CN109709195A - 内燃机的SOx指标取得装置 - Google Patents
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Abstract
内燃机的SOx指标取得装置具备传感器元件和电压源。所述传感器元件包括固体电解质及以夹着固体电解质的方式配设的一对电极。所述电压源向传感器元件施加电压。本装置取得传感器元件的电阻值作为传感器电阻,使向传感器元件施加的电压即施加电压从预定电压下降,取得在使施加电压从预定电压下降的期间流过传感器元件的电流的值作为SOx传感器电流,基于包括SOx传感器电流的参数来取得与排气中的SOx浓度相关的基准SOx浓度,基于传感器电阻对基准SOx浓度进行修正而取得SOx浓度作为SOx指标。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的SOx指标取得装置。
背景技术
已知有使用从界限电流式传感器输出的电流来取得从内燃机排出的排气中的硫氧化物(以下,称作“SOx”)的浓度的SOx指标取得装置(例如,参照日本特开2015-17931)。
发明内容
上述SOx指标取得装置的传感器具备固体电解质和配设于其壁面的电极,上述SOx指标取得装置使用通过在向传感器的电极施加预定电压之后使向电极施加的电压下降时在电极上进行的电化学反应而流动的电流来取得SOx浓度。
电极使用了铂等贵金属,该贵金属使上述电化学反应产生。因此,若该贵金属因排气的热等发生劣化,则在电极上进行的电化学反应会变得难以进行。于是,即使相同的SOx浓度的排气来到电极,通过电化学反应而流动的电流的变化量也会变小。因而,难以取得准确的SOx浓度。
本发明为了应对上述课题而完成。即,本发明提供一种即使传感器的电极发生劣化也能够取得准确的SOx浓度的内燃机的SOx指标取得装置。
于是,根据本发明的一观点,提供一种内燃机的SOx指标取得装置。所述SOx指标取得装置具备传感器元件、电压源及电子控制单元。所述传感器元件包括固体电解质及以夹着该固体电解质的方式配设的一对电极。所述电压源构成为向所述传感器元件施加电压。所述电子控制单元构成为:(i)取得所述传感器元件的电阻作为传感器电阻;(ii)使向所述传感器元件施加的电压即施加电压从预定电压下降;(iii)取得在使所述施加电压从所述预定电压下降的期间流过所述传感器元件的电流作为SOx传感器电流;(iv)基于包括所述SOx传感器电流的参数来取得基准SOx浓度,所述基准SOx浓度与从内燃机排出的排气中的SOx浓度相关;并且(v)基于所述传感器电阻对该基准SOx浓度进行修正来取得所述SOx浓度作为所述SOx指标,或者,基于所述传感器电阻对所述参数中的至少一个进行修正并取得修正后参数,基于该修正后参数来取得所述SOx浓度作为SOx指标。
本申请的发明人得到了如下见解:在使施加电压从预定电压下降的期间流过传感器元件的电流的值即上述SOx传感器电流与来到传感器元件的排气中的SOx浓度相关。另一方面,传感器元件的电极及固体电解质有时会因排气的热等而发生劣化。若这些电极及固体电解质发生劣化,则电流难以流过传感器元件。因此,即使来到传感器元件的排气中的SOx浓度相同,若传感器元件的劣化度变大,则SOx传感器电流的变化量会变小。因而,在不考虑传感器元件的劣化度而基于SOx传感器电流取得了SOx浓度的情况下,无法取得准确的SOx浓度。
关于此,本申请的发明人得到了如下见解:传感器元件的电阻值即上述传感器电阻与传感器元件的劣化度具有相关性,在传感器元件的劣化度大时,与传感器元件的劣化度小时相比,上述传感器电阻较大。
根据所述SOx指标取得装置,基于传感器电阻对基于SOx传感器电流取得的基准SOx浓度进行修正,从而取得SOx浓度,或者,基于传感器电阻对SOx传感器电流进行修正而取得修正后传感器电流值,基于该修正后传感器电流值来取得SOx浓度。因此,根据第1发明装置,能够取得准确的SOx浓度作为SOx指标。
根据发明的另一观点,提供一种内燃机的SOx指标取得装置。所述SOx指标取得装置具备传感器元件、电压源及电子控制单元。所述传感器元件包括固体电解质及以夹着该固体电解质的方式配设的一对电极。所述电压源构成为向所述传感器元件施加电压。所述电子控制单元构成为:(i)取得所述传感器元件的电阻作为传感器电阻;(ii)使向所述传感器元件施加的电压即施加电压从预定电压下降;(iii)取得在使所述施加电压从所述预定电压下降的期间流过所述传感器元件的电流作为SOx传感器电流;(iv)基于所述传感器电阻对基准上限浓度进行修正并取得修正后上限浓度,所述基准上限浓度基于从内燃机排出的排气中的SOx浓度的允许上限值来确定;并且(v)基于包括所述SOx传感器电流的参数来取得所述SOx浓度,判定该SOx浓度是否比所述修正后上限浓度大,在所述SOx浓度比所述修正后上限浓度大的情况下,取得排气中的SOx浓度比所述允许上限值高这一判定结果作为SOx指标,或者,基于所述传感器电阻对与对应于所述基准上限浓度的所述SOx传感器电流相关的基准判定电流进行修正并取得修正后判定电流,对所述SOx传感器电流与所述修正后判定电流进行比较,基于所述SOx传感器电流与所述修正后判定电流的比较结果取得排气中的SOx浓度比所述允许上限值高这一判定结果作为所述SOx指标。
如上所述,若传感器元件的劣化度变大,则即使来到传感器元件的排气中的SOx浓度相同,SOx传感器电流的变化量也会变小。因此,在基于SOx传感器电流取得了SOx浓度的情况下,无法取得准确的SOx浓度。因而,即使不考虑传感器元件的劣化度地使用基于SOx传感器电流取得的SOx浓度和基准上限浓度来判定SOx浓度是否比基准上限浓度高,或者对SOx传感器电流与基准判定电流进行比较,也无法取得准确的判定结果。
在所述SOx指标取得装置中,使用基于传感器电阻对基准上限浓度进行修正而取得的修正后上限浓度,或者使用基于传感器电阻对基准判定电流进行修正而取得的修正后判定电流来判定SOx浓度是否比基准上限浓度高。因而,根据所述SOx指标取得装置,能够取得SOx浓度是否比基准上限浓度高的准确的判定结果。
另外,在所述SOx指标取得装置中,所述传感器电阻可以是所述电极与所述固体电解质之间的界面的电阻即电极界面电阻或所述固体电解质的电阻。
而且,所述SOx指标取得装置的电子控制单元可以构成为,取得在使所述施加电压从所述预定电压下降的期间流过所述传感器元件的电流的峰值作为所述SOx传感器电流。
在使施加电压从预定电压下降的期间流过传感器元件的电流的峰值(以下,称作“峰值电流”)是在使施加电压从预定电压下降的期间流过传感器元件的电流发生了最大变化时的值。因此,峰值电流高精度地对应于排气中的SOx浓度。因而,根据所述SOx指标取得装置,通过取得峰值电流作为SOx传感器电流,能够取得更准确的SOx浓度。
而且,在所述SOx指标取得装置中,所述电子控制单元可以构成为:(i)在向所述传感器元件施加所述预定电压之前预先施加比所述预定电压低的电压;(ii)使向所述传感器元件施加的所述施加电压上升至所述预定电压;(iii)在使所述施加电压上升至所述预定电压之后,使所述施加电压从所述预定电压下降;并且(iv)取得在使所述施加电压从所述预定电压下降的期间流过所述传感器元件的电流作为所述SOx传感器电流。
根据本申请的发明人的研究,得到了如下见解:在使施加电压在上升至预定电压之后从预定电压下降的情况下,在使施加电压从预定电压下降的期间流过传感器元件的电流更高精度地对应于排气中的SOx浓度。因此,根据所述SOx指标取得装置,通过使施加电压上升至预定电压,并且之后取得在使施加电压从预定电压下降的期间流过传感器元件的电流作为SOx传感器电流,能够取得更准确的SOx浓度。
而且,在所述SOx指标取得装置中,所述电子控制单元可以构成为:(i)在使所述施加电压从所述预定电压下降之后,将比所述预定电压低的电压作为氧浓度取得电压而向所述传感器元件施加;(ii)取得在将所述氧浓度取得电压向所述传感器元件施加时流过所述传感器元件的电流作为氧传感器电流;并且(iii)基于所述氧传感器电流来取得所述排气中的氧浓度。
另外,在所述SOx指标取得装置中,所述电子控制单元可以构成为:(i)在向所述传感器元件施加所述预定电压的电压之前预先将比所述预定电压低的电压作为氧浓度取得电压而向所述传感器元件施加;(ii)取得在将所述氧浓度取得电压向所述传感器元件施加时流过所述传感器元件的电流作为氧传感器电流;并且(iii)基于所述氧传感器电流来取得所述排气中的氧浓度。
根据如上所述的SOx指标取得装置,除了SOx浓度或SOx浓度是否比基准上限浓度高的判定结果之外,还能够取得排气中的氧浓度。
本发明的其他目的、其他特征及附带的优点将会根据参照以下的附图来记述的关于本发明的实施方式的说明而容易地理解到。
附图说明
以下将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义,在附图中相似的附图标记表示相似的要素,并且其中:
图1是示出具备本发明的第1实施方式的SOx指标取得装置(以下,称作“第1实施装置”)的内燃机的图。
图2是示出第1实施装置的传感器的内部构造的图。
图3是示出向第1实施装置的传感器的传感器元件施加的电压(传感器电压)、在传感器元件流动的电流(传感器电流)及排气中的氧浓度之间的关系的图。
图4A是示出不含SOx的排气来到了传感器时的向第1实施装置的传感器元件施加的电压(传感器电压)与在传感器元件流动的电流(传感器电流)之间的关系的图。
图4B是示出包含SOx的排气来到了传感器时的向第1实施装置的传感器元件施加的电压(传感器电压)与在传感器元件流动的电流(传感器电流)之间的关系的图。
图5是示出峰值与SOx浓度之间的关系的图。
图6是示出向第1实施装置的传感器元件施加的电压(传感器电压)及在传感器元件流动的电流(传感器电流)的变化的时间图。
图7是示出向第1实施装置的传感器元件施加的电压(传感器电压)的上升及下降的方式的图。
图8A是示出包括传感器元件的电路的等效电路的图。
图8B是示出奈奎斯特图的图。
图9是示出第1实施装置的传感器ECU的CPU所执行的例程的流程图。
图10是示出第1实施装置的传感器ECU的CPU所执行的例程的流程图。
图11是示出所述第1实施方式的SOx指标取得装置(第1实施装置)的变形例即第1变形装置的传感器ECU的CPU所执行的例程的流程图。
图12是示出本发明的第2实施方式的SOx指标取得装置即第2实施装置的传感器ECU的CPU所执行的例程的流程图。
图13是示出具备本发明的第3实施方式的SOx指标取得装置即第3实施装置的内燃机的图。
图14是示出第3实施装置的传感器的内部构造的图。
图15是示出在传感器元件流动的电流(传感器电流)与NOx浓度之间的关系的图。
图16是示出第3实施装置的传感器ECU的CPU所执行的例程的流程图。
图17是示出向上述的实施方式的各实施装置及变形装置的传感器元件施加的电压(传感器电压)的变动方式的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式的内燃机的SOx指标取得装置进行说明。本发明的第1实施装置的SOx指标取得装置(以下,称作“第1实施装置”)应用于图1所示的内燃机。
图1所示的内燃机是火花点火式内燃机(所谓的汽油发动机)。然而,本发明也能够应用于压缩自着火式内燃机(所谓的柴油发动机)。另外,图1所示的内燃机在大部分的内燃机运转区域中以空燃比为理论空燃比(化学计量比)的状态运转。
图1示出了内燃机的主体50、汽缸盖51、汽缸体52、燃烧室53、燃料喷射阀54、火花塞55、燃料泵56、燃料供给管57、活塞60、连杆61、曲轴62、曲轴角度传感器63、进气门70、进气口71、进气歧管72、稳压管73、节气门74、进气管75、空气流量计76、空气滤清器77、排气门80、排气口81、排气歧管82、排气管83、电子控制单元90、加速器踏板91及加速器踏板踩踏量传感器92。
燃料喷射阀54、火花塞55、节气门74、曲轴角度传感器63、空气流量计76、加速器踏板踩踏量传感器92及界限电流式传感器10、20与电子控制单元90电连接。
电子控制单元90是电子控制单元,是具有包括CPU、ROM、RAM及接口等的微计算机作为主要构成部件的电子控制电路。CPU通过执行存储于存储器(ROM)的指令(例程)来实现后述的各种功能。
电子控制单元90将用于使燃料喷射阀54、火花塞55及节气门74动作的信号向它们发送。另外,电子控制单元90从曲轴角度传感器63、空气流量计76及加速器踏板踩踏量传感器92接收信号。从曲轴角度传感器63输出与曲轴62的转速对应的信号。电子控制单元90基于从曲轴角度传感器63接收到的信号来算出内燃机转速。从空气流量计76输出与通过此处的空气的流量(进而被吸入燃烧室53的空气的流量)对应的信号。电子控制单元90基于从空气流量计76接收到的信号来算出吸入空气量。从加速器踏板踩踏量传感器92输出与加速器踏板91的踩踏量对应的信号。电子控制单元90基于从加速器踏板踩踏量传感器92接收到的信号来算出内燃机负荷。
第1实施装置包括界限电流式传感器10、传感器元件电压源15C、传感器元件电流计15D、传感器元件电压计15E及传感器ECU93。界限电流式传感器10(以下,简称作“传感器10”)是单单元(single cell)型的界限电流式传感器,配设于排气管83。
如图2所示,传感器10包括第1氧化铝层12A、第2氧化铝层12B、第3氧化铝层12C、第4氧化铝层12D、第5氧化铝层12E、扩散限速层13、加热器14、传感器元件15、大气导入路16及内部空间17。传感器元件15包括固体电解质层11、第1传感器电极15A及第2传感器电极15B。
固体电解质层11是由氧化锆等构成的层,具有氧离子传导性。氧化铝层12A~12E是由氧化铝构成的层。扩散限速层13是多孔质的层,能够使排气通过。在传感器10中,各层在图2中从下方起按照第5氧化铝层12E、第4氧化铝层12D、第3氧化铝层12C、固体电解质层11、扩散限速层13及第2氧化铝层12B、第1氧化铝层12A的顺序层叠。加热器14配置于第4氧化铝层12D与第5氧化铝层12E之间。
大气导入路16是通过固体电解质层11、第3氧化铝层12C及第4氧化铝层12D形成的空间,其一部分向大气开放。内部空间17是通过第1氧化铝层12A、固体电解质层11、扩散限速层13及第2氧化铝层12B形成的空间,其一部分经由扩散限速层13与传感器10的外部连通。
第1传感器电极15A及第2传感器电极15B是由还原性高的材料(例如,铂或铑等铂族元素或其合金)构成的电极。第1传感器电极15A配置于固体电解质层11的第1侧的壁面(即,固体电解质层11的形成内部空间17的壁面),第2传感器电极15B配置于固体电解质层11的第2侧的壁面(即,固体电解质层11的形成大气导入路16的壁面)。这些电极15A、15B和固体电解质层11构成了传感器元件15。
传感器10构成为能够从传感器元件电压源15C向传感器元件15(具体而言是第1传感器电极15A与第2传感器电极15B之间)施加电压。传感器元件电压源15C构成为能够选择性地向传感器元件15施加直流电压和交流电压。在传感器元件电压源15C向传感器元件15施加了直流电压的情况下,第1传感器电极15A是阴极侧的电极,第2传感器电极15B是阳极侧的电极。
传感器ECU93是电子控制单元,是具有包括CPU、ROM、RAM及接口等的微计算机作为主要构成部件的电子控制电路。CPU通过执行存储于存储器(ROM)的指令(例程)来实现后述的各种功能。
加热器14、传感器元件电压源15C、传感器元件电流计15D及传感器元件电压计15E连接于传感器ECU93。
传感器ECU93以使传感器元件15的温度维持为预定的恒定温度(即,传感器活性温度)的方式控制加热器14的工作。
而且,传感器ECU93以使如后述那样设定的电压从传感器元件电压源15C向传感器元件15施加的方式控制传感器元件电压源15C的电压。
传感器元件电流计15D检测在包括传感器元件15的电路流动的电流Iss(以下,称作“传感器电流Iss”),并将表示所检测到的传感器电流Iss的信号向传感器ECU93输出。传感器ECU93基于该信号来取得传感器电流Iss。
传感器元件电压计15E检测向传感器元件15施加的电压Vss(以下,称作“传感器电压Vss”),并将表示所检测到的传感器电压Vss的信号向传感器ECU93输出。传感器ECU93基于该信号来取得传感器电压Vss。
接着,对第1实施装置的工作的概要进行说明。首先,关于SOx浓度的取得,若向传感器元件15施加电压,则在内部空间17内的硫氧化物(以下,称作“SOx”)与第1传感器电极15A发生了接触时,该SOx会在第1传感器电极15A上被还原而分解。然后,SOx的氧成为氧离子,该氧离子在固体电解质层11的内部朝向第2传感器电极15B移动。此时,在第1传感器电极15A与第2传感器电极15B之间有与在固体电解质层11的内部移动的氧离子量成比例的电流流动。并且,当氧离子达到第2传感器电极15B时,氧离子在第2传感器电极15B处成为氧而向大气导入路16放出。
在传感器电压Vss、传感器电流Iss及排气的空燃比A/F之间存在图3所示的关系。传感器电压Vss是由传感器元件电压源15C向传感器元件15施加的直流电压。传感器电流Iss是在向传感器元件15施加了电压时在第1传感器电极15A与第2传感器电极15B之间流动的电流。排气的空燃比A/F相当于在燃烧室53内形成的混合气的空燃比,以下,称作“排气空燃比A/F”。
在图3中,由“A/F=12”表示的线示出了排气空燃比A/F为“12”时的相对于传感器电压Vss的变化的传感器电流Iss的变化。同样,由“A/F=13~A/F=18”表示的线分别示出了排气空燃比A/F为“13~18”时的相对于传感器电压Vss的变化的传感器电流Iss的变化。
例如,在排气空燃比A/F为“18”的情况下,在传感器电压Vss比预定值Vth小的范围内,在传感器电流Iss为负值的情况下,传感器电压Vss越高,则传感器电流Iss的绝对值越小,在传感器电流Iss为正值的情况下,传感器电压Vss越高,则传感器电流Iss的绝对值越大。另一方面,在传感器电压Vss为上述预定值Vth以上的一定的范围内,无论传感器电压Vss如何,传感器电流Iss都为恒定的值。
这样的传感器电压Vss与传感器电流Iss的关系在排气空燃比A/F为“12~17”的情况下也同样成立。
在具有这样的传感器电流Iss的输出特性的传感器10中,本申请的发明人得到了如下见解:通过使传感器电压Vss从预定电压下降,能够得到与排气中的SOx浓度对应的传感器电流Iss。接着,对此进行说明。此外,在以下的说明中,排气中的氧浓度为1%且恒定。
图4A示出了在不含SOx的排气来到了第1传感器电极15A的情况下使传感器电压Vss从0.2V(严格来说,在图4A所示的例子中是比0.2V稍低的电压)上升至0.8V(严格来说,在图4A所示的例子中是比0.8V稍低的电压),并且之后使传感器电压Vss从0.8V下降至原来的0.2V时的传感器电流Iss的变化。
当使传感器电压Vss从0.2V开始上升后,如图4A的线LU1所示,传感器电流Iss从约0.35mA开始上升。之后,当传感器电压Vss成为约0.4V以后,传感器电流Iss稍微下降。之后,当传感器电压V成为约0.5V以后,传感器电流Iss稍微上升。之后,当传感器电压Vss成为约0.7V以后,传感器电流Iss下降。并且,当传感器电压Vss达到0.8V时,传感器电流Iss成为约0.5mA。
之后,当使传感器电压Vss从0.8V开始下降后,如图4A的线LD1所示,传感器电流Iss从约0.5mA开始下降。之后,当传感器电压Vss成为约0.6V以后,传感器电流Iss为约0.3mA且变为恒定。之后,当传感器电压Vss成为约0.22V以后,传感器电流Iss上升。并且,当传感器电压Vss达到0.2V时,传感器电流Iss成为约0.35mA。
另一方面,图4B示出了在包含SOx的排气来到了第1传感器电极15A的情况下使传感器电压Vss从0.2V(严格来说,在图4B所示的例子中是比0.2V稍低的电压)上升至0.8V(严格来说,在图4B所示的例子中是比0.8V稍低的电压),并且之后使传感器电压Vss从0.8V下降至原来的0.2V时的传感器电流Iss的变化。
当使传感器电压Vss从0.2V开始上升后,如图4B的线LU1所示,传感器电流Iss从约0.35mA开始上升。之后,当传感器电压Vss成为约0.45V以后,传感器电流Iss稍微下降。之后,当传感器电压V成为约0.6V以后,传感器电流Iss稍微上升。之后,当传感器电压Vss成为约0.7V以后,传感器电流Iss下降。并且,当传感器电压Vss达到0.8V时,传感器电流Iss成为约0.5mA。
之后,当使传感器电压Vss从0.8V开始下降后,如图4B的线LD1所示,传感器电流Iss从约0.5mA开始下降。之后,当传感器电压Vss成为约0.3V以后,传感器电流Iss上升。即,在传感器电压Vss成为了约0.3V时,传感器电流Iss成为最小的值。并且,当传感器电压Vss达到0.2V时,传感器电流Iss成为约0.35mA。
像这样,在包含SOx的排气来到了第1传感器电极15A时,若使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V,则传感器电流Iss呈现出存在最小值(即,峰值电流Ipeak)的变化。如上所述,在本例中,在传感器电压Vss达到了约0.3V时,传感器电流Iss成为峰值电流Ipeak。
而且,本申请的发明人得到了如下见解:在为了取得SOx浓度Csox而使传感器电压Vss上升为0.8V之前,向传感器元件15施加“能够输出与氧浓度相应的传感器电流Iss的传感器电压Vss”0.4V,取得此时的传感器电流Iss作为参照电流Iref,之后,取得“使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V时的传感器电流Iss的峰值电流Ipeak”与参照电流Iref之差作为“峰值dIpeak”,在该情况下,在该峰值dIpeak与SOx浓度Csox之间,如图5所示,峰值dIpeak越大,则排气中的SOx浓度越高。
于是,如图6所示,第1实施装置通常将传感器电压Vss维持为0.4V(参照时刻T0以前的期间)。并且,第1实施装置以传感器电压Vss的上升速度逐渐减小的方式使传感器电压Vss从0.4V上升至0.8V(参照时刻T0至时刻T1的期间),之后,以传感器电压Vss的下降速度逐渐增大的方式使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V(参照时刻T1至时刻T2的期间)。
第1实施装置通过将在使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的期间取得的峰值dIpeak(=|Iref-Iss|)应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)来取得基准SOx浓度Csox_base。并且,第1实施装置通过利用后述的修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正来取得作为与SOx浓度相关的指标(以下,称作“SOx指标”)的基准SOx浓度Csox_base。根据表Map1Csox_base(dIpeak),峰值dIpeak越大,则取得越大的基准SOx浓度Csox_base。
第1实施装置在使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V之后,使传感器电压Vss从0.2V上升并在0.4V下恒定。
此外,第1实施装置也可以构成为,在为了取得SOx浓度Csox而使传感器电压Vss上升的情况下,使传感器电压Vss暂且从0.4V下降为0.2V,之后使传感器电压Vss从0.2V上升至0.8V。
若用于取得SOx浓度Csox的传感器电压Vss的下降的速度(扫描速度)过快,则即使传感器电压Vss下降,也有可能不输出峰值电流Ipeak或者不输出与SOx浓度Csox充分对应的峰值电流Ipeak。于是,优选选择在使传感器电压Vss下降时会输出与SOx浓度Csox充分对应的峰值电流Ipeak的传感器电压Vss的下降的速度。
于是,在利用频率来表示到使传感器电压Vss从0.4V上升至0.8V并且之后从0.8V下降至0.2V为止的传感器电压Vss的变化时,第1实施装置以使该频率为100Hz以下的方式使传感器电压Vss变化。换言之,从传感器电压Vss的上升开始到传感器电压Vss的下降结束为止的时间优选为0.01秒以上。
此外,第1实施装置可以构成为,如图7所示那样以使传感器电压Vss的上升速度维持为恒定的方式使传感器电压Vss从0.4V上升至0.8V,并且之后以使传感器电压Vss的下降速度维持为恒定的方式使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V。
另外,峰值电流Ipeak是传感器电压Vss的下降过程中的传感器电流Iss中的与SOx浓度为零时的传感器电流Iss差异最大的输出电流。因此,峰值电流Ipeak可以说是与SOx浓度高精度地对应的传感器电流Iss。因而,通过使用峰值电流Ipeak作为SOx浓度取得用的传感器电流Iss,能够更高精度地取得SOx浓度。
另外,第1实施装置在传感器电压Vss的下降开始前将0.4V的电压向传感器元件15施加。该电压比传感器电压Vss的下降开始时间点的传感器电压Vss即0.8V低。因而,与在传感器电压Vss的下降开始前将0.8V的电压向传感器元件15施加的情况相比,能够减少在SOx浓度的取得上消耗的电力。
而且,关于在传感器电压Vss下降时从传感器10输出与SOx浓度对应的传感器电流Iss的理由,推测是因为在传感器元件15中产生了与SOx相关联的反应。该与SOx相关联的反应受传感器元件15的温度的影响较大。因此,考虑到排气中的SOx浓度极低这一情况,优选为了高精度地取得SOx浓度而将传感器元件15的温度维持为恒定。
第1实施装置以使传感器元件15的温度维持为预定的恒定温度的方式控制加热器14的工作。因此,能够高精度地取得SOx浓度。
此外,传感器电压Vss的上升开始时间点的传感器电压Vss(即,向传感器元件15固定地施加的传感器电压Vss)不限于0.4V,只要是在传感器电压Vss上升后使传感器电压Vss下降时会产生具有峰值电流Ipeak的传感器电流Iss的变化的电压即可,例如,只要为0.6V以下即可,尤其可以是0.2V。
另外,传感器电压Vss的上升结束时间点的传感器电压Vss不限于0.8V,只要是在传感器电压Vss上升后使传感器电压Vss下降时会产生具有峰值电流Ipeak的传感器电流Iss的变化的电压、或者输出稳定电压范围(即,在SOx浓度为零的情况下,无论传感器电压Vss如何传感器电流Iss都大致恒定的范围,例如,0.2V~0.8V的范围)的最大电压以上的电压即可,例如,只要为0.8V以上即可。
另外,传感器电压Vss的下降结束时间点的传感器电压Vss不限于0.2V,只要是“会从传感器元件15输出峰值电流Ipeak的传感器电压Vss”以下的电压即可。
另外,虽然第1实施装置为了取得SOx浓度Csox而使用峰值电流Ipeak,但也可以取代于此而构成为使用在传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的期间传感器电流Iss急剧下降的范围或急剧上升的范围的输出电流。
另外,第1实施装置也可以构成为取代使用峰值电流Ipeak和参照电流Iref来取得SOx浓度Csox,而通过将峰值电流Ipeak乘以变换系数Kconvert来取得SOx浓度Csox(Csox=Ipeak·Kconvert)。在该情况下,变换系数Kconvert被设定成使得,在峰值电流Ipeak为负值的情况下,峰值电流Ipeak的绝对值越大,则所取得的SOx浓度Csox越大,在峰值电流Ipeak为正值的情况下,峰值电流Ipeak的绝对值越小,则所取得的SOx浓度Csox越大。此外,变换系数Kconvert是按照图5所示的关系将峰值电流Ipeak变换为SOx浓度Csox的系数。
接着,对SOx浓度的修正进行说明。构成第1传感器电极15A的材料在排气的热等的影响下有可能烧结而劣化。若第1传感器电极15A发生劣化,则在为了取得SOx浓度Csox而在使传感器电压Vss上升之后使传感器电压Vss下降的期间的第1传感器电极15A处的SOx的反应速度变慢。因而,将此时取得的峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base比排气中的实际的SOx浓度小。
关于此,本申请的发明人得到了如下见解:第1传感器电极15A的劣化度越大,则第1传感器电极15A与固体电解质层11的界面处的电阻值(以下,称作“电极界面电阻Rkai”)越大。
于是,第1实施装置取得电极界面电阻Rkai,基于该电极界面电阻Rkai来取得用于对将峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base进行修正的修正系数Kc。并且,第1实施装置通过利用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,从而取得SOx浓度Csox。
更具体而言,包括传感器元件15的电路(以下,称作“传感器元件电路”)能够表现为图8A所示的等效电路。在图8A所示的等效电路中,电阻R0是传感器元件电路的导线部的电阻,电阻R1是固体电解质层11的粒子内电阻(体电阻),电阻R2是固体电解质层11的晶界电阻(grain boundary impedance),电容成分C2是固体电解质层11的晶界的电容成分,电阻R3是电极界面电阻,电容成分C3是第1传感器电极15A与固体电解质层11的界面的电容成分。
已知:在对图8A所示的等效电路以变动频率f逐渐变小的方式施加以0V为中心呈正弦波地变动的电压V来取得阻抗Z,将所取得的阻抗Z的实数成分设为横轴并将虚数成分设为纵轴而进行了描绘的情况下,能够得到图8B所示的奈奎斯特图。
由此,在变动频率f为第1频率f1(在本例中为10kHz)时取得的阻抗Z(以下,称作“第1阻抗Z1”)的虚数成分为零或接近零的极小值。另外,在变动频率f为第2频率f2(在本例中为0.01Hz)时取得的阻抗Z(以下,称作“第2阻抗Z2”)的虚数成分为零或接近零的极小值。
第1阻抗Z1的实数成分是将导线部的电阻R0、固体电解质层11的粒子内电阻R1及固体电解质层11的晶界电阻R2合计而得的电阻。另一方面,第2阻抗Z2的实数成分是将导线部的电阻R0、固体电解质层11的粒子内电阻R1、固体电解质层11的晶界电阻R2及电极界面电阻R3合计而得的电阻。
因此,通过从第2阻抗Z2减去第1阻抗Z1,能够取得电极界面电阻Rkai。
于是,第1实施装置进行如下的第1电压变动控制:使传感器电压Vss以0V为中心呈正弦波地变动,并且以使传感器电压Vss的变动频率f从“比预定的第1频率f1高预定值的频率f1_high”逐渐变小至“比第1频率f1低预定值的频率f1_low”的方式使传感器电压Vss的变动频率f变化。
第1实施装置基于在进行第1电压变动控制的期间取得的传感器电压Vss和传感器电流Iss来取得阻抗Z。并且,第1实施装置将所取得的阻抗Z中的虚数成分最小(为零或大致为零)的阻抗Z的实数成分作为第1阻抗Z1而取得。
而且,第1实施装置进行如下的第2电压变动控制:使传感器电压Vss以0V为中心呈正弦波地变动,并且以使传感器电压Vss的变动频率f从“比小于第1频率f1的预定的第2频率f2高预定值的频率f2_high”逐渐变小至“比第2频率f2低预定值的频率f2_low”的方式使传感器电压Vss的变动频率f变化。此外,频率f2_high是比频率f1_low低的频率。
第1实施装置基于在进行第2电压变动控制的期间取得的传感器电压Vss和传感器电流Iss来取得阻抗Z。并且,第1实施装置将所取得的阻抗Z中的虚数成分最小(为零或大致为零)的阻抗Z的实数成分作为第2阻抗Z2而取得。
然后,第1实施装置通过从第2阻抗Z2减去第1阻抗Z1来取得电极界面电阻Rkai(Rkai=Z2-Z1)。第1实施装置通过将所取得的电极界面电阻Rkai应用于查找表MapKc(Rkai)来取得修正系数Kc。
第1传感器电极15A的劣化度越大,则电极界面电阻Rkai越大,结果,在使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的期间,相对于相同的SOx浓度流动的传感器电流Iss变大。因而,峰值dIpeak变小。因此,表MapKc(Rkai)以电极界面电阻Rkai越大则会取得越大的修正系数Kc的方式制作。此外,修正系数Kc是“1”以上的值。
并且,第1实施装置通过对基准SOx浓度Csox_base乘以修正系数Kc来对基准SOx浓度Csox_base进行修正而取得作为SOx指标的SOx浓度Csox(Csox=Csox_base·Kc)。
第1实施装置使用根据第1传感器电极15A的劣化度而变化的电极界面电阻Rkai对基准SOx浓度Csox_base进行修正而取得SOx浓度Csox。因此,即使第1传感器电极15A发生劣化,第1实施装置也能取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
此外,第1实施装置也可以构成为,不是利用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,而是基于电极界面电阻Rkai取得用于对峰值dIpeak进行修正的修正系数Ki_1,将该修正系数Ki_1乘以峰值dIpeak来对峰值dIpeak进行修正,将该修正后的峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base被作为SOx浓度Csox而取得。
在该情况下,修正系数Ki_1是“1”以上的值,且是电极界面电阻Rkai越大则越大的值。
由此,第1实施装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
而且,第1实施装置也可以构成为,不是用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,而是基于电极界面电阻Rkai对查找表Map1Csox_base(dIpeak)进行修正,将峰值dIpeak应用于该修正后的查找表Map1Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base被作为SOx浓度Csox而取得。
而且,当排气的温度、排气的流量及排气中的成分等发生变化时,电极界面电阻Rkai及固体电解质电阻Rden会发生变化。因此,在内燃机50的运转期间取得电极界面电阻Rkai的情况下,为了取得更准确的电极界面电阻Rkai,第1实施装置优选构成为,以内燃机50的运转状态处于稳定状态为条件来执行上述第1电压变动控制及第2电压变动控制。
或者,在构成为当搭载有内燃机50的车辆暂时停止时内燃机50暂时停止的情况下,为了取得更准确的电极界面电阻Rkai,第1实施装置优选构成为,以内燃机50暂时停止为条件来执行上述第1电压变动控制及第2电压变动控制。
或者,在利用内燃机50作为以内燃机和电动马达为车辆驱动源的混合动力车辆的内燃机,在车辆的行驶期间适当进行内燃机50的运转和停止的情况下,为了取得更准确的电极界面电阻Rkai,第1实施装置优选构成为,以在车辆的行驶期间内燃机50停止为条件来执行上述第1电压变动控制及第2电压变动控制。
而且,传感器10在其温度Tss为其活性温度Tact以上时输出稳定的传感器电流Iss。因此,为了取得更准确的电极界面电阻Rkai,第1实施装置优选构成为,以传感器10的温度Tss为活性温度Tact为条件来执行上述第1电压变动控制及第2电压变动控制。
而且,传感器10的温度Tss越低,则固体电解质电阻Rden越大。因此,为了取得更准确的固体电解质电阻Rden以取得更准确的电极界面电阻Rkai,第1实施装置优选构成为,以传感器10的温度Tss恒定或处于一定范围内为条件来执行上述第1电压变动控制。
因此,第1实施装置可以构成为,在传感器10的温度Tss不恒定或不处于一定范围内时执行了上述第1电压变动控制的情况下,传感器10的温度Tss越低则取得越小的固体电解质电阻Rden。
接着,对氧浓度的取得进行说明。第1实施装置通常将传感器电压Vss维持为0.4V。0.4V的电压是图3所示的预定值Vth以上的电压,且是在排气中的氧浓度(即,排气空燃比A/F)恒定的情况下无论传感器电压Vss如何传感器电流Iss都恒定的电压。因此,在传感器电压Vss维持为0.4V时,能够使用传感器电流Iss来取得排气中的氧浓度(即,排气空燃比A/F)。
于是,第1实施装置在将传感器电压Vss维持为0.4V时,通过将传感器电流Iss应用于查找表MapCoxy(Iss)来取得排气中的氧浓度Coxy。根据表MapCoxy(Iss),传感器电流Iss越大,则取得越大的氧浓度Coxy。
由此,第1实施装置除了排气中的SOx浓度Csox之外还能够取得排气中的氧浓度Coxy。
此外,本申请的发明人得到了如下见解:在传感器电压Vss维持为恒定的电压(例如,0.4V)、或者传感器电压Vss上升时,其他成分(例如,氧(O2)、氮氧化物(NOx))在传感器电流Iss所占的影响比SOx在传感器电流Iss所占的影响大,但在传感器电压Vss从预定电压(例如,0.8V)下降时,SOx在传感器电流Iss所占的影响比其他成分在传感器电流Iss所占的影响大。因而,能够使用能够取得排气中的氧浓度的传感器10来高精度地取得排气中的SOx浓度。
而且,来到第1传感器电极15A的排气中的氧浓度越大,则电极界面电阻Rkai越小。因此,为了取得更准确的电极界面电阻Rkai,第1实施装置优选构成为,在即将执行上述第1电压变动控制及第2电压变动控制之前基于传感器电流Iss取得的氧浓度Coxy越大,则取得越小的电极界面电阻Rkai。
接着,对第1实施装置的具体的工作进行说明。第1实施装置的传感器ECU93的CPU(以下,简称作“CPU”)每当经过预定时间时执行图9所示的例程。
因此,当成为预定的定时后,CPU从步骤900开始进行处理而进入步骤905,判定SOx浓度取得要求标志X1的值是否为“1”。SOx浓度取得要求标志X1的值在要求了SOx浓度的取得的情况下设定为“1”,在SOx浓度的取得已完成的情况下设定为“0”。
在SOx浓度取得要求标志X1的值为“1”的情况下,CPU在步骤905中判定为“是”而进入步骤910,判定电压上升完成标志X2的值是否为“0”。
在刚要求SOx浓度的取得之后,电压上升完成标志X2的值为“0”。在电压上升完成标志X2的值为“0”的情况下,CPU在步骤910中判定为“是”而进行以下所述的步骤915的处理。之后,CPU进入步骤920。
步骤915:CPU在没有开始使传感器电压Vss从0.4V上升至0.8V的传感器电压上升控制的情况下,开始传感器电压上升控制,在已经开始了传感器电压上升控制的情况下,使传感器电压上升控制继续。在CPU刚在步骤910中首次判定为“是”之后进行步骤915的处理时,没有开始传感器电压上升控制,所以CPU开始传感器电压上升控制。之后,CPU使传感器电压上升控制继续,直到在后述的步骤920中判定为“是”为止。
CPU当进入步骤920后,判定传感器电压Vss是否达到了0.8V。在传感器电压Vss没有达到0.8V的情况下,CPU在步骤920中判定为“否”而进入步骤995,暂且结束本例程。
另一方面,在传感器电压Vss达到了0.8V的情况下,CPU在步骤920中判定为“是”而依次进行以下所述的步骤925及步骤930的处理。之后,CPU进入步骤995而暂且结束本例程。
步骤925:CPU停止传感器电压上升控制。
步骤930:CPU将电压上升完成标志X2的值设定为“1”。由此,当之后CPU进入步骤910时,CPU会在步骤910中判定为“否”。
在CPU执行步骤910的处理的时间点电压上升完成标志X2的值为“1”的情况下,CPU在步骤910中判定为“否”而依次进行以下所述的步骤935及步骤940的处理。之后,CPU进入步骤945。
步骤935:CPU在没有开始使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的传感器电压下降控制的情况下,开始传感器电压下降控制,在已经开始了传感器电压下降控制的情况下,使传感器电压下降控制继续。在CPU刚在步骤910中首次判定为“否”之后进行步骤935的处理时,没有开始传感器电压下降控制,所以CPU开始传感器电压下降控制。之后,CPU使传感器电压下降控制继续,直到在后述的步骤945中判定为“是”为止。
步骤940:CPU取得传感器电流Iss并保存于RAM。
CPU当进入步骤940后,判定传感器电压Vss是否达到了0.2V。在传感器电压Vss没有达到0.2V的情况下,CPU在步骤940中判定为“否”而进入步骤995,暂且结束本例程。在该情况下,使传感器电压下降控制继续。
另一方面,在传感器电压Vss达到了0.2V的情况下,CPU在步骤945中判定为“是”而依次进行以下所述的步骤950至步骤960的处理。之后,CPU进入步骤995而暂且结束本例程。
步骤950:CPU停止传感器电压下降控制。
步骤955:CPU算出保存于RAM的传感器电流Iss的峰值电流Ipeak与参照电流Iref之差作为峰值dIpeak,通过将该峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)来取得基准SOx浓度Csox_base。并且,CPU通过对该基准SOx浓度Csox_base乘以修正系数Kc来取得SOx浓度Csox。修正系数Kc通过后述的图10所示的例程来取得并保存于RAM。
步骤960:CPU将SOx浓度取得要求标志X1及电压上升完成标志X2的值分别设定为“0”。
在CPU执行步骤905的处理的时间点SOx浓度取得要求标志X1的值为“0”的情况下,CPU在步骤905中判定为“否”而依次进行以下所述的步骤965至步骤975的处理。之后,CPU进入步骤995而暂且结束本例程。
步骤965:CPU执行用于将传感器电压Vss控制成0.4V的传感器电压控制。此外,在CPU刚停止传感器电压下降控制之后,传感器电压Vss被控制成0.2V,所以CPU使传感器电压Vss从0.2V上升为0.4V。
步骤970:CPU取得传感器电流Iss。
步骤975:CPU通过将在步骤970中取得的传感器电流Iss应用于查找表MapCoxy(Iss)来取得氧浓度Coxy。
而且,CPU每当经过预定时间时执行图10所示的例程。因此,当成为预定的定时后,CPU从步骤1000开始进行处理而进入步骤1005,判定修正系数取得要求标志X3的值是否为“1”。修正系数取得要求标志X3的值在要求了修正系数Kc的取得的情况下设定为“1”,在修正系数Kc的取得已完成的情况下设定为“0”。
在修正系数取得要求标志X3的值为“0”的情况下,CPU在步骤1005中判定为“否”而进入步骤1095,暂且结束本例程。
另一方面,在修正系数取得要求标志X3的值为“1”的情况下,CPU在步骤1005中判定为“是”而进入步骤1010,判定第1电压变动完成标志X4的值是否为“0”。在刚要求修正系数Kc的取得之后,第1电压变动完成标志X4的值为“0”。
在第1电压变动完成标志X4的值为“0”的情况下,CPU在步骤1010中判定为“是”而依次进行以下所述的步骤1015及步骤1020的处理。之后,CPU进入步骤1025。
步骤1015:CPU执行上述第1电压变动控制。详细而言,CPU在没有开始第1电压变动控制的情况下,开始第1电压变动控制,在已经开始了第1电压变动控制的情况下,使第1电压变动控制继续。在要求修正系数Kc的取得后CPU在步骤1010中首次判定为“是”的情况下,CPU由于没有开始第1电压变动控制,所以开始第1电压变动控制。之后,CPU使第1电压变动控制继续,直到在后述的步骤1025中判定为“是”为止。
步骤1020:CPU取得阻抗Z并保存于RAM。
CPU当进入步骤1025后,判定传感器电压Vss的变动频率f是否达到了比第1频率f1低预定值的频率f1_low。在变动频率f没有达到频率f1_low的情况下,CPU在步骤1025中判定为“否”而进入步骤1095,暂且结束本例程。在该情况下,使第1电压变动控制继续。
在变动频率f达到了频率f1_low的情况下,CPU在步骤1025中判定为“是”而依次进行以下所述的步骤1030至步骤1040的处理。之后,CPU进入步骤1095而暂且结束本例程。
步骤1030:CPU停止第1电压变动控制。
步骤1035:CPU将第1电压变动完成标志X4的值设定为“1”。由此,CPU当之后进入步骤1010时会判定为“否”。
步骤1040:CPU取得在步骤1020中取得并保存于RAM的阻抗Z中的虚数成分最小(大致为零)的阻抗Z的实数成分作为第1阻抗Z1并保存于RAM。
在CPU执行步骤1010的处理的时间点第1电压变动完成标志X4的值为“1”的情况下,CPU在步骤1010中判定为“否”而依次进行以下所述的步骤1045及1050的处理。之后,CPU进入步骤1055。
步骤1045:CPU执行上述第2电压变动控制。详细而言,CPU在没有开始第2电压变动控制的情况下,开始第2电压变动控制,在已经开始了第2电压变动控制的情况下,使第2电压变动控制继续。在要求了修正系数Kc的取得之后CPU在步骤1010中首次判定为“否”的情况下,CPU由于没有开始第2电压变动控制,所以开始第2电压变动控制。之后,CPU使第2电压变动控制继续,直到在后述的步骤1055中判定为“是”为止。
步骤1050:CPU取得阻抗Z并保存于RAM。
CPU当进入步骤1055后,判定传感器电压Vss的变动频率f是否达到了比第2频率f2低预定值的频率f2_low。在变动频率f没有达到频率f2_low的情况下,CPU在步骤1055中判定为“否”而进入步骤1095,暂且结束本例程。在该情况下,使第2电压变动控制继续。
在变动频率f达到了频率f2_low的情况下,CPU在步骤1055中判定为“是”而依次进行以下所述的步骤1060至步骤1075的处理。之后,CPU进入步骤1095而暂且结束本例程。
步骤1060:CPU停止第2电压变动控制。
步骤1065:CPU将修正系数取得要求标志X3及第1电压变动完成标志X4的值分别设定为“0”。
步骤1070:CPU取得“在步骤1050中取得并保存于RAM的阻抗Z”中的虚数成分最小(大致为零)的阻抗Z的实数成分作为第2阻抗Z2。并且,CPU通过从第2阻抗Z2减去“在步骤1040中取得并保存于RAM的第1阻抗Z1”来取得电极界面电阻Rkai。
步骤1075:CPU通过将“在步骤1070中取得的电极界面电阻Rkai”及“在步骤1015中即将开始第1电压变动控制之前取得的氧浓度Coxy”应用于查找表MapKc(Rkai,Coxy)来取得修正系数Kc并保存于RAM。
以上是第1实施装置的具体的工作。由此,第1实施装置能够取得SOx浓度Csox及氧浓度Coxy。而且,即使第1传感器电极15A发生劣化,第1实施装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
接着,对第1实施方式的变形例的内燃机的SOx指标取得装置(以下,称作“第1变形装置”)进行说明。如上所述,将在第1传感器电极15A发生了劣化的情况下取得的峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)而取得的SOx浓度Csox比排气中的实际的SOx浓度小。
关于此,本申请的发明人得到了如下见解:第1传感器电极15A的劣化度越大,则固体电解质层11的电阻值(以下,称作“固体电解质电阻Rden”)越大。
于是,第1变形装置取代电极界面电阻Rkai而使用固体电解质电阻Rden来取得用于对基准SOx浓度Csox_base进行修正的修正系数Kc。
更具体而言,如上所述,第1阻抗Z1的实数成分是将导线部的电阻R0、固体电解质层11的粒子内电阻R1及固体电解质层11的晶界电阻R2合计而得的电阻。由于导线部的电阻R0大致恒定,所以第1阻抗Z1的实数成分是与固体电解质电阻Rden相关的值。
于是,第1变形装置取得该第1阻抗Z1的实数成分作为固体电解质电阻Rden,通过将所取得的固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKc(Rden)来取得修正系数Kc。
第1传感器电极15A的劣化度越大,则固体电解质电阻Rden越大,结果,在使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的期间,相对于相同的SOx浓度流动的传感器电流Iss变大。因而,峰值dIpeak变小。因此,表MapKc(Rden)以固体电解质电阻Rden越大则取得越大的修正系数Kc的方式制作。此外,修正系数Kc是“1”以上的值。
第1变形装置通过将所取得的修正系数Kc乘以基准SOx浓度Csox_base来对基准SOx浓度Csox_base进行修正而取得作为SOx指标的SOx浓度Csox(Csox=Csox_base·Kc)。
第1变形装置使用根据第1传感器电极15A的劣化度而变化的固体电解质电阻Rden对基准SOx浓度Csox_base进行修正而取得SOx浓度Csox。因此,即使第1传感器电极15A发生劣化,第1变形装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
此外,第1变形装置也可以构成为,不是利用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,而是基于固体电解质电阻Rden来取得用于对峰值dIpeak进行修正的修正系数Ki_1,将该修正系数Ki_1乘以峰值dIpeak来对峰值dIpeak进行修正,通过将该修正后的峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)来取得SOx浓度Csox。
在该情况下,修正系数Ki_1是“1”以上的值,且是固体电解质电阻Rden越大则越大的值。
通过这样,第1变形装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
而且,第1变形装置也可以构成为,不是利用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,而是基于固体电解质电阻Rden对查找表Map1Csox_base(dIpeak)进行修正,通过将峰值dIpeak应用于该修正后的查找表Map1Csox_base(dIpeak)来取得SOx浓度Csox。
而且,固体电解质电阻Rden会受到排气的温度、排气的流量及排气中的成分等的影响而变化。因此,在内燃机50的运转期间取得固体电解质电阻Rden的情况下,为了取得更准确的固体电解质电阻Rden,第1变形装置优选构成为,以内燃机50的运转状态处于稳定状态为条件来执行上述第1电压变动控制。
或者,在构成为当搭载有内燃机50的车辆暂时停止时内燃机50暂时停止的情况下,为了取得更准确的固体电解质电阻Rden,第1变形装置优选构成为,以内燃机50暂时停止为条件来执行上述第1电压变动控制。
或者,在利用内燃机50作为以内燃机和电动马达为车辆驱动源的混合动力车辆的内燃机,在车辆的行驶期间适当进行内燃机50的运转和停止的情况下,为了取得更准确的固体电解质电阻Rden,第1变形装置优选构成为,以在车辆的行驶期间内燃机50停止为条件来执行上述第1电压变动控制。
而且,传感器10的温度Tss越低,则固体电解质电阻Rden越大。因此,为了取得更准确的固体电解质电阻Rden,第1变形装置优选构成为,以传感器10的温度Tss恒定或处于一定范围内为条件来执行上述第1电压变动控制。
因此,第1变形装置可以构成为,在传感器10的温度Tss不恒定或不处于一定范围内时执行了上述第1电压变动控制的情况下,传感器10的温度Tss越低则取得越小的修正系数Ki_1。
接着,对第1变形装置的具体的工作进行说明。第1变形装置的传感器ECU93的CPU(以下,称作“第1变形装置的CPU”)也与第1实施装置同样地每当经过预定时间时执行图9所示的例程。
而且,第1变形装置的CPU每当经过预定时间时执行图11所示的例程。因此,当成为预定的定时后,第1变形装置的CPU从步骤1100开始进行处理而进入步骤1105,判定修正系数取得要求标志X3的值是否为“1”。图11所示的例程中的修正系数取得要求标志X3的值在要求了修正系数Kc的取得的情况下设定为“1”,在修正系数Kc的取得已完成的情况下设定为“0”。
在修正系数取得要求标志X3的值为“0”的情况下,第1变形装置的CPU在步骤1105中判定为“否”而进入步骤1195,暂时结束本例程。
另一方面,在修正系数取得要求标志X3的值为“1”的情况下,第1变形装置的CPU在步骤1105中判定为“是”而依次进行以下所述的步骤1115及步骤1120的处理。之后,第1变形装置的CPU进入步骤1125。
步骤1115:第1变形装置的CPU执行上述第1电压变动控制。详细而言,第1变形装置的CPU在没有开始第1电压变动控制的情况下,开始第1电压变动控制,在已经开始了第1电压变动控制的情况下,使第1电压变动控制继续。在要求修正系数Kc的取得后第1变形装置的CPU在步骤1105中首次判定为“是”的情况下,第1变形装置的CPU由于没有开始第1电压变动控制,所以开始第1电压变动控制。之后,第1变形装置的CPU使第1电压变动控制继续,直到在后述的步骤1125中判定为“是”为止。
步骤1120:第1变形装置的CPU取得阻抗Z并保存于RAM。
第1变形装置的CPU当进入步骤1125后,判定传感器电压Vss的变动频率f是否达到了比第1频率f1低预定值的频率f1_low。在变动频率f没有达到频率f1_low的情况下,第1变形装置的CPU在步骤1125中判定为“否”而进入步骤1195,暂且结束本例程。在该情况下,使第1电压变动控制继续。
在变动频率f达到了频率f1_low的情况下,第1变形装置的CPU在步骤1125中判定为“是”而依次进行以下所述的步骤1130至步骤1175的处理。之后,第1变形装置的CPU进入步骤1195而暂且结束本例程。
步骤1130:第1变形装置的CPU停止第1电压变动控制。
步骤1135:第1变形装置的CPU将修正系数取得要求标志X3的值设定为“1”。由此,第1变形装置的CPU当之后进入步骤1105时会判定为“否”。
步骤1140:第1变形装置的CPU取得在步骤1120中取得并保存于RAM的阻抗Z中的虚数成分最小(大致为零)的阻抗Z的实数成分(即,第1阻抗Z1)作为固体电解质电阻Rden。
步骤1175:第1变形装置的CPU通过将在步骤1140中取得的固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKc(Rden)来取得修正系数Kc并保存于RAM。
以上是第1变形装置的具体的工作。由此,第1变形装置能够取得SOx浓度Csox及氧浓度Coxy。而且,即使第1传感器电极15A发生劣化,第1变形装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
接着,对本发明的第2实施方式的内燃机的SOx指标取得装置(以下,称作“第2实施装置”)进行说明。
在排气中的SOx浓度虽然是“法律等所规定的上限浓度Csox_limit”以下的浓度但却是与其接近的浓度的情况下,为了发出用于通知排气中的SOx浓度接近上限浓度Csox_limit的警报等而判定排气中的SOx浓度是否接近上限浓度Csox_limit这一技术是有益的。
于是,第2实施装置预先确定并存储第1传感器电极15A没有劣化时(即,电极界面电阻Rkai为预定值时)的排气中的SOx浓度的能够允许的上限值(以下,称作“允许上限浓度”)作为基准上限浓度Cbase。
并且,第2实施装置取得用于根据第1传感器电极15A的劣化度对基准上限浓度Cbase进行修正的修正系数Kc_si,利用该修正系数Kc_si对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth,使用该修正后上限浓度Cth来取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的判定结果作为SOx指标。
更具体而言,当第1传感器电极15A的劣化度变大时,将峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base变小。因此,为了取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的准确的判定结果,需要以第1传感器电极15A的劣化度越大则基准上限浓度Cbase越小的方式对基准上限浓度Cbase进行修正。
于是,第2实施装置取得电极界面电阻Rkai,通过将所取得的电极界面电阻Rkai应用于查找表MapKc_si(Rkai)来取得修正系数Kc_si。表MapKc_si(Rkai)以电极界面电阻Rkai越大则取得越小的修正系数Kc_si的方式制作。修正系数Kc_si是比“0”大且小于等于“1”的值。
第2实施装置通过对基准上限浓度Cbase乘以修正系数Kc_si来对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth(Cth=Cbase·Kc_si)。
并且,第2实施装置取得将峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base作为SOx浓度Csox。第2实施装置判定该SOx浓度Csox是否比修正后上限浓度Cth高。在SOx浓度Csox比修正后上限浓度Cth高的情况下,第2实施装置取得排气中的SOx浓度比允许上限浓度高这一判定结果。另一方面,在SOx浓度Csox为修正后上限浓度Cth以下的情况下,第2实施装置取得排气中的SOx浓度为允许上限浓度以下这一判定结果。
由此,第2实施装置使用根据第1传感器电极15A的劣化度而变化的电极界面电阻Rkai对基准上限浓度Cbase进行修正来取得修正后上限浓度Cth,使用该修正后上限浓度Cth来取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的判定结果。因此,即使第1传感器电极15A发生劣化,第2实施装置也能够取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的准确的判定结果作为SOx指标。
此外,第2实施装置也可以构成为,使用峰值dIpeak来取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的判定结果。
在该情况下,第2实施装置预先确定并存储与基准上限浓度Cbase对应的峰值dIpeak作为基准上限电流(换言之,基准判定电流)Ibase_1。
并且,第2实施装置通过将电极界面电阻Rkai应用于查找表MapKi_si_1(Rkai)来取得修正系数Ki_si_1。表MapKi_si_1(Rkai)以电极界面电阻Rkai越大则取得越小的修正系数Ki_si_1的方式制作。修正系数Ki_si_1是比“0”大且小于等于“1”的值。
第2实施装置通过将所取得的修正系数Ki_si_1乘以基准上限电流Ibase_1来对基准上限电流Ibase_1进行修正而取得修正后上限电流(换言之,修正后判定电流)Ith_1(Ith_1=Ibase_1·Ki_si_1)。
并且,第2实施装置判定峰值dIpeak是否比修正后上限电流Ith_1大。在峰值dIpeak比修正后上限电流Ith_1大的情况下,第2实施装置取得排气中的SOx浓度比允许上限浓度高这一判定结果。相对于此,在峰值dIpeak为修正后上限电流Ith_1以下的情况下,第2实施装置取得排气中的SOx浓度为允许上限浓度以下这一判定结果。
由此,即使第1传感器电极15A发生劣化,第2实施装置也能够取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的准确的判定结果作为SOx指标。
而且,第2实施装置也可以构成为,基于电极界面电阻Rkai或固体电解质电阻Rden对基准SOx浓度Csox_base进行修正而取得SOx浓度Csox,通过判定该SOx浓度Csox是否比基准上限浓度Cbase高来取得高SOx浓度判定结果。
而且,第2实施装置也可以构成为,基于电极界面电阻Rkai或固体电解质电阻Rden对峰值dIpeak进行修正,通过判定该修正后的峰值dIpeak是否比基准上限电流Ibase高来取得高SOx浓度判定结果。
接着,对第2实施装置的具体的工作进行说明。第2实施装置的传感器ECU93的CPU(以下,称作“第2实施装置的CPU”)也与第1实施装置同样地每当经过预定时间时执行图9所示的例程。
此外,在第2实施装置的CPU执行图9所示的例程的情况下,第2实施装置的CPU在图9的步骤955中算出保存于RAM的传感器电流Iss的峰值电流Ipeak与参照电流Iref之差作为峰值dIpeak,通过将该峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)来取得基准SOx浓度Csox_base。并且,第2实施装置的CPU将所取得的基准SOx浓度Csox_base作为SOx浓度Csox保存于RAM。
而且,第2实施装置的CPU与第1实施装置同样地每当经过预定时间时执行图10所示的例程。
此外,在第2实施装置的CPU执行图10所示的例程的情况下,修正系数取得要求标志X3在要求了修正系数Kc_si的取得的情况下设定为“1”,在修正系数Kc_si的取得已完成的情况下设定为“0”。
而且,在图10的步骤1075中,第2实施装置的CPU通过将在步骤1070中取得的电极界面电阻Rkai应用于查找表MapKc_si(Rkai)来取得修正系数Kc_si并保存于RAM。
而且,第2实施装置的CPU每当经过预定时间时执行由图12的流程图表示的例程。因此,当成为预定的定时后,第2实施装置的CPU从图12的步骤1200开始进行处理而进入步骤1210,通过对基准上限浓度Cbase乘以修正系数Kc_si来取得修正后上限浓度Cth。
接着,第2实施装置的CPU进入步骤1220而判定SOx浓度Csox是否比在步骤1210中取得的修正后上限浓度Cth大。
在SOx浓度Csox比修正后上限浓度Cth大的情况下,第2实施装置的CPU在步骤1220中判定为“是”而进入步骤1230,将表示排气中的SOx浓度比允许上限浓度高这一判定结果的信号(高SOx浓度判定信号)向电子控制单元90送出。之后,第2实施装置的CPU进入步骤1295而暂且结束本例程。
相对于此,在SOx浓度Csox为修正后上限浓度Cth以下的情况下,第2实施装置的CPU在步骤1220中判定为“否”而进入步骤1240,将表示排气中的SOx浓度为允许上限浓度以下这一判定结果的信号(低SOx浓度判定信号)向电子控制单元90送出。之后,第2实施装置的CPU进入步骤1295而暂且结束本例程。
以上是第2实施装置的具体的工作。由此,即使第1传感器电极15A发生劣化,第2实施装置也能够取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的准确的判定结果作为SOx指标。
接着,对第2实施方式的变形例的内燃机的SOx指标取得装置(以下,称作“第2变形装置”)进行说明。如上所述,本申请的发明人得到了第1传感器电极15A的劣化度越大则固体电解质电阻Rden越大这一见解。
于是,第2变形装置取代电极界面电阻Rkai而使用固体电解质电阻Rden来取得用于对基准上限浓度Cbase进行修正的修正系数Kc_si。
更具体而言,第2变形装置取得第1阻抗Z1的实数成分作为固体电解质电阻Rden,通过将所取得的固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKc_si(Rden)来取得修正系数Kc_si。
若传感器10的第1传感器电极15A的劣化度变大,则将峰值dIpeak应用于查找表Map1Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base变小。因此,用于取得修正系数Kc_si的查找表MapKc_si(Rden)以固体电解质电阻Rden越大则取得越小的修正系数Kc_si的方式制作。修正系数Kc_si是比“0”大且小于等于“1”的值。
第2变形装置与第2实施装置同样地使用所取得的修正系数Kc_si对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth,使用该修正后上限浓度Cth来取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的判定结果(以下,称作“高SOx浓度判定结果”)作为SOx指标。
第2变形装置使用根据第1传感器电极15A的劣化度而变化的固体电解质电阻Rden来对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth,使用该修正后上限浓度Cth来取得高SOx浓度判定结果。因此,即使第1传感器电极15A发生劣化,第2变形装置也能够取得准确的高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
此外,第2变形装置也可以构成为使用峰值dIpeak来取得高SOx浓度判定结果。
在该情况下,第2变形装置预先确定并存储与基准上限浓度Cbase对应的峰值dIpeak作为基准上限电流(换言之,基准判定电流)Ibase_1。
并且,第2变形装置通过将固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKi_si_1(Rden)来取得修正系数Ki_si_1。表MapKi_si_1(Rden)以固体电解质电阻Rden越大则取得越小的修正系数Ki_si_1的方式制作。修正系数Ki_si_1是比“0”大且小于等于“1”的值。
第2变形装置通过将所取得的修正系数Ki_si_1乘以基准上限电流Ibase_1来对基准上限电流Ibase_1进行修正而取得修正后上限电流(换言之,修正后判定电流)Ith_1(Ith_1=Ibase_1·Ki_si_1)。
并且,第2变形装置判定峰值dIpeak是否比修正后上限电流Ith_1大。在峰值dIpeak比修正后上限电流Ith_1大的情况下,第2变形装置取得排气中的SOx浓度比允许上限浓度高这一判定结果。相对于此,在峰值dIpeak为修正后上限电流Ith_1以下的情况下,第2变形装置取得排气中的SOx浓度为允许上限浓度以下这一判定结果。
由此,即使第1传感器电极15A发生劣化,第2变形装置也能够取得准确的高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
接着,对第2变形装置的具体的工作进行说明。第2变形装置的传感器ECU93的CPU(以下,称作“第2变形装置的CPU”)与第2实施装置同样地每当经过预定时间时执行图9所示的例程。
而且,第2变形装置的CPU与第1变形装置同样地每当经过预定时间时执行图11所示的例程。
此外,在第2变形装置的CPU执行图11所示的例程的情况下,在步骤1175中,第2变形装置的CPU通过将在步骤1140中取得的固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKc_si(Rden)来取得修正系数Kc_si并保存于RAM。
而且,第2变形装置的CPU与第2实施装置同样地每当经过预定时间时执行图12所示的例程。
以上是第2变形装置的具体的工作。由此,即使第1传感器电极15A发生劣化,第2变形装置也能够取得准确的高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
接着,对本发明的第3实施方式的内燃机的SOx指标取得装置(以下,称作“第3实施装置”)进行说明。第3实施装置应用于图13所示的内燃机。图13所示的内燃机与图1所示的内燃机相同。
第3实施装置包括具有图14所示的内部构造的界限电流式传感器20、泵元件电压源25C、传感器元件电压源26C、泵元件电流计25D、传感器元件电流计26D、传感器元件电压计26E及传感器ECU93。界限电流式传感器20是双单元型的界限电流式传感器,配设于排气管83。
如图14所示,传感器20包括第1氧化铝层22A、第2氧化铝层22B、第3氧化铝层22C、第4氧化铝层22D、第5氧化铝层22E、第6氧化铝层22F、扩散限速层23、加热器24、泵元件25、传感器元件26、第1大气导入路27A、第2大气导入路27B及内部空间28。并且,泵元件25包括第2固体电解质层21B、第1泵电极25A及第2泵电极25B。传感器元件26包括第1固体电解质层21A、第1传感器电极26A及第2传感器电极26B。
固体电解质层21A、21B是由氧化锆等构成的层,具有氧离子传导性。氧化铝层22A~22F是由氧化铝构成的层。扩散限速层23是多孔质的层,能够使排气通过。在传感器20中,各层在图14中从下方起按照第6氧化铝层22F、第5氧化铝层22E、第4氧化铝层22D、第2固体电解质层21B、扩散限速层23及第3氧化铝层22C、第1固体电解质层21A、第2氧化铝层22B、第1氧化铝层22A的顺序层叠。加热器24配置于第5氧化铝层22E与第6氧化铝层22F之间。
第1大气导入路27A是通过第1氧化铝层22A、第2氧化铝层22B及第1固体电解质层21A形成的空间,其一部分向大气开放。第2大气导入路27B是通过第2固体电解质层21B、第4氧化铝层22D及第5氧化铝层22E形成的空间,其一部分向大气开放。内部空间28是通过第1固体电解质层21A、第2固体电解质层21B、扩散限速层23及第3氧化铝层22C形成的空间,其一部分经由扩散限速层23与传感器20的外部连通。
第1泵电极25A及第2泵电极25B是由还原性低的材料(例如,金与铂的合金)构成的电极。第1泵电极25A配置于第2固体电解质层21B的第1侧的壁面(即,第2固体电解质层21B的形成内部空间28的壁面),第2泵电极25B配置于第2固体电解质层21B的第2侧的壁面(即,第2固体电解质层21B的形成第2大气导入路27B的壁面)。这些电极25A、25B和第2固体电解质层21B构成了泵元件25。
传感器20构成为能够从泵元件电压源25C向泵元件25(具体而言是第1泵电极25A与第2泵电极25B之间)施加电压。第1泵电极25A是阴极侧的电极,第2泵电极25B是阳极侧的电极。
若向泵元件25施加电压,则在内部空间28内的氧与第1泵电极25A发生了接触时,该氧在第1泵电极25A上成为氧离子,该氧离子在第2固体电解质层21B的内部朝向第2泵电极25B移动。此时,在第1泵电极25A与第2泵电极25B之间有与在第2固体电解质层21B的内部移动的氧离子量成比例的电流流动。并且,当氧离子到达第2泵电极25B时,氧离子在第2泵电极25B处成为氧而向第2大气导入路27B放出。也就是说,泵元件25能够通过泵吸(pumping)而将排气中的氧从排气向大气放出,使排气中的氧浓度下降。从泵元件电压源25C向当该泵元件25施加的电压越高,则该泵元件25的泵吸能力越高。
第1传感器电极26A及第2传感器电极26B是由还原性高的材料(例如,铂或铑等铂族元素或其合金)构成的电极。第1传感器电极26A配置于第1固体电解质层21A的第1侧的壁面(即,第1固体电解质层21A的形成内部空间28的壁面),第2传感器电极26B配置于第1固体电解质层21A的第2侧的壁面(即,第1固体电解质层21A的形成第1大气导入路27A的壁面)。这些电极26A、26B和第1固体电解质层21A构成了传感器元件26。
传感器20构成为能够从传感器元件电压源26C向传感器元件26(具体而言是第1传感器电极26A与第2传感器电极26B之间)施加电压。传感器元件电压源26C构成为能够向传感器元件26选择性地施加直流电压和交流电压。在传感器元件电压源26C向传感器元件26施加了直流电压的情况下,第1传感器电极26A是阴极侧的电极,第2传感器电极26B是阳极侧的电极。
若向传感器元件26施加电压,则在内部空间28内的SOx与第1传感器电极26A发生了接触时,该SOx在第1传感器电极26A上被分解,SOx的氧成为氧离子,该氧离子在第1固体电解质层21A的内部朝向第2传感器电极26B移动。此时,在第1传感器电极26A与第2传感器电极26B之间有与在第1固体电解质层21A的内部移动的氧离子量成比例的电流流动。并且,当氧离子到达第2传感器电极26B时,氧离子在第2传感器电极26B处成为氧而向第1大气导入路27A放出。
加热器24、泵元件电压源25C、传感器元件电压源26C、泵元件电流计25D、传感器元件电流计26D及传感器元件电压计26E连接于传感器ECU93。
传感器ECU93以使传感器元件26的温度维持为预定的恒定温度(即,传感器活性温度)的方式控制加热器24的工作。
而且,传感器ECU93以使如后述那样设定的电压从泵元件电压源25C向泵元件25施加的方式控制泵元件电压源25C的电压。
而且,传感器ECU93以使如后述那样设定的电压从传感器元件电压源26C向传感器元件26施加的方式控制传感器元件电压源26C的电压。
泵元件电流计25D检测在包括泵元件25的电路流动的电流Ipp(以下,称作“泵电流Ipp”),并将表示所检测到的泵电流Ipp的信号向传感器ECU93输出。传感器ECU93基于该信号来取得泵电流Ipp。
传感器元件电流计26D检测在包括传感器元件26的电路流动的电流Iss(以下,称作“传感器电流Iss”),并将表示所检测到的传感器电流Iss的信号向传感器ECU93输出。传感器ECU93基于该信号来取得传感器电流Iss。
传感器元件电压计26E检测向传感器元件26施加的电压Vss(以下,称作“传感器电压Vss”),并将表示所检测到的传感器电压Vss的信号向传感器ECU93输出。传感器ECU93基于该信号来取得传感器电压Vss。
接着,对第3实施装置的工作的概要进行说明。首先,关于SOx浓度的取得,本申请的发明人得到了如下见解:在传感器20中也是,若一边向泵元件25施加使内部空间28内的排气中的氧浓度成为零(或者,大致为零)的电压Vpp,一边使传感器电压Vss从0.4V上升至0.8V,然后从0.8V下降至0.2V,则在使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的期间会从传感器元件26输出与SOx浓度Csox相关的峰值电流Ipeak。
于是,第3实施装置在向泵元件25施加了使内部空间28内的排气中的氧浓度成为零(或者,大致为零)的电压Vpp的状态下,将传感器电压Vss维持为0.4V。然后,第3实施装置以传感器电压Vss的上升速度逐渐减小的方式使传感器电压Vss从0.4V上升至0.8V,之后,以传感器电压Vss的下降速度逐渐增大的方式使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V。
第3实施装置通过将在使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的期间取得的峰值dIpeak(=|Iref-Iss|)应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)来取得基准SOx浓度Csox_base。并且,第3实施装置通过利用后述的修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正来取得作为SOx指标的SOx浓度Csox。根据表Map2Csox_base(dIpeak),峰值dIpeak越大,则取得越大的基准SOx浓度Csox_base。
接着,对SOx浓度的修正进行说明。与第1实施装置的第1传感器电极15A同样,构成第3实施装置的第1传感器电极26A的材料在排气的热等的影响下有可能烧结而劣化。
于是,第3实施装置也取得第1传感器电极26A与固体电解质层21A的界面处的电极界面电阻Rkai,基于该电极界面电阻Rkai取得用于对基准SOx浓度Csox_base进行修正的修正系数Kc,通过利用该修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正来取得SOx浓度Csox。
更具体而言,第3实施装置进行如下的第1电压变动控制:使传感器电压Vss以0V为中心呈正弦波地变动,并且以使传感器电压Vss的变动频率f从“比预定的第1频率f1高预定值的频率f1_high”逐渐变小至“比第1频率f1低预定值的频率f1_low”的方式使传感器电压Vss的变动频率f变化。
第3实施装置基于在进行第1电压变动控制的期间取得的传感器电压Vss和传感器电流Iss来取得阻抗Z。并且,第3实施装置将所取得的阻抗Z中的虚数成分最小(为零或大致为零)的阻抗Z的实数成分作为第1阻抗Z1而取得。
而且,第3实施装置进行如下的第2电压变动控制:使传感器电压Vss以0V为中心呈正弦波地变动,并且以使传感器电压Vss的变动频率f从“比小于第1频率f1的预定的第2频率f2高预定值的频率f2_high”逐渐变小至“比第2频率f2低预定值的频率f2_low”的方式使传感器电压Vss的变动频率f变化。此外,频率f2_high是比频率f1_low低的频率。
第3实施装置基于在进行第2电压变动控制的期间取得的传感器电压Vss和传感器电流Iss来取得阻抗Z。并且,第3实施装置将所取得的阻抗Z中的虚数成分最小(为零或大致为零)的阻抗Z的实数成分作为第2阻抗Z2而取得。
并且,第3实施装置通过从第2阻抗Z2减去第1阻抗Z1来取得电极界面电阻Rkai(Rkai=Z2-Z1)。第3实施装置通过将所取得的电极界面电阻Rkai应用于查找表MapKc(Rkai)来取得修正系数Kc。
第1传感器电极26A的劣化度越大,则电极界面电阻Rkai越大,结果,在使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的期间,相对于相同的SOx浓度流动的传感器电流Iss变大。因而,峰值dIpeak变小。因此,表MapKc(Rkai)以电极界面电阻Rkai越大则取得越大的修正系数Kc的方式制作。此外,修正系数Kc是“1”以上的值。
第3实施装置通过对基准SOx浓度Csox_base乘以修正系数Kc来取得SOx浓度Csox(Csox=Csox_base·Kc)。
第3实施装置使用根据第1传感器电极26A的劣化度而变化的电极界面电阻Rkai对基准SOx浓度Csox_base进行修正而取得SOx浓度Csox。因此,即使第1传感器电极26A发生劣化,第3实施装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
此外,第3实施装置也可以构成为,不是利用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,而是基于电极界面电阻Rkai取得用于对峰值dIpeak进行修正的修正系数Ki_2,将该修正系数Ki_2乘以峰值dIpeak来对峰值dIpeak进行修正,将该修正后的峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base被作为SOx浓度Csox而取得。
在该情况下,修正系数Ki_2是“1”以上的值,且是电极界面电阻Rkai越大则越大的值。
由此,第3实施装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
而且,第3实施装置也可以构成为,不是利用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,而是基于电极界面电阻Rkai对查找表Map2Csox_base(dIpeak)进行修正,将峰值dIpeak应用于该修正后的查找表Map2Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base被作为SOx浓度Csox而取得。
而且,如上所述,来到第1传感器电极26A的排气中的氧浓度越大,则电极界面电阻Rkai越小。然而,在第3实施装置中,由于来到第1传感器电极26A的排气中的氧浓度维持为恒定,所以无需基于排气中的氧浓度对电极界面电阻Rkai进行修正。
接着,对NOx浓度的取得进行说明。在排气中包含氮氧化物(以下,称作“NOx”)的情况下,在传感器电压Vss维持为0.4V时NOx会被传感器元件26还原而分解成氮和氧。并且,通过NOx的分解而生成的氧在传感器元件26处成为氧离子,该氧离子在固体电解质层21A的内部朝向第2传感器电极26B移动。
即使向泵元件25施加着使内部空间28内的排气中的氧浓度成为零(或者,大致为零)的电压Vpp,由于构成泵元件25的泵电极25A及25B由还原性低的材料形成,所以在泵元件25中排气中的NOx几乎不会被还原。并且,在向泵元件25施加着使内部空间28内的排气中的氧浓度成为零(或者,大致为零)的电压Vpp的情况下,在来到传感器元件26的排气中几乎不存在氧。
因此,在向泵元件25施加着使内部空间28内的排气中的氧浓度成为零(或者,大致为零)的电压Vpp且传感器电压Vss维持为0.4V时,与在固体电解质层21A的内部移动的氧离子量成比例地输出的传感器电流Iss是与排气中的NOx浓度成比例的电流。并且,在此时的传感器电流Iss与排气中的NOx浓度之间存在图15所示的关系。因此,能够使用此时的传感器电流Iss取得排气中的NOx浓度。
于是,第3实施装置一边将使内部空间28内的排气中的氧浓度成为零(或者,大致为零)的电压Vpp向泵元件25施加,一边将传感器电压Vss控制成0.4V,通过将此时取得的传感器电流Iss应用于查找表MapCnox(Iss)来取得排气中的NOx浓度Cnox。根据表MapCnox(Iss),传感器电流Iss越大,则取得越大的NOx浓度Cnox。
接着,对氧浓度的取得进行说明。在从泵元件电压源25C向泵元件25施加的电压(以下,称作“泵电压Vpp”)与泵电流Ipp之间也存在图3所示的关系。于是,第3实施装置通过将在向泵元件25施加着使内部空间28内的排气中的氧浓度成为零(或者,大致为零)的泵电压Vpp时取得的泵电流Ipp应用于查找表MapCoxy(Ipp)来取得排气中的氧浓度Coxy。根据表MapCoxy(Ipp),泵电流Ipp越大,则取得越大的氧浓度Coxy。
由此,第3实施装置除了排气中的SOx浓度Csox及NOx浓度Cnox之外还能够取得排气中的氧浓度Coxy。
此外,传感器电压Vss、传感器电流Iss及排气中的氧浓度Coxy之间的关系也为与图3所示的关系相同的关系。因此,第3实施装置也可以构成为,在将传感器电压Vss控制成0.4V的状态下使泵电压Vpp成为零,通过将此时取得的传感器电流Iss应用于查找表MapCoxy(Iss)来取得排气中的氧浓度Coxy。根据表MapCoxy(Iss),传感器电流Iss越大,则取得越大的氧浓度Coxy。
接着,对第3实施装置的具体的工作进行说明。第3实施装置的传感器ECU93的CPU(以下,称作“第3实施装置的CPU”)与第1实施装置同样地每当经过预定时间时执行图9所示的例程。
此外,在第3实施装置的CPU执行图9所示的例程的情况下,在图9的步骤955中,第3实施装置的CPU通过将峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)来取得基准SOx浓度Csox_base。
而且,第3实施装置的CPU取代图9的步骤965至步骤975的处理而进行图16的步骤1665至步骤1675的处理。
此外,第3实施装置的CPU另外以向泵元件25施加使内部空间28内的排气中的氧浓度成为零(或者,大致为零)的泵电压Vpp的方式控制泵元件电压源25C。
在第3实施装置的CPU执行步骤905的处理的时间点SOx浓度取得要求标志X1的值为“0”的情况下,第3实施装置的CPU在步骤905中判定为“否”而依次进行以下所述的步骤1665至步骤1675的处理。之后,第3实施装置的CPU进入步骤995而暂且结束本例程。
步骤1665:第3实施装置的CPU执行用于将传感器电压Vss控制成0.4V的传感器电压控制。
步骤1670:第3实施装置的CPU取得泵电流Ipp及传感器电流Iss。
步骤1675:第3实施装置的CPU通过将在步骤1670中取得的泵电流Ipp应用于查找表MapCoxy(Ipp)来取得排气中的氧浓度Coxy,并且通过将在步骤1670中取得的传感器电流Iss应用于查找表MapCnox(Iss)来取得排气中的NOx浓度Cnox。
而且,第3实施装置的CPU每当经过预定时间时执行图10所示的例程。
以上是第3实施装置的具体的工作。由此,第3实施装置能够取得SOx浓度Csox、NOx浓度Cnox及氧浓度Coxy。而且,即使第1传感器电极26A发生劣化,第3实施装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
接着,对第3实施方式的变形例的内燃机的SOx指标取得装置(以下,称作“第3变形装置”)进行说明。如上所述,本申请的发明人得到了第1传感器电极26A的劣化度越大则固体电解质电阻Rden越大这一见解。
于是,第3变形装置取代电极界面电阻Rkai而使用固体电解质电阻Rden来取得用于对基准SOx浓度Csox_base进行修正的修正系数Kc。
更具体而言,第3变形装置取得第1阻抗Z1的实数成分作为固体电解质电阻Rden,通过将所取得的固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKc(Rden)来取得修正系数Kc。
第1传感器电极26A的劣化度越大,则固体电解质电阻Rden越大,结果,在使传感器电压Vss从0.8V下降至0.2V的期间,相对于相同的SOx浓度流动的传感器电流Iss变大。因而,峰值dIpeak变小。因此,表MapKc(Rden)以固体电解质电阻Rden越大则取得越大的修正系数Kc的方式制作。此外,修正系数Kc是“1”以上的值。
第3变形装置通过将所取得的修正系数Kc乘以基准SOx浓度Csox_base来对基准SOx浓度Csox_base进行修正而取得SOx浓度Csox(Csox=Csox_base·Kc)。
第3变形装置使用根据第1传感器电极26A的劣化度而变化的固体电解质电阻Rden来对基准SOx浓度Csox_base进行修正而取得SOx浓度Csox。因此,即使第1传感器电极26A发生劣化,第3变形装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
此外,第3变形装置也可以构成为,不是利用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,而是基于固体电解质电阻Rden取得用于对峰值dIpeak进行修正的修正系数Ki_2,将该修正系数Ki_2乘以峰值dIpeak来对峰值dIpeak进行修正,将该修正后的峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base被作为SOx浓度Csox而取得。
在该情况下,修正系数Ki_2是“1”以上的值,且是固体电解质电阻Rden越大则越大的值。
由此,第3变形装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
而且,第3变形装置也可以构成为,不是利用修正系数Kc对基准SOx浓度Csox_base进行修正,而是基于固体电解质电阻Rden对查找表Map2Csox_base(dIpeak)进行修正,将峰值dIpeak应用于该修正后的查找表Map2Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base被作为SOx浓度Csox而取得。
接着,对第3变形装置的具体的工作进行说明。第3变形装置的传感器ECU93的CPU(以下,称作“第3变形装置的CPU”)也与第1实施装置同样地每当经过预定时间时执行图9所示的例程。
此外,在第3变形装置的CPU执行图9所示的例程的情况下,在图9的步骤955中,第3变形装置的CPU通过将峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)来取得基准SOx浓度Csox_base。
而且,第3变形装置的CPU与第1变形装置同样地每当经过预定时间时执行图11所示的例程。此外,在第3变形装置的CPU执行图11所示的例程的情况下,在图11的步骤1175中,第3变形装置的CPU通过将在步骤1140中取得的固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKc(Rden)来取得修正系数Kc并保存于RAM。
以上是第3变形装置的具体的工作。由此,第3变形装置能够取得SOx浓度Csox、NOx浓度Cnox及氧浓度Coxy。而且,即使第1传感器电极26A发生劣化,第3变形装置也能够取得准确的SOx浓度Csox作为SOx指标。
接着,对本发明的第4实施方式的内燃机的SOx指标取得装置(以下,称作“第4实施装置”)进行说明。第4实施装置使用基于传感器20的传感器电流Iss取得的SOx浓度Csox来取得高SOx浓度判定结果。
具体而言,第4实施装置与第2实施装置同样地预先确定并存储第1传感器电极26A没有劣化时(即,电极界面电阻Rkai为预定值时)的排气中的SOx浓度的能够允许的上限值(即,允许上限浓度)作为基准上限浓度Cbase。
并且,第4实施装置取得用于根据第1传感器电极26A的劣化度对基准上限浓度Cbase进行修正的修正系数Kc_si,利用该修正系数Kc_si对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth,使用该修正后上限浓度Cth来取得高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
更具体而言,当第1传感器电极26A的劣化度变大时,将峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)而取得的SOx浓度Csox变小。因此,为了取得准确的高SOx浓度判定结果,需要以第1传感器电极26A的劣化度越大则基准上限浓度Cbase越小的方式对基准上限浓度Cbase进行修正。
于是,第4实施装置取得电极界面电阻Rkai,通过将所取得的电极界面电阻Rkai应用于查找表MapKc_si(Rkai)来取得修正系数Kc_si。表MapKc_si(Rkai)以电极界面电阻Rkai越大则取得越小的修正系数Kc_si的方式制作。修正系数Kc_si是比“0”大且小于等于“1”的值。
第4实施装置通过对基准上限浓度Cbase乘以修正系数Kc_si来对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth(Cth=Cbase·Kc_si)。
并且,第4实施装置取得将峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base作为SOx浓度Csox。第4实施装置判定该SOx浓度Csox是否比修正后上限浓度Cth高。在SOx浓度Csox比修正后上限浓度Cth高的情况下,第4实施装置取得排气中的SOx浓度比允许上限浓度高这一判定结果。另一方面,在SOx浓度Csox为修正后上限浓度Cth以下的情况下,第4实施装置取得排气中的SOx浓度Csox为允许上限浓度以下这一判定结果。
由此,第4实施装置使用根据第1传感器电极26A的劣化度而变化的电极界面电阻Rkai来对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth,使用该修正后上限浓度Cth来取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的判定结果。因此,即使第1传感器电极26A发生劣化,第4实施装置也能够取得关于排气中的SOx浓度是否比允许上限浓度高的准确的判定结果作为SOx指标。
此外,第4实施装置也可以构成为使用传感器20的峰值dIpeak来取得高SOx浓度判定结果。
在该情况下,第4实施装置预先确定并存储与基准上限浓度Cbase对应的传感器20的峰值dIpeak作为基准上限电流(换言之,基准判定电流)Ibase_2。
并且,第4实施装置通过将电极界面电阻Rkai应用于查找表MapKi_si_2(Rkai)来取得修正系数Ki_si_2。表MapKi_si_2(Rkai)以电极界面电阻Rkai越大则取得越小的修正系数Ki_si_2的方式制作。修正系数Ki_si_2是比“0”大且小于等于“1”的值。
第4实施装置通过将所取得的修正系数Ki_si_2乘以基准上限电流Ibase_2来对基准上限电流Ibase_2进行修正而取得修正后上限电流(换言之,修正后判定电流)Ith_2(Ith_2=Ibase_2·Ki_si_2)。
并且,第4实施装置判定传感器20的峰值dIpeak是否比修正后上限电流Ith_2大。在峰值dIpeak比修正后上限电流Ith_2大的情况下,第4实施装置取得排气中的SOx浓度比允许上限浓度高这一判定结果。相对于此,在峰值dIpeak为修正后上限电流Ith_2以下的情况下,第4实施装置取得排气中的SOx浓度为允许上限浓度以下这一判定结果。
由此,即使第1传感器电极26A发生劣化,第4实施装置也能够取得准确的高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
接着,对第4实施装置的具体的工作进行说明。第4实施装置的传感器ECU93的CPU(以下,称作“第4实施装置的CPU”)也与第2实施装置同样地每当经过预定时间时执行图9所示的例程。
此外,在第4实施装置的CPU执行图9所示的例程的情况下,在图9的步骤940中,第4实施装置的CPU取得传感器20的传感器电流Iss并保存于RAM。
而且,在第4实施装置的CPU执行图9所示的例程的情况下,在图9的步骤955中,第4实施装置的CPU通过将峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)来取得基准SOx浓度Csox_base。
而且,第4实施装置的CPU与第1实施装置同样地每当经过预定时间时执行图10所示的例程。
此外,在第4实施装置的CPU执行图10所示的例程的情况下,修正系数取得要求标志X3在要求了修正系数Kc_si的取得的情况下设定为“1”,在修正系数Kc_si的取得已完成的情况下设定为“0”。
而且,在图10的步骤1075中,第4实施装置的CPU通过将在步骤1070中取得的电极界面电阻Rkai应用于查找表MapKc_si(Rkai)来取得修正系数Kc_si并保存于RAM。
而且,第4实施装置的CPU每当经过预定时间时执行由图12的流程图表示的例程。
以上是第4实施装置的具体的工作。由此,即使第1传感器电极26A发生劣化,第4实施装置也能够取得准确的高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
接着,对第4实施方式的变形例的内燃机的SOx指标取得装置(以下,称作“第4变形装置”)进行说明。如上所述,本申请的发明人得到了第1传感器电极26A的劣化度越大则固体电解质电阻Rden越大这一见解。
于是,第4变形装置取代电极界面电阻Rkai而使用固体电解质电阻Rden来取得用于对基准上限浓度Cbase进行修正的修正系数Kc_si。
更具体而言,第4变形装置取得第1阻抗Z1的实数成分作为固体电解质电阻Rden,通过将所取得的固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKc_si(Rden)来取得修正系数Kc_si。
当传感器20的第1传感器电极26A的劣化度变大时,将峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)而取得的基准SOx浓度Csox_base变小。因此,用于取得修正系数Kc_si的查找表MapKc_si(Rden)以固体电解质电阻Rden越大则取得越小的修正系数Kc_si的方式制作。修正系数Kc_si是比“0”大且小于等于“1”的值。
第4变形装置与第4实施装置同样地使用所取得的修正系数Kc_si对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth,使用该修正后上限浓度Cth来取得高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
第4变形装置使用根据第1传感器电极26A的劣化度而变化的固体电解质电阻Rden来对基准上限浓度Cbase进行修正而取得修正后上限浓度Cth,使用该修正后上限浓度Cth来取得高SOx浓度判定结果。因此,即使第1传感器电极26A发生劣化,第4变形装置也能够取得准确的高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
此外,第4变形装置也可以构成为使用传感器20的峰值dIpeak来取得高SOx浓度判定结果。
在该情况下,第4变形装置预先确定并存储与基准上限浓度Cbase对应的传感器20的峰值dIpeak作为基准上限电流(换言之,基准判定电流)Ibase_2。
并且,第4变形装置通过将固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKi_si_2(Rden)来取得修正系数Ki_si_2。表MapKi_si_2(Rden)以固体电解质电阻Rden越大则取得越小的修正系数Ki_si_2的方式制作。修正系数Ki_si_2是比“0”大且小于等于“1”的值。
第4变形装置通过将所取得的修正系数Ki_si_2乘以基准上限电流Ibase_2来对基准上限电流Ibase_2进行修正而取得修正后上限电流(换言之,修正后判定电流)Ith_2(Ith_2=Ibase_2·Ki_si_2)。
并且,第4变形装置判定传感器20的峰值dIpeak是否比修正后上限电流Ith_2大。在峰值dIpeak比修正后上限电流Ith_2大的情况下,第4变形装置取得排气中的SOx浓度比允许上限浓度高这一判定结果。相对于此,在峰值dIpeak为修正后上限电流Ith_2以下的情况下,第4变形装置取得排气中的SOx浓度为允许上限浓度以下这一判定结果。
由此,即使第1传感器电极26A发生劣化,第4变形装置也能够取得准确的高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
接着,对第4变形装置的具体的工作进行说明。第4变形装置的传感器ECU93的CPU(以下,称作“第4变形装置的CPU”)与第4实施装置同样地每当经过预定时间时执行图9所示的例程。
此外,在第4变形装置的CPU执行图9所示的例程的情况下,在图9的步骤955中,第4变形装置的CPU通过将峰值dIpeak应用于查找表Map2Csox_base(dIpeak)来取得基准SOx浓度Csox_base。
而且,第4变形装置的CPU与第1变形装置同样地每当经过预定时间时执行图11所示的例程。
此外,在第4变形装置的CPU执行图11所示的例程的情况下,在步骤1175中,第4变形装置的CPU通过将在步骤1140中取得的固体电解质电阻Rden应用于查找表MapKc_si(Rden)来取得修正系数Kc_si并保存于RAM。
而且,第4变形装置的CPU与第2实施装置同样地每当经过预定时间时执行图12所示的例程。
以上是第4变形装置的具体的工作。由此,即使第1传感器电极26A发生劣化,第4变形装置也能够取得准确的高SOx浓度判定结果作为SOx指标。
此外,本发明不限定于上述实施方式及变形例,能够在本发明的范围内采用各种变形例。
例如,上述实施装置及变形装置可以构成为,在第1电压变动控制及第2电压变动控制中,不使传感器电压Vss以0V为中心呈正弦波地变动,作为替代而如图17所示那样反复进行从0V上升至预定的电压Vhigh并且之后下降至0V的传感器电压Vss的变动。
在该情况下,上述实施装置及变形装置构成为,将到从0V上升至预定的电压Vhigh并且之后下降为0V为止的时间T设为1周期的时间,使传感器电压Vss的变动频率变化。
而且,上述实施装置及变形装置在取得SOx浓度Csox的情况下,在传感器电压Vss下降前使传感器电压Vss上升。然而,只要使传感器电压Vss下降,则即使在其之前不使传感器电压Vss上升,也能够取得SOx浓度Csox。因此,上述实施装置及变形装置也可以构成为,在SOx浓度Csox的取得完成之后到要求SOx浓度Csox的取得为止的期间,将传感器电压Vss维持为0.8V,在要求了SOx浓度Csox的取得时,使传感器电压Vss从0.8V朝向0.2V下降。
而且,上述实施装置及变形装置使用峰值电流Ipeak与参照电流Iref之差即峰值dIpeak来取得基准SOx浓度Csox_base或SOx浓度Csox,但也可以构成为使用峰值电流Ipeak自身来取得基准SOx浓度Csox_base或SOx浓度Csox。在该情况下,峰值电流Ipeak越小,则取得越大的基准SOx浓度Csox_base或SOx浓度Csox。
而且,上述实施装置及变形装置对基于峰值dIpeak取得的SOx浓度Csox与修正后上限浓度Cth进行比较,或者对峰值dIpeak与修正后上限电流Ith_1或Ith_2进行比较,从而取得高SOx浓度判定结果。
然而,上述实施装置及变形装置也可以构成为,将与基准上限浓度Cbase对应的峰值电流Ipeak作为基准下限电流(换言之,基准判定电流)而预先存储,基于电极界面电阻Rkai或固体电解质电阻Rden对上述基准下限电流进行修正而取得修正后下限电流(换言之,修正后判定电流),在峰值电流Ipeak比修正后下限电流小的情况下,取得SOx浓度比允许上限浓度高这一高SOx浓度判定结果。
在该情况下,以电极界面电阻Rkai或固体电解质电阻Rden越大则取得越大的修正后下限电流的方式对基准下限电流进行修正。
而且,在排气管设置有对排气中的成分进行净化的催化剂的情况下,排气中的SOx有可能被催化剂捕捉。在该情况下,若传感器安装于催化剂下游的排气管,则有可能无法高精度地取得SOx浓度。于是,在排气管设置有催化剂的情况下,上述实施装置及变形装置的传感器优选安装于催化剂上游的排气管。
Claims (8)
1.一种内燃机的SOx指标取得装置,其特征在于,具备:
传感器元件,其包括固体电解质及以夹着该固体电解质的方式配设的一对电极;
电压源,其构成为向所述传感器元件施加电压;以及
电子控制单元,
所述电子控制单元构成为,
取得所述传感器元件的电阻作为传感器电阻;
使向所述传感器元件施加的电压即施加电压从预定电压下降;
取得在使所述施加电压从所述预定电压下降的期间流过所述传感器元件的电流作为SOx传感器电流;
基于包括所述SOx传感器电流的参数来取得基准SOx浓度,所述基准SOx浓度与从内燃机排出的排气中的SOx浓度相关;并且,
执行以下的(a)和(b)中的一个,(a)基于所述传感器电阻对该基准SOx浓度进行修正来取得所述SOx浓度作为SOx指标,(b)基于所述传感器电阻对所述参数中的至少一个进行修正并取得修正后参数,基于该修正后参数来取得所述SOx浓度作为SOx指标。
2.一种内燃机的SOx指标取得装置,其特征在于,具备:
传感器元件,其包括固体电解质及以夹着该固体电解质的方式配设的一对电极;
电压源,其构成为向所述传感器元件施加电压;以及
电子控制单元,
所述电子控制单元构成为,
取得所述传感器元件的电阻作为传感器电阻;
使向所述传感器元件施加的电压即施加电压从预定电压下降;
取得在使所述施加电压从所述预定电压下降的期间流过所述传感器元件的电流作为SOx传感器电流;
基于所述传感器电阻对基准上限浓度进行修正并取得修正后上限浓度,在此,所述基准上限浓度基于从内燃机排出的排气中的SOx浓度的允许上限值来确定;并且,
执行以下的(c)和(d)中的一个,(c)基于包括所述SOx传感器电流的参数来取得所述SOx浓度,判定该SOx浓度是否比所述修正后上限浓度大,在所述SOx浓度比所述修正后上限浓度大的情况下,取得排气中的SOx浓度比所述允许上限值高这一判定结果作为SOx指标,(d)基于所述传感器电阻对与对应于所述基准上限浓度的所述SOx传感器电流相关的基准判定电流进行修正并取得修正后判定电流,对所述SOx传感器电流与所述修正后判定电流进行比较,基于所述SOx传感器电流与所述修正后判定电流的比较结果取得排气中的SOx浓度比所述允许上限值高这一判定结果作为所述SOx指标。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的SOx指标取得装置,其特征在于,
所述传感器电阻是所述电极中的一个与所述固体电解质之间的界面的电阻即电极界面电阻。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的SOx指标取得装置,其特征在于,
所述传感器电阻是所述固体电解质的电阻。
5.根据权利要求1或2所述的内燃机的SOx指标取得装置,其特征在于,
所述电子控制单元构成为,取得在使所述施加电压从所述预定电压下降的期间流过所述传感器元件的电流的峰值作为所述SOx传感器电流。
6.根据权利要求1或2所述的内燃机的SOx指标取得装置,其特征在于,
所述电子控制单元构成为,
在向所述传感器元件施加所述预定电压之前预先施加比所述预定电压低的电压;
使向所述传感器元件施加的所述施加电压上升至所述预定电压;
在使所述施加电压上升至所述预定电压之后,使所述施加电压从所述预定电压下降;并且,
取得在使所述施加电压从所述预定电压下降的期间流过所述传感器元件的电流作为所述SOx传感器电流。
7.根据权利要求1或2所述的内燃机的SOx指标取得装置,其特征在于,
所述电子控制单元构成为,
在使所述施加电压从所述预定电压下降之后,将比所述预定电压低的电压作为氧浓度取得电压而向所述传感器元件施加;
取得在将所述氧浓度取得电压向所述传感器元件施加时流过所述传感器元件的电流作为氧传感器电流;并且,
基于所述氧传感器电流来取得所述排气中的氧浓度。
8.根据权利要求1或2所述的内燃机的SOx指标取得装置,其特征在于,
所述电子控制单元构成为,
在向所述传感器元件施加所述预定电压之前预先将比所述预定电压低的电压作为氧浓度取得电压而向所述传感器元件施加;
取得在将所述氧浓度取得电压向所述传感器元件施加时流过所述传感器元件的电流作为氧传感器电流;并且,
基于所述氧传感器电流来取得所述排气中的氧浓度。
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