sensor 28 is improved. In other words, the constant circuit 27 is controlled in such a manner that the constant current "Ics" (positive constant current "Ics") flows in the direction in which the oxygen to the surrounding electrode layer 34 from the outlet electrode layer 33 is supplied. In this way, the fatigue resistance of the oxygen sensor becomes 28 improved.

Dann schreitet die Routine zu Schritt 107 voran. Falls dann dadurch bestimmt wird, ob die Abgabe des Sauerstoffsensors 28 nicht kleiner als der Fett-Bestimmungswert (z. B. 0,45 V) ist, dass die Abgabe des Sauerstoffsensors kleiner als der Fett-Bestimmungsschwellwert ist, kehrt die Routine zu Schritt 105 zurück, in dem die Steuerung fetter Verbrennung kontinuierlich durchgeführt wird, und eine Steuerung zum Erhöhen der Fett-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 kontinuierlich durchgeführt wird (Schritte 105, 106).Then the routine goes to step 107 Ahead. If then determined by whether the output of the oxygen sensor 28 Not less than the rich determination value (for example, 0.45 V) is that the output of the oxygen sensor is smaller than the rich determination threshold value, the routine returns to step 105 back, in which the rich-combustion control is continuously performed, and a controller for increasing the rich-response capability of the oxygen sensor 28 is carried out continuously (steps 105 . 106 ).

Dann wird zu einer Zeit, zu der in Schritt 107 bestimmt wird, dass die Abgabe des Sauerstoffsensors 28 nicht kleiner als der Fett-Bestimmungsschwellwert ist, bestimmt, dass begonnen wird, HC und CO (fette Bestandteile) zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abzugeben, und dann schreitet die Routine zu Schritt 108 voran, in dem die Steuerung fetter Verbrennung beendet wird.Then at a time to step in 107 it is determined that the output of the oxygen sensor 28 is not smaller than the rich determination threshold, it determines to start HC and CO (rich components) to the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 and then the routine proceeds to step 108 in which the control of rich combustion is ended.

Andererseits schreitet in dem Fall, in dem in Schritt 101 bestimmt ist, dass die Durchführungsbedingung für den mageren Betrieb nicht erfüllt ist, die Routine zu Schritt 109 voran, in dem eine stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verbrennungssteuerung zum Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu der Maschine 11 zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemischs auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird, um dabei das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen. Dann schreitet die Routine zu Schritt 110, in dem eine Steuerung zum Nicht-Ändern der Fühlerwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 mit Bezug auf eine Bezugserwiderungsfähigkeit, nämlich eine Steuerung zum Steuern des konstanten Stroms ”Ics” auf ”0”), durchgeführt wird.On the other hand, in the case where step 101 is determined that the execution condition for the lean operation is not satisfied, the routine to step 109 ahead, in that a stoichiometric air-fuel ratio combustion control for controlling the air-fuel ratio of the engine 11 to be supplied to a stoichiometric air-fuel ratio to thereby burn the air-fuel mixture with the stoichiometric air-fuel ratio. Then the routine goes to step 110 in which a controller for not changing the sensor resistance of the oxygen sensor 28 with respect to a reference reverberation, namely, a control for controlling the constant current "Ics" to "0").

In der voranstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform 1 wird in dem System, das den stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 angeordneten Sauerstoffsensor 28 aufweist, dafür gesorgt, dass der konstante Strom zwischen den Sensorelektroden durch den außerhalb des Sauerstoffsensors 28 bereitgestellten konstanten Stromkreis 27 fließt, wodurch die Abgabecharakteristik des Sauerstoffsensors 28 geändert werden kann, und somit die Mager-Erwiderungsfähigkeit und die Fett-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert werden können. Zusätzlich muss der Sauerstoffsensor 28 nicht die elektrochemische Hilfszelle oder Ähnliches aufweisen, die darin eingebaut sind, so dass die Abgabecharakteristik des Sauerstoffsensors 28 geändert werden kann, ohne eine bemerkenswerte Konstruktionsänderung und einen Anstieg der Kosten des Sauerstoffsensors 28 zu verursachen.In the present embodiment 1 described above, in the system that is downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 arranged oxygen sensor 28 has ensured that the constant current between the sensor electrodes through the outside of the oxygen sensor 28 provided constant circuit 27 flows, reducing the output characteristic of the oxygen sensor 28 can be changed, and thus the lean response and the fat-responsiveness of the oxygen sensor 28 can be improved. In addition, the oxygen sensor must 28 do not have the auxiliary electrochemical cell or the like installed therein so that the output characteristic of the oxygen sensor 28 can be changed without a remarkable design change and an increase in the cost of the oxygen sensor 28 to cause.

Außerdem wird der konstante Stromkreis 27 während der Steuerung magerer Verbrennung in einer derartigen Weise gesteuert, dass der konstante Strom ”Ics” in die Richtung fließt, in der die Mager-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert wird. Wenn ein Zustand herbeigeführt wird, in dem das NOx (mageres Bestandteil) zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abgegeben wird, kann somit der Zustand schnell durch den Sauerstoffsensor 28 gefühlt werden, und die Steuerung magerer Verbrennung kann schnell beendet werden, wodurch die Menge der NOx Abgabe reduziert werden kann. Andererseits wird während der Steuerung fetter Verbrennung der konstante Stromkreis 27 in einer derartigen Weise gesteuert, dass der konstante Strom ”Ics” in die Richtung fließt, in der die Fett-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert ist. Wenn ein Zustand herbeigeführt wird, in dem die HC und die CO (fette Bestandteile) zu dem stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegenden Bereich abgegeben werden, kann somit der Zustand schnell durch den Sauerstoffsensor 28 gefühlt werden, und die Steuerung fetter Verbrennung kann schnell beendet werden, wodurch die Menge der Abgabe der HC und der CO reduziert werden kann. Auf diese Weise kann der NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 wirkungsvoll verwendet werden, ohne durch eine Verzögerung einer Änderung der Abgabe des Sauerstoffsensors 28 zu einer Änderung des Zustands des Abgases stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 stark beeinträchtigt zu werden, und somit kann die Abgasemission wirkungsvoll reduziert werden.In addition, the constant current circuit 27 during lean-burn control is controlled in such a manner that the constant current "Ics" flows in the direction in which the lean response of the oxygen sensor 28 is improved. When a state is brought about, in which the NO x (lean component) to the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 Thus, the state can be rapidly passed through the oxygen sensor 28 can be sensed, and the lean combustion control can be stopped quickly, whereby the amount of NO x release can be reduced. On the other hand, during the control of rich combustion, the constant electric circuit becomes 27 controlled in such a manner that the constant current "Ics" flows in the direction in which the fat-responsiveness of the oxygen sensor 28 is improved. When a state is brought about in which the HC and the CO (rich components) to the downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 Thus, the condition can be rapidly passed through the oxygen sensor 28 can be sensed, and the rich combustion control can be stopped quickly, whereby the amount of discharge of HC and CO can be reduced. In this way, the NOx storage reduction catalyst 19 be used effectively without delaying a change in the output of the oxygen sensor 28 to a change in the state of the exhaust gas downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 can be greatly affected, and thus the exhaust emission can be effectively reduced.

Übrigens kann die Abgabe E des Sauerstoffsensors 28 durch die folgende fundamentale Gleichung (Nernst-Gleichung) ausgedrückt werden. E = (R × T)/(4 × F) × In(P1/P2) Incidentally, the output E of the oxygen sensor 28 are expressed by the following fundamental equation (Nernst equation). E = (R × T) / (4 × F) × In (P1 / P2)

Hier ist ”R” die Gaskonstante; ”T” ist die Absoluttemperatur; ”F” ist die Faraday-Konstante; ”P1” ist ein Sauerstoffpartialdruck der Umgebungselektrodenschicht 34; und ”P2” ist ein Sauerstoffpartialdruck der Auslasselektrodenschicht 33.Here, "R" is the gas constant; "T" is the absolute temperature; "F" is the Faraday constant; "P1" is an oxygen partial pressure of the surrounding electrode layer 34 ; and "P2" is an oxygen partial pressure of the outlet electrode layer 33 ,

Um Variationen in der Abgabe E des Sauerstoffsensors 28 zu verringern, um dabei die Abgabe E zu stabilisieren, ist es somit wichtig, eine Sauerstoffkonzentration an der Umgebungselektrodenschicht 34 zu stabilisieren, um dabei den Sauerstoffpartialdruck P1 an der Umgebungselektrodenschicht 34 zu stabilisieren.To variations in the output E of the oxygen sensor 28 Thus, in order to stabilize the output E, it is thus important to have an oxygen concentration at the surrounding electrode layer 34 to stabilize, while the oxygen partial pressure P1 at the surrounding electrode layer 34 to stabilize.

In diesem Bezug weist der Sauerstoffsensor 28 der vorliegenden Ausführungsform 1, wie aus 10 ersichtlich ist, die der Umgebung ausgesetzte Umgebungselektrodenschicht 34 auf, so dass der Sauerstoffsensor 28 die Sauerstoffkonzentration an der Umgebungselektrodenschicht 34 unabhängig von der Sauerstoffkonzentration in der Auslasselektrodenschicht 33 immer an einen konstanten Wert (entsprechend der Umgebung) halten kann. Somit kann sogar in dem Fall, in dem der Sauerstoffsensor 28 stromabwärts des Katalysators 19 liegend angeordnet ist, mit anderen Worten, sogar in dem Fall, in dem die Sauerstoffkonzentration des durch den Sauerstoffsensor 28 gefühlten Abgases bemerkenswert verringert ist, die Abgabe des Sauerstoffsensors 28 stabilisiert werden.In this regard, the oxygen sensor 28 the present embodiment 1, as shown in FIG 10 it can be seen the environmental electrode layer exposed to the environment 34 on, leaving the oxygen sensor 28 the oxygen concentration at the surrounding electrode layer 34 regardless of the oxygen concentration in the outlet electrode layer 33 always to a constant value (according to the environment) can hold. Thus, even in the case where the oxygen sensor 28 downstream of the catalyst 19 lying, in other words, even in the case where the oxygen concentration of the through the oxygen sensor 28 the exhaust gas is remarkably reduced, the release of the oxygen sensor 28 be stabilized.

Außerdem kann die charakteristische Abgabekurve des Sauerstoffsensors 28 dadurch in den mageren Bereich verschoben werden, indem dafür gesorgt wird, dass der Strom in einer derartigen Weise fließt, dass der Sauerstoff von der Auslasselektrodenschicht 33 zu der Umgebungselektrodenschicht 34 zugeführt wird, während die charakteristische Abgabekurve des Sauerstoffsensors 28 in den fetten Bereich verschoben werden kann, indem dafür gesorgt wird, dass der Strom in einer derartigen Weise fließt, dass der Sauerstoff von der Umgebungselektrodenschicht 34 zu der Auslasselektrodenschicht 33 zugeführt wird. Mit anderen Worten ist ebenfalls ein Vorteil vorhanden, dass die charakteristische Abgabekurve des Sauerstoffsensors 28 entweder in den mageren oder den fetten Bereich verschoben werden kann.In addition, the characteristic output curve of the oxygen sensor 28 thereby being shifted into the lean region by causing the current to flow in such a manner that the oxygen from the outlet electrode layer 33 to the surrounding electrode layer 34 while the characteristic output curve of the oxygen sensor 28 can be shifted into the rich region by causing the current to flow in such a way that the oxygen flows from the surrounding electrode layer 34 to the outlet electrode layer 33 is supplied. In other words, there is also an advantage that the characteristic Output curve of the oxygen sensor 28 can be moved to either the lean or the fat area.

Diesbezüglich setzt die Ausführungsform 1 die Konfiguration ein, in der der Sauerstoffsensor 28 stromabwärts des NOx-Speicherreduktionskatalysators 19 liegend angeordnet ist. Jedoch ist es ebenfalls empfohlen, eine Konfiguration einzusetzen, in der dieser Sauerstoffsensor 28 an einer Position in dem NOx-Speicherreduktionskatalysator 19 angeordnet ist (z. B. an einer Mittelposition zwischen einem Einlass und einem Auslass des Katalysators 19).In this regard, Embodiment 1 employs the configuration in which the oxygen sensor 28 downstream of the NOx storage reduction catalyst 19 is arranged horizontally. However, it is also recommended to use a configuration in which this oxygen sensor 28 at a position in the NOx storage reduction catalyst 19 is disposed (eg, at a center position between an inlet and an outlet of the catalyst 19 ).

[Ausführungsform 2][Embodiment 2]

Als Nächstes wird eine Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung mit Einsatz der 12 von 13 beschrieben. Jedoch werden Teile der Beschreibung, die im Wesentlichen identisch zu denen der Ausführungsform 1 sind, ausgelassen oder vereinfacht, und hauptsächlich werden Teile beschrieben, die unterschiedlich zu denen der Ausführungsform 1 sind.Next, an embodiment 2 of the present disclosure using the 12 from 13 described. However, portions of the description that are substantially identical to those of Embodiment 1 will be omitted or simplified, and mainly parts different from those of Embodiment 1 will be described.

In der vorliegenden Ausführungsform 2 ist ein Drei-Wege-Katalysator 37 zum Reinigen von CO, HC und NOx in dem Abgas ebenfalls stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators 18 liegend angeordnet. Außerdem ist ein Abgassensor 20 (Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor oder Sauerstoffsensor) zum Fühlen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases oder Fühlen, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases fett oder mager ist, stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators 18 liegend angeordnet, und ein Sauerstoffsensor 28, dessen Abgabespannung abhängig davon umgekehrt wird, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett oder mager mit Bezug auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, ist stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators 18 liegend (zwischen dem Drei-Wege-Katalysator 18 und dem Drei-Wege-Katalysator 37) angeordnet.In the present embodiment 2 is a three-way catalyst 37 for purifying CO, HC and NO x in the exhaust gas also downstream of the three-way catalyst 18 arranged horizontally. There is also an exhaust gas sensor 20 (Air-fuel ratio sensor or oxygen sensor) for sensing an air-fuel ratio of an exhaust gas or sensing whether an air-fuel ratio of an exhaust gas is rich or lean, upstream of the three-way catalyst 18 lying horizontally, and an oxygen sensor 28 , whose output voltage is reversed depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or lean with respect to a stoichiometric air-fuel ratio, is downstream of the three-way catalyst 18 lying (between the three-way catalyst 18 and the three-way catalyst 37 ) arranged.

Außerdem führt in der vorliegenden Ausführungsform 2 eine ECU 25 (oder ein Mikrocomputer 26) eine Sensorerwiderungsfähigkeitsteuerroutine durch, die in 13 gezeigt ist, die später beschrieben wird.In addition, in the present embodiment, 2 carries an ECU 25 (or a microcomputer 26 ) performs a sensor compensation control routine, which is described in U.S. Pat 13 is shown, which will be described later.

Die in 13 gezeigte Sensorerwiderungsfähigkeitsteuerroutine wird wiederholt zu einer bestimmten Zeit während eines Zeitraums durchgeführt, in dem die Leistung der ECU 25 eingeschaltet ist. In der Sensorerwiderungsfähigkeitssteuerroutine wird in Schritten 201 bis 203 bestimmt, ob eine Änderungsanforderung zum Ändern einer Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 vorgenommen wurde oder nicht, und in Schritten 204 bis 207 wird eine konstante Stromsteuerung ausgehend von einem Bestimmungsergebnis der Änderungsanforderung durchgeführt, um dabei die Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 zu ändern.In the 13 The sensor response control routine shown is repeatedly performed at a certain time during a period in which the performance of the ECU 25 is turned on. In the sensor response control routine, in steps 201 to 203 determines whether a change request for changing a responsiveness of the oxygen sensor 28 has been made or not, and in steps 204 to 207 Constant current control is performed based on a determination result of the change request, thereby checking the responsiveness of the oxygen sensor 28 to change.

In Schritt 201 wird danach bestimmt, ob sich eine Maschine 11 in einem kalten Zustand befindet, ob eine der folgenden Bedingungen (1) bis (3) erfüllt ist, oder nicht.

  • (1) Eine Kühlmitteltemperatur der Maschine 11 ist nicht höher als eine bestimmte Temperatur.
  • (2) Eine Öltemperatur (Temperatur des Schmieröls) der Maschine 11 ist nicht höher als eine bestimmte Temperatur.
  • (3) Eine Kraftstofftemperatur in einem Kraftstoffdurchtritt ist nicht höher als eine bestimmte Temperatur.
In step 201 is determined by whether there is a machine 11 is in a cold state, whether or not one of the following conditions (1) to (3) is satisfied.
  • (1) A coolant temperature of the engine 11 is not higher than a certain temperature.
  • (2) An oil temperature (temperature of the lubricating oil) of the machine 11 is not higher than a certain temperature.
  • (3) A fuel temperature in a fuel passage is not higher than a certain temperature.

In dem Fall, in dem in diesem Schritt 201 bestimmt ist, dass die Maschine 11 sich in dem kalten Zustand befindet, ist bestimmt, dass eine Änderungsanforderung zum Erhöhen einer Fett-Erwiderungsfähigkeit (Fühlerwiderungsfähigkeit, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auf einen fetten Wert geändert wird) vorgenommen wird. In diesem Fall schreitet die Routine zu Schritt 204 voran, in dem die Zufuhr eines konstanten Stroms ”Ics” ausgehend von der Änderungsanforderung zum Erhöhen der Fett-Erwiderungsfähigkeit gesteuert wird. Insbesondere ist ein ”positiver konstanter Strom Ics” als konstanter Strom eines konstanten Stromkreises 27 eingestellt. Zu dieser Zeit wird der konstante Stromkreis 27 durch den Mikrocomputer 26 gesteuert, und der konstante Strom ”Ics” (positiver konstanter Strom ”Ics”) fließt in die Richtung, in der Sauerstoff von der Auslasselektrodenschicht 33 zu der Umgebungselektrodenschicht 34 zugeführt wird. In dem Fall, in dem die Maschine 11 sich in dem kalten Zustand befindet, wird auf diese Weise die Fett-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert. Hier ist empfohlen, dass die Menge des konstanten Stroms ein vorangehend bestimmter Bestimmungswert ist.In the case where in this step 201 It is determined that the machine 11 is in the cold state, it is determined that a change request for increasing a grease response capability (sensor response when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to a rich value) is made. In this case, the routine goes to step 204 in which the supply of a constant current "Ics" is controlled based on the change request for increasing the rich-response capability. In particular, a "positive constant current Ics" is a constant current of a constant circuit 27 set. At this time becomes the constant circuit 27 through the microcomputer 26 controlled, and the constant current "Ics" (positive constant current "Ics") flows in the direction in which oxygen from the outlet electrode layer 33 to the surrounding electrode layer 34 is supplied. In the case where the machine 11 is in the cold state, in this way, the fat-responsiveness of the oxygen sensor 28 improved. Here, it is recommended that the amount of the constant current is a previously determined determination value.

Andererseits schreitet in dem Fall, in dem in Schritt 201 bestimmt ist, dass die Maschine 11 sich nicht in dem kalten Zustand befindet, die Routine zu dem Schritt 202 voran, in dem danach bestimmt wird, ob die Maschine 11 sich in einem Betriebszustand hoher Last befindet oder nicht, ob eine der folgenden Bedingungen (4) bis (6) erfüllt ist oder nicht.

  • (4) Ein in einen Zylinder eingebrachtes Luftvolumen ist nicht kleiner als ein bestimmtes Volumen.
  • (5) Ein Verbrennungsdruck in einem Zylinder ist nicht kleiner als ein bestimmter Wert.
  • (6) Eine Beschleunigeröffnung ist nicht kleiner als ein bestimmter Wert.
On the other hand, in the case where step 201 It is determined that the machine 11 is not in the cold state, the routine to the step 202 in which it is determined whether the machine 11 or not in a high load operating state, whether or not one of the following conditions (4) to (6) is satisfied.
  • (4) An air volume introduced into a cylinder is not smaller than a certain volume.
  • (5) A combustion pressure in a cylinder is not less than a certain value.
  • (6) An accelerator opening is not smaller than a certain value.

In dem Fall, in dem in diesem Schritt 202 bestimmt ist, dass die Maschine 11 sich in dem Betriebszustand hoher Last befindet, wird bestimmt, dass eine Änderungsanforderung zum Erhöhen der Mager-Erwiderungsfähigkeit (Fühlerwiderungsfähigkeit), wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu einem mageren Wert geändert wird) vorgenommen wird. In diesem Fall schreitet die Routine zu Schritt 205 voran, in dem die Zufuhr des konstanten Stroms ”Ics” ausgehend von der Änderungsanforderung zum Erhöhen der Mager-Erwiderungsfähigkeit gesteuert wird. Insbesondere wird ein ”negativer konstanter Strom Ics” als konstanter Strom des konstanten Stromkreises 27 eingestellt. Zu dieser Zeit wird der konstante Stromkreis 27 durch den Mikrocomputer 26 gesteuert, wodurch der konstante Strom ”Ics” (negativer konstanter Strom ”Ics”) in die Richtung fließt, in der Sauerstoff von der Umgebungselektrodenschicht 34 zu der Auslasselektrodenschicht 33 zugeführt wird. Auf diese Weise wird in dem Fall, in dem die Maschine 11 sich in dem Betriebszustand hoher Last befindet, die Mager-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 verbessert. Hier ist es empfohlen, dass die Menge des konstanten Stroms ein vorangehend bestimmter Wert ist.In the case where in this step 202 It is determined that the machine 11 is in the high load operation state, it is determined that a change request for increasing the lean response ( Sensor resistance) when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to a lean value). In this case, the routine goes to step 205 in which the supply of the constant current "Ics" is controlled based on the change request for increasing the lean response capability. In particular, a "negative constant current Ics" becomes a constant current of the constant circuit 27 set. At this time becomes the constant circuit 27 through the microcomputer 26 controlled, whereby the constant current "Ics" (negative constant current "Ics") flows in the direction in which oxygen from the surrounding electrode layer 34 to the outlet electrode layer 33 is supplied. In this way, in the case where the machine 11 is in the high load operating state, the lean response capability of the oxygen sensor 28 improved. Here, it is recommended that the amount of constant current is a previously determined value.

Wenn ein Betriebszeitraum hoher Last berücksichtigt wird, in dem die Maschine 11 in dem Betriebszustand hoher Last betätigt wird, hat der Betriebszeitraum hoher Last einen Übergangszeitraum, in dem eine Maschinenlast an einem Anstieg geändert wird, und einen stetigen Zeitraum hoher Last, in dem die Maschine 11 in der erhöhten Last erhöht wird, und in einen Zustand hoher Last gebracht wird. In diesem Fall wird die Mager-Erwiderungsfähigkeit sowohl in dem Übergangszeitraum wie auch dem stetigem Zeitraum hoher Last und zu der Zeit der Erhöhung der Fühlerwiderungsfähigkeit verbessert, es ist empfohlen, eine Erwiderungshöhe, die als Fühlerwiderungsfähigkeit erforderlich ist, zwischen dem Übergangszeitraum und in dem stetigem Zeitraum hoher Last unterschiedlich zu machen.When an operating period of high load is considered, in which the machine 11 is operated in the high-load operation state, the high-load operation period has a transition period in which an engine load is changed in an increase, and a steady high-load period in which the engine 11 is increased in the increased load, and is brought into a high load state. In this case, the lean response is improved both in the transition period and the steady high load period and at the time of increasing the sensor response, it is recommended that a response level required as the sensor response be between the transition period and the steady period high load different.

Insbesondere wird in dem Übergangszeitraum die Erwiderungshöhe höher als die Erwiderungshöhe in dem stetigen Zustand hoher Last gemacht. Mit anderen Worten, in dem Fall, in dem bestimmt ist, dass die Maschine 11 sich in dem Betriebszustand hoher Last befindet, nämlich in dem Betriebszeitraum hoher Last, wird außerdem bestimmt, ob der Betriebszeitraum hoher Last der Übergangszeitraum oder stetige Zeitraum hoher Last ist. Eine Bestimmung, dass der Betriebszeitraum hoher Last der Übergangszeitraum ist, entspricht einer Bestimmung, dass eine Änderungsanforderung zum Erhöhen der Mager-Erwiderungsfähigkeit und zum vergleichenden Verringern der Erwiderungshöhe (Verringern der Erwiderungshöhe im Vergleich mit der Erwiderungshöhe, wenn der Betriebszeitraum hoher Last der stetige Zeitraum hoher Last ist) wird vorgenommen. Andererseits entspricht eine Bestimmung, dass der Betriebszeitraum hoher Last der stetige Zeitraum hoher Last ist, einer Bestimmung, dass eine Änderungsanforderung zum Erhöhen der Mager-Erwiderungsfähigkeit und zum vergleichenden Erhöhen der Erwiderungsfähigkeitshöhe (Erhöhen der Erwiderungsfähigkeitshöhe im Vergleich mit der Erwiderungsfähigkeit, wenn der Betriebszeitraum hoher Last der Übergangszeitraum ist) wird vorgenommen. In jedem der Fälle, in dem der Betriebszeitraum hoher Last der Übergangszeitraum ist, und wo der Betriebszeitraum hoher Last der stetige Zeitraum hoher Last ist, wird die Zufuhr des konstanten Stroms ”Ics” ausgehend von der Änderungsanforderung gesteuert.Specifically, in the transitional period, the reply level is made higher than the reply level in the steady state of high load. In other words, in the case where it is determined that the machine 11 In the high-load operating state, namely, in the high load period of operation, it is also determined whether the high-load period of operation is the transitional period or continuous high-load period. A determination that the high load period of operation is the transition period corresponds to a determination that a change request for increasing the lean responsiveness and comparatively decreasing the response amount (reducing the response level compared with the response level when the high load period is the steady period high Load is) is made. On the other hand, a determination that the high load operation period is the steady high load period corresponds to a determination that a change request for increasing the lean responsiveness and comparatively increasing the responsiveness level (increasing the response capability compared with the response capability when the high load operation period the transition period is) is made. In each case where the high load period is the transition period and where the high load period is the high load steady period, the constant current supply "Ics" is controlled based on the change request.

Andererseits schreitet die Routine in dem Fall, in dem in Schritt 202 bestimmt ist, dass die Maschine 11 sich nicht in dem Betriebszustand hoher Last befindet, zu Schritt 203 voran, in dem bestimmt wird, ob die vorliegende Zeit direkt, nachdem die Maschine 11 zu einem Kraftstoffeinspritzvorgang von einem Kraftstoffabschneidvorgang zurückgekehrt ist, ist oder nicht, und ob eine Steuerung fetter Einspritzung zum Neutralisieren beider Katalysatoren 18, 19 durchgeführt wird oder nicht. Diese Steuerung fetter Einspritzung ist eine Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung zum vorübergehenden Anreichern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, um einen Zustand aufzulösen, in dem beide Katalysatoren 18, 37 einen Luftüberschuss (in einer übermäßig mageren Umgebung) aufweisen, ausgehend von dem gefühlten Ergebnis des Sauerstoffsensors 28, wenn die Maschine 11 von dem Kraftstoffabschneidvorgang zurückgeführt wird. In der Steuerung der fetten Einspritzung werden die Umgebungen der beiden Katalysatoren 18, 37 neutralisiert (in einen Zustand gebracht, in dem die Umgebung nahe dem stechiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten ist), in dem die Menge des eingespritzten Kraftstoffs angereichert wird. Wenn dann die Abgabe des Sauerstoffssensors 28 von einem mageren Wert zu einem fetten Wert verschoben wird, nachdem die Maschine 11 von dem Kraftstoffabschneidvorgang zurückgeführt wurde, wird die Steuerung der fetten Einspritzung beendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Fühlerwiderungsfähigkeit in dem Fall verringert, in dem die Steuerung der fetten Einspritzung durchgeführt wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu dem fetten Wert geändert wird.On the other hand, the routine proceeds in the case where in step 202 It is determined that the machine 11 is not in the high load mode, go to step 203 in which determines whether the present time directly after the machine 11 has returned to a fuel injection event from a fuel cutoff, or not, and a rich injection control to neutralize both catalysts 18 . 19 is performed or not. This rich injection control is an air-fuel ratio control for temporarily enriching an air-fuel ratio to resolve a condition in which both catalysts 18 . 37 have an excess of air (in an excessively lean environment), based on the sensed result of the oxygen sensor 28 when the machine 11 is returned from the Kraftstoffabschneidvorgang. In the control of rich injection the environments of both catalysts become 18 . 37 neutralized (brought into a state in which the environment is kept close to the stechiometric air-fuel ratio), in which the amount of the injected fuel is enriched. If then the delivery of the oxygen sensor 28 is moved from a lean value to a bold value after the machine 11 was returned from the Kraftstoffabschneidvorgang, the control of the rich injection is terminated. In the present embodiment, the sensor resistance is reduced in the case where the rich injection control is performed when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to the rich value.

In dem Fall, in dem in diesem Schritt 203 bestimmt ist, dass die Steuerung der fetten Einspritzung durchgeführt wird, wird bestimmt, dass eine Änderungsanforderung zum Verringern der Fett-Erwiderungsfähigkeit (Fühlerwiderungsfähigkeit, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu dem fetten Wert geändert wird) vorgenommen wird. In diesem Fall schreitet die Routine zu Schritt 206 voran, in dem die Zufuhr des konstanten Stroms ”Ics” ausgehend von der Änderungsanforderung zum Verschlechtern der Fett-Erwiderungsfähigkeit gesteuert wird. Insbesondere wird ein ”negativer konstanter Strom Ics” als der konstante Strom des konstanten Stromkreises 27 eingestellt. Zu dieser Zeit wird der konstante Stromkreis 27 durch den Mikrocomputer 26 gesteuert, wodurch der konstante Strom ”Ics” (negativer konstanter Strom ”Ics”) in die Richtung fließt, in der Sauerstoff von der Umgebungselektrodenschicht 34 zu der Auslasselektrodenschicht 33 zugeführt wird. Auf diese Weise wird in dem Fall, in dem die Steuerung der fetten Einspritzung durchgeführt wird, die Fett-Erwiderungsfähigkeit verschlechtert. Diesbezüglich ist es empfohlen, dass die Menge des konstanten Stroms ein vorangehend bestimmter Wert ist.In the case where in this step 203 when it is determined that the rich injection control is being performed, it is determined that a change request for decreasing the grease response capability (sensor response when the exhaust gas air-fuel ratio is changed to the rich value) is made. In this case, the routine goes to step 206 in which the supply of the constant current "Ics" is controlled based on the change request for deterioration of the rich-response capability. In particular, a "negative constant current Ics" becomes the constant current of the constant current circuit 27 set. At this time becomes the constant circuit 27 through the microcomputer 26 controlled, whereby the constant current "Ics" (negative constant current "Ics") flows in the direction in which oxygen from the surrounding electrode layer 34 to the outlet electrode layer 33 is supplied. In this way, in the case where the rich injection control is performed, the fat replicability is deteriorated. In this regard, it is recommended that the amount of the constant current is a previously determined value.

Außerdem schreitet in dem Fall, in dem ein Bestimmungsergebnis in allen Schritten 201 bis 203 ”NEIN” ist, zu Schritt 207 voran, in dem eine Steuerung mit Bezug auf die Bezugserwiderungsfähigkeit, die die Fühlerwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 nicht ändert, nämlich eine Steuerung zum Steuern des konstanten Strom ”Ics” auf ”0”, durchgeführt wird.In addition, in the case where a determination result proceeds in all steps 201 to 203 "NO" is to step 207 in which a control with respect to the reference resistance, the sensor resistance of the oxygen sensor 28 does not change, namely, a control for controlling the constant current "Ics" to "0" is performed.

In der in 13 gezeigten Routine werden alle Verarbeitungsschritte (Schritte 201, 204) der Erhöhung der Fett-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 in dem Fall, in dem die Maschine 11 sich in dem kalten Zustand befindet, die Schritte der Verarbeitung (Schritte 202, 205) der Erhöhung der Mager-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 in dem Fall, in dem die Maschine 11 sich in dem Betriebszustand hoher Last befindet, und die Schritte der Verarbeitung (Schritte 203, 206) der Verschlechterung der Fett-Erwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 in dem Fall, in dem die Steuerung der fetten Einspritzung durchgeführt wird, durchgeführt. Jedoch ist die Routine nicht auf diese begrenzt, sondern ein beliebiger oder zwei beliebige dieser Verarbeitungsschritte können durchgeführt werden.In the in 13 shown routine all processing steps (steps 201 . 204 ) Increasing the fat-responsiveness of the oxygen sensor 28 in the case where the machine 11 is in the cold state, the steps of processing (steps 202 . 205 ) Increasing the lean responsiveness of the oxygen sensor 28 in the case where the machine 11 is in the high load mode, and the steps of processing (steps 203 . 206 ) the deterioration of the fat-responsiveness of the oxygen sensor 28 in the case where the rich injection control is performed. However, the routine is not limited to these, but any one or any two of these processing steps may be performed.

In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform 2 wird in dem den stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators 18 liegenden Sauerstoffsensor 28 aufweisenden System bestimmt, ob die Änderungsanforderung zum Ändern der Fühlerwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 vorgenommen wurde oder nicht, und die Steuerung des konstanten Stroms wird ausgehend von einem Bestimmungsergebnis der Änderungsanforderung durchgeführt, um dabei die Fühlerwiderungsfähigkeit des Sauerstoffsensors 28 zu ändern. Somit kann die Abgasemission durch wirkungsvolles Verwenden des Drei-Wege-Katalysators 18 reduziert werden.In the above-described Embodiment 2, in which the downstream of the three-way catalyst 18 lying oxygen sensor 28 having the system determines whether the change request for changing the sensor response of the oxygen sensor 28 or not, and the constant current control is performed on the basis of a determination result of the change request to thereby determine the sensor resistance of the oxygen sensor 28 to change. Thus, the exhaust emission can be improved by effectively using the three-way catalyst 18 be reduced.

In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform 2 ist der Sauerstoffsensor 28 stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators 18 angeordnet. Jedoch ist der Sauerstoffsensor 28 an einer mittleren Position in dem Drei-Wege-Katalysator 18 (z. B. an einer Mittelposition zwischen einem Einlass und einem Auslass des Katalysators 18) angeordnet.In Embodiment 2 described above, the oxygen sensor is 28 downstream of the three-way catalyst 18 arranged. However, the oxygen sensor is 28 at a middle position in the three-way catalyst 18 (eg, at a center position between an inlet and an outlet of the catalyst 18 ) arranged.

Außerdem ist in den entsprechenden Ausführungsformen 1, 2, die voranstehend beschrieben wurden, der konstante Stromkreis 27 mit der Umgebungselektrodenschicht 34 des Sauerstoffsensors 28 (Sensorelement 31) verbunden, aber die Konfiguration ist nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel kann der konstante Stromkreis 27 mit der Auslasselektrodenschicht 33 des Sauerstoffsensors 28 (Sensorelement 31) verbunden sein, oder der konstante Stromkreis 27 kann sowohl mit der Auslasselektrodenschicht 33 wie auch der Umgebungselektrodenschicht 34 des Sauerstoffsensor 28 (Sensorelement 31) verbunden sein.In addition, in the respective embodiments 1, 2 described above, the constant current circuit 27 with the surrounding electrode layer 34 of the oxygen sensor 28 (Sensor element 31 ), but the configuration is not limited to this. For example, the constant current circuit 27 with the outlet electrode layer 33 of the oxygen sensor 28 (Sensor element 31 ) or the constant current circuit 27 can work with both the outlet electrode layer 33 as well as the surrounding electrode layer 34 the oxygen sensor 28 (Sensor element 31 ).

Darüber hinaus ist in den entsprechenden Ausführungsformen 1, 2, die voranstehend beschrieben wurden, die vorliegende Offenbarung auf das System angewendet, das den Sauerstoffsensor 28 einsetzt, der das Sensorelement 31 der tassenartigen Struktur aufweist, aber ein System, auf das die vorliegende Offenbarung angewendet ist, ist nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung auf ein System angewendet werden, das einen Sauerstoffsensor einsetzt, der ein Sensorelement einer laminierten Struktur aufweist.Moreover, in the respective embodiments 1, 2 described above, the present disclosure is applied to the system including the oxygen sensor 28 that uses the sensor element 31 has the cup-like structure, but a system to which the present disclosure is applied is not limited thereto. For example, the present disclosure may be applied to a system employing an oxygen sensor having a sensor element of a laminated structure.

Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung nicht nur auf den Sauerstoffsensor sondern ebenfalls auf einen anderen Gassensor als den Sauerstoffsensor wie z. B. einen Luft-Kraftstoff-Sensor zum Abgeben eines linearen Luft-Kraftstoff-Verhältnissignals gemäß einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einen HC-Sensor zum Fühlen einer HC-Konzentration und einen NOx-Sensor zum Fühlen einer NOx-Konzentration angewendet werden.Moreover, the present disclosure can be applied not only to the oxygen sensor but also to a gas sensor other than the oxygen sensor, such as the oxygen sensor. B. be applied an air-fuel sensor for delivering a linear air-fuel ratio signal according to an air-fuel ratio, an HC sensor for sensing a HC concentration and a NOx sensor for sensing a NOx concentration.

Claims (4)

Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine, die einen Katalysator (18, 19) aufweist, der ein Abgas einer Brennkraftmaschine (11) reinigt, und einen Abgassensor (28), der stromabwärts des Katalysators (18, 19) oder in dem Katalysator (18, 19) angeordnet ist und eine Konzentration eines bestimmten Bestandteils in dem Abgas durch ein Sensorelement (31) fühlt, das ein festes Elektrolytmaterial (32) aufweist, das zwischen einem Paar Sensorelektroden (33, 34) bereitgestellt ist, von denen eine der Umgebung ausgesetzt ist, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine umfasst: einen Abschnitt (27) zum Zuführen eines konstanten Stroms, der dafür sorgt, dass ein konstanter Strom zwischen den Sensorelektroden (33, 34) fließt, um eine Abgabecharakteristik des Abgassensors (28) zu ändern; und einen Stromsteuerabschnitt (25), der eine Richtung des zwischen den Sensorelektroden (33, 34) fließenden konstanten Stroms gemäß einer Änderungsanforderung zum Ändern der Abgabecharakteristik des Abgassensors (28) oder gemäß einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (11) bestimmt, wobei der Stromsteuerabschnitt (25) den Abschnitt (27) zum Zuführen des konstanten Stroms in einer derartigen Weise steuert, dass der konstante Strom in die Richtung fließt.Exhaust gas purification device of an internal combustion engine comprising a catalytic converter ( 18 . 19 ), which is an exhaust gas of an internal combustion engine ( 11 ), and an exhaust gas sensor ( 28 ) downstream of the catalyst ( 18 . 19 ) or in the catalyst ( 18 . 19 ) and a concentration of a specific constituent in the exhaust gas through a sensor element ( 31 ), which is a solid electrolyte material ( 32 ) between a pair of sensor electrodes ( 33 . 34 ), one of which is exposed to the environment, wherein the exhaust gas purification device of an internal combustion engine comprises: a section ( 27 ) for supplying a constant current, which ensures that a constant current between the sensor electrodes ( 33 . 34 ) flows to a discharge characteristic of the exhaust gas sensor ( 28 ) to change; and a flow control section ( 25 ), a direction of the between the sensor electrodes ( 33 . 34 ) flowing constant current according to a change request for changing the output characteristic of the exhaust gas sensor ( 28 ) or according to an operating state of the internal combustion engine ( 11 ), wherein the current control section ( 25 ) the section ( 27 ) for supplying the constant current in such a manner controls that the constant current flows in the direction. Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der Katalysator ein NOx-Speicherreduktionskatalysator (19) zum Adsorbieren von NOx in dem Abgas ist, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases mager ist, und um das NOx, das durch den Katalysator adsorbiert wurde, zu reduzieren, reinigen und abzugeben, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases fett ist.An exhaust purification device of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the catalyst is a NOx storage reduction catalyst ( 19 ) Is for adsorbing NOx in the exhaust gas when an air-fuel ratio of gas flowing into the catalyst is lean, and around the NO x adsorbed by the catalyst to reduce and clean and release, when the air Fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is rich. Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei während einer Steuerung magerer Verbrennung, in der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das zu der Brennkraftmaschine (11) zuzuführen ist, auf einen mageren Wert gesteuert ist, der Stromsteuerabschnitt (25) den Abschnitt (27) zum Zuführen des konstanten Stroms in einer derartigen Weise steuert, dass der konstante Strom in eine Richtung fließt, in der eine Fühlerwiderungsfähigkeit auf ein mageres Bestandteil des Abgassensors (28) verbessert ist, und während einer Steuerung fetter Verbrennung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das zu der Brennkraftmaschine (11) zuzuführen ist, auf einen fetten Wert gesteuert ist, der Stromsteuerabschnitt (25) den Abschnitt (27) zum Zuführen des konstanten Stroms in einer derartigen Weise steuert, dass der konstante Strom in eine Richtung fließt, in der eine Fühlerwiderungsfähigkeit auf ein fettes Bestandteil des Abgassensors (28) verbessert ist.An exhaust purification device of an internal combustion engine according to claim 2, wherein during a lean-burn control in which an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine ( 11 ) is controlled to a lean value, the current control section ( 25 ) the section ( 27 ) for supplying the constant current in such a manner that the constant current flows in a direction in which a sensor response to a lean component of the exhaust gas sensor (FIG. 28 ), and during a rich-combustion control in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture flowing to the internal combustion engine ( 11 ) is controlled to a rich value, the current control section ( 25 ) the section ( 27 ) for supplying the constant current in such a manner that the constant current flows in a direction in which a sensor response to a rich component of the exhaust gas sensor (FIG. 28 ) is improved. Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der Katalysator ein Drei-Wege-Katalysator (18) zum Reinigen von CO, HC und NOx in dem Abgas ist.An exhaust purification device of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the catalyst is a three-way catalyst ( 18 ) for purifying CO, HC and NO x in the exhaust gas.
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