DE102016124633A1

DE102016124633A1 - Steuervorrichtung für einen Gassensor

Info

Publication number: DE102016124633A1
Application number: DE102016124633.6A
Authority: DE
Inventors: Yusuke Kawamoto; Toru Katafuchi; Takehito Kimata; Ryozo Kayama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2017-06-29
Also published as: US11249043B2; US20170184536A1; JP6776533B2; JP2017116438A

Abstract

Eine SCU (40) als eine Steuervorrichtung für den Gassensor ((erster und zweiter NOx-Sensor (24, 30)) weist eine Schalteinheit 41 für eine angelegte Spannung zum Schalten einer angelegten Spannung Vp einer Pumpzelle (246) auf, wenn eine Verschlechterungserfassungsfunktion durchgeführt wird, und eine Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) zum Berechnen einer Verschlechterungsrate C einer Sensorzelle (249) basierend auf einer Steigung A während einer vorübergehenden Änderung in einer Ausgabe der Sensorzelle (249) gemäß einem Schalten der angelegten Spannung Vp durch die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Gassensor.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Ein NOx-Sensor zum Erfassen der Konzentration von NOx (Stickoxid) ist als ein Gassensor zum Erfassen einer Konzentration einer spezifischen Gaskomponente in einem erfassten Gas wie beispielsweise Abgas einer internen Verbrennungsmaschine bekannt.
Der NOx-Sensor hat eine Drei-Zell-Struktur, welche eine Pumpzelle, eine Überwachungszelle und eine Sensorzelle aufweist, wie beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-175013 beschrieben ist, und Sauerstoff in dem Abgas, welches in eine Sensorkammer eingeführt wird, wird in der Pumpzelle ausgestoßen oder ausgepumpt.
Zusätzlich wird eine Restsauerstoffkonzentration in der Sensorkammer nach dem Hindurchtreten durch die Pumpzelle in der Überwachungszelle erfasst und die NOx-Konzentration wird aus dem Gas nach dem Hindurchtreten durch die Pumpzelle in der Sensorzelle erfasst.
Wenn der NOx-Sensor sich verschlechtert, kann keine genaue NOx-Konzentration erfasst werden und als ein Ergebnis können Probleme wie beispielsweise eine Verschlechterung der Abgasemissionen in einem Fall auftreten, in dem der NOx-Sensor in einem Abgassystem eines Automobils installiert ist.
Demnach wurde herkömmlicherweise ein Verschlechterungsdiagnoseverfahren eines NOx-Sensors vorgeschlagen.
Dann ist ein Verfahren zum zwangsweisen Umschalten einer Spannung, welche an die Pumpzelle angelegt wird, und einem Diagnostizieren einer Verschlechterung des NOx-Sensors basierend auf einem Änderungsbetrag der Sensorzellausgabe zu dieser Zeit beispielsweise in der japanischen Publikation Nr. '013 offenbart.
Gemäß dem herkömmlichen Verschlechterungsdiagnoseverfahren jedoch, welches in der JP-Veröffentlichung Nr. '013 beschrieben ist, wird der Änderungsbetrag der Sensorzellausgabe erfasst, nachdem die angelegte Spannung an die Pumpzelle stufenweise variiert wird.
Demnach gibt es Raum für eine weitere Verbesserung von einem Gesichtspunkt der adäquaten Diagnose einer Verschlechterung des Gassensors, wie es beispielsweise notwendig ist, auf eine Diagnose zu warten, bis eine vorübergehende Antwort, welche in der Sensorzellausgabe auftritt, gemäß der Variation der angelegten Spannung konvergiert.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Licht der Probleme, welche obenstehend erläutert wurden, getätigt und hat als seine Aufgabe, eine Steuervorrichtung für einen Gassensor vorzusehen, welche in der Lage ist, eine Verschlechterungsdiagnose einer Sensorausgabe angemessen durchzuführen.
In einer Steuervorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Gassensors gemäß einem ersten Aspekt weist die Steuervorrichtung eine Pumpzelle zum Anpassen einer Sauerstoffkonzentration eines erfassten Gases gemäß einer angelegten Spannung und eine Sensorzelle zum Erfassen einer Konzentration einer bestimmten Gaskomponente aus dem erfassten Gas, nachdem die Sauerstoffkonzentration durch die Pumpzelle angepasst wurde, auf.
Die Steuervorrichtung weist ferner eine Schalteinheit für die angelegte Spannung zum Umschalten der angelegten Spannung der Pumpzelle und eine Verschlechterungsratenberechnungseinheit zum Berechnen einer Verschlechterungsrate der Sensorzelle basierend auf einer Steigung während einer vorübergehenden Änderung in einer Ausgabe der Sensorzelle gemäß einer Änderung der angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit für die angelegte Spannung angelegt wird, auf.
In der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Grad der Verschlechterung basierend auf einer Änderung in vorübergehenden Antwortcharakteristiken durch eine Nutzung der Steigung während der vorübergehenden Änderung unter den vorübergehenden Antwortcharakteristiken der Sensorzellausgabe gemäß dem Umschalten der angelegten Spannung der Pumpzelle festzustellen, und demnach ist es möglich, die Verschlechterungsrate genau zu berechnen.
Ferner kann, da die Verschlechterungsrate basierend auf der Steigung während der vorübergehenden Änderung erhalten wird, diese erfasst werden bevor die vorübergehende Antwort sich auf einem stetigen Wert stabilisiert, sodass die Zeit, welche für die Verschlechterungsbestimmung benötigt wird, kurz ist, und eine Verschlechterungsdiagnose schnell durchgeführt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Steuervorrichtung für einen Gassensor vorzusehen, welche in der Lage ist, eine Verschlechterungsdiagnose einer Sensorausgabe angemessen durchzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen:
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Maschinenabgassystems, auf welches eine Steuervorrichtung für einen Gassensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Konfiguration eines NOx-Sensors, welcher in 1 gezeigt ist;
3 zeigt eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie III-III der 2 aufgenommen ist;
4A, 4B und 4C zeigen Diagramme zum Erklären von Änderungen in vorübergehenden Charakteristiken einer Sensorzellausgabe aufgrund der Verschlechterung des NOx-Sensors;
5 zeigt ein funktionales Blockschaltbild einer SCU und einer ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
6 ist ein Flussdiagramm einer Verschlechterungserfassungsfunktion, welche in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird;
7 zeigt ein Diagramm eines Startpunkts und eines Endpunkts, welche durch eine Verschlechterungsratenberechnungseinheit verwendet werden;
8 zeigt ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Reaktionsratenverhältnis und einer Charakteristiken-Verschlechterungsrate;
9 zeigt eine Beziehung zwischen der Sensorzellausgabe und einer NOx-Konzentration;
10 zeigt ein Flussdiagramm einer Lernfunktion, welche in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird;
11 zeigt ein Diagramm zum Erklären eines Vorgangs des Berechnens eines Startpunkts und eines Endpunkts durch einen Mittelungsvorgang in einer Modifikation der Ausführungsform;
12A und 12B zeigen Diagramme zum Erklären eines Vorgangs zum Berechnen von Steigungen an einer Mehrzahl von vorübergehenden Antworten in der Modifikation der Ausführungsform;
13 zeigt ein Diagramm zum Erklären des Vorgangs des Berechnens eines Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnisses durch den Mittelungsvorgang in der Modifikation der Ausführungsform; und
14 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer Konfiguration eines NOx-Sensors, welcher eine Mehrzahl von Messkammern in der Modifikation der Ausführungsform aufweist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird untenstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Um das Verständnis der Erklärung zu erleichtern, sind denselben konstituierenden Elementen in jeder Zeichnung soweit möglich dieselben Bezugszeichen gegeben und redundante Erklärungen werden ausgelassen.
Eine Ausführungsform einer Verschlechterungsdiagnosevorrichtung für einen Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden erste und zweite NOx-Sensoren 24, 30, welche eine NOx-Konzentration in einem Abgas messen, als Beispiele verwendet, um einen Gassensor zum Erfassen der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente in dem Abgas (erfassten Gas) einer internen Verbrennungsmaschine (Maschine) zu erklären.
Wie in 1 gezeigt ist, sind SCUs (Sensorsteuereinheit = Sensor Control Unit) 40 in einem Maschinenabgassystem ES vorgesehen.
Jede der SCUs 40 ist mit einer ECU (Maschinensteuereinheit = Engine Control Unit) 10 über einen CAN(Controller Area Network = Steuerungsbereichsnetzwerk)-Bus 50 verbunden und führt eine Informationskommunikation mit der ECU 10 durch.
Die ECU 10 ist eine Vorrichtung, welche eine Dieselmaschine 20 und das Maschinenabgassystem ES, welches damit verbunden ist, steuert.
Die ECU 10 hat eine Funktion zum Steuern eines Verhaltens der Dieselmaschine 20.
Die ECU 10 passt eine Öffnung eines Kraftstoffinjektionsventils basierend auf einer Gaspedalöffnung und einer Maschinengeschwindigkeit beziehungsweise Maschinendrehzahl an.
Die SCU 40 erfasst eine Sauerstoff(O₂)-Konzentration in dem Abgas der internen Verbrennungsmaschine, welches durch das Maschinenabgassystem ES strömt, durch ein Verwenden eines ersten und zweiten NOx-Sensors 24, 30 vom Strombegrenzungstyp (Limit CurrentType) und erfasst ebenso eine Konzentration von NOx (Stickoxid) als eine Konzentration einer spezifischen Gaskomponente.
Das Maschinenabgassystem ES ist mit einem Dieseloxidationsabgaskatalysator 22 und einem SCR(Selective Catalytic Reduction = selektive katalytische Reduktions)-Abgaskatalysator in dieser Reihenfolge von der Seite der Dieselmaschine 20 vorgesehen.
Der Dieseloxidationsabgaskatalysator 22 hat einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 221 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 222.
Der Dieseloxidationsabgaskatalysator 22 ist zum Reinigen von schädlichen Substanzen, welche in dem Abgas enthalten sind, durch eine Oxidation oder Reduktion und insbesondere ist er eine Vorrichtung zum Einfangen von Partikeln (PM = Particulate Matter = Partikel), welche aus Kohlenstoff oder dergleichen gebildet sind.
Der Dieseloxidationskatalysator 221 ist hauptsächlich aus einem Keramikträger, einer Oxidmischung, welche Aluminiumoxid, Cerdioxid und Zirkondioxid als Bestandteile beziehungsweise Komponenten enthält, und einem Edelmetallkatalysator wie beispielsweise Platin, Palladium oder Rhodium gebildet.
Der Dieseloxidationskatalysator 221 oxidiert und reinigt Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide und dergleichen, welche in dem Abgas enthalten sind.
Zusätzlich erhöht der Dieseloxidationskatalysator 221 die Temperatur des Abgases durch eine Wärme, welche während einer katalytischen Reaktion erzeugt wird.
Der Dieselpartikelfilter 222 ist aus einer Wabenstruktur gebildet, in welcher ein Katalysator der Platingruppe wie beispielsweise Platin oder Palladium auf einer porösen Keramik abgestützt ist.
Der Dieselpartikelfilter 222 lagert die Partikel, welche in dem Abgas enthalten sind, auf Trennwänden der Wabenstruktur ab.
Die abgelagerten Partikel werden dann durch Verbrennung oxidiert und gereinigt.
Eine Erhöhung der Temperatur in dem Dieseloxidationskatalysator 221 oder eine Abnahme in der Verbrennungstemperatur der Partikel aufgrund von Additiven wird für die Verbrennung verwendet.
Der SCR-Abgaskatalysator 28 ist eine Vorrichtung zum Reduzieren von NOx in Stickstoff und Wasser als eine Nachbehandlungsvorrichtung des Dieseloxidationsabgaskatalysators 22 und hat einen SCR 281, welcher ein Katalysator vom Typ der selektiven Reduktion ist.
Der SCR 281 kann durch einen Katalysator beispielhaft beschrieben werden, in welchem ein Edelmetall wie beispielsweise Pt auf einer Substratoberfläche wie beispielsweise Zeolith oder Aluminiumoxid abgestützt ist.
Die Katalysatortemperatur des SCR 281 ist in dem aktiven Temperaturbereich und reduziert und reinigt NOx, wenn Harnstoff (Urea) als ein Reduktionsmittel hinzugefügt wird.
Ein Harnstoff-Hinzufügeinjektor 26 ist stromaufwärts des SCR-Abgaskatalysators 28 zum Hinzufügen von Harnstoff angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste NOx-Sensor 24 zwischen dem Dieseloxidationsabgaskatalysator 22 und dem Harnstoff-Hinzufügeinjektor 26 angeordnet, und der zweite NOx-Sensor 30 ist an der stromabwärtigen Seite des SCR-Abgaskatalysators 28 angeordnet.
Eine Menge von Harnstoff, welche zu dem SCR-Abgaskatalysator 28 von dem Harnstoff-Hinzufügeinjektor 26 hinzuzufügen ist, wird basierend auf der NOx-Konzentration, welche durch den ersten NOx-Sensor 24 erfasst wird, und der NOx-Konzentration, welche durch den zweiten NOx-Sensor 30 erfasst wird, bestimmt.
Genauer wird die Menge von Harnstoff, welche hinzuzufügen ist, basierend auf der NOx-Konzentration, welche aus dem Abgas durch den ersten NOx-Sensor 24 vor dem Hindurchtreten durch den SCR-Abgaskatalysator 28 erfasst wird, bestimmt.
Zusätzlich rückkoppelt der zweite NOx-Sensor 30 derart, dass die NOx-Konzentration, welche aus dem Abgas nach dem Hindurchtreten durch den SCR-Abgaskatalysator 28 erfasst wird, so klein wie möglich wird, und korrigiert die Menge von hinzuzufügendem Harnstoff.
Die Menge von Harnstoff, welche auf diesem Wege bestimmt wird, wird dem SCR 281 von dem Harnstoff-Hinzufügeinjektor 26 hinzugefügt, sodass das NOx in dem Abgas angemessen in dem SCR 281 reduziert wird.
Wie obenstehend beschrieben ist, treten Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide, welche in dem Abgas enthalten sind, durch den ersten NOx-Sensor 24 und den zweiten NOx-Sensor 30 hindurch und werden dann von einem Abgasrohr (nicht gezeigt) nach außen abgeführt.
Ströme, welche von dem ersten NOx-Sensor 24 und dem zweiten NOx-Sensor 30 ausgegeben werden, werden durch die SCUs 40 erfasst.
Der SCU 40 berechnet die NOx-Konzentration aus den Stromwerten, welche von den ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 30 erfasst werden, steuert den Harnstoff-Hinzufügeinjektor 26 und überträgt notwendige Daten zu der ECU 10.
Die ECU 10 und SCUs 40 sind mit einem CAN(Controller Area Network)-Bus 50 verbunden und führen eine Informationskommunikation über den CAN-Bus 50 durch.
Jede der SCUs 40 weist eine CPU, einen RAM, einen ROM, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse und eine Speichervorrichtung auf.
Da der erste NOx-Sensor 24 und der zweite NOx-Sensor 30 dieselbe Konfiguration haben, wird die Konfiguration des ersten NOx-Sensors 24 als ein Beispiel beschrieben werden, und die Konfiguration der SCU 40 wird ebenso beschrieben werden.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, weist der erste NOx-Sensor 24 einen ersten Hauptkörperabschnitt 241a, einen zweiten Hauptkörperabschnitt 241b, einen Festkörperelektrolyten 244, einen Diffusionswiderstand 245, eine Pumpelektrode 251, einen Heizer 247, eine Sensorelektrode 252, eine Überwachungselektrode 253 und eine gemeinsame Elektrode 250 auf.
Eine Pumpzelle 246, welche die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas anpasst, wird durch die Pumpelektrode 251, die gemeinsame Elektrode 250 und einen Teil des Festkörperelektrolyten 244 gebildet.
Eine Überwachungszelle 248, welche die Sauerstoffkonzentration in einer Messkammer 242 erfasst, wird durch die Überwachungselektrode 253, die gemeinsame Elektrode 250 und einen Teil des Festkörperelektrolyten 244 basierend auf einem Sauerstoff-Ionenstrom, welcher zwischen der Überwachungselektrode 253 und der gemeinsamen Elektrode 250 fließt, gebildet.
Eine Sensorzelle 249, welche die Konzentration (NOx-Konzentration) einer vorbestimmten Gaskomponente in der Messkammer 242 der Sensorzelle 249 erfasst, wird durch die Sensorelektrode 252, die gemeinsame Elektrode 250 und einen Teil des Festkörperelektrolyten 244 basierend auf dem Sauerstoff-Ionenstrom, welcher zwischen der Sensorelektrode 252 und der gemeinsamen Elektrode 250 fließt, gebildet.
Der Festkörperelektrolyt 244 ist ein plattenähnliches Element und ist aus einem Sauerstoff-Ionen-leitähigen Festkörperelektrolytmaterial wie beispielsweise Zirkonoxid-Oxid gefertigt.
Der erste Hauptkörperabschnitt 241a und der zweite Hauptkörperabschnitt 241b sind mit dem Festkörperelektrolyten 244 dazwischen eingefügt angeordnet.
Eine Aussparung ist in dem ersten Hauptkörperabschnitt 241a gebildet, um zurücktretend von der Seite des Festkörperelektrolyten 244 angeordnet zu sein, und die Aussparung fungiert als eine Messkammer 242 (Gaskammer).
Eine Seite der Messkammer 242 ist offen und der Diffusionswiderstand 245 ist in der geöffneten Seite davon angeordnet.
Der Diffusionswiderstand 245 ist aus einem porösen Material, oder einem Material, welches Poren darin gebildet hat, gefertigt.
Die Geschwindigkeit des Abgases, welches in die Messkammer 242 gesogen wird, wird durch eine Tätigkeit des Diffusionswiderstands 245 gesteuert.
Die Messkammer 242 ist auf einer Seite einer ersten Hauptoberfläche 244a des Festkörperelektrolyten 244 gebildet und das Abgas wird dorthinein eingeführt.
Eine Aussparung ist ebenso in dem zweiten Hauptkörperabschnitt 241b gebildet, um zurücktretend von der Seite des Festkörperelektrolyten 244 angeordnet zu sein, und die Aussparung fungiert als eine Atmosphärenkammer 243 (Referenzgaskammer).
Eine Seite der Atmosphärenkammer 243 ist offen.
Das Gas, welches in die Atmosphärenkammer 243 von der Seite des Festkörperelektrolyten 244 gesogen wird, wird zu der Atmosphäre freigegeben.
Die Atmosphärenkammer 243 ist auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche 244b des Festkörperelektrolyten 244 gebildet, und ein Referenzgas wird dorthinein eingeführt.
Die Pumpelektrode 251, welche eine Kathodenseite ist, ist auf einer Oberfläche (der ersten Hauptoberfläche 244a) angeordnet, welche der Seite der Messkammer 242 des Festkörperelektrolyten 244 näher zu dem Diffusionswiderstand 245 zugewandt ist.
Die allgemeine Elektrode 250, welche eine Anodenseite ist, ist auf einer Oberfläche (der zweiten Hauptoberfläche 244b), welche der Atmosphärenkammer 243 des Festkörperelektrolytkörpers 244 zugewandt ist, und an einer Position entsprechend der Pumpzelle 246 angeordnet.
Die gemeinsame Elektrode 250 ist angeordnet, um einen Bereich, welcher der Sensorelektrode 252 und der Überwachungselektrode 253 entspricht, zu bedecken.
Wenn eine Spannung zwischen der Pumpelektrode 251 und der gemeinsamen Elektrode 250 angelegt wird, berührt Sauerstoff, welcher in dem Abgas in der Messkammer 242 enthalten ist, die Pumpelektrode 251, welche die Kathodenseite ist, um Sauerstoff-Ionen zu werden.
Die Sauerstoff-Ionen strömen in den Festkörperelektrolyten 244 in Richtung der gemeinsamen Elektrode, welche die Anodenseite ist, geben die elektrische Ladung in der gemeinsamen Elektrode 250 frei, um Sauerstoff zu werden, und werden von der Atmosphärenkammer 243 in die Atmosphäre abgeführt.
Es sollte festgehalten werden, dass, wenn die Spannung, welche zwischen der Pumpelektrode 251 und der gemeinsamen Elektrode 250 angelegt wird, höher ist, die Menge von Sauerstoff, welche aus dem Abgas durch die Pumpzelle 246 abgeführt wird, zunimmt.
Im Gegensatz dazu nimmt, wenn die Spannung, welche zwischen der Pumpzelle 246 und der gemeinsamen Elektrode 250 angelegt wird, niedriger ist, die Menge von Sauerstoff, welche von dem Abgas durch die Pumpzelle 246 abgeführt wird, ab.
Demnach ist es durch ein Erhöhen oder Verringern der Spannung, welche zwischen der Pumpelektrode 251 und der gemeinsamen Elektrode 250 angelegt wird, möglich, die Menge von Restsauerstoff in dem Abgas, welches durch die Sensorzelle 249 und die Überwachungszelle 248 in einer nachfolgenden Stufe strömt, zu erhöhen oder zu verringern.
In der vorliegenden Ausführungsform wird auf die Spannung, welche an die Pumpzelle 246 angelegt wird, ebenso als eine an die Pumpzelle angelegte Spannung Vp Bezug genommen.
Ferner wird auf den Strom, welcher gemäß der angelegten Spannung Vp ausgegeben wird, ebenso als Pumpzellausgabestrom Ip Bezug genommen.
Die Überwachungselektrode 253, welche die Kathodenseite ist, ist auf einer Oberfläche des Festkörperelektrolyten 244 in Richtung der Messkammer 242 zugewandt, und einer Seite entgegengesetzt (auf der stromabwärtigen Seite in einer Gasströmungsrichtung als es die Pumpelektrode 251 ist) zu dem Diffusionswiderstand 245 mit der Pumpelektrode 251 dazwischen angeordnet.
Die gemeinsame Elektrode 250, welche die Anodenseite ist, ist auf einer Oberfläche des Festkörperelektrolyten 244 der Atmosphärenkammer 243 zugewandt und an einer Position, welche der Überwachungselektrode 253 entspricht, angeordnet.
Die Überwachungszelle 248 erfasst die Konzentration von Sauerstoff, welcher in dem Abgas verbleibt, von welchem Sauerstoff durch die Pumpzelle 246 abgeführt worden ist.
Wenn eine Spannung zwischen der Überwachungselektrode 253 und der gemeinsamen Elektrode 250 angelegt wird, kommt Restsauerstoff, welcher in dem Abgas enthalten ist, von welchem Sauerstoff durch die Pumpzelle 246 abgeführt wurde, in Kontakt mit der Überwachungselektrode 253, welche die Kathodenseite ist, um Sauerstoff-Ionen zu werden.
Die Sauerstoff-Ionen strömen in den Festkörperelektrolyten 244 in Richtung der gemeinsamen Elektrode 250, welche die Anodenseite ist, geben elektrische Ladung in der gemeinsamen Elektrode 250 frei, um Sauerstoff zu werden, und werden von der Atmosphärenkammer 243 in die Atmosphäre abgeführt.
Die elektrische Ladung zu dieser Zeit wird als der SCU 40-Strom Im erfasst, und die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas kann basierend auf dem Strom Im berechnet werden.
Die Sensorelektrode 252, welche die Kathodenseite ist, ist auf der Oberfläche des Festkörperelektrolyten 244 in Richtung der Messkammer 242 zugewandt, und der Seite entgegengesetzt (auf der stromabwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung als es die Pumpelektrode 251 ist) zu dem Diffusionswiderstand 245 mit der Pumpelektrode 251 dazwischen angeordnet.
Die gemeinsame Elektrode 250, welche die Anodenseite ist, ist auf der Oberfläche des Festkörperelektrolytkörpers 244 der Atmosphärenkammer 243 zugewandt und an einer Position entsprechend der Sensorelektrode 252 angeordnet.
Die Sensorelektrode 252 ist aus einer Pt-Rh-Legierung (Platin-Rhodium-Legierung) gefertigt und hat eine starke Reduktionsfähigkeit hinsichtlich NOx.
NOx, welches die Sensorelektrode 252 berührt, wird reduziert und in N₂ und O₂ zersetzt.
Wenn eine Spannung zwischen der Sensorelektrode 252 und der gemeinsamen Elektrode 250 angelegt wird, empfängt das zersetzte O₂ Ladungen von der Sensorelektrode 252, welche die Kathodenseite ist, um Sauerstoff-Ionen zu werden.
Die Sauerstoff-Ionen strömen in den Festkörperelektrolyten 244 in Richtung der gemeinsamen Elektrode 250, welche die Anodenseite ist, geben elektrische Ladung in der gemeinsamen Elektrode 250 frei, um Sauerstoff zu werden, und werden von der Atmosphärenkammer 243 in die Atmosphäre abgeführt.
Die elektrische Ladung zu dieser Zeit wird als der Strom Is durch die SCU 40 erfasst, und die Konzentration von NOx und die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas können basierend auf diesem elektrischen Strom Is berechnet werden.
Die Sensorzelle 249, welche aus der Sensorelektrode 252 und der gemeinsamen Elektrode 250 gebildet ist, erfasst die NOx-Konzentration oder die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas, von welchem Sauerstoff durch die Pumpzelle 246 abgeführt wurde.
Es sollte festgehalten werden, dass auf einen Strom, welcher von der Sensorzelle 249 gemäß der NOx-Konzentration oder der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ausgegeben wird, ebenso Bezug genommen wird als ein Sensorzellausgabestrom Is.
Hier tendiert die Sensorzelle 249 dazu, den Sensorzellausgabestrom Is, welcher die Ausgabe davon ist, aufgrund der altersbedingten Verschlechterung oder dergleichen zu ändern, auch wenn die Konzentration eines Messzielgases in dem Abgas dieselbe ist.
Diese Tendenz wird unter Bezugnahme auf die 4A, 4B und 4C beschrieben werden.
Die 4A, 4B und 4C zeigen schematisch einen Zeitübergang von: (4A) einer an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp; (4B) einem Pumpzellausgabestrom Ip; und (4C) einem Sensorzellausgabestrom Is.
In den 4A, 4B und 4C wird die an die Pumpzelle angelegte Spannung Vp stufenweise von Vp0 zu Vp1 zu der Zeit t0 verringert, sodass der Pumpzellausgabestrom Ip stufenweise von Ip0 zu Ip1 abnimmt, und die Restsauerstoffkonzentration des Abgases, welches durch die Pumpzelle 246 hindurchgetreten ist, nimmt zu.
Danach nimmt in der Sensorzelle 249 der Sensorzellausgabestrom Is auf einen stetigen Wert über eine vorübergehende Antwort zu, wenn die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas zunimmt.
In 4C sind vorübergehende Antwortcharakteristiken des Sensorzellausgabestroms Is gemäß der stufenähnlichen Verringerung der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp in Charakteristiken zu der Zeit der Herstellung des NOx-Sensors (anfängliche Charakteristiken) und Charakteristiken zu der Zeit, zu der der NOx-Sensor verschlechtert ist (Charakteristiken bei der Verschlechterung), gezeigt.
Wie in 4C gezeigt ist, gibt es einen Unterschied zwischen der anfänglichen Charakteristik des Sensorzellausgabestroms Is und den Charakteristiken bei der Verschlechterung, auch wenn das Abgas, welches der Sensorzelle zugeführt wird, dieselbe Sauerstoffkonzentration hat.
Genauer tendiert zuerst der stetige Wert der Charakteristiken bei Verschlechterung dazu, niedriger zu sein als der stetige Wert der anfänglichen Charakteristiken.
Zweitens tendiert eine Zunahme der Charakteristiken bei einer Verschlechterung dazu, langsamer zu sein als diejenigen der anfänglichen Charakteristiken.
Wenn man beispielsweise auf Steigungen der Charakteristiken zwischen beliebigen Zeiten t1 und t2 während der vorübergehenden Änderung blickt, wird eine Steigung A der Charakteristiken bei einer Verschlechterung weniger steil als die Steigung A0 der anfänglichen Charakteristiken.
Diese Tendenzen werden ausgeprägter, wenn die Verschlechterung der Sensorzelle voranschreitet.
Demnach wird in der Steuervorrichtung für den NOx-Sensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch ein Nutzen solcher Ausgabecharakteristiken der Sensorzelle 249 eine Verschlechterungserfassungsfunktion, welche einen Verschlechterungsbetrag des NOx-Sensors (eine Verschlechterungsrate der Sensorzelle 249) abschätzt, basierend auf der Steigung des Sensorzellausgabestroms Is während der vorübergehenden Änderung, wenn die an die Pumpzelle angelegte Spannung Vp absichtlich stufenweise verringert wird, durchgeführt.
Ferner ist es in der Steuervorrichtung für den NOx-Sensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Abnormalitätsbestimmungsfunktion durchzuführen, welche eine Abnormalität aufgrund der Verschlechterung der Emission basierend auf einem Erfassungsergebnis der Verschlechterungserfassungsfunktion bestimmt.
Obwohl diese Funktionen konfiguriert sein können, sodass alle von diesen durch die SCU 40 durchgeführt werden oder durch die ECU 10 durchgeführt werden können, ist es mehr zu bevorzugen, dass die SCU 40 die Verschlechterungserfassungsfunktion durchführt, und die ECU 10 die Abnormalitätsbestimmungsfunktion durchführt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Konfiguration, welche die ECU 10 und die SCU 40 in Kombination wie obenstehend beschrieben nutzt, als ein Beispiel beschrieben werden.
Es ist festzuhalten, dass die Emission nicht nur NOx, welches durch den NOx-Sensor erfasst wird, sondern auch HC, CO und dergleichen aufweist.
Der Grund, warum die Konfiguration, in welcher die SCU 40 die Verschlechterungserfassungsfunktion durchführt und die ECU 10 die Abnormalitätserfassungsfunktion durchführt zu bevorzugen ist, ist wie folgt.
Da die Verschlechterungserfassungsfunktion ausreichend ist, um die Ausgabe der Sensorzelle 249 zu überwachen, welche variiert, wenn die angelegte Spannung Vp der Pumpzelle 246 herabgestuft wird, kann sie durch die SCU 40 alleine durchgeführt werden.
Wenn jedoch die Verschlechterungserfassungsfunktion unter einer Bedingung durchgeführt wird, dass NOx des Maschinenabgases fluktuiert, kann es, da die Ausgabe der Sensorzelle 249 selbst durch das Abgas beeinflusst wird, schwierig sein, zu bestimmen, ob ein Reaktionsbetrag der Sensorzelle 249 aufgrund von O2 ist, welches gemäß der Abnahme der an der Pumpzelle angelegten Spannung Vp reagiert ist, oder ob er in Antwort auf NOx in dem Originalabgas ist.
Zusätzlich ist es zu bevorzugen, eine Bestimmung der Verschlechterung der Emission durch nicht nur den Verschlechterungsgrad des NOx-Sensors, sondern auch eine Betriebsbedingung der Maschine oder verschiedene Arten von Informationen, welche durch andere Sensoren umfassend erfasst werden, zu berücksichtigen.
Demnach ist es zu bevorzugen, dass die ECU 10 die Abnormalitätsbestimmungsfunktion durchführt.
Ferner kann die Steuervorrichtung für den NOx-Sensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ebenso eine Lernfunktion durchführen, um einen Korrekturbetrag der Sensorausgabe basierend auf dem Erfassungsergebnis der Verschlechterungserfassungsfunktion zu lernen.
In der vorliegenden Ausführungsform führt die SCU 40 diese Lernfunktion durch.
Wie in 5 gezeigt ist, weist die SCU 40 eine Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung und eine Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 als funktionale Blöcke zum Durchführen der obigen Verschlechterungserfassungsfunktion auf.
Ferner weist die SCU 40 eine Ausgabekorrektureinheit 43 als einen anderen funktionalen Block zum Durchführen der Lernfunktion auf.
Wie in 5 gezeigt ist, weist die ECU 10 eine Abnormalitätsbestimmungseinheit 11 als einen funktionalen Block zum Durchführen der Abnormalitätsbestimmungsfunktion auf.
Die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung ist ein Element zum Schalten beziehungsweise Umschalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp, die an die Pumpzelle 246 anzulegen ist.
In der vorliegenden Ausführungsform verringert die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung die an die Pumpzelle angelegte Spannung Vp stufenweise von Vp1 zu Vp0 während des Durchführens der Verschlechterungserfassungsfunktion.
Die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 berechnet die Verschlechterungsrate der Sensorzelle 249 basierend auf der Steigung während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle 249 gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung.
Die Ausgabekorrektureinheit 43 ist ein Element, welches den Sensorzellenausgabestrom Is korrigiert, um eine Sensorzellausgabe zu erzeugen, und sie lernt den Korrekturbetrag der Sensorzellausgabe basierend auf der Verschlechterungsrate, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 berechnet wird.
Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 11 bestimmt die Verschlechterung der Emission des Maschinenabgassystems ES basierend auf der Verschlechterungsrate der Sensorzelle 249, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 der SCU 40 berechnet wird.
Vorzugsweise ist zusätzlich zu der Verschlechterungsrate der Sensorzelle 249 die Abnormalitätsbestimmungseinheit 11 möglich, um die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Verschlechterung der Emission genau zu bestimmen durch ein umfassendes Berücksichtigen der Ausgaben der ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 33, verschiedener Sensorinformationen, welche durch die ECU 10 von anderen Sensoren erlangt werden, die Betriebsbedingung der Maschine und dergleichen.
Die Steuervorrichtung für den Gassensor (erste und zweite NOx-Sensoren 24, 30) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist hauptsächlich konfiguriert, um die Verschlechterungserfassungsfunktion (die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung, die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42) der SCU 40 aufzuweisen, und kann ferner die Lernfunktion (die Ausgabekorrektureinheit 43) oder die Abnormalitätsbestimmungsfunktion (die Abnormalitätsbestimmungseinheit 11) der ECU 10 aufweisen.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Verschlechterungserfassungsfunktion unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm der 6 beschrieben werden.
Das Flussdiagramm der 6 wird durch die SCU 40 beispielsweise unter vorbestimmten Abständen ausgeführt.
In Schritt S101 wird durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung bestimmt, ob eine Durchführungsbedingung der Verschlechterungserfassungsfunktion erfüllt ist oder nicht.
Die Durchführungsbedingung des vorliegenden Schritts ist eine Bedingung, welche einen Zustand anzeigt, in welchem die Verschlechterungserfassungsfunktion der SCU 40 durchgeführt werden kann, und insbesondere kann eingestellt werden, dass die SCU 40 einen Befehl von der ECU 10 empfängt, um eine Bedingung einzustellen, in der die Verschlechterungserfassungsfunktion als eine Bedingung durchgeführt werden kann.
Beispielsweise kann die ECU 10 diesen Befehl zu der SCU 40 unter einer vorbestimmten Betriebsumgebung der Maschine 20 übertragen, in welcher die Menge des Abgases relativ stabil ist.
Unter der vorbestimmten Betriebsumgebung kann beispielsweise während einer Kraftstoffabschaltoperation bedeuten, wenn eine Zündung aus ist (IG/AUS) oder während der Zeit, während welcher ein Ruhezeittimer (soak timer) in Betrieb ist.
Insbesondere ist es wünschenswert, die Durchführungsbedingung als während einer Zeitdauer seiend einzustellen, zu der die Zündung aus ist.
Dies ist der Fall, da, wenn die Zündung aus ist, die Maschine gestoppt ist und der Strom des Abgases in dem Maschinenabgassystem ES verschwindet, sodass die Gasumgebung stabil ist und es möglich wird, stabil die Verschlechterungserfassungsfunktion durchzuführen.
Als ein Ergebnis der Bestimmung in Schritt S101 schreitet, wenn die Durchführungsbedingung der Verschlechterungserfassungsfunktion erfüllt ist (ja in Schritt S101), der Vorgang zu Schritt S102 voran, und wenn die Verschlechterungserfassungsfunktion nicht erfüllt ist (nein in Schritt S101), endet der vorliegende Steuerfluss.
In Schritt S102 wird der Pumpzellausgabestrom Ip0 durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 erfasst.
Der Strom, welcher in dem vorliegenden Schritt erfasst wird, ist ein Strom vor dem Ändern der angelegten Spannung der Pumpzelle.
Wenn der Vorgang des Schritts S102 vollendet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S103 voran.
In Schritt S103 wird eine Steuerung zum Verringern der an die Pumpzelle angelegten Spannung stufenweise von Vp0 zu Vp1 durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung durchgeführt.
In dem Zeitablaufdiagramm der 4A wird diese Steuerung zu der Zeit t0 durchgeführt.
Es sollte festgehalten werden, dass es zu bevorzugen ist, dass ein vorbestimmter Kurvenverlauf für einen Kurvenverlauf der Spannungsänderung verwendet wird, wenn die an die Pumpzelle angelegte Spannung Vp in dem vorliegenden Schritt verringert wird, sodass er derselbe wird wie ein Kurvenverlauf, wenn ein später beschriebener anfänglicher Wert B0 (es sei auf Schritt S108 verwiesen) gemessen wird.
Als der vorbestimmte Kurvenverlauf der Spannungsänderung kann beispielsweise ein beliebiger Stufenkurvenverlauf wie beispielsweise der Stufenkurvenverlauf, welcher in 4A gezeigt ist, verwendet werden.
Wenn der Vorgang des Schritts S103 vollendet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S104 voran.
In Schritt S104 werden ein Startpunkt P1 und ein Endpunkt P2 des Sensorzellausgabestroms erfasst.
Der Startpunkt P1 und der Endpunkt P2 sind Sensorzellausgaben zu zwei beliebigen Zeitpunkten während der vorübergehenden Antwort gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung durchgeführt in Schritt S103 angelegt wird.
Der Startpunkt P1 zeigt den Sensorzellausgabestrom Is1 zu der Zeit t1 während der vorübergehenden Antwort an, und der Endpunkt P2 zeigt den Sensorzellausgabestrom Is2 zu der Zeit t2 während der vorübergehenden Antwort an.
Die Zeit t1 des Startpunkts P1 ist früher als die Zeit t2 des Endpunkts P2.
Hier ist ein Bereich, in welchem der Startpunkt P1 und der Endpunkt P2 eingestellt werden können, ein Bereich innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung angelegt wird, und bevor die Ausgabe der Sensorzelle 249 stabil wird.
Wie in 7 gezeigt ist, kann ein Erfassungstiming des Startpunktes P1 beispielsweise optional aus den folgenden drei Punkten ausgewählt werden:

(1) Ein Punkt, wenn er der niedrigste Abnahmepunkt PL des Pumpzellausgabestromes IP wird, welcher gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp erzeugt wird (ein Punkt P11 in 7);
(2) ein Punkt, wenn eine vorbestimmte Zeit E1 (eine erste vorbestimmte Zeit) nach dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp verstrichen ist (ein Punkt P13 in 7);
(3) ein Punkt, wenn 5% eines anfänglichen Wertes des Sensorzellausgabefluktuationsbetrags gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp erreicht werden (ein Punkt P12 in 7).

Hier bedeutet ”der anfängliche Wert des Ausgabefluktuationsbetrags der Sensorzelle 249” einen Unterschied zwischen einem Referenzwert vor dem Schalten der Ausgabe der Sensorzelle 249 (Linie L0 in 7) und einem stetigen Wert nach dem Schalten, wenn die an die Schaltzelle angelegte Spannung Vp geschaltet wird (von Vp0 auf Vp1 verringert wird) ähnlich zu dem gegenwärtigen Ereignis zu der Zeit des Herstellens der ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 30.
”Wenn 5% des anfänglichen Wertes erreicht werden” bedeutet, dass, wie in 7 gezeigt ist, wenn der Sensorzellausgabestrom Is an einem Wert ankommt (Linie L1 in 7), welcher um 5% des anfänglichen Wertes des Ausgabefluktuationsbetrags von dem Referenzwert erhöht ist.
Es sollte festgehalten werden, dass ”5%” lediglich ein Beispiel ist und wenigstens einen Prozentsatz kleiner sein kann als in dem folgenden (5) eingestellt, und ein beliebiger Prozentsatz (ein erster vorherbestimmter Prozentsatz) anders als 5% eingestellt werden kann.
Ferner kann, wie in 7 gezeigt ist, das Erfassungstiming des Endpunkts P2 optional aus den folgenden zwei Punkten beispielhaft ausgewählt werden:

(4) Einem Punkt, wenn eine vorbestimmte Zeit E2 (eine zweite vorbestimmte Zeit) nach dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp verstrichen ist (ein Punkt P21 in 7);
(5) einem Punkt, wenn 95% des anfänglichen Wertes des Sensorzellausgabefluktuationsbetrags erreicht werden, welcher gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp erzeugt wird (ein Punkt P22 in 7).

Hier bedeutet ”Wenn 95% des anfänglichen Wertes erreicht werden”, dass, wie in 7 gezeigt ist, wenn der Sensorzellausgabestrom Is an einem Wert ankommt (Linie L2 in 7), welcher um 95% des anfänglichen Wertes des Ausgabefluktuationsbetrags von dem Referenzwert erhöht ist.
Es sollte festgehalten werden, dass ”95%” lediglich ein Beispiel ist und wenigstens einen Prozentsatz größer sein kann als in dem obigen (3) eingestellt, und ein beliebiger Prozentsatz (ein erster vorherbestimmter Prozentsatz) anders als 95% eingestellt werden kann.
Unter Berücksichtigung der frühen Verarbeitung der Verschlechterungsdiagnose ist es zu bevorzugen, sowohl den Startpunkt P1 als auch den Endpunkt P2 so früh wie möglich einzustellen, und unter den obigen spezifischen Beispielen (1) bis (5), welche unter Bezugnahme auf 7 beschrieben sind, ist es am meisten zu bevorzugen, den Startpunkt P1 auf das Obige (1) einzustellen, und den Endpunkt P2 auf das Obige (4).
Wenn der Vorgang des Schrittes S104 vollendet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S105 voran.
In Schritt S105 wird der Pumpzellausgabestrom Ip1 durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 erfasst.
Der Strom, welcher in dem vorliegenden Schritt erfasst wird, ist ein Strom nach dem Ändern der angelegten Spannung der Pumpzelle.
Wenn der Vorgang des Schritts S105 vollendet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S106 voran.
In Schritt S106 berechnet die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 die Steigung A der Ausgabe der Sensorzelle 249 während der vorübergehenden Änderung durch ein Verwenden des Startpunkts P1 und des Endpunkts P2, welche in Schritt S104 erfasst werden.
Die Steigung A wird beispielsweise durch die folgende Gleichung (1) berechnet.
[Gleichung 1]

A = ΔIs / Δt = Is2 – Is1 / t2 – t1 (1)

Hier ist ΔIs ein Unterschied zwischen dem Sensorzellausgabestrom Is1 zu dem Startpunkt P1 und dem Sensorzellausgabestrom Is2 zu dem Endpunkt P2.
Zusätzlich ist Δt eine Differenz zwischen der Zeit t1 des Startpunkts P1 und der Zeit t2 des Endpunkts P2.
Es sei festgehalten, dass die Steigung A0 in den anfänglichen Charakteristiken, welche in den 4A und 4B gezeigt sind, ebenso unter Verwendung der oben erwähnten Gleichung (1) berechnet werden kann.
Wenn der Vorgang des Schritts S106 vollendet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S107 voran.
In Schritt S107 wird die Steigung A, welche in Schritt S106 berechnet wird, durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 normalisiert.
Wie in der folgenden Gleichung (2) gezeigt ist, verwendet die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 einen Variationsbetrag des Pumpzellausgabestroms Ip gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp, um die Steigung A, welche in Schritt S106 berechnet wird, zu dividieren um die Steigung A zu normalisieren, und berechnet die normalisierte Steigung B.
[Gleichung 2]

B = A / ΔIp = A / Ip1 – Ip0 (2)

Hier ist ΔIp ein Unterschied zwischen dem Pumpzellausgabestrom Ip0, welcher in Schritt S102 vor dem Ändern der an die Pumpzelle angelegten Spannung erfasst wird, und dem Pumpzellausgabestrom Ip1, welcher in Schritt S105 nach dem Ändern der an die Pumpzelle angelegten Spannung erfasst wird.
Wenn der Vorgang des Schritts S107 vollendet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S108 voran.
In Schritt S108 berechnet die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 eine Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249 basierend auf dem Verhältnis zwischen der Steigung B, welche in Schritt S107 normalisiert wird, und einem anfänglichen Wert B0.
Hier ist der anfängliche Wert B0 ein anfänglicher Wert einer normalisierten Steigung, welche durch ein Verwenden der oben erwähnten Gleichungen (1) und (2) durch ein Durchführen des Schaltens der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp (verringert von Vp0 auf Vp1) ähnlich zu dem gegenwärtigen Ereignis zu der Zeit des Herstellens des ersten und zweiten NOx-Sensors 24, 30 berechnet wird (das heißt in einem Zustand, in welchem die Sensorzelle 249 anfängliche Charakteristiken zeigt, welche in 4C gezeigt sind).
Ferner bedeutet das Verhältnis B/B0 der normalisierten Steigung B und des anfänglichen Werts B0 ein Verhältnis einer vorübergehenden Antwortgeschwindigkeit in den Charakteristiken bei einer Verschlechterung und den anfänglichen Charakteristiken, welche ein 4C gezeigt sind.
Das Verhältnis B/B0 kann als ein ”Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnis” hinsichtlich des Sauerstoffs, welcher in die Sensorzelle 249 eingeführt wird, ausgedrückt werden.
Wie in 8 gezeigt ist, ist das Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnis B/B0 mit der Verschlechterungsrate C [%] der Ausgabecharakteristiken der Sensorzelle 249 korreliert.
Genauer nimmt, wenn das Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnis B/B0 zunimmt, das heißt, wenn die Differenz zwischen den Charakteristiken bei einer Verschlechterung der Sensorzelle 249 und den anfänglichen Charakteristiken abnimmt, die Verschlechterungsrate C ab, und demnach nimmt der Grad der Verschlechterung der Sensorzelle 249 ab.
Andererseits nimmt, wenn das Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnis B/B0 abnimmt, das heißt, wenn die Differenz zwischen den Charakteristiken bei der Verschlechterung und den anfänglichen Charakteristiken der Sensorzelle 249 zunimmt, die Verschlechterungsrate C zu, und demnach nimmt der Grad der Verschlechterung der Sensorzelle 249 zu.
Demnach ist die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 in der Lage, die Verschlechterungsrate C unter Verwendung des Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnisses B/B0 zu berechnen.
Die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 gibt die Informationen über die berechnete Verschlechterungsrate C an die Ausgabekorrektureinheit 43 und die Abnormalitätsbestimmungseinheit 11 der ECU 10 aus.
Wenn der Vorgang des Schritts S108 vollendet ist, endet der vorliegende Steuerfluss.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Lernfunktion unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben werden.
Wie obenstehend beschrieben ist, tendiert die Sensorzelle 249 der ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 30 dazu, den Sensorzellausgabestrom Is, welcher die Ausgabe davon ist, aufgrund der Alterungsverschlechterung oder dergleichen zu ändern, auch wenn die Konzentration eines Messzielgases in dem Abgas dieselbe ist. Diese Tendenz ist in 9 gezeigt.
Eine horizontale Achse der 9 zeigt die NOx-Konzentration in dem Abgas an, welches in die Sensorzelle 249 eingeführt wird, und eine vertikale Achse der 9 zeigt den Sensorzellausgabestrom Is an, welcher von der Sensorzelle 249 gemäß dieser NOx-Konzentration ausgegeben wird.
9 zeigt zwei Typen von Charakteristiken: Charakteristiken zwischen der NOx-Konzentration und der Sensorzellausgabe zu der Zeit des Herstellen des NOx-Sensors (anfängliche Charakteristiken) und Charakteristiken, wenn die Verschlechterungsrate der Sensorzelle 249 C[%] ist (gegenwärtige Charakteristiken).
Wie in 9 gezeigt ist, haben die Charakteristiken der NOx-Konzentration und die Sensorzellausgabe die größte Steigung α (Alpha) 0 der anfänglichen Charakteristik und eine Steigung α1 der gegenwärtigen Charakteristik tendiert dazu, gemäß der Verschlechterungsrate C abzunehmen.
Die Steigung α1 der gegenwärtigen Charakteristiken kann durch die folgende Gleichung (3) unter Verwendung der Verschlechterungsrate C und der Steigung α0 der anfänglichen Charakteristiken ausgedrückt werden.
[Gleichung 3]

α1 = (1 – C)α0 (3)

In der Lernfunktion der vorliegenden Ausführungsform wird die Sensorzellausgabe in einer Richtung korrigiert, um die gegenwärtigen Charakteristiken zu den anfänglichen Charakteristiken durch ein Verwenden der Beziehung zwischen der Verschlechterungsrate C und der Steigung α1 der Charakteristiken zurückzuführen.
In anderen Worten gesagt wird der Korrekturbetrag (ein Korrekturkoeffizient k, welcher später zu beschreiben ist) der Ausgabe der Sensorzelle durch ein Verwenden der Verschlechterungsrate C gelernt, welche durch die Verschlechterungsratenerfassungsfunktion berechnet wird.
Eine Prozedur eines Betriebs der Lernfunktion wird entlang des Flussdiagramms der 10 beschrieben werden.
Das Flussdiagramm der 10 wird zu vorbestimmten Zeitabständen ausgeführt, beispielsweise durch die Ausgabekorrektureinheit 43 der SCU 40.
In Schritt S201 wird die Information über die Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 berechnet wird, erlangt.
Wenn der Vorgang des Schritts S201 vollendet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S202 voran.
In Schritt S202 wird der Korrekturkoeffizient k unter Verwendung der Verschlechterungsrate C, welche in Schritt S201 erlangt wird, berechnet.
Der Korrekturkoeffizient k ist ein Korrekturbetrag des Sensorausgabestroms Is, welcher angemessen gemäß der gegenwärtigen Verschlechterungsrate C der Sensorzelle angepasst wird, um die gegenwärtigen Charakteristiken, welche in 9 gezeigt sind, zu den anfänglichen Charakteristiken zurückzuführen.
Der Korrekturkoeffizient k wird basierend auf einem Verhältnis zwischen der Steigung α1 der gegenwärtigen Charakteristiken, welche in 9 gezeigt sind, und der Steigung α0 der anfänglichen Charakteristiken angepasst, und wird eingestellt, um größer zu werden, wenn die Steigung α1 hinsichtlich der Steigung α0 kleiner wird.
Der Korrekturkoeffizient k kann beispielsweise durch die folgende Gleichung (4) basierend auf der Beziehung zwischen α1 und α0 und der obigen Gleichung (3) berechnet werden
[Gleichung 4]

k = α0 / α1 = 1 / 1 – C (4)

Wenn der Vorgang des Schritts S202 vollendet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S203 voran.
In Schritt S203 wird die Sensorzellausgabe unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten k, welcher in Schritt S202 berechnet wird, korrigiert.
Die Ausgabekorrektureinheit 43 korrigiert die Sensorzellausgabe unter Verwendung beispielsweise der Korrekturgleichung, welche in der folgenden Gleichung (5) gezeigt ist.
[Gleichung 5]

D = k·α0·(Is – Im) (5)

Hier zeigt D die Sensorzellausgabe nach der Korrektur an und hat eine Korrespondenzbeziehung mit der NOx-Konzentration äquivalent zu den anfänglichen Charakteristiken in 9.
Ferner zeigt α0 die Steigung der anfänglichen Charakteristiken in 9 an, welches ein feststehender Wert ist, welcher im Vorab durch die SCU 40 gespeichert wird.
Ferner zeigt Is den Sensorzellausgabestrom an, welcher von der Sensorzelle 249 von der gegenwärtigen Charakteristik erfasst wird, und Im zeigt den Überwachungszellausgabestrom an, welcher von der Überwachungszelle 248 erfasst wird.
Die SCU 40 ist in der Lage, die NOx-Konzentration genau, ohne durch den Grad der Verschlechterung der Sensorzelle beeinflusst zu werden, durch ein Berechnen der NOx-Konzentration unter Verwendung der korrigierten Sensorzellausgabe D zu erfassen, welche durch die Ausgabekorrektureinheit 43 berechnet wird.
Wenn der Vorgang des Schritts S203 vollendet ist, endet der gegenwärtige Steuerfluss.
Als Nächstes werden die Wirkungen der Steuervorrichtung für die ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 30, gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden.
Die SCU 40 als eine Steuervorrichtung für den ersten und zweiten NOx-Sensor 24, 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fungiert als eine Steuervorrichtung zum Steuern des Betriebs des ersten und zweiten NOx-Sensors 24, 30, von welchen jeder die Pumpzelle 246 zum Anpassen der Sauerstoffkonzentration des Abgases der Maschine gemäß der angelegten Spannung Vp hat, und die Sensorzelle 249 zum Erfassen der Konzentration von NOx aus dem Abgas, dessen Sauerstoffkonzentration durch die Pumpzelle 246 angepasst wurde.
Die SCU 40 weist eine Schalteinheit für eine angelegte Spannung zum Schalten der angelegten Spannung Vp der Pumpzelle 246 auf, wenn die Verschlechterungserfassungsfunktion durchgeführt wird, und die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42, welche die Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249 basierend auf der Steigung A während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle 249 gemäß dem Schalten der angelegten Spannung Vp durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung berechnet.
Mit dieser Konfiguration kann eine Verschlechterung der Sensorzelle 249 zum Messen der Ansprechempfindlichkeit verwendet werden.
In anderen Worten gesagt tendiert, wie unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben ist, die vorübergehende Antwortcharakteristik der Ausgabe der Sensorzelle 249 gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp dazu, sich gemäß dem Grad der Verschlechterung der Sensorzelle 249 zu ändern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es durch ein Verwenden der Steigung A während der vorübergehenden Änderung unter den vorübergehenden Änderungscharakteristiken möglich, den Grad der Verschlechterung basierend auf der Änderung in den vorübergehenden Antwortcharakteristiken zu ermitteln, und es ist möglich, die Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249 genau zu berechnen.
Ferner kann, da die Verschlechterungsrate basierend auf der Steigung A während der vorübergehenden Änderung erhalten wird, die vorübergehende Antwort erfasst werden, bevor sie sich auf dem stetigen Wert stabilisiert, sodass die Zeit, welche für die Verschlechterungsbestimmung benötigt wird, kurz ist und die Verschlechterungsdiagnose schnell durchgeführt werden kann.
Wie obenstehend beschrieben ist, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Verschlechterungsdiagnose der Sensorausgabe angemessen mit der obigen Konfiguration durchgeführt werden.
Zusätzlich verringert in der vorliegenden Ausführungsform die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung die angelegte Spannung Vp der Pumpzelle 246 stufenweise von Vp0 während der normalen Verwendung auf den vorbestimmten Wert Vp1 zu der Zeit des Durchführens der Verschlechterungserfassungsfunktion.
Mit dieser Konfiguration kann, da es keine Last auf die Pumpzelle 246 aufgrund der Leistungsfähigkeit der Verschlechterungserfassungsfunktion gibt, und da es keine Furcht vor einem elementaren Schaden (Schwarzverfärbung) oder Elektrodenverschlechterung der Pumpzelle 246 gibt, eine optimale Verschlechterungsdiagnose immer getätigt werden.
Es sollte festgehalten werden, dass ”Schwarzverfärbung” sich insbesondere auf ein Phänomen bezieht, in dem Sauerstoff-Ionen von ZrO₂ aufgrund elektrischer Feldeffekte freigesetzt werden, und diese Sauerstoff-Ionendefekte ein geschwärztes Auftreten erzeugen und ebenso Eigenschaften des ZrO₂-Festkörperelektrolyten wie beispielsweise die Festigkeit verschlechtern.
Ferner berechnet in der vorliegenden Ausführungsform die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 die Verschlechterungsrate der Sensorzelle basierend auf dem Verhältnis zwischen der Steigung A während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle 249 gemäß dem Schalten der angelegten Spannung Vp durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung und dem anfänglichen Wert.
Mit dieser Konfiguration kann der Verschlechterungsgrad von dem anfänglichen Zustand genau durch ein Vergleichen der Steigung A während der vorübergehenden Änderung mit dem anfänglichen Wert (der Steigung während der vorübergehenden Änderung zu der Zeit der Herstellung des Sensors) genau abgeschätzt werden.
Ferner berechnet in der vorliegenden Ausführungsform die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 die Steigung A während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle 249 gemäß der Änderung der angelegten Spannung Vp durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung, und die Steigung A wird durch ein Dividieren der berechneten Steigung A durch eine Verwendung der Ausgabeabweichung ΔIp der Pumpzelle, welche das Schalten der angelegten Spannung begleitet, normalisiert, wodurch die Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249 basierend auf dem Verhältnis zwischen der normalisierten Steigung B und dem normalisierten anfänglichen Wert B0 berechnet wird.
Mit dieser Konfiguration kann der Grad der Verschlechterung von dem anfänglichen Zustand genauer durch ein Normalisieren der Steigung (der Steigung B nach der Normalisierung) während der vorübergehenden Änderung abgeschätzt werden, um den Einfluss des Unterschiedes in dem Betrieb der Pumpzelle 246 und eines Vergleichen mit dem anfänglichen Wert zu beseitigen.
Ferner erfasst in der vorliegenden Ausführungsform die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 die Ausgabe der Sensorzelle 249 als den Startpunkt P1 und den Endpunkt P2 nach dem Schalten der angelegten Spannung Vp durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung und zu den zwei willkürlichen Zeitpunkten innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, bevor die Ausgabe der Sensorzelle 249 stabil wird, und berechnet eine Steigung eines Liniensegments, welches den Startpunkt P1 und den Endpunkt P2 verbindet, als die Steigung A der Ausgabe der Sensorzelle 249 während der vorübergehenden Änderung.
Mit dieser Konfiguration kann, da es möglich ist, die Steigung A während der vorübergehenden Änderung durch ein Einstellen einer willkürlichen Sektion während der vorübergehenden Antwort der Sensorzellausgabe zu berechnen, der Freiheitsgrad der Verschlechterungserfassungsfunktion verbessert werden sowie auch die Abschätzungsgenauigkeit der Verschlechterungsrate verbessert werden kann.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform die Ausgabe Is der Sensorzelle 249 an einem beliebigen der folgenden Punkte als dem Startpunkt P1 enthalten, welcher durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 erfasst wird:

(1) Der Punkt, wenn er der niedrigste Abnahmepunkt PL der Ausgabe der Pumpzelle 246 (des Pumpzellausgabestromes IP) wird, welche gemäß dem Schalten der angelegten Spannung Vp erzeugt wird (ein Punkt P11 in 7);
(2) der Punkt, wenn die erste vorbestimmte Zeit E1 nach dem Schalten der angelegten Spannung Vp verstrichen ist (der Punkt P13 in 7); oder
(3) der Punkt, wenn 5% des anfänglichen Wertes des Ausgabefluktuationsbetrages der Sensorzelle 249 erreicht werden, welcher gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp erzeugt wird (der Punkt P12 in 7).

Ferner ist die Ausgabe der Sensorzelle an einem beliebigen einen der folgenden Punkte als dem Endpunkt P2 enthalten, welcher durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 erfasst wird;

(4) der Punkt, wenn die zweite vorbestimmte Zeit E2 nach dem Schalten der angelegten Spannung Vp verstrichen ist (der Punkt P21 in 7) oder
(5) der Punkt, wenn 95% des anfänglichen Wertes des Ausgbefluktuationsbetrags der Sensorzelle 249 erreicht werden, welcher gemäß dem Schalten der angelegten Spannung Vp erzeugt wird (der Punkt P22 in 7).

Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Steigung A zu berechnen, sodass die Änderungen in den vorübergehenden Antwortcharakteristiken gemäß dem Verschlechterungsgrad der Sensorzelle leicht durch ein Auswählen des Startpunkts P1 aus den obigen (1) bis (3) und ein Auswählen des Endpunkts P2 aus den obigen (4) bis (5) erfasst werden können, wodurch die Abschätzgenauigkeit der Verschlechterungsrate weiter verbessert werden kann.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 30 in dem Abgassystem ES der Maschine 20 installiert und konfiguriert, um die NOx-Konzentration aus dem Abgas der Maschine 20 zu erfassen.
Dann führt unter der vorbestimmten Betriebsumgebung der Maschine 20 (beispielsweise während der Kraftstoffabschaltoperation, wenn die Zündung aus ist, oder während der Zeit, während der Ruhezeittimer (soak timer) in Betrieb ist), in welcher die Menge des Abgases stabil ist, die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung der SCU 40 das Schalten der angelegten Spannung Vp in der Verschlechterungserfassungsfunktion durch, und die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 berechnet die Verschlechterungsrate.
Mit dieser Konfiguration wird die Ausgabefluktuation der Sensorzelle 249, welche während der Erfüllung der Verschlechterungserfassungsfunktion erzeugt wird, kaum durch die Fluktuation der NOx-Konzentration in dem Abgas beeinflusst, und das Schalten der angelegten Spannung Vp durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung wird der Haupteinfluss sein.
Demnach können die Korrelation zwischen der Steigung A während der vorübergehenden Änderung der Sensorzellausgabe, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 berechnet wird, und dem Grad der Verschlechterung der Sensorzelle verbessert werden, und die Abschätzgenauigkeit der Verschlechterungsrate kann weiter verbessert werden.
Ferner ist es in der vorliegenden Ausführungsform insbesondere zu bevorzugen, dass die vorbestimmte Betriebsumgebung der Maschine 20, in welcher die Menge des Abgases stabil ist, die Zeit aufweist, wenn die Zündung aus ist.
Spezifische Beispiele der vorbestimmten Fahrumgebung beziehungsweise Betriebsumgebung enthalten beispielsweise während der Kraftstoffabschaltoperation, wenn die Zündung aus ist, oder während der Zeit, während der Ruhezeittimer (soak timer) in Betrieb ist.
Unter diesen ist, da die Gasumgebung stabil ist, wenn die Zündung aus ist, oder während der Zeit, während der Ruhezeittimer (soak timer) in Betrieb ist, die Erfassungsgenauigkeit besser als während der Kraftstoffabschaltoperation.
Da jedoch die meisten Fahrzeuge einen solchen Timer nicht haben, ist die Betriebsbedingung am meisten zu bevorzugen, wenn die Zündung aus ist.
Ferner haben in der vorliegenden Ausführungsform der jeweilige erste und zweite NOx-Sensor 24, 30 die Messkammer 242, in welche das Abgas eingeführt wird, und die Pumpzelle 246 und die Sensorzelle 249 sind in der Messkammer 242 angeordnet.
Mit dieser Konfiguration ist es, da es möglich ist, die vorübergehende Änderung der Sensorzelle 249 sensitiv gemäß dem Schalten der angelegten Spannung der Pumpzelle durch ein Anordnen der Pumpzelle 246, welche die Sauerstoffkonzentration in der Messkammer 242 anpasst, und der Sensorzelle 249, welche die Sauerstoffkonzentration in derselben Messkammer 242 erfasst, zu erzeugen, möglich, die Verschlechterungsrate schneller zu berechnen.
Ferner weist die SCU 40 als die Steuervorrichtung für die ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Ausgabekorrektureinheit 43 auf, welche den Korrekturbetrag (Korrekturkoeffizient k) der Ausgabe der Sensorzelle 249 basierend auf der Verschlechterungsrate C lernt, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 berechnet wird.
Mit dieser Konfiguration kann, da die Sensorausgabe angemessen gemäß dem Grad der Verschlechterung der Sensorzelle 249 korrigiert werden kann, die Erfassungsgenauigkeit der NOx-Konzentration durch den NOx-Sensor verbessert werden.
Ferner weist die ECU 40 als die Steuervorrichtung für die ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Abnormalitätsbestimmungseinheit 11 auf, welche die Verschlechterung der Emission basierend auf der Verschlechterungsrate C bestimmt, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 der SCU 40 berechnet wird.
Es gibt eine Wahrscheinlichkeit, dass die Erfassungsgenauigkeit der NOx-Konzentration durch den NOx-Sensor abnehmen kann, wenn der Verschlechterungsgrad der Sensorzelle 249 zunimmt, und dies kann zu der Verschlechterung der Emission beitragen.
Die Abnormalitätsbestimmungseinheit 11 kann das Auftreten der Verschlechterung der Emission mit höherer Genauigkeit durch ein Inbetrachtziehen von in hohem Maße genauen Informationen über den Verschlechterungsgrad der Sensorzelle 249 als eine Information zum Tätigen einer Bestimmung bestimmen.
Hier wird der Unterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und dem herkömmlichen Verschlechterungsdiagnoseverfahren, welches in der JP-Veröffentlichung Nr. '013 offenbart ist, welche als der Stand der Technik präsentiert wird, beschrieben werden.
In der JP-Veröffentlichung Nr. '013 wird eine Verschlechterungsdiagnose einer Sensorzelle basierend auf einem Änderungsbetrag zwischen einem anfänglichen Wert einer Sensorzellausgabe und einem Wert nach der Stabilisierung durchgeführt, wenn eine an die Pumpzelle angelegte Spannung geschaltet wird.
In diesem Fall gibt es, da es notwendig ist, zu warten, bis eine vorübergehende Antwort der Sensorzellausgabe konvergiert, Nachteile, dass die Verschlechterungsdiagnose Zeit benötigt, die Möglichkeit zur Verschlechterungsdiagnose abnimmt und dergleichen.
Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Verschlechterungsdiagnose basierend auf der Steigung A während der vorübergehenden Änderung der Sensorzellausgabe durchgeführt, wenn die an die Pumpzelle angelegte Spannung geschaltet wird.
Aus diesem Grund kann die Verschlechterungsdiagnose durchgeführt werden, bevor die vorübergehende Antwort der Sensorzelle konvergiert, wodurch die Zeit, welche für die Verschlechterungsdiagnose benötigt wird, verkürzt werden kann, und die Chancen der Verschlechterungsdiagnose erhöht werden können, verglichen mit dem Verfahren der JP-Veröffentlichung Nr. '013 .
Ferner wird in der JP-Veröffentlichung Nr. '013 die an die Pumpzelle angelegte Spannung höher geschaltet als in einer normalen Steuerung.
In diesem Fall gibt es Nachteile, wie beispielsweise eine Elektrodenverschlechterung der Pumpzelle und die Möglichkeit eines Elementschadens (Schwarzverfärbung).
Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform die an die Pumpzelle angelegte Spannung niedriger geschaltet, als in der normalen Steuerung.
Demnach gibt es keine Last auf die Pumpzelle 246, es gibt keine Befürchtung einer Verschlechterung der Elektrode der Pumpzelle 246 oder einen Schaden an dem Element und dadurch kann eine optimale Verschlechterungsdiagnose immer durchgeführt werden.
Zusätzlich wird in der JP-Veröffentlichung Nr. '013 ein Bestimmungswert der Verschlechterungsdiagnose durch ein Dividieren eines Änderungsbetrags ΔIs der Sensorzellausgabe durch einen Variationsbetrag einer an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp berechnet.
Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform die normalisierte Steigung B, welche zum Berechnen der Charakteristiken-Verschlechterungsrate C verwendet wird, durch ein Dividieren des Änderungsbetrags ΔIs der Sensorzellausgabe durch den Änderungsbetrag ΔIp des Pumpzellausgabestroms berechnet.
Obwohl beide auf eine Normalisierung der O₂-Leckagemenge zielen, kann das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform, welches den Änderungsbetrag ΔIp des Pumpzellausgabestroms verwendet, die Leckagemenge genauer anzeigen.
Ferner unterscheidet sich der O2-Leckagemenge zwischen jedem Sensor oder auch in demselben Sensor von anfänglich/nach Verschlechterung auch mit demselben Spannungsänderungsbetrag, sodass der Unterschied in der Leckagemenge durch eine Normalisierung durch den angewandten Spannungsbetrag Vp wie in der JP-Veröffentlichung Nr. '013 nicht ausgelöscht werden kann.
Demnach ist es möglich, die Genauigkeit des Normalisierens der O₂-Leckagemenge durch ein Normalisieren mit dem Stromänderungsbetrag ΔIp wie in der vorliegenden Ausführungsform zu verbessern.
Ferner kann, während das Verfahren der JP-Veröffentlichung Nr. '013 nur die Verschlechterungsdiagnose durchführt, das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform nicht nur die Verschlechterungsdiagnose angemessen durchführen, sondern auch die Ausgabekorrektur der Sensorzellausgabe.
[Modifikationen]
Als Nächstes werden Modifikationen der oben erwähnten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 11 bis 14 beschrieben werden.
Obwohl die Konfiguration, in welcher beliebige zwei Punkte in der vorübergehenden Antwort als der Startpunkt P1 und der Endpunkt P2 ausgewählt werden, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 zum Berechnen der Steigung A während der Transiente verwendet werden, beispielhaft in der obigen Ausführungsform gezeigt wurde, kann jedoch eine Mehrzahl von Sensorzellausgaben gemittelt werden, um den Startpunkt P1 und den Endpunkt P2 alternativ zu berechnen.
In diesem Fall werden beispielsweise wie in 11 gezeigt ist, Ausgaben einer Mehrzahl von Sensorzellen 249 in einer vorbestimmten Startpunktzeitdauer P1, welche den Startpunkt P1 aufweist, und einer vorbestimmten Endpunktzeitdauer F2, welche den Endpunkt P2 aufweist, jeweils gemittelt, und die gemittelten Sensorzellausgaben Is1_ave und Is2_ave werden berechnet.
Dann wird die Steigung A unter Verwendung des Startpunktes P1 (Is1_ave, t1) und des Endpunkts P2 (Is2_ave, t2) durch einen Mittelungsvorgang berechnet.
Dadurch ist es möglich, den Einfluss von Variationen in der Sensorzellausgabe Is während der vorübergehenden Antwort zu verringern, und die Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose kann verbessert werden.
Die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 berechnet die Steigung A nur einmal während der vorübergehenden Änderung der Sensorzellausgabe, wenn der Schaltvorgang der an die Pumpzelle angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung angelegt wird, einmal ausgeführt wird, und die Verschlechterungsrate C wird unter Verwendung einer Steigung A in der obigen Ausführungsform berechnet.
Andererseits kann, wie in den 12A und 12B gezeigt ist, sie konfiguriert sein, dass die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung das Schalten der angelegten Spannung für eine Mehrzahl von Malen durchführt, die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 die Steigungen A1 bis A3 während der vorübergehenden Änderung der Sensorzelle für eine Mehrzahl von Malen berechnet, und die Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249 basierend auf der Mehrzahl von Malen der Steigungen A1 bis A3 berechnet wird.
12A zeigt einen Zeitübergang des Pumpzellenausgabestroms Ip und 12B zeigt einen Zeitübergang des Sensorzellausgabestroms Is.
Ein Verhalten des Pumpzellausgabestroms Ip ist mit einem Verhalten der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp verzahnt.
Wie in 12A gezeigt ist, wiederholt die Pumpzelle 246 einen Zyklus 1 zum Verringern der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp auf einen vorbestimmten Wert Vp1 (es sei Bezug genommen auf 4A) und einen Zyklus 2 zum Erhöhen der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp zum Zurückkehren zu einer Normalspannung Vp0 (es sei Bezug genommen auf 4A).
Zu dieser Zeit wiederholt, wie in 12B gezeigt ist, die Sensorzellausgabe die vorübergehende Antwort gemäß der Zunahme oder Abnahme der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp.
Die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 führt die obige Verschlechterungserfassungsfunktion durch, wenn die Pumpzelle 246 in einem Zustand des Zyklus 1 ist und ist in der Lage, die Steigungen A1, A2, A3 während mehrerer vorübergehender Änderungen der Sensorzelle 249 zu berechnen.
Die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 kann die Robustheit der Verschlechterungserfassungsfunktion verbessern und verhindern, dass eine fehlerhafte Diagnose der Verschlechterungsbestimmung oder dergleichen auftritt durch ein Verwenden der Mehrzahl von Malen der Steigungen A1 bis A3 zum Berechnen der Verschlechterungsrate C.
Es sollte festgehalten werden, dass die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung wiederholte Operationen des Zyklus 1 und Zyklus 2, welche in den 12A und 12B gezeigt sind, in einer einzelnen Zeitdauer durchführen kann, welche kontinuierlich eine vorbestimmte Betriebsumgebung (beispielsweise während der Kraftstoffabschaltoperation, wenn die Zündung aus ist, oder während der Zeit, während der Ruhezeittimer (soak timer) in Betrieb ist) erfüllt, in welcher die Abgasmenge stabil ist.
Die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 berechnet die Steigungen A1 bis A3 während der vorübergehenden Änderungen der Mehrzahl von Malen der Sensorzellausgaben in einer Mehrzahl von Zyklen 1 in der einzelnen Zeitdauer und ist in der Lage, die Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249 basierend auf den Steigungen A1 bis A3 zu berechnen.
Wie obenstehend beschrieben ist, ist es in der Verschlechterungserfassungsfunktion der vorliegenden Ausführungsform, da die Verschlechterungsrate basierend auf der Steigung während der vorübergehenden Änderung berechnet wird, möglich, die Verschlechterungsdiagnose schnell durchzuführen.
Als ein Ergebnis ist es, da die Zeit, welche für eine Diagnose benötigt wird, kurz sein kann, möglich, mehrere Diagnosen zu einer Gelegenheit durchzuführen, und es ist möglich, eine Verschlechterung effizient und genau zu diagnostizieren.
Ferner kann in der vorbestimmten Betriebsumgebung, in welcher die Abgasmenge stabil ist, die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 ebenso die Verschlechterungsrate C durch ein Verwenden vergangener Werte der Steigung während der vorübergehenden Änderung der Sensorzellausgabe berechnen, welche unter derselben Betriebsumgebung in der Vergangenheit berechnet wurden.
Beispielsweise berechnet in Verbindung mit dem Beispiel der 12B unter der vorbestimmten Betriebsumgebung die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 die Steigung A3 während der vorübergehenden Änderung der Sensorzellausgabe gemäß der Änderung der angelegten Spannung Vp durch die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung.
Zu dieser Zeit werden die vergangenen Werte A1 und A2 der Steigungen, welche in derselben Betriebsumgebung in der Vergangenheit berechnet wurden, ausgelesen.
Dann wird die Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249 basierend auf der Steigung A3, welche in dem gegenwärtigen Vorgang berechnet wird, und den ausgelesenen vergangenen Werten A1 und A2 berechnet.
Ferner kann, wie unter Bezugnahme auf die 12A und 12B beschrieben ist, in dem Fall, wenn die Verschlechterungsrate basierend auf der Steigung während der vorübergehenden Änderung der Mehrzahl von Malen der Sensorzellausgaben berechnet wird, die Verschlechterungsratenberechnungseinheit 42 die berechnete Mehrzahl von Steigungen durch ein Mitteln derselben verwenden.
Ähnlich kann eine Mehrzahl von berechneten Werten des Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnisses B/B0, welches zur Berechnung der Verschlechterungsrate C in Schritt S108 der 6 verwendet wird, gemittelt und verwendet werden.
In 13 ist eine Mehrzahl von Malen der Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnisse B/B0 durch ein Bezugszeichen G repräsentiert.
In der Zeichnung zeigt n eine beliebige Berechnungszahl an.
Wie in 13 gezeigt ist, kann ein Mittelwert G_ave der Reaktionsgeschwindigkeitsverhältnisse G, welche zu fünf Zeiten erlangt werden, beispielsweise berechnet werden und zum Berechnen der Verschlechterungsrate C verwendet werden.
Hier wird unter Verwendung von N + fünften Daten G(n + 5) für ein Beispiel ein Mittelwert G_ave(n + 5) der fünf Daten einschließlich all der Daten in den letzten vier von den N + fünften, welche G(n + 1), G(n + 2), G(n + 3) und G(n + 4) sind, berechnet.
Es sei festgehalten, dass die Daten, welche in dem Mittelwertbildungsvorgang verwendet werden, nicht auf die neuesten kontinuierlichen Daten beschränkt sind, sondern es auch möglich ist, beispielsweise nur einen Teil von Daten zu verwenden, in welchen heterogene Daten entfernt sind.
Beispielsweise werden der Mittelwert G_ave(n) der N-ten Daten G(n) in 13 und der Mittelwert G_ave(n + 1) der N + 1-ten Daten G(n + 1), die N + 3-ten G(n + 3), welche klar heterogen sind, ausgeschlossen, und der Mittelungsvorgang wird ausgeführt.
Ferner kann, wenn die Betriebsumgebung, in welcher die Verschlechterungserfassungsfunktion durchgeführt wird, in einem Zustand ist, in dem die Maschine 20 gestoppt ist wie beispielsweise wenn die Zündung beispielsweise aus ist, die Schalteinheit 41 für die angelegte Spannung die an die Pumpzelle angelegte Spannung Vp durch ein Stoppen des Anlegens der Pumpzellanlegespannung Vp an die Pumpzelle 246 schalten, anstelle einer Operation zum Verringern der an die Pumpzelle angelegten Spannung von der normalen Spannung Vp0 zu dem vorbestimmten Wert Vp1.
Als ein Ergebnis kann, da es nicht notwendig ist, Leistung von der SCU zu der Pumpzelle 246 zuzuführen, wenn die Verschlechterungserfassungsfunktion durchgeführt wird, unterdrückt werden, dass eine Verschlechterung in der Kraftstoffeffizienz auftritt.
Ferner ist, obwohl die ersten und zweiten NOx-Sensoren 24, 30, welche die Konfiguration haben, in welcher sowohl die Pumpzelle 246 als auch die Sensorzelle 249 in der einzelnen Messkammer 242 angeordnet sind, beispielhaft in der obigen Ausführungsform beschrieben ist, die Konfiguration nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann der NOx-Sensor eine Mehrzahl von Messkammern haben, und die Pumpzelle und die Sensorzelle können jeweils in unterschiedlichen Messkammern angeordnet sein. Ein Beispiel einer solchen Konfiguration ist in 14 gezeigt.
Ein Sensorelement 110a eines NOx-Sensors 110, welcher in 14 gezeigt ist, weist eine erste Kammer 14, welche einen Abgaseinlass hat, und eine zweite Kammer 16, welche mit der ersten Kammer 14 über einen Drosselabschnitt 15 kommuniziert, auf. Beide der Kammern 14, 15 entsprechen der Messkammer 242 der obigen Ausführungsform.
Eine Pumpzelle 31 hat ein Paar von Elektroden 32, 33 und eine der Elektroden 32 ist angeordnet, um in der ersten Kammer 14 freiliegend zu sein.
Eine Überwachungszelle 34 hat eine Elektrode 36 und eine gemeinsame Elektrode 38, welche positioniert sind, um einander zugewandt zu sein, und die Elektrode 36 ist angeordnet, um in der zweiten Kammer freiliegend zu sein.
Ähnlich ist eine Sensorzelle 35 benachbart zu der Überwachungszelle 34 angeordnet und hat eine Elektrode 37 und die gemeinsame Elektrode 38 positioniert, um einander zugewandt zu sein, und die Elektrode 37 ist angeordnet, um in der zweiten Kammer freiliegend zu sein.
Wie obenstehend beschrieben ist, kann auch in einer Konfiguration, in welcher die Pumpzelle 31 und die Sensorzelle 35 in unterschiedlichen Messkammern (der ersten Kammer 14 und der zweiten Kammer 16) angeordnet sind, jede Funktion wie beispielsweise die Verschlechterungserfassungsfunktion der obigen Ausführungsform durchgeführt werden.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezifischen Beispiele beschränkt.
Das heißt, dass diejenigen, in welchen Designmodifikationen angemessen durch Fachleute an diesen spezifischen Beispielen getätigt wurden, ebenso im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind, solange sie die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Beispielsweise sind Elemente, welche in jedem der oben beschriebenen spezifischen Beispiele enthalten sind, und Anordnungen, Materialien, Bedingungen, Formen, Größen und dergleichen davon nicht auf diese, welche beispielhaft beschrieben sind, beschränkt und können angemessen geändert werden.
Zusätzlich kann jedes Element, welches in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen enthalten ist, kombiniert werden, solange technisch möglich, und Kombinationen davon sind ebenso im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Die Konfiguration, in welcher die an die Pumpzelle angelegte Spannung stufenweise von Vp0 zu Vp1 verringert wird, wenn die Verschlechterungserfassungsfunktion der Sensorzelle 249 durchgeführt wird, wurde in der obigen Ausführungsform beispielhaft dargestellt.
Es ist jedoch ausreichend genug, dass die Ausgabe der Sensorzelle 249 die vorübergehende Änderung gemäß dem Schalten der angelegten Spannung der Pumpzelle 246 erzeugt, es ist beispielsweise möglich, zu konfigurieren, dass die an die Pumpzelle angelegte Spannung stufenweise erhöht wird.
Ähnlich ist ein Kurvenverlauf der Spannungsänderung während des Schaltens der an die Pumpzelle angelegten Spannung Vp nicht auf einen Stufenkurvenverlauf beschränkt und ein beliebiger Kurvenverlauf, welcher eine vorübergehende Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle 249 erzeugen kann, kann verwendet werden.
Obwohl die Konfiguration zum Berechnen der Verschlechterungsrate C der Sensorzelle 249 basierend auf dem Verhältnis zwischen dem normalisierten Wert B der Steigung A und dem anfänglichen Wert B0 entsprechend dem Wert B in der obigen Ausführungsform beispielhaft dargestellt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann anstelle des Normalisierens der Steigung A die Verschlechterungsrate C basierend auf einem Verhältnis zwischen der Steigung A und der Steigung A0 der anfänglichen Charakteristiken erlangt werden, oder die Verschlechterungsrate C kann durch ein Verfahren anders als ein Vergleichen des Verhältnisses der Steigung A und der Steigung A0 erlangt werden.
Ferner kann konfiguriert werden, dass die Verschlechterungsrate C durch ein Verfahren anders als den Vergleich mit dem anfänglichen Wert erlangt wird, wie beispielsweise ein Vergleichen der Steigung A mit einem Grenzwert anders als der Steigung A0 der anfänglichen Charakteristik oder unter Verwendung einer Funktion.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-175013 [0003, 0007, 0008, 0252, 0253, 0256, 0257, 0261, 0264, 0266]

Claims

Steuervorrichtung (40) zum Steuern eines Betriebs eines Gassensors (24, 30), wobei die Steuervorrichtung (40) Folgendes aufweist: eine Pumpzelle (246) zum Anpassen einer Sauerstoffkonzentration eines erfassten Gases gemäß einer angelegten Spannung (Vp); eine Sensorzelle (249) zum Erfassen einer Konzentration einer spezifischen Gaskomponente aus dem erfassten Gas nachdem die Sauerstoffkonzentration durch die Pumpzelle (246) angepasst worden ist; eine Schalteinheit (41) für eine angelegte Spannung zum Schalten der angelegten Spannung der Pumpzelle (246); und eine Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) zum Berechnen einer Verschlechterungsrate (C) der Sensorzelle (249) basierend auf einer Steigung (A) während einer vorübergehenden Änderung in einer Ausgabe der Sensorzelle (249) gemäß einer Änderung der angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung angelegt wird.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach Anspruch 1, wobei die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung die angelegte Spannung der Pumpzelle (246) stufenweise auf einen vorbestimmten Wert verringert.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Verschlechterungsrate der Sensorzelle (249) basierend auf einem Verhältnis zwischen der Steigung (A) während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle (249) gemäß dem Schalten der angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung angelegt wird, und einem anfänglichen Wert (A0) berechnet.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach Anspruch 3, wobei die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Steigung während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle (249) gemäß der Änderung in der angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung angelegt wird, berechnet; die berechnete Steigung durch ein Dividieren der berechneten Steigung durch einen Ausgabefluktuationsbetrag (ΔIp) der Pumpzelle (246), welcher das Schalten der angelegten Spannung begleitet, normalisiert wird; und die Verschlechterungsrate der Sensorzelle (249) basierend auf einem Verhältnis zwischen der normalisierten Steigung (B) und einem normalisierten anfänglichen Wert (B0) berechnet wird.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei nach dem Schalten der angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung angelegt wird, die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Ausgaben (Is1, Is2) der Sensorzellen (249) zu zwei beliebigen Zeitpunkten innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, bevor die Ausgabe der Sensorzelle (249) stabilisiert ist, als einen Startpunkt (P1) und einen Endpunkt (P2) erfasst; und die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) eine Steigung eines Liniensegments, welches den Startpunkt (P1) und den Endpunkt (P2) verbindet, als die Steigung während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle (249) berechnet.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) gemäß Anspruch 5, wobei der Startpunkt (P1) die Ausgabe der Sensorzelle (249) an einem beliebigen einen eines Punktes aufweist, wenn er ein niedrigster Abnahmepunkt des Pumpzellausgabestromes wird, welcher gemäß dem Schalten der angelegten Spannung erzeugt wird (P11), einem Punkt, wenn die erste vorbestimmte Zeit nach dem Schalten der angelegten Spannung verstrichen ist (P13), oder einem Punkt, wenn ein erster vorbestimmter Prozentsatz des anfänglichen Wertes des Ausgabefluktuationsbetrags der Sensorzelle (249) erreicht wird, welcher gemäß dem Schalten der an die Pumpzelle (246) angelegten Spannung erzeugt wird (P12); und der Endpunkt (P2) die Ausgabe der Sensorzelle (249) zu einem beliebigen einen eines Punktes aufweist, wenn die zweite vorbestimmte Zeit nach dem Schalten der angelegten Spannung verstrichen ist (P21), oder einem Punkt, wenn ein zweiter vorbestimmter Prozentsatz des anfänglichen Wertes des Ausgangsfluktuationsbetrags der Sensorzelle (249) erreicht wird, welcher gemäß dem Schalten der angelegten Spannung erzeugt wird (P22).
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) den Startpunkt (P1) und den Endpunkt (P2) durch ein Mitteln von Ausgaben einer Mehrzahl von Sensorzellen (249) in einer vorbestimmten Startpunktzeitdauer, welche den Startpunkt (P1) aufweist, und einer vorbestimmten Endpunktzeitdauer, welche den Endpunkt (P2) aufweist, berechnet, und die Steigung unter Verwendung des berechneten Startpunkts (P1) und des Endpunkts (P2) berechnet.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung das Schalten der angelegten Spannung eine Mehrzahl von Malen durchführt; die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Steigung während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle (249) eine Mehrzahl von Malen gemäß der Anzahl von Malen, die die angelegte Spannung durch die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung geschaltet wird, berechnet; und die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Verschlechterungsrate der Sensorzelle (249) basierend auf einer Mehrzahl von berechneten Steigungen berechnet.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach Anspruch 8, wobei die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) eine Verschlechterungsrate der Sensorzelle (249) basierend auf einem Mittelwert berechnet, welcher durch ein Mitteln eines Teils oder aller der Mehrzahl von Steigungen erhalten wird.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Gassensor (24, 30) in einem Abgassystem (ES) einer internen Verbrennungsmaschine (20) installiert ist und konfiguriert ist, um eine Konzentration einer spezifischen Gaskomponente aus dem Abgas der internen Verbrennungsmaschine (20) zu erfassen; die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung die angelegte Spannung in einer vorbestimmten Betriebsumgebung der internen Verbrennungsmaschine (20) schaltet, in welcher ein Betrag des Abgases stabil ist, und die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Verschlechterungsrate berechnet.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach Anspruch 10, wobei die vorbestimmte Fahrumgebung beziehungsweise Betriebsumgebung die Zeit aufweist, wenn eine Zündung aus ist.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die vorbestimmte Betriebsumgebung die Zeit aufweist, wenn die interne Verbrennungsmaschine (20) gestoppt ist; die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung die angelegte Spannung durch ein Stoppen der Anwendung der angelegten Spannung an die Pumpzelle (246) schaltet, wenn die interne Verbrennungsmaschine (20) gestoppt ist.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung ein Schalten der angelegten Spannung eine Mehrzahl von Malen in einer einzelnen Zeitdauer durchführt, in welcher die interne Verbrennungsmaschine (20) kontinuierlich die vorbestimmte Betriebsumgebung erfüllt; die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Steigung während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle (249) gemäß der Mehrzahl von Malen des Schaltens der angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung angelegt wird, berechnet; und die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Verschlechterungsrate der Sensorzelle (249) basierend auf der Mehrzahl von berechneten Steigungen berechnet.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Steigung während der vorübergehenden Änderung in der Ausgabe der Sensorzelle (249) gemäß dem Schalten der angelegten Spannung, welche durch die Schalteinheit (41) für die angelegte Spannung angelegt wird, berechnet; und die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) die Verschlechterungsrate der Sensorzelle (249) basierend auf der berechneten Steigung und einem vergangenen Wert einer Steigung, welcher unter derselben Betriebsumgebung in der Vergangenheit berechnet wurde, berechnet.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Gassensor (24, 30) eine Überwachungszelle (248) zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration, welche durch die Pumpzelle (246) angepasst ist, aufweist.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Gassensor (24, 30) eine Messkammer (242) aufweist, in welche das erfasste Gas eingeführt wird; und die Pumpzelle (246) und die Sensorzelle (249) in der Messkammer angeordnet sind.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Gassensor (24, 30) eine Ausgabekorrektureinheit (43) aufweist zum Lernen eines Korrekturbetrags der Ausgabe der Sensorzelle (249) basierend auf der Verschlechterungsrate, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) berechnet wird.
Steuervorrichtung (40) zum Steuern des Gassensors (24, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Gassensor (24, 30) eine Abnormalitätsbestimmungseinheit (11) zum Bestimmen einer Verschlechterung von Emission basierend auf der Verschlechterungsrate, welche durch die Verschlechterungsratenberechnungseinheit (42) berechnet wird, aufweist.