專利名稱：氣體濃度檢測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，且更具體地，涉及一種檢測(cè)從發(fā)動(dòng)機(jī)排放的 排氣中的特定氣體組分的濃度的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
存在一種已知的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，該氣體濃度檢測(cè)設(shè)備具有氧泵單元和傳感器 單元，氧泵單元用于排出過量氧，傳感器單元用于檢測(cè)從其中排出過量氧的氣體中的指定 組分的濃度(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。在專利文獻(xiàn)1中所公開的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備根據(jù)流 入氧泵的電流值來校正流入傳感器單元中的電流值。這使得有可能實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確性的濃度檢 測(cè)，即使在檢測(cè)目標(biāo)氣體中的氧濃度改變時(shí)也如此。氧泵單元和傳感器單元各自包括由固體電解質(zhì)制成的元件。具有由這樣的固體電 解質(zhì)制成的元件的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備需要將該元件的溫度升高至預(yù)定的活性溫度。存在檢 測(cè)元件電阻(元件阻抗)并根據(jù)檢測(cè)到的元件電阻與目標(biāo)值之間的偏差來實(shí)施加熱器供能 控制的另一已知設(shè)備(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。在專利文獻(xiàn)2中所公開的設(shè)備使得有可能 通過根據(jù)加熱器功率校正元件電阻的目標(biāo)值的方式來維持所需元件溫度。存在根據(jù)元件阻抗來形成關(guān)于氣體濃度傳感器的活性判斷的又一設(shè)備(例如，參 考專利文獻(xiàn)3)。在專利文獻(xiàn)6中所公開的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備在泵單元從檢測(cè)目標(biāo)氣體排出過量 氧以改變檢測(cè)目標(biāo)氣體中的氧濃度時(shí)，根據(jù)流入泵單元的電流值來校正流入傳感器單元的 電流值。這使得有可能避免NOx濃度的不期望的改變，即使在檢測(cè)目標(biāo)氣體中的氧濃度改 變時(shí)也如此。專利文獻(xiàn)1 JP-A-2002-116180專利文獻(xiàn)2 JP-A-2003-50227專利文獻(xiàn)3 JP-A-2004-177179專利文獻(xiàn)4 JP-A-2005-91228專利文獻(xiàn)5 JP-A-2001-141696專利文獻(xiàn)6 JP-A-2000-137018專利文獻(xiàn)7 JP-A-2001-74692專利文獻(xiàn)8 JP-A-2000-17143
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題近年來，已存在及早活化氣體濃度傳感器以減少排放的需要。但是，用作為例如專 利文獻(xiàn)3中所述的用于傳感器活性判斷的指標(biāo)的元件阻抗因傳感器單元不同而改變。因 此，當(dāng)氣體濃度檢測(cè)單元開始以高準(zhǔn)確性檢測(cè)氣體濃度時(shí)，也許不能準(zhǔn)確地形成傳感器活 性判斷。此外，氣體濃度傳感器也許不能及早活化。
另外，流入氣體濃度檢測(cè)單元的電流值不僅隨著由氧泵單元排出過量氧而改變， 還隨著氣體濃度檢測(cè)單元的電極的氧化而改變。更具體地，當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)并允許 保持該結(jié)果狀態(tài)時(shí)，氣體濃度檢測(cè)單元的電極因其吸收測(cè)量目標(biāo)氣體中的氧而氧化。當(dāng)在 氣體濃度檢測(cè)單元的供能開始之后建立起預(yù)定的條件時(shí)，與電極結(jié)合的氧被還原并脫附。 因此，脫附的氧也可能致使電流流入氣體濃度檢測(cè)單元中，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確檢測(cè)測(cè)量目標(biāo)氣 體中的特定氣體組分的濃度。完成本發(fā)明以解決以上問題。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種氣體濃度檢測(cè)設(shè) 備，所述氣體濃度檢測(cè)設(shè)備能夠在氣體濃度檢測(cè)單元開始以高準(zhǔn)確性檢測(cè)氣體濃度時(shí)形成 準(zhǔn)確的活性判斷。本發(fā)明的另一目的在于提供一種氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，所述氣體濃度檢測(cè) 設(shè)備能夠以高準(zhǔn)確性檢測(cè)氣體濃度而不受氣體濃度檢測(cè)單元的電極的氧化的影響。解決問題的方式本發(fā)明的第一方面是一種氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，所述氣體濃度檢測(cè)設(shè)備包括氧泵單元，用于根據(jù)電壓的施加從測(cè)量目標(biāo)氣體中排出過量氧；氣體濃度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)被氧泵單元從其中排出過量氧的氣體中的特定氣體 組分的濃度，并用于輸出與所檢測(cè)到的濃度相應(yīng)的電流值；獲取裝置，當(dāng)氧泵單元和氣體濃度檢測(cè)單元正在被預(yù)熱時(shí)并且當(dāng)正在排出過量氧 時(shí)，獲取裝置獲取在氣體濃度檢測(cè)單元的輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間；以及活性判斷裝置，活性判斷裝置將由獲取裝置獲取的拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間視為氣體濃度 檢測(cè)單元的活性時(shí)間。本發(fā)明的第二方面是如第一方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，獲取裝置包括 改變量計(jì)算裝置，改變量計(jì)算裝置用于以預(yù)定的時(shí)間間隔計(jì)算氣體濃度檢測(cè)單元的輸出的 改變量，并且，獲取裝置根據(jù)基準(zhǔn)值與由改變量計(jì)算裝置計(jì)算出的改變量之間的比較來獲 取拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間。本發(fā)明的第三方面是如第一方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，獲取裝置包括 改變量計(jì)算裝置，改變量計(jì)算裝置用于以預(yù)定的時(shí)間間隔計(jì)算氣體濃度檢測(cè)單元的輸出的 改變量，并且，獲取裝置根據(jù)由改變量計(jì)算裝置計(jì)算出的改變量的改變來獲取拐點(diǎn)出現(xiàn)的 時(shí)間。本發(fā)明的第四方面是如第一方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，獲取裝置將氣 體濃度檢測(cè)單元的輸出等于或小于基準(zhǔn)值的時(shí)間獲取為拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間。本發(fā)明的第五方面是如第一方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，氧泵單元輸出 與要排出的過量氧的量相應(yīng)的電流值；并且，獲取裝置考慮氧泵單元的輸出與氣體濃度檢 測(cè)單元的輸出之間的相關(guān)性，并根據(jù)氧泵單元的輸出的改變來估算在氣體濃度檢測(cè)單元的 輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間。本發(fā)明的第六方面是如第五方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，獲取裝置獲取 在氧泵單元的輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間，并根據(jù)所獲取的時(shí)間來估算在氣體濃度檢測(cè)單元的 輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間。本發(fā)明的第七方面是如第一方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括空燃比檢測(cè)單元，空燃比檢測(cè)單元輸出與測(cè)量目標(biāo)氣體的空燃比相應(yīng)的電流值；其中，獲取裝置考慮空燃比檢測(cè)單元的輸出與氣體濃度檢測(cè)單元的輸出之間的相關(guān)性，并根據(jù)空燃比檢測(cè)單元的輸出的改變來估算在氣體濃度檢測(cè)單元的輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn) 的時(shí)間。本發(fā)明的第八方面是如第一方面至第七方面中任一方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè) 備，其中，氣體濃度檢測(cè)單元包括氣體側(cè)電極，氣體側(cè)電極暴露于被氧泵單元從其中排出 過量氧的氣體；大氣側(cè)電極，大氣側(cè)電極暴露于大氣；以及電解質(zhì)層，電解質(zhì)層位于氣體側(cè) 電極與大氣側(cè)電極之間以允許氧離子在電極之間的運(yùn)動(dòng)；氣體濃度檢測(cè)設(shè)備進(jìn)一步包括氣體濃度檢測(cè)裝置，用于根據(jù)在出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間之后具有的氣體濃度檢測(cè)單元的 輸出(以下稱為單元輸出)來檢測(cè)特定氣體組分的濃度；氧化估算裝置，用于估算氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)；以及校正裝置，用于根據(jù)氧化的狀態(tài)來校正從氣體側(cè)電極還原的氧對(duì)單元輸出的影 響。本發(fā)明的第九方面是如第八方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括氣體濃度估算裝置，用于根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況來估算特定氣體組分的濃 度；其中，校正裝置根據(jù)在拐點(diǎn)處具有的且由氣體濃度檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的氣體濃度 (以下稱為拐點(diǎn)濃度檢測(cè)值)、在拐點(diǎn)處具有的且由氣體濃度估算裝置所估算的氣體濃度 (以下稱為拐點(diǎn)濃度估算)、以及氧化來校正單元輸出。本發(fā)明的第十方面是如第九方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，校正裝置包括 用于計(jì)算校正值的校正值計(jì)算裝置，在校正值中，氧化的狀態(tài)以及自從拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間開 始所經(jīng)歷的時(shí)間的影響反映在拐點(diǎn)濃度檢測(cè)值與拐點(diǎn)濃度估算之間的差中，并且，校正裝 置通過從單元輸出中減去校正值來校正單元輸出。本發(fā)明的第十一方面是如第十方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，校正值計(jì)算 裝置執(zhí)行計(jì)算使得校正值隨著所經(jīng)歷的時(shí)間的增加而減小。本發(fā)明的第十二方面是如第十方面或第十一方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其 中，校正值計(jì)算裝置執(zhí)行計(jì)算使得校正值隨著氧化的增加而增大。本發(fā)明的第十三方面是如第十方面至第十二方面中任一方面所述的氣體濃度檢 測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括穩(wěn)定時(shí)間估算裝置，用于估算氣體濃度檢測(cè)單元檢測(cè)不在其上疊加氣體側(cè)電極的 氧化的影響的單元輸出的時(shí)間(以下稱為穩(wěn)定時(shí)間)；以及禁止裝置，用于禁止對(duì)在穩(wěn)定時(shí)間處具有的單元輸出執(zhí)行校正裝置。本發(fā)明的第十四方面是如第十三方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，穩(wěn)定時(shí)間 估算裝置將校正值為0或者更小時(shí)的時(shí)間估算為穩(wěn)定時(shí)間。本發(fā)明的第十五方面是如第八方面至第十四方面中任一方面所述的氣體濃度檢 測(cè)設(shè)備，其中，由氧化估算裝置所估算的氧化的狀態(tài)隨著氣體濃度檢測(cè)單元被通電瞬間與 出現(xiàn)拐點(diǎn)的瞬間之間的時(shí)間間隔的增大而增加。本發(fā)明的第十六方面是如第八方面至第十五方面中任一方面所述的氣體濃度檢 測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括累計(jì)值計(jì)算裝置，用于計(jì)算在氣體濃度檢測(cè)單元被通電的瞬間與出現(xiàn)拐點(diǎn)的瞬間 之間的時(shí)間間隔期間所達(dá)到的單元輸出的累計(jì)值；
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其中，由氧化估算裝置所估算的氧化的狀態(tài)隨著累計(jì)值的增大而增加。本發(fā)明的第十七方面是如第八方面至第十六方面中任一方面所述的氣體濃度檢 測(cè)設(shè)備，其中，氧化估算裝置包括空燃比獲取裝置，空燃比獲取裝置用于獲取在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 上次停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所具有的測(cè)量目標(biāo)氣體的空燃比；并且，由氧化估算裝置所估算的氧化的 狀態(tài)隨著空燃比的稀薄度的增加而增加。本發(fā)明的第十八方面是如第八方面至第十七方面中任一方面所述的氣體濃度檢 測(cè)設(shè)備，其中，氧化估算裝置包括停機(jī)時(shí)間獲取裝置，停機(jī)時(shí)間獲取裝置用于獲取停機(jī)時(shí) 間，即，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上次停止運(yùn)轉(zhuǎn)與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前起動(dòng)之間的時(shí)間間隔；并且，由氧化估 算裝置所估算的氧化的狀態(tài)隨著停機(jī)時(shí)間的增加而增加。本發(fā)明的第十九方面是如第八方面至第十八方面中任一方面所述的氣體濃度檢 測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括抑制氧化裝置，用于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間抑制氣體側(cè)電極的氧化。本發(fā)明的第二十方面是如第十九方面所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，當(dāng)內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，抑制氧化裝置實(shí)施控制以使空燃比變濃。本發(fā)明的第二十一方面是一種氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，所述氣體濃度檢測(cè)設(shè)備包括過量氧去除裝置，用于從測(cè)量目標(biāo)氣體中去除過量氧；氣體濃度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)被過量氧去除裝置從其中去除過量氧的氣體中的特 定氣體組分的濃度；以及活性判斷裝置，當(dāng)過量氧去除裝置和氣體濃度檢測(cè)單元正在被預(yù)熱時(shí)并且當(dāng)正在 去除過量氧時(shí)，活性判斷裝置將由氣體濃度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的特定氣體組分的濃度出現(xiàn) 拐點(diǎn)的時(shí)間視為氣體濃度檢測(cè)單元的活性時(shí)間。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)氧泵單元和氣體濃度檢測(cè)單元正在預(yù)熱時(shí)以及當(dāng)過量氧正在被排出時(shí)，本發(fā)明 的第一方面將氣體濃度檢測(cè)單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間視為氣體濃度檢測(cè)單元的活性時(shí) 間。當(dāng)去除預(yù)熱前余留的氧時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，不同于通常的傳感器活性 (完全活性)判斷，當(dāng)氣體濃度檢測(cè)單元在不受余留氧的影響的情況下開始檢測(cè)特定氣體 組分的濃度時(shí)，判斷氣體濃度檢測(cè)單元具有活性。這使得有可能在氣體濃度檢測(cè)單元在不 受預(yù)熱前余留的氧的影響的情況下開始檢測(cè)特定氣體組分的濃度時(shí)，形成關(guān)于該氣體濃度 檢測(cè)單元的準(zhǔn)確的活性判斷。因此氣體濃度檢測(cè)單元的早期活化可實(shí)現(xiàn)至最大可能程度。本發(fā)明的第二方面以預(yù)定的時(shí)間間隔來計(jì)算氣體濃度檢測(cè)單元輸出中的改變量， 并根據(jù)基準(zhǔn)值與計(jì)算出的改變量之間的比較來定位拐點(diǎn)。這使得有可能準(zhǔn)確獲取氣體濃度 檢測(cè)單元以高準(zhǔn)確性開始檢測(cè)特定氣體組分的濃度的時(shí)間。本發(fā)明的第三方面以預(yù)定的時(shí)間間隔來計(jì)算氣體濃度檢測(cè)單元輸出中的改變量， 并根據(jù)該改變量中的改變來定位拐點(diǎn)。這使得有可能準(zhǔn)確獲取氣體濃度檢測(cè)單元以高準(zhǔn)確 性開始檢測(cè)特定氣體組分的濃度的時(shí)間。本發(fā)明的第四方面獲取拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間作為氣體濃度檢測(cè)單元輸出等于或小于 基準(zhǔn)值的時(shí)間。為了使氣體濃度檢測(cè)單元輸出等于或小于基準(zhǔn)值，有必要排出預(yù)熱前余留 的氧。當(dāng)氣體濃度檢測(cè)單元輸出不大于該基準(zhǔn)值時(shí)，氣體濃度檢測(cè)單元能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)特 定氣體組分的濃度。這使得有可能準(zhǔn)確獲取氣體濃度檢測(cè)單元以高準(zhǔn)確性開始檢測(cè)特定氣體組分的濃度的時(shí)間。本發(fā)明的第五方面考慮氧泵單元輸出與氣體濃度檢測(cè)單元輸出之間的相關(guān)性，并 根據(jù)氧泵單元輸出中的改變來估算在氣體濃度檢測(cè)單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間。這使得有 可能準(zhǔn)確估算氣體濃度檢測(cè)單元以高準(zhǔn)確性開始檢測(cè)特定氣體組分的濃度的時(shí)間。本發(fā)明的第六方面獲取在氧泵單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間，并根據(jù)所獲取的時(shí)間 來估算在氣體濃度檢測(cè)單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間。由于氧泵單元輸出中的拐點(diǎn)與氣體濃 度檢測(cè)單元輸出中的拐點(diǎn)相關(guān)，所以可準(zhǔn)確估算氣體濃度檢測(cè)單元以高準(zhǔn)確性開始檢測(cè)特 定氣體組分的濃度的時(shí)間。本發(fā)明的第七方面考慮空燃比檢測(cè)單元輸出與氣體濃度檢測(cè)單元輸出之間的相 關(guān)性，并根據(jù)空燃比檢測(cè)單元輸出中的改變來估算在氣體濃度檢測(cè)單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的 時(shí)間。這使得有可能準(zhǔn)確估算氣體濃度檢測(cè)單元以高準(zhǔn)確性開始檢測(cè)特定氣體組分的濃度 的時(shí)間。氣體濃度檢測(cè)單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間代表這樣的時(shí)間在該時(shí)間，測(cè)量目標(biāo) 氣體中余留的過量氧由氧泵單元排出達(dá)到使得余留的氧不再影響氣體濃度檢測(cè)單元輸出 的程度。更具體地，在拐點(diǎn)出現(xiàn)之后就從氣體濃度檢測(cè)單元輸出中排除了余留的過量氧的 影響。在這種情況下，如果安裝有氣體濃度檢測(cè)設(shè)備的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)并允許保持該 結(jié)果狀態(tài)時(shí)，氣體濃度檢測(cè)單元的氣體側(cè)電極因其吸收了測(cè)量目標(biāo)氣體中的氧而氧化。當(dāng) 氣體濃度檢測(cè)單元的供能開始之后建立起預(yù)定的條件時(shí)，與氣體側(cè)電極結(jié)合的氧被還原并 脫附。因此，脫附的氧的影響可能被添加在氣體濃度檢測(cè)單元輸出上，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確檢測(cè)特 定氣體組分的濃度，即使在單元輸出中的拐點(diǎn)出現(xiàn)之后也如此。本發(fā)明的第八方面估算氣 體濃度檢測(cè)單元的氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)。根據(jù)所估算的氧化的狀態(tài)，本發(fā)明的第八方 面校正由從氣體側(cè)電極還原并脫附的氧施加在單元輸出上的影響。因此，本發(fā)明能夠消除 氣體側(cè)電極氧化的影響并準(zhǔn)確檢測(cè)測(cè)量目標(biāo)氣體中特定氣體組分的濃度。本發(fā)明的第九方面根據(jù)出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)具有的且由氣體濃度檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的氣 體濃度(以下稱為拐點(diǎn)濃度檢測(cè)值)、在拐點(diǎn)處具有的且根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況所估 算的特定氣體組分的濃度(以下稱為拐點(diǎn)濃度估算)、以及氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)來校 正氣體濃度檢測(cè)單元輸出。出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間代表從氣體濃度檢測(cè)單元輸出中排除測(cè)量目標(biāo) 氣體中余留的過量氧的影響的時(shí)間。因此，本發(fā)明根據(jù)拐點(diǎn)濃度檢測(cè)值與拐點(diǎn)濃度估算之 間的比較，即，在消除了測(cè)量目標(biāo)氣體中余留的過量氧的影響之后所進(jìn)行的濃度比較，來校 正氣體濃度檢測(cè)單元輸出。因此，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)測(cè)量目標(biāo)氣體中特定氣體組分的濃度。本發(fā)明的第十方面計(jì)算這樣的校正值其中，氧化的狀態(tài)和自從拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間 開始所經(jīng)歷的時(shí)間的影響反映在拐點(diǎn)濃度檢測(cè)值與拐點(diǎn)濃度估算之間的偏差中，并且通過 從氣體濃度檢測(cè)單元輸出中減去校正值來校正單元輸出。因此，本發(fā)明能夠根據(jù)氧化的狀 態(tài)來校正單元輸出。這使得有可能有效校正通過由于氧化反應(yīng)而與氣體側(cè)電極相結(jié)合的氧 施加在單元輸出上的影響。本發(fā)明地第十一方面執(zhí)行計(jì)算使得校正值隨著自從出現(xiàn)拐點(diǎn)開始所經(jīng)歷的時(shí)間 的增加而減小。所經(jīng)歷的時(shí)間越長(zhǎng)，則氣體側(cè)電極的氧化的影響越小，即，從氣體側(cè)電極脫 附的氧的影響越小。因此，本發(fā)明使得有可能計(jì)算校正值以有效消除氣體側(cè)電極的氧化的影響。
本發(fā)明的第十二方面執(zhí)行計(jì)算使得校正值隨著氧化的狀態(tài)的增加而增大。氣體側(cè) 電極的氧化的狀態(tài)越嚴(yán)重，則氣體側(cè)電極的氧化的影響越大，即，從氣體側(cè)電極脫附的氧的 影響越大。因此，本發(fā)明使得有可能計(jì)算校正值以有效消除氣體側(cè)電極的氧化的影響。本發(fā)明的第十三方面估算氣體濃度檢測(cè)單元檢測(cè)未添加氣體側(cè)電極的氧化的影 響的單元輸出的時(shí)間(以下稱為穩(wěn)定時(shí)間)，并禁止校正在穩(wěn)定時(shí)間處具有的單元輸出。因 此，本發(fā)明使得有可能有效避免進(jìn)行不必要的校正以引起單元輸出中的誤差的狀況。本發(fā)明的第十四方面估算穩(wěn)定時(shí)間作為校正值為0或者更小的時(shí)間。校正值代表 受氣體側(cè)電極的氧化所影響的來自氣體濃度檢測(cè)單元的輸出的一部分。因此，本發(fā)明使得 有可能根據(jù)校正值來準(zhǔn)確估算穩(wěn)定時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，所估算的氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)隨著氣體濃度檢測(cè) 單元變?yōu)槭艿焦┠艿乃查g與出現(xiàn)單元輸出的拐點(diǎn)的瞬間(以下稱為“拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間”)之間 的時(shí)間間隔增大而增大。在此，可總結(jié)為，在供能之前在測(cè)量目標(biāo)氣體中余留的氧量隨著拐 點(diǎn)達(dá)到時(shí)間的增加而增加。換言之，氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)隨著在供能之前氣體側(cè)電極 所暴露其中的氧量的增大而增加。因此，本發(fā)明使得有可能根據(jù)拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間來以高準(zhǔn)確 性估算氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)。本發(fā)明的第十六方面計(jì)算在拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間期間所達(dá)到的氣體濃度檢測(cè)單元輸出 的累計(jì)值。所估算的氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)隨著累計(jì)值的增大而增加。在此，可總結(jié)為， 在供能之前在測(cè)量目標(biāo)氣體中余留的氧量隨著單元輸出的累計(jì)值的增加，即，隨著泵送到 氣體濃度檢測(cè)單元中的氧的狀態(tài)的增加而增加。氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)隨著在供能之前 余留的氧量的增加，即，在供能之前氣體側(cè)電極所暴露其中的氧量的增加而增加。因此，本 發(fā)明使得有可能根據(jù)在所述拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間期間所達(dá)到的總的傳感器輸出值來以高準(zhǔn)確性 估算所述氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)。本發(fā)明的第十七方面獲取在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間具有的所述測(cè)量目標(biāo)氣體 的空燃比。所估算的氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)隨著空燃比的稀度的增加而增加。在此，氣 體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)隨著測(cè)量目標(biāo)氣體的空燃比的稀度的增加，即，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止 運(yùn)轉(zhuǎn)期間在氣體側(cè)電極周圍具有的氧濃度的增大而增加。因此，本發(fā)明使得有可能根據(jù)在 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間的測(cè)量目標(biāo)氣體的空燃比來以高準(zhǔn)確性估算所述氣體側(cè)電極的 氧化的狀態(tài)。本發(fā)明的第十八方面獲取停機(jī)時(shí)間，S卩，上一次內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)與目前的內(nèi) 燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之間的時(shí)間間隔。所估算的氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)隨著停機(jī)時(shí)間的增加而 增加。在此，氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)隨著停機(jī)時(shí)間的增加，即，氣體側(cè)電極的氧化反應(yīng)所 需的時(shí)間的增加而增加。因此，本發(fā)明使得有可能根據(jù)停機(jī)時(shí)間來以高準(zhǔn)確性估算氣體側(cè) 電極的氧化的狀態(tài)。述氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)越嚴(yán)重，則對(duì)增加通過所述氣體濃度檢測(cè)單元的濃度 檢測(cè)的準(zhǔn)確性的阻礙程度越大。本發(fā)明的第十九方面在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間阻止所述 氣體側(cè)電極的氧化反應(yīng)。這使得有可能使氣體側(cè)電極的氧化對(duì)所述單元輸出的影響最小 化。本發(fā)明的第二十方面當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)施控制以使所述空燃比變 濃。因此，本發(fā)明能夠降低測(cè)量目標(biāo)氣體中的氧濃度。這使得有可能有效阻止氣體側(cè)電極在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間的氧化。當(dāng)過量氧去除裝置和氣體濃度檢測(cè)單元正在預(yù)熱時(shí)以及當(dāng)過量氧正在被去除時(shí)， 本發(fā)明的第二十一方面將由氣體濃度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的濃度中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間視為所 述氣體濃度檢測(cè)單元的活性時(shí)間。該拐點(diǎn)在預(yù)熱前余留的氧被去除時(shí)出現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明的 第二十一方面，不同于通常的傳感器活性(完全活性)判斷，當(dāng)氣體濃度檢測(cè)單元在不受 余留氧的影響的情況下開始檢測(cè)特定氣體組分的濃度時(shí)，判斷該氣體濃度檢測(cè)單元具有活 性。這使得有可能在氣體濃度檢測(cè)單元在不受預(yù)熱前余留的氧的影響的情況下開始以高準(zhǔn) 確性檢測(cè)特定氣體組分的濃度時(shí)，形成關(guān)于該氣體濃度檢測(cè)單元的準(zhǔn)確的活性判斷。因此 氣體濃度檢測(cè)單元的早期活化可實(shí)現(xiàn)至最大可能程度。


圖1是圖示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備10的構(gòu)造的圖。圖2是圖示在NOx傳感器預(yù)熱期間的氧泵單元輸出和NOx傳感器單元輸出中的改 變的圖。圖3是圖示定位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)的第一方法的圖。圖4是圖示定位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)的第二方法的圖。圖5是圖示定位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)的第三方法的圖。圖6是圖示ECU 8根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式執(zhí)行的程序的流程圖。圖7是圖示在NOx傳感器預(yù)熱期間的氧泵單元輸出和NOx傳感器單元輸出之間的 相關(guān)性的圖。圖8是圖示定位氧泵單元輸出中的拐點(diǎn)的方法的圖。圖9是圖示ECU 8根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式執(zhí)行的程序的流程圖。圖10是圖示依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的改型的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備的基本部件 的框圖。圖11是圖示在NOx傳感器預(yù)熱期間的NOx傳感器單元輸出與空燃比傳感器單元 輸出之間的相關(guān)性的圖。圖12A和圖12B是圖示依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的NOx傳感器1的構(gòu)造的圖。圖13是圖示依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的改型的NOx傳感器IB的橫截面圖。圖14是圖示在放置期間的傳感器輸出穩(wěn)定時(shí)間與第一檢測(cè)電極42周圍的氧的局 部壓力之間的關(guān)系的圖。圖15是圖示放置時(shí)間與傳感器輸出穩(wěn)定時(shí)間之間的關(guān)系的圖。圖16示出了用于確定第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)的映射圖。圖17示出了用于確定第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)的映射圖。圖18是圖示未校正NOx濃度與校正后NOx濃度之間的比較關(guān)系的圖。圖19是圖示ECU 8根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式執(zhí)行的程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖中相同的元件由相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo) 示且不再贅述。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于以下所述實(shí)施方式。
第一實(shí)施方式〖第一實(shí)施方式的構(gòu)造3首先，將參考圖1來描述依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備的構(gòu) 造。圖1是圖示依據(jù)第一實(shí)施方式的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備10的構(gòu)造的圖。圖1所示的氣體 濃度檢測(cè)設(shè)備10是一種NOx濃度檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備檢測(cè)例如從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(以下稱為發(fā)動(dòng) 機(jī))所排放的廢氣中的氮氧化物(NOx)的濃度。氣體濃度檢測(cè)設(shè)備10包括NOx傳感器1。NOx傳感器1由順序疊置的隔離件3、 NOx傳感器單元4、另一隔離件5、以及在氧泵單元2下面的加熱器6形成。氧泵單元2能夠從測(cè)量目標(biāo)氣體中去除過量氧，而且包括固體電解質(zhì)本體21、第 一泵電極22、以及第二泵電極23。固體電解質(zhì)本體21夾在第一泵電極22與第二泵電極23 之間。作為元件的固體電解質(zhì)本體21具有氧離子傳導(dǎo)性。固體電解質(zhì)本體21成型為類似 由例如(氧化鋯)、HfO2 ( 二氧化鉿)、ThO2 ( 二氧化釷)、以及BiO3 (三氧化鉍)制成的 片體。將固體電解質(zhì)本體21夾在中間的第一泵電極22和第二泵電極23可通過例如絲網(wǎng) 印刷方法來形成。形成在固體電解質(zhì)本體21的前表面上的第一泵電極22暴露于作為測(cè)量目標(biāo)氣體 的排氣存在的空間，即，暴露于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣路徑內(nèi)的空間。例如，包含Pt (鉬)或其它貴 金屬的多孔金屬陶瓷電極可用作為第一泵電極22。另一方面，在固體電解質(zhì)本體21的后表面上形成為面向第一泵電極22的第二泵 電極23暴露于稍后描述的第一內(nèi)部空間31。對(duì)包含NOx的氣體不起化學(xué)作用的電極，例如 包含Pt-Au(鉬-金)合金以及氧化鋯、氧化鋁、或者其它陶瓷材料的多孔金屬陶瓷電極可 用作為第二泵電極23。小孔24形成在氧泵單元2中作為穿透固體電解質(zhì)本體21、第一泵電極22以及第 二泵電極23的引入孔。小孔24的直徑設(shè)計(jì)成使得待通過小孔24而被引入稍后描述的第 一內(nèi)部空間31的排氣以預(yù)定的速率擴(kuò)散。通過小孔24以及稍后描述的多孔保護(hù)層7，第一 內(nèi)部空間31與測(cè)量目標(biāo)氣體存在的空間相連通。多孔保護(hù)層7形成在朝向固體電解質(zhì)本體21的第一泵電極22的側(cè)部上以覆蓋包 括小孔24的第一泵電極22的表面及其周圍區(qū)域。多孔保護(hù)層7可由例如多孔的氧化鋁制 成。多孔保護(hù)層7使得不僅可以防止第一泵電極22受到污染，而且還可防止小孔24被例 如排氣中所包含的煙灰所阻塞。前述第一內(nèi)部空間31和第二內(nèi)部空間32形成于隔離件3中。隔離件3可由例如 氧化鋁制成。兩個(gè)內(nèi)部空間31、32通過連通孔33彼此連通。第一內(nèi)部空間31、第二內(nèi)部空 間32以及連通孔33可通過在隔離件3中制成通孔來形成。NOx傳感器單元4根據(jù)從NOx的還原分解得到的氧的量來檢測(cè)NOx濃度。NOx傳 感器單元4包括固體電解質(zhì)本體41、第一檢測(cè)電極42、以及第二檢測(cè)電極43。固體電解質(zhì) 本體41夾在第一檢測(cè)電極42與第二檢測(cè)電極43之間。第一檢測(cè)電極42和第二檢測(cè)電極 43可通過例如絲網(wǎng)印刷方法來形成。形成在固體電解質(zhì)本體41的前表面上的第一檢測(cè)電極42暴露第二內(nèi)部空間32。 例如，包含Pt-Au(鉬-金)合金以及氧化鋯、氧化鋁、或者其它陶瓷材料的多孔金屬陶瓷電 極可用作為第一檢測(cè)電極42。
另一方面，在固體電解質(zhì)本體41的后表面上形成為面向第一檢測(cè)電極42的第二 檢測(cè)電極43暴露于形成于隔離件5中的大氣管道51內(nèi)的空間。大氣被引入大氣管道51 內(nèi)。例如，包含Pt (鉬)或其它貴金屬的多孔金屬陶瓷電極可用作為第二檢測(cè)電極43。大 氣管道51可通過在隔離件5中制成切口來形成。加熱器6包括板狀絕緣層62、63以及埋置在絕緣層62、63之間的加熱器電極61。 絕緣層62、63由例如諸如氧化鋁這樣的陶瓷材料形成。加熱器電極61由例如由Pt (鉬) 和氧化鋁或者其它陶瓷材料制成的陶瓷金屬形成。依據(jù)第一實(shí)施方式的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備10包括E⑶(電子控制單元)8，E⑶8用 作為控制裝置。ECU 8包括泵單元控制裝置81、傳感器單元控制裝置82、以及加熱器控制裝 置83。可在發(fā)動(dòng)機(jī)控制E⑶之外又設(shè)置E⑶8，或者將E⑶8設(shè)置作為發(fā)動(dòng)機(jī)控制E⑶的 一部分。泵單元控制裝置81連接至氧泵單元2中所包括的第一泵電極22和第二泵電極 23。泵單元控制裝置81在第一泵電極22與第二泵電極23之間施加電壓，并檢測(cè)氧泵單元 2中流動(dòng)的電流的值作為“氧泵單元輸出”。傳感器單元控制裝置82連接至包括在NOx傳感器單元4中的第一檢測(cè)電極42和 第二檢測(cè)電極43。傳感器單元控制裝置82在第一檢測(cè)電極42與第二檢測(cè)電極43之間施 加電壓，并檢測(cè)NOx傳感器單元4中流動(dòng)的電流的值作為“NOx傳感器單元輸出”。加熱器控制裝置83連接至加熱器電極61。加熱器控制裝置83向加熱器電極61 供給電力。〖第一實(shí)施方式的操作3(NOx濃度檢測(cè)的原理)現(xiàn)在將參考圖1描述通過氣體濃度檢測(cè)設(shè)備10的NOx濃度檢測(cè)的原理。作為流 入發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣路徑中的測(cè)量目標(biāo)氣體的排氣存在于多孔保護(hù)層7周圍的空間中。排氣包 括例如02、N0x、C02以及H20。排氣通過多孔保護(hù)層7和小孔24被引入第一內(nèi)部空間31中。 待引入第一內(nèi)部空間31中的排氣的量由多孔保護(hù)層7和小孔24的擴(kuò)散阻力確定。在NOx濃度檢測(cè)之前，加熱器控制裝置83首先將電力供給至加熱器電極61以將 固體電解質(zhì)本體21、41加熱至它們的活性溫度。氧泵單元2于是變?yōu)榫哂谢钚砸员惚脝卧?控制裝置81在第一泵電極22與第二泵電極23之間施加電壓。在暴露于第一內(nèi)部空間31 的第二泵電極23上，余留氧和包含在排氣中的氧于是被還原成氧離子02_。然后通過固體 電解質(zhì)本體21朝向第一泵電極22泵出氧離子02_。在這種情況下，泵單元控制裝置81檢 測(cè)流入氧泵單元2中的電流的值作為氧泵單元輸出。當(dāng)過量氧被氧泵單元2排出時(shí)，排氣 中的氧的濃度減小至通過NOx傳感器單元4的NOx濃度檢測(cè)保持不受影響的程度。將施加 在第一泵電極22與第二泵電極23的電壓最大化使得用于氧離子02_的泵送操作更加有力 以增加待排出的氧量。從其中去除過量氧以降低氧濃度的排氣通過連通孔33被引入第二內(nèi)部空間32。 當(dāng)NOx傳感器單元4變?yōu)榫哂谢钚允沟脗鞲衅鲉卧刂蒲b置82在第一檢測(cè)電極42與第二 檢測(cè)電極43之間施加電壓時(shí)，作為排氣中的特定組分的NOx在第一檢測(cè)電極42上分解以 生成氧離子02_。更具體地，NOx首先分解成NO (轉(zhuǎn)變成單一氣體組分)，然后進(jìn)一步分解成 氧離子02_。氧離子02_穿過固體電解質(zhì)本體41并從第二檢測(cè)電極43排出到大氣管道51。在這種情況下，傳感器單元控制裝置82檢測(cè)流入NOx傳感器單元4中的電流作為NOx傳感 器單元輸出，即，測(cè)量目標(biāo)氣體的NOx濃度輸出?！嫉谝粚?shí)施方式的特征3同時(shí)，需要及早活化NOx傳感器1以減少排放。更具體地，需要及早形成關(guān)于用于 NOx傳感器1的NOx傳感器單元4的活性判斷以將NOx傳感器單元輸出用于各種控制操作。 為了及早完成NOx傳感器1的活化，重要的是準(zhǔn)確并即時(shí)地掌握NOx傳感器1的狀況。為了從NOx傳感器1或使用由固體電解質(zhì)本體制成的元件的其它NOx傳感器獲得 常態(tài)特性，有必要對(duì)加熱器供能以將元件溫度升高到預(yù)定的活性溫度。在專利文獻(xiàn)3中所 描述的設(shè)備根據(jù)元件阻抗形成活性判斷。另一已知設(shè)備根據(jù)例如供給至加熱器或加熱電阻 的電力來形成關(guān)于氣體濃度傳感器的活性判斷。但是，元件阻抗、供給至加熱器的電力、以及加熱器電阻因傳感器單元不同(由于 各傳感器的差異)而改變。因此難以準(zhǔn)確并即時(shí)地根據(jù)例如元件阻抗來掌握傳感器狀況。 如果及早根據(jù)例如元件阻抗形成傳感器活性判斷，則盡管NOx傳感器單元受到余留氧影 響，也可以在活性判斷之后檢測(cè)NOx濃度。換言之，雖然NOx傳感器單元輸出是在活性判斷 之后生成的，但是可能其準(zhǔn)確性低。這可能導(dǎo)致不充分的排放減少。此外，因?yàn)楦鱾鞲衅鞯?差異，所以使用根據(jù)例如元件阻抗來形成關(guān)于氣體濃度傳感器的活性判斷的方法使得難以 及早完成各傳感器的活化到最大程度。鑒于上述情形，第一實(shí)施方式以下述方式及早而準(zhǔn)確地形成關(guān)于NOx傳感器1的 活性判斷。圖2是圖示在NOx傳感器預(yù)熱期間氧泵單元輸出和NOx傳感器單元輸出如何改 變的圖。在圖2中，虛線Lp表示氧泵單元輸出的改變，而實(shí)線虛線Ls表示NOx傳感器單元 輸出的改變。在t0時(shí)刻，NOx傳感器1在如圖2所示發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)處開始預(yù)熱。更具體地，加熱器 控制裝置83將電力供給至加熱器電極61。作為這種電力應(yīng)用的結(jié)果，氧泵單元2和NOx傳 感器單元4的溫度，即，固體電解質(zhì)本體21、41的溫度逐漸上升。在t0時(shí)刻，包含在大氣中 的氧余留在靠近氧泵單元2的第一內(nèi)部空間31中以及靠近NOx傳感器單元4的第二內(nèi)部 空間32中。NOx傳感器1不僅可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)處預(yù)熱，而且可在正在由延長(zhǎng)的燃料切斷而 產(chǎn)生再生時(shí)預(yù)熱，所述延長(zhǎng)的燃料切斷已被執(zhí)行了比預(yù)定時(shí)長(zhǎng)更長(zhǎng)的時(shí)長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)注意，NOx 傳感器1不總是預(yù)熱，即使當(dāng)正在由這樣的延長(zhǎng)的燃料切斷而產(chǎn)生再生時(shí)也如此。因此，當(dāng)NOx傳感器單元4的固體電解質(zhì)本體41在tl時(shí)刻達(dá)到預(yù)定的溫度時(shí)，獲 得NOx傳感器單元輸出。在tl時(shí)刻之后，NOx傳感器單元輸出隨著NOx傳感器單元4 (固體 電解質(zhì)本體41)的活性的增大而增加。這是因?yàn)樵诳拷麼Ox傳感器單元4的第二內(nèi)部空間 32中余留的氧在第一檢測(cè)電極42上分解，而不是因?yàn)橐氲诙?nèi)部空間32中的NOx在第 一檢測(cè)電極42上分解。因此，在t3時(shí)刻，NOx傳感器單元輸出達(dá)到上限值，S卩，能夠由NOx 傳感器單元4檢測(cè)到的氧濃度的上限值。同時(shí)，當(dāng)氧泵單元2的固體電解質(zhì)本體21在tl時(shí)刻之后的t2時(shí)刻達(dá)到預(yù)定的溫 度時(shí)，獲得氧泵單元輸出。在t2時(shí)刻之后，在靠近氧泵單元2的第一內(nèi)部空間31中余留的 氧的排出量隨著氧泵單元2 (固體電解質(zhì)本體21)的活性的增大而增加。因此，氧泵單元輸 出隨時(shí)間而增加。從第一內(nèi)部空間31排出的氧量隨著氧泵單元2的活性的增大而增加。此外，引入第一內(nèi)部空間31中的排氣量隨著氧泵單元2的活性的增大而增加。這使得余留在第一內(nèi) 部空間31中的氧的濃度降低并減少?gòu)牡谝粌?nèi)部空間31供給到第二內(nèi)部空間32的氧量。 因此，余留在第二內(nèi)部空間32中的氧的濃度隨著氧泵單元2的活性的增大而逐漸減少。因 而，NOx傳感器單元輸出在t4時(shí)刻之后減少。隨后，在基本去除第二內(nèi)部空間32中余留的氧的t5時(shí)刻，在NOx傳感器輸出中出 現(xiàn)拐點(diǎn)以代表表示NOx傳感器單元輸出的曲線極度改變的點(diǎn)。更具體地，在出現(xiàn)拐點(diǎn)之前 所生成的NOx傳感器單元輸出主要使用余留在第二內(nèi)部空間32中的氧以執(zhí)行氧離子泵送 操作。因此，表示在這樣的時(shí)長(zhǎng)期間具有的NOx傳感器單元輸出的曲線主要受到第二內(nèi)部 空間32中的氧的濃度，即，氧泵單元2的活性的影響。另一方面，因?yàn)橛嗔舻难鯗p少，所以在出現(xiàn)拐點(diǎn)之后所生成的NOx傳感器單元輸 出主要使用第二內(nèi)部空間32中的NOx以執(zhí)行氧離子泵送操作。因此，表示在這樣的時(shí)長(zhǎng)期 間具有的NOx傳感器單元輸出的曲線主要受到第二內(nèi)部空間32中的NOx的濃度，S卩，NOx 傳感器單元4的活性的影響。因此，在出現(xiàn)拐點(diǎn)的t5時(shí)刻，可確認(rèn)在NOx傳感器1預(yù)熱之 前余留在第一和第二內(nèi)部空間31、32中的氧已被基本去除。由此，在出現(xiàn)拐點(diǎn)的t5時(shí)刻之 后，NOx傳感器單元4能夠在不受余留氧影響的情況下準(zhǔn)確檢測(cè)NOx濃度。因此，第一實(shí)施方式在NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的t5時(shí)刻處形成關(guān)于NOx 傳感器1的活性判斷。應(yīng)當(dāng)注意，依據(jù)本發(fā)明的NOx傳感器活性判斷不同于常規(guī)的傳感器 活性(完全活性)判斷。本發(fā)明判斷當(dāng)不受余留氧影響的NOx傳感器輸出的檢測(cè)開始時(shí)， 即，當(dāng)能夠在不受余留氧影響的情況下將NOx傳感器單元輸出用于各種控制操作時(shí)具有的 “活性狀態(tài)”(這同樣適用于后述實(shí)施方式)。這使得有可能在NOx傳感器單元4在不受余 留氧影響的情況下開始檢測(cè)NOx濃度時(shí)形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。因此，對(duì)于NOx 傳感器1的及早活化的需求可最大程度得以滿足?，F(xiàn)在將參考圖3至圖5對(duì)執(zhí)行用于定位上述拐點(diǎn)的操作進(jìn)行描述。圖3是圖示定 位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)的第一方法的圖。如圖中所示，第一步驟是以預(yù)定的時(shí)間 間隔獲取NOx傳感器單元輸出N，并在每次獲取NOx傳感器單元輸出時(shí)計(jì)算NOx傳感器單元 輸出的改變量ΔΝ?？筛鶕?jù)以下等式(1)來計(jì)算在t時(shí)刻的改變量AN(t)。當(dāng)計(jì)算出的改 變量AN(t)小于預(yù)定的基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth時(shí)，將在t時(shí)刻具有的NOx傳感器單元輸出N(t)識(shí) 別為拐點(diǎn)。Δ N (t) =N (t-1) -N (t) -— (1)圖3中示出的示例顯示，NOx傳感器單元輸出N在tlO時(shí)刻與tl4時(shí)刻之間的時(shí)長(zhǎng) 期間減少。因此，根據(jù)以上等式(1)在til時(shí)刻、tl2時(shí)刻、tl3時(shí)刻、以及tl4時(shí)刻處計(jì)算 出的改變量AN(tll)-AN(tl4)都為正值。改變量AN(tll)-AN(tl3)不小于預(yù)定的基準(zhǔn) 值A(chǔ)Nth。但是改變量AN(tl4)小于該基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth。因此，將在tl4時(shí)刻具有的NOx傳 感器單元輸出N(tl4)識(shí)別為拐點(diǎn)。由此，在NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的tl4時(shí)刻處 形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。圖4是圖示定位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)的第二方法的圖。圖4中示出的示 例顯示，NOx傳感器單元輸出N在tlO時(shí)刻與tl3時(shí)刻之間的時(shí)長(zhǎng)期間減少。另一方面，在 tl3時(shí)刻之后，NOx傳感器單元輸出N增加。在til時(shí)刻、tl2時(shí)刻、以及tl3時(shí)刻處計(jì)算出 的改變量AN(tll)-AN(tl3)不小于基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth。因此，在圖4所示的示例中，NOx傳感器單元輸出N在圖3所示的拐點(diǎn)得以定位之前開始增加。NOx傳感器單元輸出中這樣的改 變發(fā)生在排氣中的NOx的濃度增大時(shí)。在圖4所示的示例中，因?yàn)橛蒒Ox傳感器單元4檢 測(cè)到tl3時(shí)刻之后的排氣中的NOx濃度增加，所以能夠形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。 在此，tl4時(shí)刻的NOx傳感器單元輸出N(tl4)大于tl3時(shí)刻的NOx傳感器單元輸出N(tl3)。 因此，改變量AN(tl4)為負(fù)值并小于該基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth。由此，將tl4時(shí)刻的NOx傳感器單元 輸出N(tl4)視為拐點(diǎn)。因此，在tl4時(shí)刻形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。但是，如果僅改變量Δ N為負(fù)，則可能將例如圖2所示的tl時(shí)刻與t3時(shí)刻之間的 所觀測(cè)的NOx傳感器單元輸出N中的上升錯(cuò)誤地識(shí)別為NOx傳感器1的活性。通過確保上 一改變量ΔΝ(在前一時(shí)刻具有的)為正，能夠避免這種錯(cuò)誤。在圖4所示的示例中，因?yàn)?在tl4時(shí)刻之前的tl3時(shí)刻處計(jì)算出的改變量AN(tl3)為正，所以在tl4時(shí)刻處形成關(guān)于 NOx傳感器1的活性判斷。圖5是定位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)的第三方法的圖。圖5中示出的示例顯 示，NOx傳感器單元輸出N在tlO時(shí)刻之后減少。在til時(shí)亥lj、tl2時(shí)刻、以及tl3時(shí)刻處 計(jì)算出的改變量AN(tll)-AN(tl3)大于基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth。因此，在圖5所示的示例中，NOx 傳感器單元輸出N在圖3所示的拐點(diǎn)得以定位之前開始減少。當(dāng)NOx傳感器單元4及早變 為具有活性時(shí)發(fā)生這樣的NOx傳感器單元輸出改變。為了使NOx傳感器單元輸出小于基準(zhǔn) 值A(chǔ)Nth,有必要去除在NOx傳感器1預(yù)熱之前余留的氧。當(dāng)這種余留氧被去除時(shí)，能夠檢 測(cè)NOx濃度，而且NOx傳感器單元4保持不受余留氧影響。由此，在NOx傳感器單元輸出小 于基準(zhǔn)值八附1!的{13時(shí)刻處具有的而1傳感器單元輸出則{13)被識(shí)別為拐點(diǎn)。因此，在 tl3時(shí)刻處形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。K由第一實(shí)施方式執(zhí)行的過程的細(xì)節(jié)3現(xiàn)在將參考圖6來詳細(xì)描述由第一實(shí)施方式執(zhí)行的過程。圖6是圖示ECU 8根據(jù) 本發(fā)明的第一實(shí)施方式執(zhí)行以形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷的程序的流程圖。該程序 以預(yù)定的時(shí)間間隔開始。在圖3中，該預(yù)定的時(shí)間間隔相當(dāng)于例如tlO時(shí)刻與til時(shí)刻之 間的時(shí)間間隔以及til時(shí)刻與tl2時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。首先，圖6所示的程序執(zhí)行步驟100以判斷NOx傳感器1是否正在預(yù)熱。更具體 地，執(zhí)行步驟100以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否正在起動(dòng)以預(yù)熱NOx傳感器1，或者是否正在因延長(zhǎng)的 燃料切斷而產(chǎn)生再生。如果在步驟100中獲得的判斷結(jié)果未顯示NOx傳感器1正在預(yù)熱， 則因?yàn)槌绦蛲茢嗖荒塬@得圖2所示的NOx傳感器單元輸出，所以程序立即結(jié)束。另一方面，如果在步驟100中獲得的判斷結(jié)果顯示NOx傳感器1正在預(yù)熱，則程序 進(jìn)行到下一步驟(步驟102)并獲取NOx傳感器單元輸出N (t)。接下來，程序執(zhí)行步驟104 以計(jì)算改變量AN(t)。更具體地，執(zhí)行步驟104以通過將在步驟102中獲得的NOx傳感器 單元輸出N(t)和N(t-l)代入等式(1)中來計(jì)算改變量ΔΝα)。接下來，執(zhí)行步驟106以判斷改變量AN(t)是否大于零(0)。如果在步驟106中 獲得的判斷結(jié)果顯示改變量ΔΝα)大于零(0)，則程序推斷當(dāng)前計(jì)算出的改變量AN(t)小 于通過上一次程序所確定的改變量ΔΝα-l)，于是進(jìn)行到下一步驟(步驟108)，并判斷改 變量AN(t)是否小于基準(zhǔn)值ΔΝ 。如果在步驟108中獲得的判斷結(jié)果顯示改變量ΔΝα) 小于基準(zhǔn)值Δ Nth，則程序進(jìn)行到下一步驟(步驟110)，并將NOx傳感器單元輸出N(t)識(shí) 別為拐點(diǎn)。在圖3所示的示例中，改變量AN(tl4)小于基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth;因此，將在tl4時(shí)刻
16處的NOx傳感器單元輸出N(tl4)識(shí)別為拐點(diǎn)。然后，程序執(zhí)行步驟112以推斷NOx傳感器 單元4的活性時(shí)間由遇到拐點(diǎn)的時(shí)間代表。當(dāng)完成步驟112時(shí)，程序終止。另一方面，如果在步驟106中獲得的判斷結(jié)果未顯示改變量AN(t)大于零(0)，則 程序推斷當(dāng)前計(jì)算出的改變量ΔΝα)不小于通過上一次程序所確定的改變量AN(t-l)， 于是進(jìn)行到下一步驟(步驟114)，并判斷通過上一次程序所確定的改變量ΔΝα-1)是否大 于零(0)。更具體地，執(zhí)行步驟114以判斷通過倒數(shù)第二次程序所確定的改變量AN(t-2) 是否大于通過上一次程序所確定的改變量AN(t-l)。如果在步驟114中獲得的判斷結(jié)果未 顯示AN(t-l)大于零(0)，則NOx傳感器單元輸出N朝向上限值上升。因此，程序推斷還未 遇到拐點(diǎn)，然后立即結(jié)束。另一方面，如果在步驟114中獲得的判斷結(jié)果顯示AN(t-l)大于零(0)，則程序 推斷通過倒數(shù)第二次程序所確定的改變量AN(t-2)大于通過上一次程序所確定的改變量 AN(t-l)。在這種情況下，當(dāng)前的程序判斷目前已檢測(cè)到排氣中的NOx濃度的增加、進(jìn)行到 步驟110并將NOx傳感器單元輸出N(t)識(shí)別為拐點(diǎn)。如果在步驟108中獲得的判斷結(jié)果未顯示改變量AN(t)小于基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth,則程 序進(jìn)行到下一步驟(步驟116)，并判斷NOx傳感器單元輸出N(t)是否小于基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth。 如果在步驟116中獲得的判斷結(jié)果未顯示NOx傳感器單元輸出N(t)小于基準(zhǔn)值A(chǔ)NthJlJ 程序推斷NOx傳感器單元輸出N中尚未出現(xiàn)拐點(diǎn)，然后立即結(jié)束。另一方面，如果在步驟116中獲得的判斷結(jié)果顯示NOx傳感器單元輸出N(t)小于 基準(zhǔn)值A(chǔ)Nth，則程序進(jìn)行到步驟110并將NOx傳感器單元輸出N(t)識(shí)別為拐點(diǎn)。如上所述，依據(jù)第一實(shí)施方式的NOx傳感器1構(gòu)造成使得NOx傳感器單元4檢測(cè) 在由氧泵單元2排出余留氧之后的NOx濃度。因此，當(dāng)NOx傳感器1正在預(yù)熱時(shí)，NOx傳感 器單元輸出如圖2所示改變。換言之，NOx傳感器單元輸出如圖2所示改變起因于氧泵單 元2于NOx傳感器單元4之間的活性程度的差異(活性差異)。拐點(diǎn)出現(xiàn)在NOx傳感器單 元輸出中已顯示NOx傳感器單元4能夠在不受余留氧影響的情況下檢測(cè)NOx濃度。與常規(guī) 的傳感器活性(完全活性)判斷形成明顯對(duì)照，當(dāng)拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，第一實(shí)施方式推斷NOx傳感 器1具有活性。這意味著，第一實(shí)施方式根據(jù)拐點(diǎn)而不是根據(jù)例如因傳感器單元不同而改 變的元件阻抗來形成關(guān)于NOx傳感器1的準(zhǔn)確的活性判斷，該拐點(diǎn)出現(xiàn)于NOx傳感器單元 輸出中而無關(guān)各傳感器的差異。這使得不僅有可能及早將NOx傳感器1的活化完成至最大 程度，而且有可能通過使用用于各種控制操作的準(zhǔn)確的NOx傳感器單元輸出來滿足減少排 放的需求。在第一實(shí)施方式中，氧泵單元2相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的第二十一方面的“過量氧去 除裝置”以及依據(jù)本發(fā)明第一方面的“氧泵單元”；且NOx傳感器單元4相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明 的第一方面和第二十一方面的“氣體濃度檢測(cè)單元”。此外，在第一實(shí)施方式中，當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟104時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第二方面和 第三方面的“改變量計(jì)算裝置”，當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟108和步驟110時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第 二方面的“獲取裝置”，當(dāng)E⑶8執(zhí)行步驟106、步驟114和步驟110時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第 三方面的“獲取裝置”，而且，當(dāng)E⑶8執(zhí)行步驟116和步驟110時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第四方 面的“獲取裝置”。第二實(shí)施方式
現(xiàn)在將參考圖7至圖9來描述本發(fā)明的第二實(shí)施方式。當(dāng)采用圖1所示硬件構(gòu)造 以使ECU 8執(zhí)行圖9所示的后述程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)依據(jù)第二實(shí)施方式的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備?！嫉诙?shí)施方式的特征3稍早已描述的第一實(shí)施方式根據(jù)例如NOx傳感器單元輸出改變量AN(t)與基準(zhǔn) 值A(chǔ)Nth之間的比較來定位拐點(diǎn)，并在拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。同時(shí)，氧泵單元2構(gòu)造成與NOx傳感器單元4相同。這些單元輸出在氧離子02_流 入它們時(shí)具有的電流值。因此，氧泵單元輸出與NOx傳感器單元輸出之間存在相關(guān)性。第 二實(shí)施方式利用這種相關(guān)性以定位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)。圖7是圖示在NOx傳感器預(yù)熱期間的氧泵單元輸出與NOx傳感器單元輸出之間的 相關(guān)性的圖。在圖7中，虛線Lp表示氧泵單元輸出中的改變，而實(shí)線Ls表示NOx傳感器單 元輸出中的改變。如圖7所示，拐點(diǎn)不僅出現(xiàn)在NOx傳感器單元輸出中，而且出現(xiàn)在氧泵單元輸出 中。氧泵單元輸出中的拐點(diǎn)出現(xiàn)在當(dāng)?shù)谝粌?nèi)部空間31中余留的氧被排出時(shí)。本發(fā)明的發(fā)明 人已發(fā)現(xiàn)，在氧泵單元輸出中的改變與NOx傳感器單元輸出中的改變之間存在相關(guān)性。更 具體地，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在氧泵單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的t21時(shí)刻與在NOx傳感器單 元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的t22時(shí)刻之間存在相關(guān)性。t21時(shí)刻與t22時(shí)刻之間的差A(yù)tn可例如通過試驗(yàn)來預(yù)先確定并存儲(chǔ)在E⑶8 中。因此，當(dāng)能夠通過稍后描述的方法確定氧泵單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間時(shí)，能夠通過將 預(yù)定的差△ tn與所確定的在氧泵單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間相加來估算在NOx傳感器單 元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間?，F(xiàn)在將參考圖8來描述定位氧泵單元輸出中的拐點(diǎn)的方法。圖8是圖示定位氧泵 單元輸出中的拐點(diǎn)的方法的圖。已結(jié)合第一實(shí)施方式描述的定位NOx傳感器單元輸出中的 拐點(diǎn)的方法可部分應(yīng)用于定位氧泵單元輸出中的拐點(diǎn)的方法。首先，以預(yù)定的時(shí)間間隔獲取氧泵單元輸出P。同時(shí)，在每次獲取氧泵單元輸出P 時(shí)計(jì)算氧泵單元輸出中的改變量△ P。根據(jù)以下等式(2)計(jì)算在t時(shí)刻處的改變量AP(t)。 當(dāng)所計(jì)算的改變量Δρα)小于預(yù)定的基準(zhǔn)值A(chǔ)Pth時(shí)，將在t時(shí)刻處具有的氧泵單元輸 出p(t)識(shí)別為拐點(diǎn)。在等式(2)中，從在t時(shí)刻處的輸出P(t)減去在t-Ι時(shí)刻處的輸出 p(t-D使得改變量Δρα)為正。Δ P (t) =P (t) "P (t-1) --- (2)圖8所示的示例顯示，氧泵單元輸出P在t30時(shí)刻與t34時(shí)刻之間的時(shí)段增加。 因此，根據(jù)以上等式(2)在t31時(shí)刻、t32時(shí)刻、t33時(shí)刻、以及t34時(shí)刻處計(jì)算出的改變量 AP(t31)-AP(t34)都為正值。改變量AP(t31)_AP(t33)不小于預(yù)定的基準(zhǔn)值A(chǔ)Pth。但 是改變量AP(t34)小于該基準(zhǔn)值A(chǔ)Pth。因此，將在t34時(shí)刻具有的氧泵單元輸出P(t34) 識(shí)別為拐點(diǎn)。因此，可以估算，在通過將Atn與氧泵單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的t34時(shí)刻相加所確 定的(t34+Atn)時(shí)刻處在NOx傳感器單元輸出N中出現(xiàn)拐點(diǎn)。由此，能夠在(t34+Atn) 時(shí)刻處形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。K由第二實(shí)施方式所執(zhí)行的過程的細(xì)節(jié)3圖9是圖示ECU 8根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式執(zhí)行的程序的流程圖。該程序以預(yù)定的時(shí)間間隔開始。在圖8中，預(yù)定的時(shí)間間隔相當(dāng)于例如t30時(shí)刻與t31時(shí)刻之間的時(shí) 間間隔。首先，圖9所示的程序以與在圖6所示程序的步驟100中相同的方式執(zhí)行步驟120 以判斷NOx傳感器1是否正在預(yù)熱。如果在步驟120中獲得的判斷結(jié)果未顯示NOx傳感器 1正在預(yù)熱，則因?yàn)椴粫?huì)獲得圖7中所示的氧泵單元輸出改變，所以程序終止。另一方面，如果在步驟120中獲得的判斷結(jié)果顯示NOx傳感器1正在預(yù)熱，則程序 執(zhí)行步驟122以獲取氧泵單元輸出P (t)。接下來，程序執(zhí)行步驟124以通過使用在步驟122 中所獲取的氧泵單元輸出P(t)來根據(jù)以上等式(2)計(jì)算改變量ΔΡα)。隨后，程序執(zhí)行步驟126以判斷在步驟124中計(jì)算出的改變量AP(t)是否小于基 準(zhǔn)值A(chǔ)Pth。如果在步驟126中所獲得的判斷結(jié)果顯示改變量AP(t)不小于基準(zhǔn)值A(chǔ)Pth， 則因?yàn)槌绦蛲茢嘌醣脝卧敵鯬中尚未出現(xiàn)拐點(diǎn)，所以程序終止。另一方面，如果在步驟 126中所獲得的判斷結(jié)果顯示改變量AP(t)小于基準(zhǔn)值A(chǔ)Pth，則程序執(zhí)行步驟128以將 在t時(shí)刻處具有的氧泵單元輸出P(t)識(shí)別為拐點(diǎn)。接下來，程序執(zhí)行步驟130以通過使用在步驟128中定位的拐點(diǎn)而且考慮氧泵單 元輸出P與NOx傳感器單元輸出N之間的相關(guān)性來估算NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)。在 此，如圖7所示，在氧泵單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的t21時(shí)刻與在NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐 點(diǎn)的t22時(shí)刻之間的時(shí)間差A(yù)tn是預(yù)先設(shè)定的并存儲(chǔ)在ECU 8中。在步驟130中，程序估 算在通過將時(shí)間差A(yù)tn與氧泵單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的t時(shí)刻相加所獲得的(t+Atn)時(shí)刻 處在NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)。換言之，估算在(t+Atn)時(shí)刻處的NOx傳感器單元 輸出N(t+Atn)代表拐點(diǎn)。隨后，程序執(zhí)行步驟132以判斷當(dāng)前時(shí)間是否已達(dá)到在NOx傳感器單元輸出中出 現(xiàn)拐點(diǎn)的(t+Atn)時(shí)刻。反復(fù)執(zhí)行步驟132直至達(dá)到(t+Atn)時(shí)刻為止。當(dāng)在步驟132 中獲得的判斷結(jié)果顯示達(dá)到了(t+Atn)時(shí)刻時(shí)，程序估算在NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐 點(diǎn)。在這種情況下，程序以與在圖6所示程序的步驟112中相同的方式執(zhí)行步驟134，以形 成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。當(dāng)完成步驟134時(shí)，程序終止。如上所述，第二實(shí)施方式確定氧泵單元輸出P中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間、考慮氧泵單元 輸出P與NOx傳感器單元輸出N之間的相關(guān)性、并且估算在NOx傳感器單元輸出N中出現(xiàn) 拐點(diǎn)的時(shí)間。這使得有可能準(zhǔn)確地估算NOx傳感器單元4開始以高準(zhǔn)確性檢測(cè)NOx濃度的 時(shí)間。因此，第二實(shí)施方式能夠及早完成NOx傳感器1的活化到最大程度并滿足對(duì)于排放 減少的需求，就如同第一實(shí)施方式的情況一樣。(改型)現(xiàn)在將參考圖10和圖11來描述第二實(shí)施方式的改型。以上已描述的第二實(shí)施方 式在考慮氧泵單元輸出P與NOx傳感器單元輸出N之間的相關(guān)性的情況下估算NOx傳感器 單元輸出P中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間。圖10是圖示依據(jù)第二實(shí)施方式的改型的氣體濃度檢測(cè)設(shè) 備的基本部件的框圖。圖10所示的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備包括NOx傳感器1A。NOx傳感器IA 是通過將空燃比傳感器單元9添加至圖1所示的NOx傳感器1內(nèi)而獲得的?？杖急葌鞲衅?單元9包括固體電解質(zhì)本體(未示出)，并輸出在氧離子02_流入該單元時(shí)具有的電流值。 空燃比傳感器單元9的輸出由包括在E⑶8A中的空燃比傳感器單元控制裝置84來檢測(cè)。 由于該氣體濃度檢測(cè)設(shè)備的其它部分具有與圖1所示氣體濃度檢測(cè)設(shè)備10相同的構(gòu)造，所
19以不再在圖或文字中描述?？杖急葌鞲衅鲉卧?和NOx傳感器單元4兩者都輸出在氧離子02_流入單元時(shí)具 有的電流值。因此，在空燃比傳感器單元輸出與NOx傳感器單元輸出之間存在相關(guān)性。第 二實(shí)施方式的改型利用這樣的相關(guān)性以定位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)。圖11是圖示在NOx傳感器預(yù)熱期間的空燃比傳感器單元輸出與NOx傳感器單元 輸出之間的相關(guān)性的圖。在圖11中，單點(diǎn)劃線La表示空燃比傳感器單元輸出中的改變，而 實(shí)線Ls表示NOx傳感器單元輸出中的改變。圖11還為參考目的而使用虛線Lp來表示氧 泵單元輸出的改變。如圖11所示，拐點(diǎn)不僅出現(xiàn)在NOx傳感器單元輸出中，而且也出現(xiàn)在空燃比傳感 器單元輸出中。拐點(diǎn)可以被限定為在空燃比傳感器單元輸出中的改變量從正變?yōu)樨?fù)時(shí)所生 成的空燃比傳感器單元輸出。在空燃比傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的t20時(shí)刻與在NOx傳 感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的t22時(shí)刻之間存在相關(guān)性。t20時(shí)刻與t22時(shí)刻之間的差A(yù)ta 可例如通過試驗(yàn)來確定并存儲(chǔ)在ECU 8中。因此，當(dāng)能夠定位空燃比傳感器單元輸出中的 拐點(diǎn)時(shí)，能夠估算在NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間。因此，第二實(shí)施方式的改型使 得有可能準(zhǔn)確地估算NOx傳感器單元4開始以高準(zhǔn)確性檢測(cè)實(shí)際的NOx濃度的時(shí)間，并在 所估算的時(shí)間處形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷，就如同第一實(shí)施方式的情況一樣。在第二實(shí)施方式的改型中，空燃比傳感器單元9相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明第七方面的 “空燃比檢測(cè)單元”。在第二實(shí)施方式中，當(dāng)E⑶8執(zhí)行步驟126、步驟128以及步驟130時(shí)， 實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第五和第六方面的“獲取裝置”。第三實(shí)施方式現(xiàn)在將參考圖12A和圖12B來描述本發(fā)明的第三實(shí)施方式。稍早已描述的第一實(shí) 施方式在NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)形成關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷。因此，應(yīng) 當(dāng)優(yōu)選獲取其拐點(diǎn)能夠易于定位的NOx傳感器單元輸出。因此，將具體參考使得易于定位NOx傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)的NOx傳感器1的 構(gòu)造來描述第三實(shí)施方式。圖12A和圖12B是圖示依據(jù)第三實(shí)施方式的NOx傳感器1的構(gòu) 造的圖。更具體地，圖12A是NOx傳感器1的剖視圖，而圖12B是NOx傳感器1中的加熱器 電極61的俯視圖。如圖12B所示，位于朝向氧泵單元2的側(cè)部上的加熱器電極61的寬度Wl大于位 于朝向NOx傳感器單元2的側(cè)部上的加熱器電極61的寬度W2。使用如上所述構(gòu)造的加熱 器電極61向氧泵單元2比向NOx傳感器單元4供給更大量的熱。因而，氧泵單元2能夠比 在采用具有相同寬度的加熱器電極時(shí)更早被活化。換言之，相比第一實(shí)施方式而言，第三實(shí) 施方式在氧泵單元2與NOx傳感器單元4之間提供更大的活性差異。這加劇了在圖2所示 的t4時(shí)刻與t5時(shí)刻之間的NOx傳感器單元輸出的下降。因此，能夠準(zhǔn)確地定位NOx傳感 器單元輸出中的拐點(diǎn)。這使得有可能準(zhǔn)確地確定NOx傳感器單元4在不受余留氧影響的情 況下開始檢測(cè)NOx濃度的時(shí)間。(改型)現(xiàn)在將參考圖13來描述第三實(shí)施方式的改型。以上已描述的第三實(shí)施方式設(shè)計(jì) 成使得加熱器電極61向氧泵單元2比向NOx傳感器單元4供給更大量的熱。圖13是圖示依據(jù)第三實(shí)施方式的改型的NOx傳感器IB的剖視圖。如圖13所示，固體電解質(zhì)本體41的位于連通孔33下方的部分41a具有用于降低導(dǎo)熱性的隔離件44。更 具體地，隔離件44具有比固體電解質(zhì)本體41低的導(dǎo)熱性。因此，氧泵單元2比NOx傳感器 單元4消耗更大量的熱。因此，第三實(shí)施方式的改型能夠準(zhǔn)確地定位NOx傳感器輸出中的 拐點(diǎn)，就如同稍早已描述的第三實(shí)施方式的情況一樣。這使得有可能準(zhǔn)確地確定NOx傳感 器單元4在不受余留氧影響的情況下開始檢測(cè)NOx濃度的時(shí)間。此外，擴(kuò)大小孔24的直徑使得排氣易于進(jìn)入第一內(nèi)部空間31并使得余留氧易于 離開第一內(nèi)部空間31。這使得有可能加劇NOx傳感器單元輸出中的下降并容易地定位NOx 傳感器單元輸出中的拐點(diǎn)。第四實(shí)施方式現(xiàn)在將參考圖14至圖19來描述本發(fā)明的第四實(shí)施方式。當(dāng)采用圖1所示硬件構(gòu) 造以使ECU 8執(zhí)行稍后描述的圖19所示的程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)依據(jù)第四實(shí)施方式的氣體濃度檢測(cè) 設(shè)備。K第四實(shí)施方式的特征3如結(jié)合第一實(shí)施方式所述，可以理解，在NOx傳感器1預(yù)熱之前余留在第一內(nèi)部空 間和第二內(nèi)部空間31、32中的氧在出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間處基本被去除。因此，在出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí) 間之后，NOx傳感器單元4能夠在不受余留氧影響的情況下檢測(cè)NOx濃度。但是，NOx傳感器單元輸出不僅受余留氧的影響，而且還受NOx傳感器單元4中的 第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)的影響。因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)并允許保持該結(jié)果狀態(tài)時(shí) (在放置期間)，余留在第二內(nèi)部空間32中的氧與第一檢測(cè)電極42反應(yīng)，所以第一檢測(cè)電 極42氧化。氧化容易發(fā)展，尤其在第一檢測(cè)電極42包含銠(Rh)時(shí)。隨著NOx傳感器1的預(yù)熱進(jìn)行，被氧化的第一檢測(cè)電極42日益變?yōu)楸贿€原。因 此，NOx傳感器單元輸出可能因在還原反應(yīng)期間脫附的氧而改變。這可能導(dǎo)致不能以高準(zhǔn) 確性檢測(cè)NOx濃度。具體在上述包含銠(Rh)的電極中，消耗了相當(dāng)大量的時(shí)間以還原氧化 的銠。因此，不能獲得準(zhǔn)確的NOx濃度可能持續(xù)達(dá)很長(zhǎng)時(shí)間。換言之，改變是基于在出現(xiàn)拐點(diǎn)的瞬間與NOx傳感器單元輸出穩(wěn)定化的瞬間(以 下稱為“輸出穩(wěn)定時(shí)間”)，即，消除了第一檢測(cè)電極42的氧化的影響的瞬間之間的時(shí)間間 隔期間的NOx傳感器1中的第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)。圖14是圖示在放置期間的 傳感器輸出穩(wěn)定時(shí)間與第一檢測(cè)電極42周圍的氧的局部壓力之間的關(guān)系的圖。從圖中能 明顯看出，在放置期間的第二內(nèi)部空間32中的氧的局部壓力變得越高，則輸出穩(wěn)定時(shí)間越 長(zhǎng)。更具體地，第二內(nèi)部空間32中的氧的局部壓力變得越高，則第一檢測(cè)電極的氧化程度 越高。由此，用于在第一檢測(cè)電極42中完成還原反應(yīng)所需的時(shí)間增加。因而，輸出穩(wěn)定時(shí) 間變長(zhǎng)。圖15是圖示放置時(shí)間與傳感器輸出穩(wěn)定時(shí)間之間的關(guān)系的圖。如從圖中所顯而 易見，放置時(shí)間越長(zhǎng)，則輸出穩(wěn)定時(shí)間變得越長(zhǎng)。這意味著，放置時(shí)間越長(zhǎng)，則第一檢測(cè)電極 42的氧化程度變得越高。因此，用于在第一檢測(cè)電極42中完成還原反應(yīng)所需的時(shí)間增加。 因而，輸出穩(wěn)定時(shí)間變長(zhǎng)。如上所述，輸出穩(wěn)定時(shí)間隨著第一檢測(cè)電極42的氧化而改變。因而，第四實(shí)施方 式估算第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)并進(jìn)行校正以從NOx傳感器單元輸出中消除第一檢 測(cè)電極42的氧化的影響。這使得有可能通過使用在出現(xiàn)拐點(diǎn)之后所生成的NOx傳感器單
21元輸出來準(zhǔn)確地檢測(cè)NOx濃度。以下將詳細(xì)描述氧化估算操作和NOx傳感器單元輸出校正 操作。(氧化估算操作)現(xiàn)在將參考圖16和圖17來描述被執(zhí)行用于估算NOx傳感器單元4的電極氧化的 操作。如稍早所提到，在放置期間的第一檢測(cè)電極42中，第二內(nèi)部空間32中的氧的局部壓 力越高或者放置時(shí)間越長(zhǎng)，則氧化的狀態(tài)變得越嚴(yán)重。圖16示出了用于確定第一檢測(cè)電極 42的氧化的狀態(tài)的映射圖。在其中反映第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)的相關(guān)值K隨著氧 化的狀態(tài)的增加而減小。因此，相關(guān)值K是例如根據(jù)圖16所示的映射圖來確定的。更具體 地，相關(guān)值K隨著放置時(shí)間的增加而減小。此外，相關(guān)值K隨著在發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間具有 的空燃比的稀度，即，余留在第二內(nèi)部空間32中的排氣的空燃比的增加而減小。如上所述， 當(dāng)根據(jù)圖16所示的映射圖確定涉及氧化的狀態(tài)的相關(guān)值K時(shí)，考慮到在固定條件下放置的 時(shí)長(zhǎng)期間將第一檢測(cè)電極42置于其中的狀況，可將氧化的狀態(tài)反映在相關(guān)值K中。涉及氧化的狀態(tài)的相關(guān)值K還可根據(jù)在NOx傳感器預(yù)熱開始之后所生成的NOx傳 感器單元輸出來估算。圖17示出了用于確定第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)的映射圖。在 該圖中，水平軸線代表NOx傳感器1開始預(yù)熱的瞬間與NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的 瞬間之間的時(shí)間間隔(以下將該時(shí)間間隔稱為“拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間”)。拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間越長(zhǎng)，則 余留在第一和第二內(nèi)部空間31、32中的氧量變得越大。因此，可判斷第一檢測(cè)電極42的氧 化的狀態(tài)隨著拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間的增加而增加。因而，相關(guān)值K如圖所示隨著拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間的 增加而減小。涉及氧化的狀態(tài)的相關(guān)值K可通過將上述方法進(jìn)行組合或者通過使用替代性方 法來估算。例如，可使用在拐點(diǎn)之前達(dá)到的NOx傳感器單元輸出的累計(jì)值來代替上述拐點(diǎn) 達(dá)到時(shí)間。另一替代方案可以是，根據(jù)NOx傳感器單元輸出或NOx傳感器單元輸出的增加 速率與減小速率之間的比率來估算相關(guān)值K。(NOx傳感器單元輸出校正操作)現(xiàn)在將參考圖18來描述被執(zhí)行用于校正NOx傳感器單元輸出的操作。如稍早所 述，可根據(jù)放置時(shí)間或拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間來估算在其中反映第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)的 相關(guān)值K。因而，第四實(shí)施方式使用涉及氧化的狀態(tài)的相關(guān)值K以校正在拐點(diǎn)之后具有的 NOx傳感器單元輸出N。更具體地，使用以下等式(3)以計(jì)算在拐點(diǎn)處具有的NOx傳感器單 元輸出Nb與在拐點(diǎn)處所估算的NOx濃度(以下稱為“估算NOx值”)Np之間的輸出差Nm。 估算NOx值Np可根據(jù)例如在拐點(diǎn)處具有的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況(進(jìn)氣量、EGR(排氣再循環(huán))量 等)來確定。Nm = Nb-Np— (3)接下來，使用以下的等式(4)以計(jì)算用于校正拐點(diǎn)處的輸出差Nm的影響的目的的 最終NOx傳感器單元輸出校正值Na。Na = N- (Nm-Kt) (4)以上等式(4)中的校正項(xiàng)(Nm-Kt)是通過促使第一檢測(cè)電極42的氧化中的瞬時(shí) 改變反映在輸出差Nm中。換言之，第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)越嚴(yán)重，則輸出穩(wěn)定時(shí)間 變得越長(zhǎng)。因此，等式(4)為使得以上校正項(xiàng)的衰減狀態(tài)隨著涉及氧化的狀態(tài)的相關(guān)值K 的減小而減弱。這使得有可能有效地校正被添加至在拐點(diǎn)之后所生成的NOx傳感器單元輸出N上的第一檢測(cè)電極42的影響。圖18是圖示未校正NOx濃度與校正后NOx濃度之間的比較關(guān)系的圖。虛線(a) 表示測(cè)量目標(biāo)氣體中的實(shí)際的NOx濃度。細(xì)線(b)表示未校正NOx濃度檢測(cè)值。粗線(c) 表示校正后NOx濃度檢測(cè)值。從圖中能明顯看出，校正后NOx濃度檢測(cè)值比未校正NOx濃 度檢測(cè)值更接近實(shí)際的NOx濃度。當(dāng)?shù)仁?4)中的校正項(xiàng)(Nm-Kt)不大于零(0)時(shí)，可估算為，NOx傳感器單元4 正在穩(wěn)定地檢測(cè)NOx傳感器單元輸出N。這樣的穩(wěn)定檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)稱為穩(wěn)定時(shí)間。由此，當(dāng) (Nm-Kt)彡0時(shí)終止以上校正。這使得有可能有效地避免對(duì)NOx傳感器單元輸出N進(jìn)行不 必要的校正的狀況。K由第四實(shí)施方式所執(zhí)行的過程的細(xì)節(jié)3現(xiàn)在將參考圖19詳細(xì)描述由第四實(shí)施方式所執(zhí)行的過程。圖19是圖示ECU 8根 據(jù)第四實(shí)施方式來執(zhí)行以校正NOx傳感器單元輸出N的程序的流程圖。程序與圖6所示的 程序一起在預(yù)定的時(shí)間間隔處開始。首先，圖19所示的程序執(zhí)行步驟200以在NOx傳感器 1上執(zhí)行活性判斷過程。更具體地，執(zhí)行步驟200以判斷是否由與圖19所示的程序一起執(zhí) 行的圖6所示的程序形成了活性判斷，即，是否在步驟112中形成了關(guān)于NOx傳感器1的活 性判斷。如果所獲得的判斷結(jié)果未顯示形成了關(guān)于NOx傳感器1的活性判斷，則程序立即 結(jié)束。另一方面，如果在步驟200中獲得的判斷結(jié)果顯示形成了關(guān)于NOx傳感器1的活 性判斷，則程序推斷NOx傳感器輸出中的拐點(diǎn)得以定位、進(jìn)行到下一步驟(步驟202)、并獲 取在拐點(diǎn)處具有的NOx傳感器單元輸出Nb。更具體地，執(zhí)行步驟202以獲取在圖6所示的 程序的步驟110中被確定為拐點(diǎn)的NOx傳感器單元輸出N(t)，作為用于圖19所示的程序的 在拐點(diǎn)處具有的NOx傳感器單元輸出Nb。接下來，程序執(zhí)行步驟204以獲取在拐點(diǎn)處具有的估算NOx值Np。更具體地，根 據(jù)在拐點(diǎn)處具有的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，即，根據(jù)例如進(jìn)氣量和EGR量來確定排氣的估算NOx值Np。接下來，程序執(zhí)行步驟206以獲取涉及氧化的狀態(tài)的相關(guān)值K。更具體地，執(zhí)行步 驟206以獲取發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的瞬間與NOx傳感器單元輸出達(dá)到拐點(diǎn)的瞬間中間的時(shí)間間隔， 然后根據(jù)限定拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間與相關(guān)值K之間關(guān)系的映射圖(見圖17)來確定涉及氧化的狀 態(tài)的相關(guān)值K。接下來，程序執(zhí)行步驟208以獲取在拐點(diǎn)之后具有的NOx傳感器單元輸出N。程 序隨后執(zhí)行步驟210以計(jì)算用于校正在步驟208中所獲取的NOx傳感器單元輸出N的校正 項(xiàng)。更具體地，執(zhí)行步驟210以將在步驟202中所獲取的在拐點(diǎn)處具有的NOx傳感器單元 輸出Nb以及在步驟204中所獲取的估算NOx值Np代入等式(3)中，并計(jì)算拐點(diǎn)處的輸出 差Nm。然后根據(jù)輸出差Nm、在步驟206中所獲取的涉及氧化的狀態(tài)的相關(guān)值K、以及自從拐 點(diǎn)開始所經(jīng)歷的時(shí)間t來計(jì)算校正項(xiàng)(Nm-Kt)。接下來，程序執(zhí)行步驟212以計(jì)算在拐點(diǎn)之后具有t秒的NOx傳感器單元輸出校 正值Na。更具體地，執(zhí)行步驟212以將在步驟208中所獲取的NOx傳感器單元輸出N以及 在步驟210中所獲取的校正項(xiàng)(Nm-Kt)代入等式(4)中。接下來，程序執(zhí)行步驟214以判定NOx傳感器單元輸出N是否得以穩(wěn)定化。更具體地，執(zhí)行步驟214以判斷在步驟212中計(jì)算出的等式(4)中的校正項(xiàng)(Nm-Kt)是否不大 于零(0)。如果所獲得的判斷結(jié)果未顯示(Nm-Kt) ^ 0，則程序推斷NOx傳感器單元輸出N 仍舊未得以穩(wěn)定化、返回步驟208、并再次獲取NOx傳感器單元輸出N。另一方面，如果在步驟214中所獲得的判斷結(jié)果顯示(Nm-Kt) ^ 0，則程序推斷 NOx傳感器單元輸出N得以穩(wěn)定化、進(jìn)行到步驟216、并強(qiáng)行終止在步驟212中所進(jìn)行的校 正。當(dāng)完成步驟216時(shí)，程序終止。如上所述，第四實(shí)施方式能夠有效地校正添加到在拐點(diǎn)之后所生成的NOx傳感器 單元輸出N上的第一檢測(cè)電極42的氧化的影響。因此，可滿足對(duì)于及早活化NOx傳感器1 的需求。此外，當(dāng)推斷NOx傳感器單元輸出N得以穩(wěn)定化時(shí)，以上已描述的第四實(shí)施方式強(qiáng) 行終止被執(zhí)行用于校正NOx傳感器單元輸出的操作。這使得有可能有效地避免NOx傳感器 單元輸出由于不必要的輸出校正而偏離常態(tài)的狀況。同時(shí)，以上已描述的第四實(shí)施方式使用拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間以確定涉及氧化的狀態(tài)的相 關(guān)值K。但是，本發(fā)明并不局限于使用確定相關(guān)值K的這種方法。例如，可替代地根據(jù)以上 提到的放置的狀態(tài)，即，在放置期間余留在NOx傳感器1中的排氣的空燃比以及放置時(shí)間來 確定相關(guān)值K。此外，可將以上提到的方法進(jìn)行組合以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目的。另一替代方案可以 是，根據(jù)例如在拐點(diǎn)之前所達(dá)到的NOx傳感器單元輸出的累計(jì)值、NOx傳感器單元輸出、NOx 傳感器單元輸出中的增加速率與減小速率之間的比率、或者氧泵單元2的輸出來代替上述 拐點(diǎn)達(dá)到時(shí)間以確定相關(guān)值K。如果系統(tǒng)所需要的準(zhǔn)確等級(jí)低，則可使用常數(shù)作為相關(guān)值 K0在以上已描述的第四實(shí)施方式中，氧泵單元2相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的第一方面的 “氧泵單元”;NOx傳感器單元4相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的第一方面的“氣體濃度檢測(cè)單元”；第一 檢測(cè)電極42相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的第八方面的“氣體側(cè)電極”；第二檢測(cè)電極43相當(dāng)于依據(jù) 本發(fā)明的第八方面的“大氣側(cè)電極”；固體電解質(zhì)本體41相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的第八方面的 “電解質(zhì)層”；而且NOx傳感器單元輸出相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的第八方面的“單元輸出”。當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟110時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第一方面的“獲取裝置”；當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟208時(shí)實(shí) 現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第八方面的“氣體濃度檢測(cè)裝置”；當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟206時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā) 明的第八方面的“氧化估算裝置”;而且當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟212時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第八方 面的“校正裝置”。此外，在以上已描述的第四實(shí)施方式中，NOx傳感器單元輸出Nb相當(dāng)于依據(jù)本發(fā) 明的第九方面的“拐點(diǎn)濃度檢測(cè)值”；而且估算NOx值Np相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的第九方面的 “拐點(diǎn)濃度估算”。當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟204時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第九方面的“氣體濃度估算
悲習(xí)”
； ε 且。此外，在以上已描述的第四實(shí)施方式中，輸出差Nm相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的第十方面 的“偏差”;而且當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟210時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第十方面的“校正值計(jì)算裝置”。另外，在以上已描述的第四實(shí)施方式中，當(dāng)E⑶8執(zhí)行步驟214時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明 的第十三方面的“穩(wěn)定時(shí)間估算裝置”；而且當(dāng)ECU 8執(zhí)行步驟216時(shí)實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第 十三方面的“禁止裝置”。第五實(shí)施方式
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〖第五實(shí)施方式的特征3以上已描述的第四實(shí)施方式校正第一檢測(cè)電極42的氧化的影響以提高在NOx傳 感器單元輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)之后具有的NOx濃度的準(zhǔn)確性。因此，為了增強(qiáng)NOx濃度的準(zhǔn)確 性，優(yōu)選為使第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)最小化。因而，本發(fā)明的第五實(shí)施方式實(shí)施如 下所述的控制以阻止第一檢測(cè)電極42的氧化。(加熱器控制)第五實(shí)施方式改進(jìn)了在圖1中示出并結(jié)合第四實(shí)施方式所描述的加熱器電極61。 更具體地，依據(jù)第五實(shí)施方式的加熱器電極61包括用于加熱泵單元2的附近區(qū)域的第一加 熱器模塊和用于加熱NOx傳感器單元4的附近區(qū)域的第二加熱器模塊。加熱器控制裝置83 能夠單獨(dú)地控制第一加熱器模塊和第二加熱器模塊。當(dāng)具有如上所述構(gòu)造的的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備10的發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，加熱器控 制裝置83首先受到控制以減少施加至加熱器電極61的第二加熱器模塊的電力。當(dāng)?shù)谝粰z 測(cè)電極42被加熱至大約300°C與400°C之間的溫度時(shí)，第一檢測(cè)電極42最容易氧化。因此， 可通過在發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)之后即刻降低第一檢測(cè)電極的溫度來阻止第一檢測(cè)電極的氧化。另外，電力被連續(xù)施加至加熱器電極61的第一加熱器模塊。由于這確保了氧泵單 元2連續(xù)地排出氧，所以能夠減少第一和第二內(nèi)部空間31、32中的氧濃度。因此，能夠在放 置期間有效抑制第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)。(空燃比控制)此外，第五實(shí)施方式能夠通過實(shí)施空燃比控制來代替實(shí)施如上所述的加熱器控制 以阻止第一檢測(cè)電極42的氧化。更具體地，空燃比控制可實(shí)施成使得當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)，空燃比燃料濃于常態(tài)空燃比。實(shí)施這種空燃比控制使得有可能在放置期間，尤其在第一 檢測(cè)電極42的溫度降低之前，減少第一和第二內(nèi)部空間31、32中的氧濃度。因此，能夠有 效抑制第一檢測(cè)電極42的氧化的狀態(tài)。此外，當(dāng)使用配裝有可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，第五實(shí)施方式在發(fā)動(dòng)機(jī) 停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間控制該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)以在壓縮行程期間打開排氣門。這增加了包含在排 氣中的未燃燒氣體量。這些未燃燒氣體與排氣中的氧結(jié)合并燃燒。因此，能夠有效減小到 達(dá)氣體濃度檢測(cè)設(shè)備10的排氣中的氧濃度。另外，當(dāng)采用直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，可通過在排 氣行程期間執(zhí)行燃料噴射來增加排氣中所包含的已燃燒氣體量。因此，獲得了與在如上所 述控制可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的情況下相同的優(yōu)點(diǎn)。在以上已描述的第五實(shí)施方式中，當(dāng)E⑶8執(zhí)行如上所述的加熱器控制時(shí)實(shí)現(xiàn)依 據(jù)本發(fā)明的第十九方面的“抑制氧化裝置”;而且當(dāng)ECU 8執(zhí)行如上所述的空燃比控制時(shí)實(shí) 現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的第二十方面的“抑制氧化裝置”。
2權(quán)利要求
一種氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，包括氧泵單元，用于根據(jù)電壓的施加從測(cè)量目標(biāo)氣體中排出過量氧；氣體濃度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)被所述氧泵單元從其中排出所述過量氧的所述氣體中的特定氣體組分的濃度，并用于輸出與所檢測(cè)到的濃度相應(yīng)的電流值；獲取裝置，當(dāng)所述氧泵單元和所述氣體濃度檢測(cè)單元正在被預(yù)熱時(shí)并且當(dāng)正在排出過量氧時(shí)，所述獲取裝置獲取在所述氣體濃度檢測(cè)單元的輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間；以及活性判斷裝置，所述活性判斷裝置將由所述獲取裝置獲取的所述拐點(diǎn)出現(xiàn)的所述時(shí)間視為所述氣體濃度檢測(cè)單元的活性時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述獲取裝置包括改變量計(jì)算裝置， 所述改變量計(jì)算裝置用于以預(yù)定的時(shí)間間隔計(jì)算所述氣體濃度檢測(cè)單元的所述輸出的改 變量，并且，所述獲取裝置根據(jù)基準(zhǔn)值與由所述改變量計(jì)算裝置計(jì)算出的所述改變量之間 的比較來獲取所述拐點(diǎn)出現(xiàn)的所述時(shí)間。
3.如權(quán)利要求1所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述獲取裝置包括改變量計(jì)算裝置， 所述改變量計(jì)算裝置用于以預(yù)定的時(shí)間間隔計(jì)算所述氣體濃度檢測(cè)單元的所述輸出的改 變量，并且，所述獲取裝置根據(jù)由所述改變量計(jì)算裝置計(jì)算出的所述改變量的改變來獲取 所述拐點(diǎn)出現(xiàn)的所述時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述獲取裝置將所述氣體濃度檢測(cè) 單元的所述輸出等于或小于基準(zhǔn)值的時(shí)間獲取為所述拐點(diǎn)出現(xiàn)的所述時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述氧泵單元輸出與要排出的過量 氧的量相應(yīng)的電流值；并且，所述獲取裝置考慮所述氧泵單元的輸出與所述氣體濃度檢測(cè) 單元的所述輸出之間的相關(guān)性，并根據(jù)所述氧泵單元的所述輸出的改變來估算在所述氣體 濃度檢測(cè)單元的所述輸出中出現(xiàn)所述拐點(diǎn)的所述時(shí)間。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述獲取裝置獲取在所述氧泵單元 的所述輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間，并根據(jù)所獲取的時(shí)間來估算在所述氣體濃度檢測(cè)單元的所 述輸出中出現(xiàn)所述拐點(diǎn)的所述時(shí)間。
7.如權(quán)利要求1所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括空燃比檢測(cè)單元，所述空燃比檢測(cè)單元輸出與所述測(cè)量目標(biāo)氣體的空燃比相應(yīng)的電流值；其中，所述獲取裝置考慮所述空燃比檢測(cè)單元的輸出與所述氣體濃度檢測(cè)單元的所述 輸出之間的相關(guān)性，并根據(jù)所述空燃比檢測(cè)單元的所述輸出的改變來估算在所述氣體濃度 檢測(cè)單元的所述輸出中出現(xiàn)拐點(diǎn)的所述時(shí)間。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述氣體濃度檢測(cè)單元 包括氣體側(cè)電極，所述氣體側(cè)電極暴露于被所述氧泵單元從其中排出過量氧的所述氣體； 大氣側(cè)電極，所述大氣側(cè)電極暴露于大氣；以及電解質(zhì)層，所述電解質(zhì)層位于所述氣體側(cè)電 極與所述大氣側(cè)電極之間以允許氧離子在所述電極之間的運(yùn)動(dòng)；所述氣體濃度檢測(cè)設(shè)備進(jìn) 一步包括氣體濃度檢測(cè)裝置，用于根據(jù)在出現(xiàn)所述拐點(diǎn)的所述時(shí)間之后具有的所述氣體濃度檢 測(cè)單元的所述輸出(以下稱為單元輸出)來檢測(cè)特定氣體組分的濃度；氧化估算裝置，用于估算所述氣體側(cè)電極的氧化的狀態(tài)；以及校正裝置，用于根據(jù)所述氧化的狀態(tài)來校正從所述氣體側(cè)電極還原的氧對(duì)所述單元輸 出的影響。
9.如權(quán)利要求8所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括氣體濃度估算裝置，用于根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況來估算特定氣體組分的濃度；其中，所述校正裝置根據(jù)在所述拐點(diǎn)處具有的且由所述氣體濃度檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的 所述氣體濃度(以下稱為拐點(diǎn)濃度檢測(cè)值)、在所述拐點(diǎn)處具有的且由所述氣體濃度估算 裝置所估算的所述氣體濃度(以下稱為拐點(diǎn)濃度估算)、以及所述氧化來校正所述單元輸 出ο
10.如權(quán)利要求9所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述校正裝置包括用于計(jì)算校正值 的校正值計(jì)算裝置，在所述校正值中，所述氧化的狀態(tài)以及自從所述拐點(diǎn)出現(xiàn)的所述時(shí)間 開始所經(jīng)歷的時(shí)間的影響反映在所述拐點(diǎn)濃度檢測(cè)值與所述拐點(diǎn)濃度估算之間的差中，并 且，所述校正裝置通過從所述單元輸出中減去所述校正值來校正所述單元輸出。
11.如權(quán)利要求10所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述校正值計(jì)算裝置執(zhí)行計(jì)算使 得所述校正值隨著所經(jīng)歷的時(shí)間的增加而減小。
12.如權(quán)利要求10或11所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述校正值計(jì)算裝置執(zhí)行計(jì) 算使得所述校正值隨著所述氧化的增加而增大。
13.如權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括穩(wěn)定時(shí)間估算裝置，用于估算所述氣體濃度檢測(cè)單元檢測(cè)不在其上疊加所述氣體側(cè)電 極的氧化的所述影響的所述單元輸出的時(shí)間(以下稱為穩(wěn)定時(shí)間)；以及禁止裝置，用于禁止對(duì)在所述穩(wěn)定時(shí)間處具有的所述單元輸出執(zhí)行所述校正裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述穩(wěn)定時(shí)間估算裝置將所述校 正值為0或者更小時(shí)的時(shí)間估算為所述穩(wěn)定時(shí)間。
15.如權(quán)利要求8-14中任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，由所述氧化估算裝置 所估算的所述氧化的狀態(tài)隨著所述氣體濃度檢測(cè)單元被通電瞬間與出現(xiàn)所述拐點(diǎn)的瞬間 之間的時(shí)間間隔的增大而增加。
16.如權(quán)利要求8-15中任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括累計(jì)值計(jì)算裝置，用于計(jì)算在所述氣體濃度檢測(cè)單元被通電的瞬間與出現(xiàn)所述拐點(diǎn)的 瞬間之間的時(shí)間間隔期間所達(dá)到的所述單元輸出的累計(jì)值；其中，由所述氧化估算裝置所估算的所述氧化的狀態(tài)隨著所述累計(jì)值的增大而增加。
17.如權(quán)利要求8-16中任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述氧化估算裝置包 括空燃比獲取裝置，所述空燃比獲取裝置用于獲取在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上次停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所具有的 所述測(cè)量目標(biāo)氣體的空燃比；并且，由所述氧化估算裝置所估算的所述氧化的狀態(tài)隨著所 述空燃比的稀薄度的增加而增加。
18.如權(quán)利要求8-17中任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，所述氧化估算裝置包 括停機(jī)時(shí)間獲取裝置，所述停機(jī)時(shí)間獲取裝置用于獲取停機(jī)時(shí)間，即，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上次停止 運(yùn)轉(zhuǎn)與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前起動(dòng)之間的時(shí)間間隔；并且，由所述氧化估算裝置所估算的所述氧 化的狀態(tài)隨著所述停機(jī)時(shí)間的增加而增加。
19.如權(quán)利要求8-18中任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)一步包括抑制氧化裝置，用于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間抑制所述氣體側(cè)電極的氧化。3
20.如權(quán)利要求19所述的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，其中，當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所 述抑制氧化裝置實(shí)施控制以使所述空燃比變濃。
21.一種氣體濃度檢測(cè)設(shè)備，包括過量氧去除裝置，用于從測(cè)量目標(biāo)氣體中去除過量氧；氣體濃度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)被所述過量氧去除裝置從其中去除所述過量氧的所述氣 體中的特定氣體組分的濃度；以及活性判斷裝置，當(dāng)所述過量氧去除裝置和所述氣體濃度檢測(cè)單元正在被預(yù)熱時(shí)并且當(dāng) 正在去除過量氧時(shí)，所述活性判斷裝置將由所述氣體濃度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的所述特定氣 體組分的濃度出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間視為所述氣體濃度檢測(cè)單元的活性時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在氣體濃度檢測(cè)單元開始以高準(zhǔn)確性檢測(cè)氣體濃度時(shí)形成準(zhǔn)確的活性判斷的氣體濃度檢測(cè)設(shè)備。當(dāng)在過量氧被氧泵單元排出之后在以NOx傳感器單元來實(shí)現(xiàn)NOx濃度檢測(cè)的NOx濃度檢測(cè)設(shè)備中在t0時(shí)刻開始預(yù)熱時(shí)，NOx傳感器單元輸出(Ls)在t1時(shí)刻處開始上升。隨后，在t2時(shí)刻處，氧泵單元輸出(LP)開始上升。在NOx傳感器單元輸出中出現(xiàn)的拐點(diǎn)于是得以定位。在出現(xiàn)拐點(diǎn)的t5時(shí)刻，形成關(guān)于NOx傳感器的活性判斷。
文檔編號(hào)F02D41/06GK101910833SQ20088012297
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者佐佐木敬規(guī) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社