CN111133305B - 控制装置 - Google Patents

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Abstract

根据第一参数是否超过预先确定的第一阈值或第二参数是否超过预先确定的第二阈值中的一方的条件成立，判断第一单元或第二单元的升温条件成立，在升温条件成立后，对应的时间条件成立的情况下，判断为排气传感器成为激活状态。

Description

控制装置
关联申请的相互参照
本申请基于2017年9月29日申请的日本专利申请2017-190369号主张优先权，该专利申请的全部内容通过参照而引入本说明书。
技术领域
本公开涉及排气传感器的控制装置。
背景技术
检测从内燃机排出的排气中包含的成分的排气传感器在从驱动开始起满足规定的条件时成为激活状态，能够输出检测误差在规定范围内的检测数据。因此，已知有例如下述专利文献1那样进行排气传感器的激活判定的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－257889号公报
发明内容
在专利文献1中，基于表示构成排气传感器的单元的元件温度的参数，判断是否进行了排气传感器的激活。但是，仅通过温度条件，无法唯一地把握排气传感器内的状况，因此例如也设想是妨碍检测数据的正确性的气体成分残留的状态。
本公开的目的在于，提供能够不仅考虑温度条件也考虑传感器内部的状况来判断排气传感器的激活的控制装置。
本公开是一种排气传感器的控制装置，具备：升温判定部，取得表示第一单元的温度的第一参数或表示第二单元的温度的第二参数，上述第一单元用于从由内燃机排出的排气中除去氧，上述第二单元用于检测通过第一单元的工作而被除去了氧的测定对象气体中包含的测定对象成分；以及激活判定部，判断排气传感器是否确保规定的精度且成为能够测定的激活状态。升温判定部，根据第一参数或第二参数是否超过预先确定的温度阈值，来判断第一单元或第二单元的升温条件成立，激活判定部，在升温条件成立后、与温度阈值对应的时间条件成立的情况下，判断为排气传感器成为激活状态。
能够根据升温条件成立，判断为构成排气传感器的第一单元或第二单元满足激活状态的必要条件。除了该升温条件以外，通过判断时间条件的成立，还能够判断在排气传感器内成为确保检测精度的阻碍因素的气体的浓度下降，所以能够进行精度更高的激活判定。时间条件的成立对应于用于判断第一单元或第二单元的升温条件成立的温度阈值而判断，所以即使在温度阈值被设定得较高或被设定得较低的情况下，也能够判断与该设定值相应的阻碍因素气体的浓度降低。
附图说明
图1是示意地表示发动机排气系统的图。
图2是示意地表示图1所示的NOx传感器的结构的图。
图3是表示图2的III－III截面的剖视图。
图4是表示图1所示的SCU的结构的框图。
图5是表示图4所示的微型计算机的功能性结构的框图。
图6是表示图1所示的ECU及SCU的处理的流程图。
图7是表示图1所示的ECU及SCU的处理的流程图。
图8是用于说明图1所示的SCU的处理的图。
图9是用于说明图1所示的SCU的处理的图。
图10是用于说明图1所示的SCU的处理的图。
图11是用于说明图1所示的SCU的处理的图。
图12是用于说明图1所示的SCU的处理的图。
图13是用于说明图1所示的SCU的处理的图。
图14是用于说明图1所示的SCU的处理的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式进行说明。为了容易理解说明，对于各附图中的相同的构成要素尽可能附以同一标记，并省略重复的说明。
如图1所示，发动机排气系统ES中，设置有ECU(Engine Control Unit：发动机控制单元)10及SCU(Sensor Control Unit：传感器控制单元)40。ECU10是对柴油发动机20及与其相连的发动机排气系统ES进行控制的装置。ECU10具有对柴油发动机20的动作进行控制的功能。ECU10基于加速器开度及发动机旋转速度，调整燃料喷射阀的开度。
在发动机排气系统ES中，从柴油发动机20侧起，依次设置有柴油氧化催化净化器22及SCR(Selective Catalytic Reduction：选择性催化还原)催化净化器28。柴油氧化催化净化器22具有柴油氧化催化剂(DOC：Diesel Oxidation Catalyst)221及柴油颗粒过滤器(DPF：Diesel Particulate Filter)222。
柴油氧化催化净化器22通过氧化或还原将排气中包含的有害物质净化，并且是尤其对由碳等构成的颗粒状物质(PM：Particulate Matter)进行捕获的装置。
柴油氧化催化剂221主要由陶瓷制的载体、以氧化铝、二氧化铈和二氧化锆为成分的氧化物混合物、以及铂、钯、铑等贵金属催化剂构成。柴油氧化催化剂221使排气中包含的烃、一氧化碳、氮氧化物等氧化而净化。另外，柴油氧化催化剂221利用催化反应时产生的热使排气温度上升。
柴油颗粒过滤器222在多孔质陶瓷中承载铂、钯等铂族催化剂，由蜂窝结构体形成。柴油颗粒过滤器222使排气中含有的颗粒状物质堆积于蜂窝结构体的隔壁。堆积的颗粒状物质通过燃烧而被氧化净化。在该燃烧中，利用了关于柴油氧化催化剂221的温度上升、由添加剂引起的颗粒状物质的燃烧温度降低。
SCR催化净化器28是作为柴油氧化催化净化器22的后处理装置而将NOx还原为氮和水的装置，具有作为选择还原型的催化剂的SCR281。SCR281能够例示在沸石或氧化铝等的基材表面承载有Pt等贵金属的催化剂。SCR281在催化剂温度处于活性温度域、并且添加有作为还原剂的尿素时对NOx进行还原净化。为了添加尿素，在SCR催化净化器28的上游侧设置有尿素添加喷射器26。
在本实施方式中，在柴油氧化催化净化器22与尿素添加喷射器26之间配置有NOx传感器24，在SCR催化净化器28的下游侧配置有NOx传感器30。
基于由NOx传感器24检测的NOx浓度和由NOx传感器30检测的NOx浓度，决定从尿素添加喷射器26对SCR催化净化器28添加的尿素的量。更具体而言，基于在NOx传感器24中从通过SCR催化净化器28前的排气所检测的NOx浓度，来决定添加的尿素的量。另外，以使得在NOx传感器30中从通过SCR催化净化器28后的排气所检测的NOx浓度成为尽可能小的值的方式进行反馈，对添加的尿素的量进行修正。通过从尿素添加喷射器26对SCR281添加这样决定的量的尿素，从而在SCR281中，排气中的NOx被适当地还原。这样，排气中包含的烃、一氧化碳、氮氧化物在通过了NOx传感器24及NOx传感器30之后，从作为发动机排气系统ES的终端的排气管(未图示)向外部排出。
NOx传感器24和NOx传感器30输出的电流由SCU40检测。SCU40检测气体量并进行异常检测处理，将需要的数据发送至ECU10。ECU10及SCU40与CAN(Controller Area Network：控制器区域网络)总线50相连，经由CAN总线50进行信息通信。
ECU10包括CPU等运算装置、RAM、ROM、输入输出端口以及存储装置。特别是，在本实施方式的说明中，以对与NOx传感器24、30相连的电气系统的异常进行检测的功能为中心进行说明。NOx传感器24和NOx传感器30是相同的结构，因此以NOx传感器24为例对其结构进行说明。
如图2和图3所示，NOx传感器24具有第一主体部241a、第二主体部241b、固体电解质体244、扩散阻力体245、泵电极246、加热器247、传感器电极248、监测电极249和共通电极250。
固体电解质体244是板状的部件，由氧化锆等氧离子导电性固体电解质材料构成。第一主体部241a和第二主体部241b由以氧化铝为主要成分的绝缘体构成，夹着固体电解质体244而配置。在第一主体部241a，形成有以从固体电解质体244侧后退的方式设置的凹部。该凹部作为测定室242发挥功能。测定室242的一侧面开放。在该开放的一侧面配置有扩散阻力体245。扩散阻力体245由多孔质或形成有细孔的氧化铝等陶瓷材料构成。通过扩散阻力体245的作用，被引入测定室242内的排气的速度被规定。
在第二主体部241b，也形成有以从固体电解质体244侧后退的方式设置的凹部。该凹部作为大气室243发挥功能。大气室243的一侧面开放。从固体电解质体244侧被引入大气室243内的气体被释放到大气中。
在固体电解质体244的面向测定室242侧的面的靠扩散阻力体245侧，设有成为阴极侧的泵电极246。泵电极246由Pt-Au合金(铂-金合金)构成。另外，在固体电解质体244的面向大气室243的面的与泵电极246对应的位置，设有相对于泵电极246而言成为阳极侧且主成分由铂构成的共通电极250。共通电极250被设置成，在传感器电极248及监测电极249隔着固体电解质244进行了投影时的对置区域中重叠。
若在泵电极246与共通电极250之间施加电压，则测定室242内的排气中所包含的氧与阴极侧的泵电极246接触而成为氧离子。该氧离子朝向阳极侧的共通电极250而在固体电解质体244内流动，在共通电极250处放出电荷而成为氧，从大气室243向大气中排出。这样，通过泵电极246、共通电极250以及被这两个电极夹着的固体电解质244，形成具有将氧离子从测定室242向大气室243排出的功能的泵单元。
此外，在泵电极246与共通电极250之间施加的电压越高，则通过泵单元从排气中经由大气室243向大气中排出的氧的量越多。相反，在泵电极246与共通电极250之间施加的电压越低，通过泵单元从排气中排出的氧的量越减少。因此，通过增减在泵电极246与共通电极250之间施加的电压，能够增减流向后级的传感器电极248及监测电极249的排气中的残留氧的量。
在固体电解质体244的面向测定室242侧的面的、隔着泵电极246而与扩散阻力体245相反的一侧，设有成为阴极侧的监测电极249。隔着泵电极246而与扩散阻力体245相反的一侧相当于泵电极246的后级侧。在固体电解质体244的面向大气室243的面的、与监测电极249对应的位置，设有相对于监测电极249而言成为阳极侧的共通电极250。这样，通过监测电极249、共通电极250以及这两个电极所夹着的固体电解质244，形成具有检测氧浓度的功能的监测单元。
监测单元对由泵单元排出了氧的排气中残留的氧浓度进行检测。若在监测电极249与共通电极250之间施加电压，则通过泵单元排出了氧的排气中所包含的残留氧与阴极侧的监测电极249接触而成为氧离子。该氧离子朝向阳极侧的共通电极250而在固体电解质体244内流动，在共通电极250处放出电荷而成为氧，从大气室243向大气中排出。此时的电荷被监测单元检测部404作为监测单元电流Im来检测，基于该监测单元电流Im，能够计算排气中的残留氧浓度。
在固体电解质体244的面向测定室242侧的面的、隔着泵电极246而与扩散阻力体245相反的一侧，设有成为阴极侧的传感器电极248。在固体电解质体244的面向大气室243的面的、与传感器电极248对应的位置，设有相对于传感器电极248而言成为阳极侧的共通电极250。这样，通过传感器电极248、共通电极250以及这两个电极所夹着的固体电解质244，形成计算排气中的NOx的浓度和残留氧浓度的传感器单元。
传感器电极248由Pt-Rh合金(铂-铑合金)构成，对NOx具有强还原性。与传感器电极248接触的NOx被还原分解为N2和O2。当在传感器电极248与共通电极250之间施加电压，则分解出的O2从阴极侧的传感器电极248接受电荷而成为氧离子。该氧离子朝向阳极侧的共通电极250而在固体电解质体244内流动，在共通电极250处放出电荷而成为氧，从大气室243向大气中排出。此时的电荷被传感器单元检测部403作为传感器单元电流Is来检测，基于该传感器单元电流Is，能够计算排气中的NOx的浓度以及残留氧浓度。
根据由泵单元排出的氧，流入测定室242内的绝对气体量变化，因此在计算NOx浓度时，优选修正泵单元的影响。
另外，在泵单元中，能够检测依存于排气内的氧浓度的输出，因此还能够具有A/F传感器的功能。在A/F的计算时，优选利用在泵电极246与共通电极250之间流动的电流即泵单元电流Ip进行计算。考虑在车辆中使用的方法，这些气体浓度检测例如能够每隔5ms而进行。
由于为了检测气体浓度而使氧离子流动，因此需要利用加热器247进行加温以使元件温度成为规定温度。需要掌握元件温度，但由于没有装备直接检测温度的传感器，所以通过施加了规定的电压的情况下的输出电流来计算元件温度。元件温度与元件的电阻具有相关性，但由于元件中存在电容成分，因此优选除去电容成分的影响。因此，优选将施加电压设为规定频率的扫描电压。通过施加扫描电压，能够抽取蓄积在元件的电容成分中的电荷。扫描电压的施加给本来依赖于气体浓度的输出电流造成使通过扫描而升高了的电流也重叠于该输出电流的影响，因此优选在扫描电压的施加期间或规定时间内不进行气体浓度的检测。另外，通过将共通电极的电压设为扫描电压，泵电极246、传感器电极248、监测电极249各自的电流流动，因此作为元件温度，可以设为任意的输出电流。相对于在检测气体浓度时流过传感器电极248、监测电极249的电流，根据扫描电压而流动的电流变大，因此优选根据泵电极246的输出电流来掌握元件温度。
关于加热器247，为了防止元件的损坏，在被SCU40供给电压而成为能够驱动的状态的阶段使微通电模式开始。通过设为微通电模式，能够避免因内部水分的沸腾而引起的压力急剧变化、以及车辆侧的排气管的冷凝水将传感器浸水而元件损坏。之后，当接收到来自ECU10的通电请求，则升温至能够进行气体浓度检测的温度，因此以高占空比(duty)早期激活。另外，还优选具备以元件损坏或传感器异常(断开、短路等)为触发来强制切断对加热器247的通电的功能。为了防止元件的激活程度根据SCU40的电源电压而变化，还优选根据SCU40识别出的电压使加热器247的占空比变化。
另一方面，对加热器247通电，升温到泵单元及传感器单元发挥功能的温度条件后，如上述那样为了通过泵单元将氧从测定室242向大气室243排出而施加电压。这里，在发动机启动时有传感器电极248的表面氧化了的可能，由于该传感器电极248的表面所包含的氧的影响，可能在传感器单元中流动电流。由此，在发动机启动时有可能无法高精度地检测NOx浓度。因此，希望通过与通常时相比暂时性地将较高的电压施加至泵单元，从而从测定室内的气体中包含的水蒸气等水分中通过电解而生成氢，使传感器电极248的表面所包含的氧强制地还原。以后，将对泵单元施加该暂时性的电压的控制称为早期激活控制。
SCU40的一部分或全部由模拟电路构成，或者作为具备存储器的数字处理器而构成。总之，为了实现基于接收到的电信号而输出控制信号的功能，在SCU40中构成功能性的控制块。图4将SCU40表示为这样的功能性控制框图。
接下来，对SCU40的功能性构成要素进行说明。SCU40具备加热器控制部401、泵单元检测部402、传感器单元检测部403、监测单元检测部404、共通电极检测部405、微型计算机406、电源电路407、CAN通信部408以及电压施加电路409。
加热器控制部401是控制向加热器247施加的电压而控制加热器247的发热量的部分。
泵单元检测部402是对流过泵电极246的泵单元电流Ip进行检测的部分。泵单元检测部402将表示检测出的泵单元电流Ip的信号输出至微型计算机406。泵单元检测部402还能够检测泵单元的泵单元电压Vp。泵单元检测部402将表示检测出的泵单元电压Vp的信号输出至微型计算机406。
传感器单元检测部403是对流过传感器电极248的传感器单元电流Is进行检测的部分。传感器单元检测部403将表示检测到的传感器单元电流Is的信号输出至微型计算机406。
监测单元检测部404是检测流过监测电极249的监测单元电流Im的部分。监测单元检测部404将表示检测到的监测单元电流Im的信号输出至微型计算机406。
共通电极检测部405是检测流过共通电极250的共通电极电流Icom的部分。共通电极检测部405将表示检测出的共通电极电流Icom的信号输出至微型计算机406。共通电极检测部405还能够检测共通电极250的共通电极电压Vcom。共通电极检测部405将表示检测出的共通电极电压Vcom的信号输出至微型计算机406。
微型计算机406是SCU40内的控制部。微型计算机406向加热器控制部401输出用于对加热器247的温度进行控制的控制信号。微型计算机406是基于传感器单元检测部403检测出的传感器单元电流Is以及监测单元检测部404检测出的监测单元电流Im来计算排气中的NOx浓度的部分。微型计算机406通过从传感器电极248的输出电流即传感器单元电流Is中减去监测电极249的输出电流即监测单元电流Im，从而将传感器单元发出的排气中的残留氧浓度带来的电流值除去，计算排气中的NOx浓度。微型计算机406将表示计算出的NOx浓度的信号输出到CAN通信部408。
电源电路407是SCU40内的电源电路。CAN通信部408将微型计算机406输出的信号发送给CAN总线50，将从CAN总线50接收的信号输出到微型计算机406。
电压施加电路409是用于对共通电极250、泵电极246施加电压的电路部。电压施加电路409对共通电极250施加电压连续变化的扫描电压。电压施加电路409能够向泵电极246施加电压，其电压可变。另外，电压施加电路409也可以是与其他检测功能(电流检测、电压检测)复合的复合电路。
接下来，参照图5对微型计算机406的功能性构成要素进行说明。微型计算机406中，作为功能性的构成要素，具备升温判定部406a、激活判定部406b、时间设定部406c和早期激活部406d。
接下来，参照图6所示的流程图，对ECU10及SCU40的动作进行说明。
在步骤S101中，ECU10判断传感器通电条件成立。传感器通电条件根据作为排气传感器的NOx传感器24的环境是否满足干燥条件来判断。如果传感器通电条件成立，则进入到步骤S102的处理，如果传感器通电条件不成立，则结束处理。
在步骤S102中，从ECU10对SCU40发送传感器驱动许可。在继步骤S102之后的步骤S103中，SCU40对NOx传感器24通电，传感器驱动开始。
在继步骤S103之后的步骤S104中，判断泵单元导纳Ap是否超过了激活判定导纳Tha。如果泵单元导纳Ap超过激活判定导纳Tha，则进入到步骤S105的处理，如果泵单元导纳Ap未超过激活判定导纳Tha，则重复步骤S104的判断。
在步骤S105中，计算水分蒸发时间。水分蒸发时间基于从传感器驱动开始起、到泵单元导纳Ap超过激活判定导纳Tha为止的时间来计算。
在继步骤S105之后的步骤S106中，判断时间条件是否成立。时间条件的成立为，使得在升温条件成立后水蒸气及/或浓燃气体(richgas)对作为第二单元的传感器单元及监测单元的影响被排除的时间得以确保。如果用于升温条件成立的激活判定导纳Tha被设定得较低，则水蒸气及/或浓燃气体的影响被排除的时间变长，所以用于时间条件成立的设定时间变长。如果用于升温条件成立的激活判定导纳Tha被设定得较高，则水蒸气及/或浓燃气体的影响被排除的时间变短，所以用于时间条件成立的设定时间变短，根据情况，也可能存在成为0的情况。
作为一例，设定水蒸气及/或浓燃气体消失的时间最长的运转条件下的时间条件。另外，作为其他例子，还能够将从步骤S103的传感器驱动起到步骤S104的升温条件成立为止的经过时间、对应于传感器环境而可变的阈值时间的经过作为时间条件的成立。
如图9所示，如果从用于驱动传感器的通电开始起到达到激活判定导纳为止的时间变短，则水蒸气及/或浓燃气体的蒸发时间变长。另外，如果配置有NOx传感器24的部分的流速变慢，则水蒸气及/或浓燃气体的蒸发时间变长。能够对应于这样的状况来决定阈值时间。另外，可以将与搭载车辆的最小流速对应的蒸发时间设定为阈值时间。
如图10所示，也能够根据转速与负荷的关系，设定水蒸气及/或浓燃气体的蒸发时间。例如，在怠速条件下，设定为50s。
在步骤S106中，如果时间条件不成立，则重复进行步骤S106的判断。在步骤S106中，如果时间条件成立，则进入到步骤S107的处理。在步骤S107中，对于水蒸气及/或浓燃气体，传感器激活判定成为开启(ON)。
接下来，关于进行早期激活控制的情况下的ECU10及SCU40的动作，参照图7所示的流程图进行说明。
在步骤S201中，ECU10判断传感器通电条件成立。传感器通电条件根据作为排气传感器的NOx传感器24的环境是否满足干燥条件来判断。如果传感器通电条件成立，则进入到步骤S202的处理，如果传感器通电条件不成立，则结束处理。
在步骤S202中，从ECU10对SCU40发送传感器驱动许可。在继步骤S202之后的步骤S203中，SCU40对NOx传感器24通电，传感器驱动开始。
在继步骤S203之后的步骤S204中，执行早期激活控制。具体而言，使对泵单元施加的电压暂时提高。
在继步骤S204之后的步骤S205中，判断激活控制时间条件是否成立。也可以代替激活控制时间条件，判断输出条件是否成立。激活控制时间条件的成立将用于排除由于早期激活控制而产生的氢的影响的时间的经过作为条件。输出条件的成立将监测单元的输出实质上成为了正值作为条件。
如图11所示，即使早期激活控制结束而对泵单元的电压施加结束，也由于残存氢的影响，而发生从实际的气体浓度的偏移。因此，能够设定图11所示那样的氢消失时间，将氢消失时间的经过设为激活控制时间条件成立。
在图12中，(A)表示监测单元的电流，(B)表示检测NOx浓度。实线表示氢消失慢的NOx传感器，虚线表示氢消失快的NOx传感器的例子。任一情况下都是，从监测单元电流的值超过了0的附近开始，检测NOx浓度向实际的气体浓度接近。因此，能够将监测单元的输出实质上成为了正值作为条件，判断为残存氢的影响已被排除。另外，优选的是，可以认为监测单元电流的值是变动的，所以在不仅监测单元电流的值瞬时性地成为正、而且监测单元电流的值某种程度持续地或间断地多次成为正的情况下，判断为残存氢的影响已被排除。另外，考虑SCU40的监测单元电流检测误差，也可以设为稍微向负侧偏移了的阈值(几nA程度)。
在步骤S205中，如果激活控制时间条件或输出条件不成立，则重复进行步骤S205的判断。在步骤S205中，如果激活控制时间条件或输出时间条件成立，则进入到步骤S206的处理。在步骤S206中，关于氢，传感器激活判定成为开启。
图8的(A)是表示参照图6说明的温度条件的成立以及水蒸气/浓燃气体蒸发的时间条件成立的图。图8的(B)是表示参照图7说明的用于氢消失的时间条件成立的图。
图8的(A)中的时刻t1是图6的步骤S102的处理定时。图8的(A)中的时刻t2是图6的步骤S104的处理定时。图8的(A)中的时刻t4是图6的步骤S106的处理定时。
图8的(B)中的时刻t1是图7的步骤S203、S204的处理定时。图8的(B)中的时刻t3是图7的步骤204的处理结束的定时。图8的(B)中的时刻t5是图7的步骤S205的处理定时。
因此，在不进行早期激活控制的情况下，能够根据参照图6说明的温度条件的成立以及水蒸气/浓燃气体蒸发的时间条件成立，判断为NOx传感器24的激活已完成。另一方面，在进行早期激活控制的情况下，在参照图6说明的温度条件的成立以及水蒸气/浓燃气体蒸发的时间条件成立、与参照图7说明的用于氢消失的时间条件成立这双方的条件成立了的情况下，能够判断为NOx传感器24的激活已完成。
能够利用参照图6说明的温度条件的成立，进行NOx传感器24的异常判定。在NOx传感器24正常的情况下，如图13所示，在温度条件的成立及水蒸气/浓燃气体蒸发的时间条件成立后，异常判定开始定时到来，所以激活异常标志从不确定转变为正常。
另一方面，在NOx传感器24异常的情况下，如图14所示，即使异常判定开始定时到来，温度条件和时间条件也都不成立，所以激活异常标志从不确定转变为异常。
本实施方式的微型计算机406，是作为排气传感器的NOx传感器24的控制装置，具备：升温判定部406a，取得表示作为第一单元的泵单元的温度的第一参数、以及表示作为第二单元的传感器单元及监测单元的温度的第二参数，该第一单元用于从由内燃机20排出的排气中除去氧，该第二单元用于检测通过作为第一单元的泵单元的工作而被除去了氧后的测定对象气体中包含的测定对象成分；以及激活判定部406b，判断NOx传感器24是否确保规定的精度并成为能够测定的激活状态。
升温判定部406a，根据第一参数及第二参数中的至少一方是否超过了预先确定的温度阈值，判断第一单元及第二单元的升温条件成立，激活判定部406b，在升温条件成立后，与温度阈值对应的时间条件成立的情况下，判断为NOx传感器24成为激活状态。
根据升温条件成立，能够判断为构成作为排气传感器的NOx传感器24的第一单元或第二单元满足激活状态的必要条件。除了该升温条件以外，通过判断时间条件的成立，还能够判断在NOx传感器24内成为确保检测精度的阻碍因素的气体的浓度下降，所以能够进行精度更高的激活判定。时间条件的成立对应于用于判断第一单元及第二单元的升温条件成立的温度阈值来判断，所以即使在温度阈值被设定得较高或被设定得较低的情况下，也能够判断与该设定值相应的阻碍因素气体的浓度下降。
另外，在本实施方式中，时间条件被设定为，确保在升温条件成立后水蒸气及/或浓燃气体对第二单元的影响被排除的时间。
由于时间条件被设定为，使得确保在升温条件成立后水蒸气及/或浓燃气体对第二单元的影响被排除的时间，所以能够可靠地排除作为阻碍因素气体的水蒸气及/或浓燃气体的影响，进行精度更高的激活判定。
另外，在本实施方式中，第一参数及第二参数中的至少一方是施加交流电压时的导纳或阻抗。作为升温判定中使用的参数，使用施加交流电压时的导纳或阻抗，所以能够可靠地进行升温判定。
另外，在本实施方式中，还具备设定用于判断时间条件的成立的规定时间的时间设定部406c，时间设定部406c基于从开始对第一单元及第二单元的通电起到升温条件成立为止的时间来设定规定时间。
从开始对第一单元及第二单元的通电起到升温条件成立为止的时间根据单元的反应能力而变动，所以通过对应于该时间而设定规定时间，能够优化时间条件的成立判断。
另外，在本实施方式中，还具备设定用于判断时间条件的成立的规定时间的时间设定部406c，时间设定部406c基于设置NOx传感器24的环境或内燃机20的运转条件来设定规定时间。
设置排气传感器的环境、内燃机的运转条件对阻碍因素气体的浓度下降造成影响，所以通过考虑它们而设定规定时间，能够设定与环境、运转条件相应的时间条件。
另外，在本实施方式中，还具备早期激活部406d，该早期激活部406d执行在内燃机20启动时将对第一单元的施加电压暂时性地提高的早期激活控制。早期激活部406d判断早期激活控制完成的早期激活完成条件。激活判定部406b，在升温条件、时间条件及早期激活完成条件都成立、且用于将起因于早期激活控制而产生的氢的影响排除的激活控制时间条件成立的情况下，判断为排气传感器成为激活状态。由于能够进行考虑了通过早期激活控制而产生的氢的影响的激活状态的判定，所以能够充分发挥早期激活的效果而进行早期的激活判定。
另外，在本实施方式中，NOx传感器24中，作为第二单元而具有用于检测通过第一单元的工作被除去了氧的测定对象气体中包含的氧浓度的监测单元，激活判定部406b，在升温条件成立后、代替激活控制时间条件的成立而由监测单元的输出示出了氢的影响已排除的情况下，判断为NOx传感器24成为激活状态。由于能够用监测单元来确认氢的影响已被排除，所以能够更早期且高精度地进行激活状态的判断。
另外，在本实施方式中，激活判定部406b，在即使经过了规定时间，升温条件也不成立的情况下，判断为NOx传感器24发生异常。由于能够通过在规定时间内条件不成立，来判断NOx传感器24的异常，所以能够不耗费徒劳的时间地进行异常判断。
另外，在本实施方式中，根据第一参数及第二参数中的至少一方即施加交流电压时的导纳或者阻抗是否超过了预先确定的阈值来判断升温条件，但升温条件的判断方法不限于此。例如也可以构成为，预先设定与第一参数及第二参数对应的各自的阈值，根据第一参数、第二参数是否都超过了各自所设定的阈值来判断升温条件。由此，能够基于第一参数及第二参数这两者进行升温判定，所以能够可靠地判断激活状态。
例如，在本实施方式中，在柴油氧化催化净化器22与尿素添加喷射器26之间配置有NOx传感器24，在SCR催化净化器28的下游侧配置有NOx传感器30，但作为变形例1，也可以在柴油氧化催化净化器的流动方向的上游侧还设置作为NOx吸留还原催化剂的LNT(LeanNOx Trap)。
LNT由NOx吸留材料和陶瓷制的载体构成。LNT使排气中的NOx在发动机的状态为稀燃(lean)状态时暂时吸留到由钾等碱金属、或钡等碱土类金属构成的NOx吸留材料中，通过使发动机的状态成为浓燃(rich)状态而向排气中供给HC，使吸留的NOx放出。并且，利用设置于下游侧的SCR催化净化器的功能来还原放出的NOx。
在这样的结构中，NOx传感器能够进一步设置在LNT的上游侧。即，NOx传感器能够分别设置在NOx吸留还原催化剂的上游侧、柴油氧化催化净化器22与尿素添加喷射器26之间、以及SCR催化净化器28的下游侧。并且，各个NOx传感器与一个SCU连接。其他与上述实施方式相同。
根据该结构，检测LNT上游侧的NOx浓度，将检测出的NOx浓度从SCU40向ECU10发送，从而能够在ECU10侧将发动机的状态切换为浓燃或稀燃。
另一方面，关于LNT上游侧的NOx传感器，由于从发动机排出的排气多为不通过还原催化剂等的气体，因此含有较多其他气体，在NOx传感器的检测时，其他气体的影响较大。因此，在LNT上游侧的NOx传感器的激活判定中，在实施例中，将与步骤S105对应的升温条件成立后的水蒸气和/或浓燃气体对传感器单元和监测单元的影响排除的时间需要设定得较长。
即，在将本发明应用于在LNT上游侧使用的NOx传感器的情况下，从第1参数或第2参数超过用于升温条件成立的激活判定导纳Tha起到激活判定开启为止的时间条件，优选设定为比设置于LNT的下游的NOx传感器长。由此，排除水蒸气和/或浓燃气体的影响的时间比设置于LNT下游侧的NOx传感器长，因此能够考虑成为确保NOx传感器的检测精度的阻碍因素的气体的影响，高精度地判定NOx传感器的激活。
另外，作为变形例2，也能够将变形例1中的设置于LNT上游的NOx传感器设置于LNT与柴油氧化催化净化器之间。在这样的结构下，NOx传感器能够分别设置在LNT与柴油氧化催化净化器之间、柴油氧化催化净化器22与尿素添加喷射器26之间、以及SCR催化净化器28的下游侧。
即使是这样的结构，该NOx传感器也由于排气是不通过还原催化剂等的气体，因此其他气体的影响仍然较大。因此，如变形例1那样，对于设置在LNT与柴油氧化催化净化器之间的NOx传感器的用于升温条件成立的激活判定导纳Tha而言，从第一参数或第二参数超过该判定的导纳Tha起到激活判定开启为止的时间条件优选设定为，比设置在柴油氧化催化净化器22与尿素添加喷射器26之间、或SCR催化净化器28的下游侧的NOx传感器长。
由此，排除水蒸气和/或浓燃气体的影响的时间比设置于柴油氧化催化净化器22与尿素添加喷射器26之间、或者SCR催化净化器28的下游侧的NOx传感器长，因此能够考虑成为确保NOx传感器的检测精度的阻碍因素的气体的影响，高精度地判定NOx传感器的激活。
以上，参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。然而，本公开不限于这些具体例。本领域技术人员对这些具体例适当加以设计变更的实施方式，只要具备本公开的特征，也包含在本公开的范围内。前述的各具体例所具备的各要素以及其配置、条件、形状等并不限定于例示，能够进行适当变更。前述的各具体例所具备的各要素只要不产生技术的矛盾，则能够适当地改变组合。

Claims (6)

1.一种控制装置，是排气传感器的控制装置，该排气传感器是NOx传感器，
该控制装置的特征在于，
具备：
升温判定部(406a)，取得表示第一单元的温度的第一参数及表示第二单元的温度的第二参数中的至少一方，上述第一单元是用于从由内燃机排出的排气中除去氧的泵单元，上述第二单元是用于检测通过上述第一单元的工作而被除去了氧的测定对象气体中包含的测定对象成分的传感器单元及监测单元；以及
激活判定部(406b)，判断上述排气传感器是否确保检测精度且成为能够测定的激活状态，
上述升温判定部取得上述第一参数及上述第二参数，根据上述第一参数及上述第二参数是否分别超过预先确定的温度阈值，来判断上述第一单元及上述第二单元的升温条件成立，
上述第一参数及上述第二参数中的至少一方是施加交流电压时的导纳或阻抗，
上述激活判定部，在上述升温条件成立并且与上述温度阈值对应的时间条件成立的情况下，判断为上述排气传感器成为激活状态，
上述时间条件被预先设定为，使得在上述升温条件成立后水蒸气及/或浓燃气体对上述第二单元的影响被排除的时间得以确保。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
还具备时间设定部(406c)，该时间设定部(406c)设定用于判断上述时间条件的成立的规定时间，
上述时间设定部，基于从开始向上述第一单元及上述第二单元的通电起、到上述升温条件成立为止的时间，设定上述规定时间。
3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
还具备时间设定部(406c)，该时间设定部(406c)设定用于判断上述时间条件的成立的规定时间，
上述时间设定部，基于设置上述排气传感器的环境或上述内燃机的运转条件，设定上述规定时间。
4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
还具备早期激活部(406d)，该早期激活部(406d)在内燃机启动时执行使向上述第一单元的施加电压暂时提高的早期激活控制，
上述早期激活部判断上述早期激活控制完成的早期激活完成条件，
上述激活判定部，在上述升温条件、上述时间条件及上述早期激活完成条件都成立、且用于排除起因于早期激活控制而产生的氢的影响的激活控制时间条件成立的情况下，判断为上述排气传感器成为激活状态。
5.如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，
上述监测单元用于检测通过上述第一单元的工作而被除去了氧的测定对象气体中包含的氧浓度，
上述激活判定部，在上述升温条件成立后、代替上述激活控制时间条件的成立而由上述监测单元的输出表示氢的影响已被排除的情况下，判断为上述排气传感器成为激活状态。
6.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述激活判定部，在经过了规定时间上述升温条件也不成立的情况下，判断为上述排气传感器发生异常。
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