Die
Erfindung betrifft ein Brennkraftmaschinen-Gaskonzentrationserfassungssystem zur
Erfassung der Konzentration einer spezifizierten Gaskomponente in
dem Abgas einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage eines Erfassungswerts
eines zusammengesetzten Gaskonzentrationssensors (Gaskonzentrationssensors
der dualen Bauart).The
The invention relates to an internal combustion engine gas concentration detection system for
Detecting the concentration of a specified gas component in
the exhaust gas of an internal combustion engine based on a detection value
a composite gas concentration sensor (Gaskonzentrationssensors
of the dual design).
Die
Druckschrift DE 101
15 850 A1 offenbart einen NOx-Sensor,
der den im Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 8 angegebenen Aufbau
aufweist. Genauer wird eine Sensorvorrichtung der Verbundschichtbauart
beschrieben, bei der eine Pumpzelle, eine Sensorzelle und eine Überwachungszelle
vorgesehen sind. Die jeweiligen Zellen werden auf der Grundlage
eines Vorrichtungswiderstandswerts eines Elektrolyten, der die jeweiligen
Zellen bildet, in einen aktiven Zustand gehalten.The publication DE 101 15 850 A1 discloses a NO x sensor having the construction indicated in the preamble of claims 1 and 8. More specifically, a composite type sensor device in which a pump cell, a sensor cell, and a monitor cell are provided is described. The respective cells are maintained in an active state based on a device resistance value of an electrolyte constituting the respective cells.
Die
Druckschrift DE 198
52 244 C1 offenbart einen weiteren NOx-Sensor,
wobei in dieser Druckschrift beschrieben ist, dass die Erfassung
NOx fehlerhaft sein kann, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch fett
ist, da dann Ammoniak (NH3) in dem Abgas
enthalten ist.The publication DE 198 52 244 C1 discloses a further NOx sensor, which is described in this publication is that the detection of NO x may be faulty when the air-fuel mixture is rich, since then, ammonia (NH 3) contained in the exhaust gas.
Die
Druckschrift D1 198 59 580 offenbart einen weiteren Abgasmessaufnehmer,
mit dem ebenfalls NOx erfasst werden kann.
Ein herkömmliches Brennkraftmaschinen-Gaskonzentrationserfassungssystem
ist in der japanischen Anmeldung JP-A-H11-271272 offenbart. Bei einer Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung
unter Verwendung eines dualen Gaskonzentrationssensors und zeitweiliger
Durchführung
eines fetten Verbrennens während
eines mageren Verbrennens wird eine NOx-(Stickstoffoxid-)Konzentration
während
des mageren Verbrennens (Verbrennen mit magerer Mischung) erfasst, und
wird eine Sauerstoff-(O2-)Konzentration
während des
fetten Verbrennens (Verbrennung mit fetter Mischung) erfasst, um
dadurch die magere Verbrennung und die fette Verbrennung für die geeignete Zeitdauern
durchzuführen.The document D1 198 59 580 discloses a further Abgasmessaufnehmer, with which also NO x can be detected. A conventional engine gas concentration detection system is in the Japanese application JP-A-H11-271272 disclosed. (Nitric oxide) detected concentration during lean burning (burning of a lean mixture), and an oxygen (O 2 - at an air-fuel ratio control using a dual gas concentration sensor and temporary execution of a fat burning during lean burning is a NO x -) Concentration during rich burning (combustion with rich mixture) detected, thereby performing the lean burn and the rich combustion for the appropriate periods of time.
Während der
mageren Verbrennung der Brennkraftmaschine, beispielsweise in einem
Dreiwege-Katalysator zur Reinigung von dessen Abgas, wird ein Reinigungsverhältnis von
NOx verringert, so dass das durch den Dreiwege-Katalysator
gelangende Abgas NOx enthält. Dabei
entnimmt der Gaskonzentrationssensor Sauerstoff aus dem Abgas, das
in einer Kammer eingeführt
wird und zu erfassen ist, und erfasst die NOx-Konzentration
als eine spezifizierte Gaskomponente.During the lean burn of the engine, for example, in a three-way catalyst for purifying the exhaust gas thereof, a purifying ratio of NO x is decreased so that the exhaust gas passing through the three-way catalyst contains NO x . Here, the gas concentration sensor takes oxygen from the exhaust gas, which is introduced into a chamber and is to be detected, and the detected x NO concentration than a specified gas component.
Dabei ändert sich
das in die Kammer eingeführte
Abgas von einer kraftstoffarmen Atmosphäre über ein stöchiometrisches Kraftstoffverhältnis zu
einer kraftstoffreichen Atmosphäre.
Diese Änderung des
in die Kammer eingeführten
Abgases zu der fetten Atmosphäre
erzeugt Ammoniak (NH3). Dann bewirkt dieses,
dass der Gaskonzentrationssensor nicht korrekt die NOx-Konzentration
in dem Abgas erfassen kann, da eine Ammoniak-Komponente zu dem Erfassungswert
der NOx-Konzentration
hinzugefügt
ist.In this case, the introduced into the chamber exhaust gas changes from a low-fuel atmosphere via a stoichiometric fuel ratio to a fuel-rich atmosphere. This change of the exhaust gas introduced into the chamber to the rich atmosphere generates ammonia (NH 3 ). Then causes this that the gas concentration sensor can not correctly detect the concentration of NOx in the exhaust gas as an ammonia component to the detection value of the NOx concentration is added.
Somit
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brennkraftmaschinen-Gaskonzentrationserfassungssystem
zu schaffen, das korrekt eine NOx-Konzentration
erfassen kann, ohne das er durch eine Ammoniak-Komponente beeinträchtigt wird.Thus, the present invention has for its object to provide an engine gas concentration detection system which can properly detect a NOx concentration without being affected by an ammonia component.
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, wie es in Patentanspruch
1 dargelegt ist und wie es alternativ in Patentanspruch 8 dargelegt
ist.These
Task is solved by a method as in claim
1 and as set forth alternatively in claim 8
is.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.advantageous
Embodiments are in the dependent
claims
Are defined.
1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, bei der
ein Brennkraftmaschinen-Gaskonzentrationserfassungssystem
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
und einem zweiten Ausführungsbeispiel
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung angewendet wird, 1 FIG. 12 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which an internal combustion engine gas concentration detection system according to a first embodiment and a second embodiment of the preferred embodiments of the present invention is applied. FIG.
2 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Gaskonzentrationssensors als ein NOx-Sensor in dem Gaskonzentrationserfassungssystem
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel, 2 shows a sectional view of a gas concentration sensor as a NO x sensor in the gas concentration detection system according to the first embodiment,
3 zeigt
eine Schnittansicht des Gaskonzentrationssensors gemäß 2, three shows a sectional view of the gas concentration sensor according to 2 .
4 zeigt
ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung des Gaskonzentrationserfassungssystems
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, 4 10 is a circuit diagram of an electric circuit of the gas concentration detection system according to the first embodiment of the preferred embodiments of the present invention;
5 zeigt
ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung einer Maskierungssteuerung
einer CPU in einer Steuerungsschaltung darstellt, die in dem Gaskonzentrationserfassungssystem
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, 5 FIG. 12 is a flowchart showing the processing of a masking control of a CPU in a control circuit used in the gas concentration detection system according to the first embodiment; FIG.
6 zeigt
Zeitverläufe
eines Zustands des Übergangs
der Größen verschiedener
Arten von Steuerungen im Ansprechen auf die Verarbeitung gemäß 5, 6 FIG. 15 shows time histories of a state of transition of sizes of various types of controllers in response to the processing in FIG 5 .
7 zeigt
ein Flussdiagramm einer ersten Abänderung der Verarbeitung der
Maskierungssteuerung der CPU der Steuerungsschaltung, die in dem Gaskonzentrationserfassungssystem
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
verwendet wird, 7 FIG. 12 is a flowchart showing a first modification of the processing of the masking control of the CPU of the control circuit included in the gas concentration detection system according to FIG first embodiment is used
8 zeigt
Zeitverläufe
einer Gaskonzentrationsschätzverarbeitung
bei der Maskierungssteuerung gemäß 7, 8th FIG. 15 shows time charts of a gas concentration estimation processing in the masking control according to FIG 7 .
9 zeigt
Zeitverläufe,
die einen Übergangszustand
der Größen verschiedener
Arten von Steuerungen im Ansprechen auf die Verarbeitung gemäß 7 und 8 darstellen, 9 FIG. 12 shows time histories illustrating a transition state of the sizes of various types of controllers in response to the processing according to FIG 7 and 8th represent
10 zeigt
ein Flussdiagramm einer zweiten Abänderung der Verarbeitung der
Maskierungssteuerung in der CPU der Steuerungsschaltung, die in
dem Gaskonzentrationserfassungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, 10 12 is a flowchart showing a second modification of the processing of the masking control in the CPU of the control circuit used in the gas concentration detection system according to the first embodiment;
11 zeigt
ein Kennfeld zur Einstellung eines Maskierungszeitpunkt gemäß 10 entsprechend
einem Fahrzustand, 11 shows a map for setting a masking time according to 10 according to a driving condition,
12 zeigt
ein Kennfeld zur Einstellung eines Maskierungsaufhebungszeitpunkt
gemäß 10 entsprechend
dem Fahrzustand, 12 FIG. 15 shows a map for setting a masking cancellation timing according to FIG 10 according to the driving condition,
13 zeigt
Zeitverläufe,
die einen Übergangszustand
der Größen verschiedener
Arten von Steuerungen im Ansprechen auf die Verarbeitung gemäß 10 darstellen, 13 FIG. 12 shows time histories illustrating a transition state of the sizes of various types of controllers in response to the processing according to FIG 10 represent
14 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine dritte Abänderung der Verarbeitung der
Maskierungssteuerung der CPU der Steuerungsschaltung darstellt,
die in dem Gaskonzentrationserfassungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, 14 12 is a flowchart showing a third modification of the processing of the masking control of the CPU of the control circuit used in the gas concentration detection system according to the first embodiment;
15 zeigt
Zeitverläufe,
die einen Übergangszustand
der Größen verschiedener
Arten von Steuerungen im Ansprechen auf die Verarbeitung gemäß 14 darstellen, 15 FIG. 12 shows time histories illustrating a transition state of the sizes of various types of controllers in response to the processing according to FIG 14 represent
16 zeigt
eine schematische Darstellung des Gaskonzentrationssensors, der
einen NOx-Sensor bildet, in dem Gaskonzentrationserfassungssystem
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, 16 shows a schematic representation of the gas concentration sensor forming a NOx sensor in the gas concentration detection system according to a second embodiment of the invention,
17 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der Maskierungssteuerung
der CPU der Steuerungsschaltung darstellt, dass in den Gaskonzentrationserfassungssystem
der Brennkraftmaschine gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
verwendet wird, und 17 FIG. 12 is a flowchart showing processing of the masking control of the CPU of the control circuit used in the gas concentration detection system of the internal combustion engine according to the second embodiment; and FIG
18 zeigt
Zeitverläufe,
die einen Übergangszustand
der Größen verschiedener
Arten von Steuerungen im Ansprechen auf die Verarbeitung gemäß 17 darstellt. 18 FIG. 12 shows time histories illustrating a transition state of the sizes of various types of controllers in response to the processing according to FIG 17 represents.
Die
Erfindung ist nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben.The
Invention is hereinafter based on preferred embodiments
described.
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIELFIRST EMBODIMENT
Gemäß 1 ist
eine Brennkraftmaschine 1 als Maschine der Vier-Zylinder-Vier-Takt-Ottomotorbauart
aufgebaut, und deren Ansaugluft gelangt von stromaufwärts durch
eine Luftreinigungseinrichtung 2, einem Ansaugluftdurchlass 3,
einem Drosselklappenventil 4, einem Auffangbehälter 5 und
einem Ansaugkrümmer 6,
wird mit aus einer Einspritzeinrichtung (Kraftstoffeinspritzventil,
Injektor) 7 eingespritztem Kraftstoff in dem Ansaugkrümmer 6 gemischt, und
wird als Luft-Kraftstoff-Mischung
mit einem vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu den jeweiligen Zylindern verteilt und zugeführt. Weiterhin wird einer Zündeinrichtung 9,
die direkt mit einer Zündkerze 8 verbunden
ist, die in jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen
ist, ein Zündsignal
aus einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 30 zugeführt, und
das Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Zylinder wird mit einem vorbestimmten
Zeitverlauf durch die Funkenzündung
der Zündkerze 8 verbrannt.According to 1 is an internal combustion engine 1 is constructed as a four-cylinder four-stroke gasoline engine type engine, and its intake air passes from upstream through an air cleaner 2 , an intake air passage three , a throttle valve 4 , a collection container 5 and an intake manifold 6 , comes with from an injection device (fuel injector, injector) 7 injected fuel in the intake manifold 6 is mixed, and is distributed as an air-fuel mixture with a predetermined air-fuel ratio to the respective cylinders and supplied. Furthermore, an ignition device 9 that directly with a spark plug 8th connected in each cylinder of the internal combustion engine 1 is provided, an ignition signal from an electronic control unit (ECU) 30 supplied, and the air-fuel mixture in each cylinder is at a predetermined timing by the spark ignition of the spark plug 8th burned.
Nach
der Verbrennung gelangt das Abgas durch einen Abgaskrümmer 11 und
einen Abgasdurchlass 12. Das Gas weist CO (Kohlenstoffmonoxid),
HC (Kohlenwasserstoff) und dergleichen auf, die schädliche Komponenten
sind, und wird durch einen Dreiwege-Katalysator 13 gereinigt,
der in dem Abgasdurchlass 12 vorgesehen ist und katalytische Komponenten
wie Platin und Rhodium sowie Zusätze
wie Cer (Cerium) und Lanthan aufweist. Das Gas weist weiterhin NOx und dergleichen auf, die ebenfalls schädliche Komponenten
sind, wird durch einen NOx verschließenden reduzierenden
Katalysator (NOx-Verschluß-Reduktionskatalysator) 14 gereinigt, der
stromaufwärts
davon vorgesehen ist, und wird dann in die Atmosphäre ausgestoßen.After combustion, the exhaust gas passes through an exhaust manifold 11 and an exhaust passage 12 , The gas has CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon) and the like, which are harmful components, and is passed through a three-way catalyst 13 cleaned in the exhaust passage 12 is provided and has catalytic components such as platinum and rhodium and additives such as cerium (cerium) and lanthanum. The gas further has NO x and the like, which are also harmful components, by a NO x occluding reducing catalyst (NO x closure reduction catalyst) 14 cleaned, which is provided upstream thereof, and is then discharged into the atmosphere.
Weiterhin
ist eine Luftströmungsmesseinrichtung 21 in
dem Ansaugdurchlass 3 stromabwärts von der Luftreinigungseinrichtung 2 vorgesehen,
um eine pro Zeiteinheit durch die Luftreinigungseinrichtung 2 gelangende
Menge von Ansaugluft QA zu erfassen. Weiterhin ist die Drosselklappe 4 mit
einem Drosselklappenwinkelsensor 22 versehen, der ein analoges
Signal im Ansprechen auf einen Drosselklappenwinkel TA erfasst,
und es wird mittels eines Ein-/Aus-Signal aus einem (nicht gezeigten)
Leerlaufschalter erfasst, dass das Drosselklappenventil 4 annähernd geschlossen
ist. Weiterhin ist der Auffangbehälter 5 mit einem Ansaugdrucksensor 23 versehen,
der einen Ansaugdruck PM erfasst. Darüber hinaus ist der Zylinderblock
der Brennkraftmaschine 1 mit einem Kühlwassertemperatursensor 24 versehen,
der die Kühlwassertemperatur
THW der Brennkraftmaschine 1 erfasst.Furthermore, an air flow measuring device 21 in the suction passage three downstream of the air cleaner 2 provided to one per unit time by the air purifier 2 reaching amount of intake air QA to capture. Furthermore, the throttle is 4 with a throttle angle sensor 22 is detected, which detects an analog signal in response to a throttle angle TA, and it is detected by means of an on / off signal from an (not shown) idle switch that the throttle valve 4 is almost closed. Furthermore, the collection container 5 with a suction pressure sensor 23 provided which detects an intake pressure PM. In addition, the cylinder block of the internal combustion engine 1 with a cooling water temperature sensor 24 provided, the cooling water temperature THW of the internal combustion engine 1 detected.
Die
Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Kurbelwellenwinkelsensor 25 versehen,
der die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 1 erfasst. Weiterhin ist
stromaufwärts
von dem Dreiwegekatalysator 13 in dem Abgasdurchlass 12 ein
Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 26 zur
Ausgabe eines linearen Spannungssignals VOX1 vorgesehen, der auf
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des aus
der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßenen Abgases anspricht. Weiterhin
ist zwischen dem Dreiwegekatalysator 13 und dem NOx verschließenden reduzierenden Katalysator 14 in
dem Abgasdurchlass 12 ein Sauerstoffsensor 27 zur
Erfassung der Umkehrung des Abgases von einer kraftstoffmageren
Atmosphäre
zu einer kraftstoffreichen Atmosphäre oder von der fetten Atmosphäre zu der
mageren Atmosphäre
vorgesehen. Weiterhin ist stromabwärts des NOx verschließenden reduzierenden
Katalysators 14 in dem Abgasdurchlass 12 ein NOx-Sensor 28 zur Erfassung von NOx in dem durch den NOx verschließenden reduzierenden Katalysators 14 gelangenden
Abgas angeordnet. Weiterhin ist der NOx verschließende reduzierende Katalysator 14 mit
einem Abgastemperatursensor 29 zur Erfassung der Abgastemperatur
THG des Abgases in dem NOx verschließenden reduzierenden
Katalysators 14 vorgesehen.The internal combustion engine 1 is with a crankshaft angle sensor 25 provided, the speed NE of the internal combustion engine 1 detected. Furthermore, upstream of the three-way catalyst 13 in the exhaust passage 12 an air-fuel ratio sensor 26 for outputting a linear voltage signal VOX1, which is based on the air-fuel ratio λ of the engine 1 discharged exhaust gas responds. Furthermore, between the three-way catalyst 13 and the NO x occluding reducing catalyst 14 in the exhaust passage 12 an oxygen sensor 27 for detecting the inversion of the exhaust gas from a lean-lean atmosphere to a fuel-rich atmosphere or from the rich atmosphere to the lean atmosphere. Further, downstream of the NO x occluding reducing catalyst 14 in the exhaust passage 12 a NO x sensor 28 for detecting NO x in the NO x occluding reducing catalyst 14 arranged exhaust gas arranged. Furthermore, the NO x occluding reducing catalyst 14 with an exhaust gas temperature sensor 29 for detecting the exhaust gas temperature THG of the exhaust gas in the NO x occluding reducing catalyst 14 intended.
Die
ECU 30 zur Steuerung des Antriebszustands der Brennkraftmaschine 1 ist
als eine Logikberechnungsschaltung aufgebaut, die als zentrale Einheiten
eine CPU als eine zentrale Verarbeitungseinheit zur Durchführung verschiedener
Arten von bekannten Computerprozessen, ein ROM (Festspeicher, read
only memory) zum Speichern eines Steuerungsprogramms und eines Steuerungskennfelds, ein
RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff, random access memory) zum
Speichern verschiedener Arten von Daten, ein Sicherungs-RAM (backup
RAM) und dergleichen aufweist. Sie ist über einen Bus mit einem Eingangsanschluss
zur Eingabe des Erfassungssignals aus den verschiedenen Arten von
Sensoren und einem Ausgangsanschluss zur Ausgabe eines Steuerungssignals
zu verschiedenen Arten von Betätigungsgliedern
und dergleichen verbunden. Weiterhin ist die ECU 30 mit
einer Steuerungsschaltung 200 zur Steuerung eines Gaskonzentrationssensors 100 und
seiner peripheren Vorrichtungen versehen.The ECU 30 for controlling the drive state of the internal combustion engine 1 is constructed as a logic calculating circuit having as central units a CPU as a central processing unit for performing various kinds of known computer processes, a ROM (read only memory) for storing a control program and a control map, a random access memory (RAM) access memory) for storing various types of data, a backup RAM, and the like. It is connected via a bus to an input terminal for inputting the detection signal from the various types of sensors and an output terminal for outputting a control signal to various types of actuators and the like. Furthermore, the ECU 30 with a control circuit 200 for controlling a gas concentration sensor 100 and its peripheral devices.
Dieser
ECU 30 werden über
den Eingangsanschluss verschiedener Arten von Sensorsignalen wie
die Menge der Ansaugluft QA aus der Luftströmungsmesseinrichtung 21,
der Drosselklappenwinkel TA aus den Drosselklappenwinkelsensor 22,
der Ansaugdruck PM aus dem Ansaugdrucksensor 23, die Kühlwassertemperatur
THW aus dem Wassertemperatursensor 24 und die Maschinendrehzahl
NE aus dem Kurbelwellenwinkelsensor 25 zugeführt. Die Menge
der Kraftstoffeinspritzung TAU, ein Zündzeitverlauf Ig und dergleichen
werden auf der Grundlage dieser Sensorsignale berechnet, und es
werden Steuerungssignale über
den Ausgangsanschluss zu der Einspritzeinrichtung 7, der
Zündeinrichtung 9 und dergleichen
jeweils ausgegeben.This ECU 30 are across the input port of various types of sensor signals such as the amount of intake air QA from the air flow meter 21 , the throttle angle TA from the throttle angle sensor 22 , the suction pressure PM from the suction pressure sensor 23 , the cooling water temperature THW from the water temperature sensor 24 and the engine speed NE from the crankshaft angle sensor 25 fed. The amount of fuel injection TAU, an ignition timing Ig, and the like are calculated on the basis of these sensor signals, and control signals are transmitted via the output port to the injector 7 , the ignition device 9 and the like, respectively.
Weiterhin
wird eine Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis
eines Luft-Kraftstoff-Gemischs auf der Grundlage des Abgases durch
das Spannungssignal VOX1 aus dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 26 durchgeführt, das
der ECU 30 zugeführt
wird. Dann wird ein Umkehrungspunkt, an dem sich das Abgas von der
mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre
oder von der fetten Atmosphäre zu
der mageren Atmosphäre
umkehrt, durch das Spannungssignal VOX2 aus dem Sauerstoffsensor 27 erfasst,
das der ECU 30 zugeführt
wird. Weiterhin werden eine Sauerstoffkonzentration und eine NOx-Konzentration in dem Abgas durch das der Steuerungsschaltung 200 in
der ECU 30 zugeführten Ausgangssignal
aus dem NOx-Sensor 28 erfasst.Further, a determination of an air-fuel ratio of an air-fuel mixture based on the exhaust gas by the voltage signal VOX1 from the air-fuel ratio sensor becomes 26 carried out by the ECU 30 is supplied. Then, a reversal point at which the exhaust gas from the lean atmosphere to the rich atmosphere or from the rich atmosphere to the lean atmosphere is reversed by the voltage signal VOX2 from the oxygen sensor 27 recorded by the ECU 30 is supplied. Further, an oxygen concentration and a NOx concentration in the exhaust gas by the control circuit 200 in the ECU 30 supplied output signal from the NO x sensor 28 detected.
Nachstehend
ist anhand der 2, 3 und 4 ein
Umriss des Gaskonzentrationserfassungssystems beschrieben. Der Gaskonzentrationssensor
verwendet einen Gaskonzentrationssensor der Begrenzungsstrombauart,
um die Sauerstoffkonzentration dem Abgas aus der Brennkraftmaschine 1 zu
erfassen, bei dem es sich um das zu erfassende Gas handelt, und
um die NOx-Konzentration als die Konzentration
der spezifizierten Gaskomponente zu erfassen. Ein Gaskonzentrationssensor 100,
der den NOx-Sensor 28 bildet, ist nachstehend
unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.The following is based on the 2 . three and 4 an outline of the gas concentration detection system is described. The gas concentration sensor uses a gas concentration sensor of the limiting current type to the oxygen concentration of the exhaust gas from the internal combustion engine 1 to detect, which is the gas to be detected, and to detect the NO x concentration as the concentration of the specified gas component. A gas concentration sensor 100 which is the NO x sensor 28 is below with reference to 2 and three described.
Wie
es in 2 gezeigt ist, weist der Gaskonzentrationssensor 100 eine
Drei-Zellen-Struktur einschließlich
einer Pumpzelle 110, einer Überwachungszelle 120 und
einer Sensorzelle 130 auf und ist als dualer Gassensor
ausgeführt,
der in der Lage ist, die Sauerstoffkonzentration und die NOx-Konzentration in dem Abgas gleichzeitig
zu erfassen. Dabei zeigt 2(a) eine
Querschnittsdarstellung des Aufbaus der Spitze einer Sensorvorrichtung
und zeigt 2(b) eine Querschnittsdarstellung
entlang einer Linie A-A gemäß 2(a).As it is in 2 is shown, the gas concentration sensor 100 a three-cell structure including a pump cell 110 , a monitoring cell 120 and a sensor cell 130 and is designed as a dual gas sensor which is able to detect the oxygen concentration and the NO x concentration in the exhaust gas simultaneously. It shows 2 (a) a cross-sectional view of the structure of the tip of a sensor device and shows 2 B) a cross-sectional view along a line AA according to 2 (a) ,
Wie
es in 2 gezeigt ist, sind in dem Gaskonzentrationssensor 100 Festelektrolyten
(feste elektrolytische Vorrichtungen) 141 und 142,
die aus Sauerstoffionen leitendem Material hergestellt sind, in
der Form einer Platte ausgebildet, und sind vertikal mit einer vorbestimmten
Lücke über eine
Abstandshalterung 143 geschichtet, die aus einem isolierenden
Material wie Aluminiumoxid hergestellt ist. Von diesem ist in dem
Festelektrolyten 141 eine Stiftöffnung 141a ausgeführt. Durch
die Stiftöffnung 141a wird
das Abgas um den Gaskonzentrationssensor 100 herum in eine
erste Kammer 144 eingeführt.
Die erste Kammer 144 kommuniziert mit einer zweiten Kammer 146 über ein
Drosselteil 145. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 147 eine
poröse
Diffusionsschicht.As it is in 2 are shown in the gas concentration sensor 100 Solid electrolytes (solid electrolytic devices) 141 and 142 formed of oxygen ion conductive material, formed in the form of a plate, and are vertical with a predetermined gap via a spacer 143 layered, which is made of an insulating material such as alumina. This is in the solid electrolyte 141 a pin opening 141 executed. Through the pin opening 141 the exhaust gas becomes the gas concentration sensor 100 around in a first chamber 144 introduced. The first chamber 144 communicates with a second chamber 146 via a throttle part 145 , It indicates net the reference number 147 a porous diffusion layer.
Das
Festelektrolyt 142 ist mit einer Pumpzelle 110 versehen,
so dass die Pumpzelle 110 der ersten Kammer 144 zugewandt
ist. Sauerstoff in dem in die erste Kammer eingeführten Abgas
wird durch die Pumpzelle 110 entnommen bzw. eingeführt, und
zu dieser Zeit wird die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erfasst.
Dabei ist in der Pumpzelle 110 ein Paar Elektroden 111 und 112 gebildet,
die das Festelektrolyt 142 sandwichartig umschließen. Die
Elektrode 111 an der ersten Kammer 144 ist als
eine Elektrode ausgebildet, die gegenüber NOx inaktiv
ist (die nur sehr unwahrscheinlich NOx-Gas
zersetzt). Der Sauerstoff in der ersten Kammer 144 wird
durch die Pumpzelle 110 zersetzt und wird durch die Elektrode 112 zu
einem Atmosphärendurchlass 150 ausgestoßen.The solid electrolyte 142 is with a pump cell 110 provided so that the pump cell 110 the first chamber 144 is facing. Oxygen in the exhaust gas introduced into the first chamber is passed through the pumping cell 110 taken out, and at this time, the oxygen concentration in the exhaust gas is detected. It is in the pumping cell 110 a pair of electrodes 111 and 112 formed, which is the solid electrolyte 142 sandwich. The electrode 111 at the first chamber 144 is formed as an electrode which is inactive to NO x (which is very unlikely to decompose NO x gas). The oxygen in the first chamber 144 gets through the pumping cell 110 decomposes and gets through the electrode 112 to an atmosphere passage 150 pushed out.
Weiterhin
ist das Festelektrolyt 141 mit der Überwachungszelle 120 und
der Sensorzelle 130 versehen, so dass sie der zweiten Kammer 146 zugewandt
sind. In der Überwachungszelle 120 wird
ein Stromausgang durch eine elektromotorische Kraft oder eine angelegte
Spannung im Ansprechen auf die Konzentration des Sauerstoffüberschusses
in der zweiten Kammer 146 erzeugt. Weiterhin wird die NOx-Konzentration aus dem durch die Pumpzelle 110 gelangenden
Gases durch die Sensorzelle 130 erfasst.Furthermore, the solid electrolyte 141 with the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 provided so that they are the second chamber 146 are facing. In the monitoring cell 120 becomes a current output by an electromotive force or an applied voltage in response to the concentration of oxygen excess in the second chamber 146 generated. Furthermore, the NO x concentration becomes out of that through the pumping cell 110 passing gas through the sensor cell 130 detected.
Insbesondere
sind, wie es in 2(b) gezeigt ist,
die Überwachungszelle 120 und
die Sensorzelle 130 parallel angeordnet, so dass sie in
Bezug auf die Richtung der Strömung
des Abgases in derselben Position sind. Die Elektrode an dem Atmosphärendurchlass 148 dieser
Zellen 120 und 130 ist als eine gemeinsame Elektrode 122 ausgebildet.
Das heißt,
dass die Überwachungszelle 120 das
Festelektrolyt 141 und die Elektrode 121 und die
gemeinsame Elektrode 122 aufweist, die beide zueinander entgegengesetzt
sind, wobei das Festelektrolyt 141 zwischen ihnen liegt.
Die Sensorzelle 130 weist das Festelektrolyt 141 und
die Elektrode 131 sowie die gemeinsame Elektrode 122 auf,
die beide zueinander entgegengesetzt sind, wobei das Festelektrolyt 141 zwischen
ihnen liegt. Dabei ist die Elektrode 121 der Überwachungszelle 120 (Elektrode
an der zweiten Kammer 146) aus einem Edelmetall wie Au-Pt gebildet,
das inaktiv gegenüber
NOx-Gas ist. Die Elektrode 131 der
Sensorzelle 130 (Elektrode auf der Seite der zweiten Kammer 146)
ist aus einem Edelmetall wie Pt gebildet, das aktiv gegenüber NOx-Gas ist.In particular, as it is in 2 B) shown is the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 arranged in parallel so that they are in the same position with respect to the direction of the flow of the exhaust gas. The electrode on the atmosphere passage 148 of these cells 120 and 130 is as a common electrode 122 educated. That means that the monitoring cell 120 the solid electrolyte 141 and the electrode 121 and the common electrode 122 which are both opposite to each other, wherein the solid electrolyte 141 lies between them. The sensor cell 130 has the solid electrolyte 141 and the electrode 131 as well as the common electrode 122 on, which are both opposite to each other, wherein the solid electrolyte 141 lies between them. Here is the electrode 121 the monitoring cell 120 (Electrode on the second chamber 146 ) is formed of a noble metal such as Au-Pt which is inactive to NO x gas. The electrode 131 the sensor cell 130 (Electrode on the side of the second chamber 146 ) is formed of a noble metal such as Pt, which is active against NO x gas.
Weiterhin
zeigt 3(a) eine Querschnittsdarstellung
der Elektroden der Überwachungszelle 120 und
der Sensorzelle 130, wenn aus der zweiten Kammer 146 aus
betrachtet. 3(b) zeigt eine Querschnittsdarstellung
der Elektroden dieser Zellen, wenn von dem Atmosphärendurchlass 148 aus betrachtet.
Jedoch können
sie zusätzlich
zu einer Anordnung, bei der die Elektroden der Überwachungszelle 120 und
der Sensorzelle 130 parallel entlang der Strömungsrichtung
des Abgases angeordnet sind, wie es in 3(a) gezeigt
ist, diese in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
der Strömung
des Abgases (d. h. gemäß 3(a) in die linke und die rechte Richtung)
angeordnet sein. Beispielsweise kann die Überwachungszelle 120 stromaufwärts (linke
Seite von 3(a)) angeordnet sein, und
kann die Sensorzelle 130 stromabwärts (rechte Seite in 3(a)) angeordnet sein.Further shows 3 (a) a cross-sectional view of the electrodes of the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 when out of the second chamber 146 out of view. 3 (b) shows a cross-sectional view of the electrodes of these cells, if from the atmosphere passage 148 out of view. However, in addition to an arrangement in which the electrodes of the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 are arranged in parallel along the flow direction of the exhaust gas, as in 3 (a) is shown, this in the forward and backward direction of the flow of the exhaust gas (ie in accordance with 3 (a) in the left and right directions). For example, the monitoring cell 120 upstream (left side of 3 (a) ), and may be the sensor cell 130 downstream (right side in 3 (a) ) can be arranged.
Weiterhin
ist, wie es in 2(a) gezeigt ist, auf
der unteren Oberfläche
des Festelektrolyten 142 eine Isolierschicht 149 gebildet,
und ist ein Atmosphärendurchlass 150 durch
die Isolierschicht 149 gebildet. Weiterhin ist in der Isolierschicht 149 eine
Heizung 151 zum Heizen des Sensors insgesamt vergraben.
Um den gesamten Sensor einschließlich der Pumpenzelle 110,
der Überwachungszelle 120 und der
Sensorzelle 130 in einen aktivierten Zustand zu bringen,
erzeugt die Heizung 151 thermische Energie durch von außerhalb
zugeführter
Energie.Furthermore, as it is in 2 (a) is shown on the lower surface of the solid electrolyte 142 an insulating layer 149 formed, and is an atmosphere passage 150 through the insulating layer 149 educated. Furthermore, in the insulating layer 149 a heater 151 bury to heat the sensor as a whole. Around the entire sensor including the pump cell 110 , the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 to bring into an activated state, generates the heater 151 thermal energy from externally supplied energy.
In
dem Gaskonzentrationssensor 100 mit dem vorstehend beschriebenen
Aufbau wird das Abgas in die erste Kammer 144 über die
poröse
Diffusionsschicht 147 und die Stiftöffnung 141a eingeführt. Dann,
wenn das Abgas nahe an der Pumpzelle 110 vorbeikommt, wird
eine Zersetzungsreaktion durch Anlegen einer Spannung über die
Elektroden 111 und 112 der Pumpzelle 110 erzeugt,
um dadurch den Sauerstoff über
die Pumpzelle 110 im Ansprechen auf die Sauerstoffkonzentration
in der ersten Kammer 144 zu entnehmen bzw. zu erfassen.
Dabei wird zu dieser Zeit, da die Elektrode 111 der ersten
Kammer 144 eine gegenüber
NOx inaktive Elektrode ist, das NOx in dem Abgas durch die Pumpzelle 110 nicht zersetzt,
sondern es wird lediglich Sauerstoff zersetzt und zu dem Atmosphärendurchlass 150 ausgestoßen. Durch
einen durch die Pumpzelle 110 gelangenden Pumpzellenstrom
Ip wird eine in dem Abgas enthaltene Sauerstoffkonzentration erfasst.In the gas concentration sensor 100 With the structure described above, the exhaust gas in the first chamber 144 over the porous diffusion layer 147 and the pin opening 141 introduced. Then, if the exhaust gas is close to the pumping cell 110 passes, a decomposition reaction by applying a voltage across the electrodes 111 and 112 the pump cell 110 thereby generating the oxygen via the pumping cell 110 in response to the oxygen concentration in the first chamber 144 to be taken or recorded. It is at this time, since the electrode 111 the first chamber 144 is an NO x inactive electrode, the NO x in the exhaust gas through the pumping cell 110 not decomposed, but only oxygen is decomposed and to the atmosphere passage 150 pushed out. Through one through the pumping cell 110 reaching pump cell current Ip, an oxygen concentration contained in the exhaust gas is detected.
Danach
strömt
das nahe an der Pumpzelle 110 vorbeikommende Abgas in die
zweite Kammer 146, und die Überwachungszelle 120 erzeugt
einen Ausgang im Ansprechen auf die Konzentration von überschüssigen Sauerstoff
in dem Abgas. Der Ausgang der Überwachungszelle 120 wird
als ein Überwachungszellenstrom
Im erfasst, indem eine vorbestimmte Spannung über die Elektroden 121 und 122 der Überwachungszelle 120 angelegt
wird. Weiterhin wird das NOx in dem Abgas
durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung über den Elektroden 131 und 132 der
Sensorzelle 130 reduziert und zersetzt, und der zu diesem
Zeitpunkt erzeugte Sauerstoff wird zu dem Atmosphärendurchlass 148 hin
ausgestoßen. Zu
diesem Zeitpunkt wird die in dem Abgas enthaltene Konzentration
von NOx durch den Sensorzellenstrom IS erfasst,
der durch die Sensorzelle 130 gelangt.Thereafter, this flows close to the pumping cell 110 passing exhaust gas into the second chamber 146 , and the surveillance cell 120 generates an output in response to the concentration of excess oxygen in the exhaust gas. The output of the monitoring cell 120 is detected as a monitor cell current Im by applying a predetermined voltage across the electrodes 121 and 122 the monitoring cell 120 is created. Further, the NO x in the exhaust gas is generated by applying a predetermined voltage across the electrodes 131 and 132 the sensor cell 130 reduces and decomposes, and the oxygen produced at this time becomes too the atmosphere passage 148 pushed out. At this time, the concentration of NO x contained in the exhaust gas is detected by the sensor cell current IS flowing through the sensor cell 130 arrives.
4 zeigt
das Gaskonzentrationserfassungssystem, das den Gaskonzentrationssensor 100 gemäß 2 und 3 verwendet.
Die Anordnung der Elektroden der Überwachungszelle 120 und
der Sensorzelle 130 ist zur vereinfachten Darstellung in einem
Zustand gezeigt, in dem sie seitlich angeordnet sind. 4 shows the gas concentration detection system that the gas concentration sensor 100 according to 2 and three used. The arrangement of the electrodes of the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 is shown for simplicity in a state in which they are arranged laterally.
Gemäß 4 ist
die Steuerungsschaltung 200 der ECU 30 durch einen
bekannten Mikrocomputer einschließlich einer CPU, A/D-Wandlern
(Analog-Digital-Wandlern), D/A-Wandlern (Digital-Analog-Wandlern),
Eingabe-Ausgabe-Anschlüsse (I/O-Anschlüsse) und
dergleichen aufgebaut. An die Pumpzelle 110, die Überwachungszelle 120 und
die Sensorzelle 130 angelegte Spannungen werden in geeigneter
Weise aus den D/A-Wandlern (D/A0 bis D/A2) ausgegeben. Weiterhin
werden zur Messung eines durch die Pumpzelle 110, die Überwachungszelle 120 und
die Sensorzelle 130 gelangenden Stroms Spannungen an jeweiligen
Anschlüssen
Vc, Ve, Vd, Vb, Vg und Vh an die Steuerungsschaltung 200 über die
A/D-Wandler (A/D0 bis A/D5) angelegt. Dann führt die Steuerungsschaltung 200 der
ECU 30 die Erfassungswerte der Sauerstoff-(O2-)Konzentration
und der NOx-Konzentration in dem Abgas auf
der Grundlage des durch die Pumpzelle 110 und die Sensorzelle 130 gemessenen
Stroms zu.According to 4 is the control circuit 200 the ECU 30 is constructed by a known microcomputer including a CPU, A / D converters (analog-to-digital converters), D / A converters (digital-to-analog converters), input-output terminals (I / O terminals), and the like. To the pump cell 110 , the surveillance cell 120 and the sensor cell 130 Applied voltages are appropriately output from the D / A converters (D / A0 to D / A2). Furthermore, to measure one through the pumping cell 110 , the surveillance cell 120 and the sensor cell 130 current reaching voltages at respective terminals Vc, Ve, Vd, Vb, Vg and Vh to the control circuit 200 via the A / D converters (A / D0 to A / D5). Then the control circuit performs 200 the ECU 30 the detection values of the oxygen (O 2 ) concentration and the NO x concentration in the exhaust gas based on the pumping cell 110 and the sensor cell 130 measured current.
In
dieser Hinsicht werden in dem Fall, dass die Steuerungsschaltung 200 und
ihre peripheren Vorrichtungen an einer Stelle angeordnet sind, die nahe
an dem Gaskonzentrationssensor 100 liegt und weit weg von
der ECU 30 liegt, die Erfassungswerte der Sauerstoffkonzentration
und der NOx-Konzentration in dem Abgas aus
der Steuerungsschaltung 200 über den D/A-Wandler oder Übertragungen zu der ECU 30 ausgegeben.In this regard, in the case that the control circuit 200 and their peripheral devices are disposed at a position close to the gas concentration sensor 100 lies and far away from the ECU 30 is the detection values of the oxygen concentration and the NO x concentration in the exhaust gas from the control circuit 200 via the D / A converter or transfers to the ECU 30 output.
In
der Pumpzelle 110 wird eine Referenzspannung Va an eine
Elektrode 112 mittels einer Referenzspannungsversorgung 201 und
einen Operationsverstärker 202 angelegt.
Eine Befehlsspannung VB wird an die andere Elektrode 111 aus
der Steuerungsschaltung 200 über den Operationsverstärker 203 und
einem Stromerfassungswiderstand 204 angelegt. Wenn ein
Strom durch die Pumpzelle 110 im Ansprechen auf die Sauerstoffkonzentration
in dem Abgas zu einem Zeitpunkt des Anlegens der Befehlsspannung
Vb gelangt, wird der Strom durch den Stromerfassungswiderstand 204 erfasst.
Das heißt,
dass beide Anschlussspannungen Vb und Vd des Stromerfassungswiderstands 204 durch
die Steuerungsschaltung aufgenommen werden, und ein Pumpzellenstrom
Ip durch diese Spannungen Vb und Vd berechnet wird.In the pump cell 110 becomes a reference voltage Va to an electrode 112 by means of a reference voltage supply 201 and an operational amplifier 202 created. One command voltage VB is applied to the other electrode 111 from the control circuit 200 over the operational amplifier 203 and a current sensing resistor 204 created. When a current through the pumping cell 110 comes in response to the oxygen concentration in the exhaust gas at a time of application of the command voltage Vb, the current through the current detection resistor 204 detected. That is, both the terminal voltages Vb and Vd of the current detection resistor 204 are received by the control circuit, and a pump cell current Ip is calculated by these voltages Vb and Vd.
Weiterhin
wird eine Referenzspannung Vf an die gemeinsame Elektrode 122 der Überwachungszelle 120 und
der Sensorzelle 130 durch die Referenzspannungsquelle 205 und
den Operationsverstärker 206 angelegt.
Eine Befehlsspannung Vg aus der Steuerungsschaltung 200 wird
an die Sensorzellenelektrode 131 angelegt, die sich von
der gemeinsamen Elektrode 122 über einen Operationsverstärker 207 und
einem Stromerfassungswiderstand 208 unterscheidet. Wenn
ein Strom durch die Sensorzelle 130 im Ansprechen auf die
NOx-Konzentration in dem Abgas zu einem
Zeitpunkt des Anlegens der Befehlsspannung Vg gelangt, wird der
Strom durch den Stromerfassungswiderstand 208 erfasst.
Das heißt, dass
beide Anschlussspannungen Vg und Vh des Stromerfassungswiderstands 208 durch
die Steuerungsschaltung 200 aufgenommen werden, und ein Sensorzellenstrom
Is durch diese Spannungen Vg und Vh berechnet wird.Furthermore, a reference voltage Vf to the common electrode 122 the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 through the reference voltage source 205 and the operational amplifier 206 created. A command voltage Vg from the control circuit 200 is applied to the sensor cell electrode 131 created, extending from the common electrode 122 via an operational amplifier 207 and a current sensing resistor 208 different. When a current passes through the sensor cell 130 in response to the NO x concentration in the exhaust gas comes at a time of application of the command voltage Vg, the current through the current detection resistor 208 detected. That is, both the terminal voltages Vg and Vh of the current detection resistor 208 through the control circuit 200 are received, and a sensor cell current Is is calculated by these voltages Vg and Vh.
Dann
wird eine Befehlsspannung Vc aus der Steuerungsschaltung 200 an
die Überwachungszellenelektrode 121 angelegt,
die sich von der gemeinsamen Elektrode 122 durch einen
Tiefpassfilter (LPF) 209, einen Operationsverstärker 210 und
einen Stromerfassungswiderstand 211 unterscheidet. Wenn
ein Strom durch die Überwachungszelle 120 im
Ansprechen auf die NOx-Konzentration in
dem Abgas zu dem Zeitpunkt des Anlegens der Befehlsspannung Vc gelangt,
wird dieser Strom durch den Stromerfassungswiderstand 211 erfasst.
Das heißt,
dass beide Anschlussspannungen Vc und Ve des Stromerfassungswiderstands 211 durch
die Steuerungsschaltung 200 aufgenommen werden, und der Überwachungszellenstrom
Im wird durch diese Spannungen Vc und Ve berechnet. Daher kann der
Tiefpassfilter (TPF) 209 einen Filter erster Ordnung mit
einem Widerstand und einem Kondensator aufweisen.Then, a command voltage Vc from the control circuit 200 to the monitor cell electrode 121 created, extending from the common electrode 122 through a low-pass filter (LPF) 209 , an operational amplifier 210 and a current sensing resistor 211 different. When a current passes through the monitoring cell 120 comes in response to the NO x concentration in the exhaust gas at the time of application of the command voltage Vc, this current through the current detection resistor 211 detected. That is, both the terminal voltages Vc and Ve of the current detection resistor 211 through the control circuit 200 are received, and the monitor cell current Im is calculated by these voltages Vc and Ve. Therefore, the low pass filter (TPF) 209 have a first order filter with a resistor and a capacitor.
Weiterhin
wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Vorrichtungsimpedanz für die Überwachungszelle 120 durch
ein Wobbel-Verfahren erfasst. Das heißt, dass zu einem Zeitverlauf der
Erfassung der Impedanz der Überwachungszelle 120 eine
an die Überwachungszelle
angelegte Spannung (Befehlsspannung Vc) momentan zumindest zu einer
positiven (+) Seite oder einer negativen (–) Seite umgeschaltet wird.
Diese angelegte Spannung wird an die Überwachungszelle 120 angelegt,
während
sie in Form einer Sinuswelle durch das Tiefpassfilter 209 variiert
wird. Dabei ist die Frequenz der Wechselspannung vorzugsweise 10
KHz oder größer, und die
Zeitkonstante des Tiefpassfilters 209 ist auf etwa 5 μsek. eingestellt.
Dann wird die Vorrichtungsimpedanz der Überwachungszelle 120 durch die
Größe der Änderung
der Spannung und die Größe der Änderung
des Stroms zu dieser Zeit berechnet.Furthermore, according to the present embodiment, a device impedance for the monitor cell 120 detected by a wobble method. That is, at a time trace of the detection of the impedance of the monitoring cell 120 a voltage applied to the monitor cell (command voltage Vc) is currently switched at least to a positive (+) side or a negative (-) side. This applied voltage is applied to the monitor cell 120 applied while in the form of a sine wave through the low-pass filter 209 is varied. In this case, the frequency of the AC voltage is preferably 10 KHz or greater, and the time constant of the low-pass filter 209 is about 5 μsec. set. Then, the device impedance of the monitor cell becomes 120 by the magnitude of the change in voltage and the magnitude of the change in current at that time net.
Weiterhin
ist in der Überwachungszelle 120 und
der Sensorzelle 130 eine Elektrode als die gemeinsame Elektrode 122 gebildet,
so dass ein Vorteil dahingehend, dass eine Treiberschaltung auf
der Seite der Referenzspannung reduziert wird, und ein Vorteil dahingehend
erzielt werden, dass die Anzahl der Leitungsdrähte aus den Gaskonzentrationssensor 100 verringert
wird. Weiterhin sind die Überwachungszelle 120 und
die Sensorzelle 130 aus denselben Festelektrolyten 141 hergestellt
und sind benachbart zueinander, so dass die Gefahr bestehen könnte, dass,
wenn sie gewobbelt werden, ein Strom durch die benachbarte Elektrode
gelangt, so dass die Erfassungsgenauigkeit der Impedanz verschlechtert wird.
Da jedoch die gemeinsame Elektrode 122 bereitgestellt ist,
liegt eine Elektrode auf demselben elektrische Potenzial, um diese
Wirkung zu verringern.Furthermore, in the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 an electrode as the common electrode 122 so that an advantage in that a driving circuit is reduced on the side of the reference voltage, and an advantage in that the number of lead wires from the gas concentration sensor 100 is reduced. Furthermore, the monitoring cell 120 and the sensor cell 130 from the same solid electrolytes 141 and adjacent to each other, there may be a fear that, when wobbled, a current may pass through the adjacent electrode, so that the detection accuracy of the impedance is deteriorated. However, because the common electrode 122 is provided, an electrode is at the same electric potential to reduce this effect.
Dabei
gelangt lediglich ein Strom von einigen μA durch die Überwachungszelle 120 zur
Zeit der Erfassung des restlichen Sauerstoffs, wobei ein Strom von
einigen mA zu der Zeit des Wobbelns zur Erfassung der Impedanz dadurch
gelangt. Die Erfassung dieser Ströme mit unterschiedlichen Größenordnungen
durch denselben Stromerfassungswiderstand überschreitet einen Erfassungsbereich
oder verringert die Erfassungsgenauigkeit. Somit wird gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
der Stromerfassungswiderstand zwischen der Erfassung des restlichen
Sauerstoffs durch die Überwachungszelle 120 und
der Erfassung der Impedanz umgeschaltet.Only a current of a few μA passes through the monitoring cell 120 at the time of detection of the remaining oxygen, whereby a current of several mA at the time of wobbling for detecting the impedance thereby passes. The detection of these currents of different magnitudes by the same current detection resistor exceeds a detection range or reduces the detection accuracy. Thus, according to the present embodiment, the current detection resistor becomes between the detection of the residual oxygen by the monitor cell 120 and switching the impedance switched.
Insbesondere
sind ein weiterer Stromerfassungswiderstand 212 und eine
weitere Schalt-Schaltung 213 (beispielsweise ein Halbleiterschalter)
parallel zu dem Stromerfassungswiderstand 211 vorgesehen.
Dann wird die Schalt-Schaltung 213 durch den Ausgang aus
dem Eingabe-Ausgabe-Anschluss der
Steuerungsschaltung 200 ein- bzw. ausgeschaltet. In diesem
Fall wird bei der normalen Erfassung der Gaskonzentration die Schalt-Schaltung 213 ausgeschaltet
(geöffnet),
und der Überwachungszellenstrom
Im wird mittels des Stromerfassungswiderstands 211 von
einigen hundert kΩ erfasst.
Im Gegensatz dazu wird bei der Erfassung der Impedanz die Schalt-Schaltung 213 eingeschaltet
(geschlossen), und der Überwachungszellenstrom
Im wird durch die Stromerfassungswiderstände 211 und 212 von
einigen hundert Ω erfasst.In particular, another current detection resistor 212 and another switching circuit 213 (For example, a semiconductor switch) in parallel with the current detection resistor 211 intended. Then the switching circuit 213 through the output from the input-output terminal of the control circuit 200 switched on or off. In this case, in the normal detection of the gas concentration, the switching circuit 213 is turned off (open), and the monitor cell current Im is detected by means of the current detection resistor 211 recorded by a few hundred kΩ. In contrast, when the impedance is detected, the switching circuit becomes 213 turned on (closed), and the monitor cell current Im is determined by the current detection resistors 211 and 212 recorded by a few hundred Ω.
Weiterhin
wird ein Steuerungsbefehlswert Duty (Tastverhältnis) aus dem Eingabe-Ausgabe-Anschluss
der CPU in der Steuerungsschaltung 200 ausgegeben, um einen
MOSFET-Treiber 251 anzusteuern. Zu dieser Zeit wird die
der Heizung 151 aus einer Energiequelle 253 (beispielsweise
einer Batterie) zugeführte
elektrische Leistung durch einen MOSFET-Treiber 251 mittels
Pulsdauermodulation (PWM) gesteuert.Further, a control command value Duty from the input-output port of the CPU in the control circuit becomes 200 output to a MOSFET driver 251 head for. At this time the heating will be on 151 from an energy source 253 (For example, a battery) supplied electrical power through a MOSFET driver 251 controlled by pulse width modulation (PWM).
Nachstehend
ist die Verarbeitung einer Maskierungssteuerung für den Sensorzellenstrom
Is eines Ausgangs aus der Sensorzelle 130 des Gaskonzentrationssensors 100 in
der CPU der Steuerungsschaltung 200 auf der Grundlage eines Flussdiagramms
gemäß 5 und
unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Dabei zeigt 6 Zeitverläufe, die
einen Übergangszustand
des Sensorzellenstroms Is (nA) und des Pumpzellenstroms Ip (mA)
im Ansprechen auf die Gaskonzentration (ppm, Teile pro Million)
in der Verarbeitung gemäß 5 darstellen. Dabei
wird diese Maskierungssteuerungsroutine wiederholt durch die CPU
zu jeder vorbestimmten Zeitdauer nach Einschalten der elektrischen
Energie für die
Steuerungsschaltung 200 ausgeführt.The following is the processing of a masking control for the sensor cell current Is of an output from the sensor cell 130 of the gas concentration sensor 100 in the CPU of the control circuit 200 based on a flowchart according to 5 and with reference to 6 described. It shows 6 Time histories showing a transient state of the sensor cell current Is (nA) and the pump cell current Ip (mA) in response to the gas concentration (ppm, parts per million) in the processing according to 5 represent. At this time, this masking control routine is repeated by the CPU every predetermined period of time after the power of the control circuit is turned on 200 executed.
Gemäß 5 wird
in Schritt S101 der Sensorzellenstrom Is erfasst, der auf die Gaskonzentration
des in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgases
anspricht. Dann schreitet die Routine zu Schritt S102 voran, in
dem der Pumpzellenstrom Ip des Ausgangs der Pumpzelle 110 erfasst wird.
Dann schreitet die Routine zu dem nächsten Schritt S103 voran,
in dem eine Bestimmung durchgeführt
wird, ob der Pumpzellenstrom Ip kleiner als 0 (null) mA ist.According to 5 In step S101, the sensor cell current Is is detected, which is related to the gas concentration of the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas responds. Then, the routine proceeds to step S102, where the pump cell current Ip of the output of the pump cell 110 is detected. Then, the routine proceeds to the next step S103, where a determination is made as to whether the pump cell current Ip is less than 0 (zero) mA.
Dabei
ist, wie es in 6 gezeigt ist, ein Zeitpunkt
(Zeitpunkt t01 gemäß 6),
wenn die Erfassung von NOx in der Gaskonzentration
durch den Sensorzellenstrom Is beginnt, ein Zeitpunkt, wenn das
Abgas von einer mageren Atmosphäre
aus eine stöchiometrische
Atmosphäre
(ST-Atmosphäre) wird.
Der Pumpzellenstrom Ip wird zu diesem Zeitpunkt von einer positiven
Seite (+ Seite) aus 0 mA. Weiterhin ist ein Zeitpunkt (Zeitpunkt
t02 gemäß 6),
wenn der Ammoniak beginnt, eine Wirkung auf das NOx in
der Gaskonzentration zu zeigen, ein Zeitpunkt, zu dem das Abgas
von der stöchiometrischen
Atmosphäre
aus eine fette (kraftstoffreiche) Atmosphäre wird, und der Pumpzellenstrom
Ip wird von einer Minusseite aus 0 (mA). Dann ist ein Zeitpunkt (Zeitpunkt
t03 gemäß 6),
wenn der Einfluss des Ammoniaks auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms
Is im Ansprechen auf das NOx in der Gaskonzentration
verschwindet, so dass er 0 wird, ein Zeitpunkt, zu dem das Abgas
von der fetten Atmosphäre
wieder die magere Atmosphäre
wird, und der Pumpzellenstrom Ip geht zu diesem Zeitpunkt von der
negativen Seite (Minusseite) auf die positive Seite (Plusseite) über.It is how it is in 6 is shown, a time (time t01 according to 6 ) When the detection of NO x in the gas concentration by the sensor cell current Is begins, a time when the exhaust gas from a lean atmosphere of a stoichiometric atmosphere (ST atmosphere) is. The pump cell current Ip at this time becomes 0 mA from a positive side (+ side). Furthermore, a point in time (time t02 according to FIG 6 ), when the ammonia starts to show an effect on the NO x in the gas concentration, a time when the exhaust gas becomes a rich (fuel-rich) atmosphere from the stoichiometric atmosphere, and the pump cell current Ip is counted from a minus side of 0 (FIG. mA). Then there is a time (time t03 according to FIG 6 ) when the influence of the ammonia on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration disappears to become 0, a timing at which the exhaust gas from the rich atmosphere becomes the lean atmosphere again, and the pump cell current Ip moves from the negative side (minus side) to the positive side (plus side) at this time.
Somit
schreitet, wenn die Bestimmungsbedingung von Schritt S103 erfüllt ist,
d. h., wenn der Pumpzellenstrom Ip kleiner als 0 (mA) wird (von
dem Zeitpunkt t02 zu dem Zeitpunkt t03 gemäß 6), d. h.,
wenn der Ammoniak beginnt, eine Wirkung auf den Erfassungswert des
Sensorzellenstroms Is auf das NOx in das
Gaskonzentration zu zeigen, die Routine zu Schritt S104 voran, in
dem der Sensorzellenstrom Is maskiert wird und die vorliegende Routine beendet
wird. Demgegenüber
wird, wenn die Bestimmungsbedingung in Schritt S103 nicht erfüllt ist,
d. h., wenn der Pumpzellenstrom Ip 0 mA oder größer ist, bestimmt, dass der
Ammoniak keine Wirkung auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms
Is im Ansprechen auf das NOx in der Gaskonzentration
zeigt, woraufhin die vorliegende Routine ohne irgendeinen Vorgang
beendet wird.Thus, when the determination condition of step S103 is satisfied, that is, when the pump cell current Ip becomes smaller than 0 (mA) (from the time t02 to the time t03 in FIG 6 ), ie, when the ammonia begins, an effect on show the detection value of the sensor cell current Is to the NO x in the gas concentration, the routine proceeds to step S104, in which the sensor cell current Is is masked and the present routine is ended. In contrast, when the determination condition is not satisfied in step S103, that is, when the pump cell current Ip 0 mA or larger, it is determined that the ammonia has no effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration, whereupon the present routine is terminated without any action.
Bezüglich des
Sensorzellenstroms Is während
der Maskierungsperiode, wie es in 6 gezeigt
ist, kann der Erfassungswert zu dem Zeitpunkt T02 gehalten werden,
oder der Erfassungswert kann auf 0 (nA) eingestellt werden und vernachlässigt werden,
da die Erfassung gestoppt worden ist. Weiterhin kann der Erfassungswert
allmählich
von dem Zeitpunkt t02 an verringert werden.With respect to the sensor cell current Is during the masking period as shown in FIG 6 12, the detection value may be held at the time T02, or the detection value may be set to 0 (nA) and neglected since the detection has been stopped. Furthermore, the detection value can be gradually decreased from the time t02 on.
Auf
diese Weise weist das Gaskonzentrationserfassungssystem zumindest
die Pumpzelle 110 zur Entnahme oder Aufnahme des Sauerstoffs
in dem Gas, das in die erste Kammer 144 eingeführt wird
und zu erfassen ist, die Sensorzelle 130 zur Erfassung
der NOx-Konzentration
als eine spezifizierte Gaskomponente aus dem Gas nach dem Durchlaufen
der Pumpzelle 110, und die Überwachungszelle 120 zur
Erfassung der Konzentration von in der zweiten Kammer 146 verbliebenen
Sauerstoff. Es weist den dualen Gaskonzentrationssensor 100 zum
Halten der jeweiligen Zellen in einem aktivierten Zustand auf der
Grundlage des Vorrichtungswiderstandswerts des Festelektrolyten,
der die jeweiligen Zellen bildet, den NOx verschließenden reduzierenden
Katalysator 14 als eine Abgasreinigungseinheit, die in
dem Abgasdurchlass 12 angeordnet ist und das Abgas aus der
Brennkraftmaschine 1 reinigt, und die Steuerungsschaltung 200 in
der ECU 30 zur Erzielung einer Gaskonzentrationserfassungseinheit
auf, die den Sensorzellenstrom Is erfasst, der durch die Sensorzelle 130 des
stromabwärts
des NOx verschließenden reduzierenden Katalysators 14 angeordneten Gaskonzentrationssensors 100 gelangt,
und aufeinanderfolgend die NOx-Konzentration
in dem Abgas anhand des Erfassungswerts erfasst.In this way, the gas concentration detection system at least the pumping cell 110 for removing or absorbing the oxygen in the gas entering the first chamber 144 is introduced and is to capture the sensor cell 130 for detecting the NO x concentration as a specified gas component from the gas after passing through the pumping cell 110 , and the surveillance cell 120 for detecting the concentration of in the second chamber 146 remaining oxygen. It has the dual gas concentration sensor 100 for holding the respective cells in an activated state on the basis of the device resistance value of the solid electrolyte constituting the respective cells, the NO x occluding reducing catalyst 14 as an exhaust gas purification unit that is in the exhaust passage 12 is arranged and the exhaust gas from the internal combustion engine 1 cleans, and the control circuit 200 in the ECU 30 for obtaining a gas concentration detection unit that detects the sensor cell current Is passing through the sensor cell 130 the downstream of the NO x occluding reducing catalyst 14 arranged gas concentration sensor 100 passes, and sequentially detects the NOx concentration in the exhaust gas on the basis of the detection value.
Während einer
Zeitdauer von einem Zeitpunkt an, zu dem das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
sich von der mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre ändert, bis
zu einem Zeitpunkt, zu dem sich das Abgas von der fetten Atmosphäre zu der
mageren Atmosphäre ändert, hält die Steuerungsschaltung 200 den
Erfassungswert, der durch die Sensorzelle 130 unmittelbar
vor Änderung
des Abgases zu der fetten Atmosphäre erfasst worden ist.During a period of time from when it enters the gas concentration sensor 100 That is, when the exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere until a time when the exhaust gas changes from the rich atmosphere to the lean atmosphere, the control circuit keeps 200 the detection value by the sensor cell 130 has been detected immediately before the change of the exhaust gas to the rich atmosphere.
Weiterhin
gibt während
der Zeitdauer von dem Zeitpunkt an, zu dem das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
sich von der mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre ändert, bis
zu dem Zeitpunkt, zu dem das Abgas sich von der fetten Atmosphäre zu der
mageren Atmosphäre ändert, die
Steuerungsschaltung 200 in der ECU 30 zur Erzielung
der Gaskonzentrationserfassungseinheit den durch die Sensorzelle 130 gehaltenen
Erfassungswert aus.Further, during the period from the time when it enters the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere until the time when the exhaust gas changes from the rich atmosphere to the lean atmosphere, the control circuit 200 in the ECU 30 for obtaining the gas concentration detection unit through the sensor cell 130 held detection value.
Wenn
das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
sich von der fetten Atmosphäre
zu der mageren Atmosphäre ändert, gibt
die Steuerungsschaltung 200 in der ECU 30 zur
Erzielung der Gaskonzentrationserfassungseinheit des Gaskonzentrationserfassungssystems
einen Zustand frei, in dem der Erfassungswert der Sensorzelle 130 gehalten
wird und zu einem normalen Erfassungszustand umgeschaltet wird.If that is in the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas changes from the rich atmosphere to the lean atmosphere, gives the control circuit 200 in the ECU 30 for obtaining the gas concentration detection unit of the gas concentration detection system, a state in which the detection value of the sensor cell 130 is held and switched to a normal detection state.
Die
Steuerungsschaltung 200 in der ECU 30 zur Erzielung
der Gaskonzentrationserfassungseinheit des Gaskonzentrationserfassungssystems
bestimmt entsprechend dem Pumpzellenstrom Ip des Ausgangs aus der
Pumpzelle 110, dass das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas sich
von der mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre
oder von der fetten Atmosphäre
zu der mageren Atmosphäre ändert.The control circuit 200 in the ECU 30 for obtaining the gas concentration detection unit of the gas concentration detection system determined according to the pump cell current Ip of the output from the pump cell 110 that in the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere or from the rich atmosphere to the lean atmosphere.
Das
heißt,
dass eine Zeitdauer von einem Zeitpunkt an, zu dem das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
sich von der mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre ändert, d.
h., wenn der Pumpzellenstrom Ip sich von 0 mA aus auf die negative
Seite ändert,
bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das Abgas sich von der fetten Atmosphäre zu der
mageren Atmosphäre ändert, d.
h., wenn der Pumpzellenstrom Ip sich von der negativen Seite zu der
positiven Seite ändert,
als Maskierungszeitdauer eingestellt ist. Während dieser Zeitdauer wird
der Erfassungswert, der durch die Sensorzelle 130 unmittelbar
vor Änderung
des Abgases in die fette Atmosphäre
erfasst worden ist, gehalten und ausgegeben. Dies ermöglicht,
die Wirkung der Ammoniak-Komponente auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms
Is im Ansprechen auf das NOx in der Gaskonzentration
in dem in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgas
auszuschließen,
und somit die NOx-Konzentration korrekt
zu erfassen.That is, a period of time from when it enters the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere, that is, when the pump cell current Ip changes from 0 mA to the negative side until a time when the exhaust gas changes from the rich atmosphere to the lean atmosphere, ie, when the pump cell current Ip changes from the negative side to the positive side is set as the masking period. During this time, the detection value passing through the sensor cell 130 has been detected immediately before change of the exhaust gas in the rich atmosphere, held and spent. This allows the effect of the ammonia component on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration in the in the gas concentration sensor 100 exclude introduced exhaust gas, and thus to correctly detect the NO x concentration.
Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird unmittelbar, wenn das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
sich von der mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre ändert, der
Erfassungswert der Sensorzelle 130 gehalten und wird der
gehaltene Erfassungswert ausgegeben. Unmittelbar, wenn sich das Abgas
von der fetten Atmosphäre
zu der mageren Atmosphäre ändert, wird
der Zustand, indem der Erfassungswert der Sensorzelle 130 gehalten
wird, freigegeben und auf den normalen Erfassungszustand umgeschaltet.
Jedoch ist die Anwendung der Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern
in einem Fall, in dem der Ausgang aus dem Gaskonzentrationssensor 100 und
dergleichen eine Ansprechverzögerung
aufweist, kann die Erfindung die Ansprechverzögerung durch Einstellung einer Zeitverzögerung einer
vorbestimmten Zeitdauer berücksichtigen.According to the above-described embodiment, when it enters the gas concentration sensor immediately 100 introduced exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere, the detection value of the sensor cell 130 held and the held detection value is output. Immediately, when the exhaust gas from the rich atmosphere to the lean At changes the state, by the detection value of the sensor cell 130 is held, released and switched to the normal detection state. However, the application of the invention is not limited to this embodiment, but in a case where the output from the gas concentration sensor 100 and the like has a response delay, the invention can take into account the response delay by setting a time delay of a predetermined period of time.
Das
Gaskonzentrationserfassungssystem dieser Art weist zumindest die
Pumpzelle 110 zur Entnahme oder Aufnahme des Sauerstoffs
in dem Gas, das in die erste Kammer 144 eingeführt wird und
zu erfassen ist, die Sensorzelle 130 zur Erfassung der
NOx-Konzentration als eine spezifizierte Gaskomponente
aus dem Gas nach dem Durchlaufen der Pumpzelle 110, und
die Überwachungszelle 120 zur
Erfassung der Konzentration von in der zweiten Kammer 146 verbliebenen
Sauerstoff. Es weist den dualen Gaskonzentrationssensor 100 zum
Halten der jeweiligen Zellen in aktivierte Zustände auf der Grundlage des Vorrichtungswiderstandswerts des
Festelektrolyten, der die jeweiligen Zellen bildet, den NOx verschließenden reduzierenden Katalysator 14 als
die Abgasreinigungseinheit, die in dem Abgasdurchlass 12 angeordnet
ist und das Abgas aus der Brennkraftmaschine 1 reinigt,
und die Steuerungsschaltung 200 in der ECU 30 zur
Erzielung einer Gaskonzentrationserfassungseinheit auf, die den
Sensorzellenstrom Is erfasst, der durch die Sensorzelle 130 des
stromabwärts
des NOx verschließenden reduzierenden Katalysators 14 angeordneten
Gaskonzentrationssensors 100 gelangt, und aufeinanderfolgend
die NOx-Konzentration in dem Abgas anhand des
Erfassungswerts erfasst.The gas concentration detection system of this kind has at least the pumping cell 110 for removing or absorbing the oxygen in the gas entering the first chamber 144 is introduced and is to capture the sensor cell 130 for detecting the NO x concentration as a specified gas component from the gas after passing through the pumping cell 110 , and the surveillance cell 120 for detecting the concentration of in the second chamber 146 remaining oxygen. It has the dual gas concentration sensor 100 for holding the respective cells in activated states based on the device resistance value of the solid electrolyte constituting the respective cells, the NO x occluding reducing catalyst 14 as the exhaust gas purification unit that is in the exhaust passage 12 is arranged and the exhaust gas from the internal combustion engine 1 cleans, and the control circuit 200 in the ECU 30 for obtaining a gas concentration detection unit that detects the sensor cell current Is passing through the sensor cell 130 the downstream of the NO x occluding reducing catalyst 14 arranged gas concentration sensor 100 passes, and sequentially detects the NOx concentration in the exhaust gas on the basis of the detection value.
Nachdem
das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
sich von der mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre ändert, d.
h., wenn der Pumpzellenstrom Ip sich auf die negative Seite (Minus-Seite) ändert, und
dann eine vorbestimmte Zeitdauer als Maskierungszeitdauer verstreicht,
hält die
Steuerungsschaltung 200 den Erfassungswert, der durch die
Sensorzelle 130 unmittelbar vor Änderung des Abgases zu der
fetten Atmosphäre erfasst
worden ist. Weiterhin gibt, nachdem das sich in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
von der mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre ändert und
dann eine vorbestimmte Zeitdauer verstreicht, die Steuerungsschaltung 200 in der
ECU 30 zur Erzielung der Gaskonzentrationserfassungseinheit
den gehaltenen Erfassungswert aus. Weiterhin gibt, nachdem das in
den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas sich von der fetten Atmosphäre zu der
mageren Atmosphäre
geändert hat
und dann eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, die Steuerungsschaltung 200 in
der ECU 30 zur Erzielung der Gaskonzentrationserfassungseinheit
einen Zustand in der Maskierungszeitdauer frei, in der der Erfassungswert
der Sensorzelle 130 gehalten wird, und schaltet diesen
auf den normalen Erfassungszustand um. Auf diese Weise wird erwartet, dass
das Gaskonzentrationserfassungssystem wie dieses dieselben Wirkungen
und Vorteile wie gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel erreichen
kann.After that in the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere, that is, when the pump cell current Ip changes to the negative side (minus side) and then elapses for a predetermined period of time as masking time, the control circuit stops 200 the detection value by the sensor cell 130 has been detected immediately before the change of the exhaust gas to the rich atmosphere. Furthermore, after entering the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere and then elapses for a predetermined period of time, the control circuit 200 in the ECU 30 for obtaining the gas concentration detection unit, the held detection value. Furthermore, after that enters the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas has changed from the rich atmosphere to the lean atmosphere and then a predetermined period of time has elapsed, the control circuit 200 in the ECU 30 for obtaining the gas concentration detection unit, releases a state in the masking period in which the detection value of the sensor cell 130 is held, and switches it to the normal detection state. In this way, it is expected that the gas concentration detection system such as this can achieve the same effects and advantages as in the above-described embodiment.
7 und 8 zeigen
Flussdiagramme, die eine erste Abänderung der Verarbeitung der
Maskierungssteuerung für
den Sensorzellenstrom Is des Ausgangs aus der Sensorzelle 130 des
Gaskonzentrationssensors 100 in der CPU der Steuerungsschaltung 200 darstellen. 9 zeigt
Zeitverläufe
des Übergangszustands
des Sensorzellenstroms Is (nA) und des Pumpzellenstroms Ip (mA).
Im Ansprechen auf die Gaskonzentration (ppm) in der Verarbeitung gemäß 7 und 8.
In dieser Hinsicht wird die Maskierungssteuerungsroutine wiederholt
durch die CPU zu jeder vorbestimmten Zeitdauer durchgeführt, nachdem
die Energieversorgung für
die Steuerungsschaltung 200 eingeschaltet ist. 7 and 8th 2 are flowcharts showing a first modification of the processing of the masking control for the sensor cell current Is of the output from the sensor cell 130 of the gas concentration sensor 100 in the CPU of the control circuit 200 represent. 9 FIG. 12 shows time histories of the transient state of the sensor cell current Is (nA) and the pump cell current Ip (mA). In response to the gas concentration (ppm) in the processing according to 7 and 8th , In this regard, the masking control routine is repeatedly performed by the CPU every predetermined time after the power supply to the control circuit 200 is turned on.
Gemäß 7 entsprechen
die Schritte von S101 bis S104 den Schritten S101 bis S104 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Dabei wird in Schritt S104 der Sensorzellenstrom Is maskiert und dann
schreitet die Routine zu Schritt S105 voran, indem eine Gaskonzentrationsschätzverarbeitung
ausgeführt
wird. Demgegenüber
wird, wenn eine Bestimmungsbedingung in Schritt S103 nicht erfüllt ist,
d. h., wenn der der Pumpzellenstrom Ip größer als 0 ist und somit der
Ammoniak keine Wirkung auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms
Is im Ansprechen auf das NOx in der Gaskonzentration
zeigt, diese Routine beendet.According to 7 The steps from S101 to S104 correspond to the steps S101 to S104 according to the first embodiment. At this time, in step S104, the sensor cell current Is is masked, and then the routine proceeds to step S105 by performing gas concentration estimation processing. On the other hand, when a determination condition in step S103 is not satisfied, that is, when the pump cell current Ip is greater than 0 and thus the ammonia has no effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration, this routine is ended ,
In
der Gaskonzentrationsschätzverarbeitung gemäß 8 wird
in Schritt S301 eine Schätzwertverringerungsgeschwindigkeit
EDS auf der Grundlage eines dreidimensionalen Kennfelds berechnet, dass
die Maschinendrehzahl NE und den Ansaugdruck PM als Parameter aufweist.
Dabei kann, wie es in 8 gezeigt ist, diese Schätzwertverringerungsgeschwindigkeit
EDS auf der Grundlage eines zweidimensionalen Kennfelds, das die
Drehzahl der Brennkraftmaschine NE als Parameter aufweist, und eines
zweidimensionalen Kennfelds berechnet werden, das den Ansaugdruck
PM als Parameter aufweist. Danach schreitet die Routine zu Schritt
S302 voran, in dem ein Korrekturwert EDSC der Schätzwertverringerungsgeschwindigkeit
entsprechend einer verstrichenen Zeit in der Gaskonzentrationsschätzverarbeitung
berechnet wird. Danach schreitet die Routine zu Schritt S303 voran,
in dem ein Wert, der durch Subtraktion eines Werts, der durch Multiplikation
der Schätzwertverringerungsgeschwindigkeit
EDS mit dem Korrekturwert EDSC der Schätzwertverringerungsgeschwindigkeit
erhalten wird, von dem vorherigen Wert erhalten wird, als ein Schätzwert EST
in der Gaskonzentrationsschätzverarbeitung
aktualisiert wird. Auf diese Weise wird gemäß dieser Abänderung der Sensorzellenstrom
Is während
der Maskierungsperiode, wie es in 9 gezeigt
ist, allmählich
von dem Zeitpunkt t12 an verringert. Dabei wird gemäß dieser
Abänderung
die Maskierungszeitdauer (von dem Zeitpunkt t12 zu dem Zeitpunkt
t13 gemäß 9)
von dem Zeitpunkt an, wenn das Abgas sich von der mageren Atmosphäre zu der
fetten Atmosphäre ändert, d.
h., wenn der Pumpzellenstrom Ip sich von 0 auf die negative Seite ändert, bis
zu dem Zeitpunkt, wenn das Abgas sich von der fetten Atmosphäre zu der
mageren Atmosphäre ändert, d.
h., wenn der Pumpzellenstrom Ip sich von der negativen Seite zu
der positiven Seite ändert,
eine vorbestimmte Maskierungserweiterungszeitdauer T' (vom Zeitpunkt t13
bis zu dem Zeitpunkt t14 gemäß 9)
eingestellt. Während
dieser Zeitdauern wird der von der Sensorzelle 130 erfasste Erfassungswert
maskiert. Somit ist es möglich,
die Wirkungen der Ammoniak-Komponente auf den Erfassungswert des
Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf das NOx in
der Gaskonzentration in dem in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgas
auszuschließen
und somit die NOx-Konzentration korrekt
zu erfassen.In the gas concentration estimation processing according to 8th In step S301, an estimated value decreasing speed EDS is calculated on the basis of a three-dimensional map having the engine speed NE and the intake pressure PM as a parameter. It can, as it is in 8th 2, this estimated value decreasing speed EDS is calculated on the basis of a two-dimensional map having the engine speed NE as a parameter and a two-dimensional map having the intake pressure PM as a parameter. Thereafter, the routine proceeds to step S302 in which a correction value EDSC of the estimated value decreasing speed corresponding to an elapsed time in the gas concentration estimation processing is calculated. Thereafter, the routine proceeds to step S303 in which a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the estimated value decreasing speed EDS by the correction value EDSC Estimated value reduction rate obtained from the previous value is obtained when an estimated value EST is updated in the gas concentration estimation processing. In this way, according to this modification, the sensor cell current Is during the masking period as shown in FIG 9 is gradually reduced from the time t12 on. At this time, according to this modification, the masking period (from time t12 to time t13 in FIG 9 ) from the time when the exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere, that is, when the pump cell current Ip changes from 0 to the negative side until the time when the exhaust gas changes from the rich atmosphere to the rich atmosphere changes lean atmosphere, that is, when the pump cell current Ip changes from the negative side to the positive side, a predetermined mask extension time period T '(from time t13 to time t14 in FIG 9 ). During these periods, that of the sensor cell 130 masked detected value. Thus, it is possible the effects of the ammonia component on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration in the in the gas concentration sensor 100 exclude introduced exhaust gas and thus to correctly detect the NO x concentration.
Auf
diese Weise gibt die Steuerungsschaltung 200 in der ECU 30 zur
Erzielung der Gaskonzentrationserfassungseinheit des Gaskonzentrationserfassungssystems
gemäß der vorliegenden
Abänderung
den geschätzten
Wert als einen geschätzten
vorhergesagten Wert während
der Zeitdauer von dem Zeitpunkt an, zu dem das in den Abgaskonzentrationssensor
eingeführte
Abgas sich von der mageren Atmosphäre zu der fetten Atmosphäre ändert, bis zu
dem Zeitpunkt aus, zu dem das Abgas sich von der fetten Atmosphäre zu der
mageren Atmosphäre ändert. Das
heißt,
dass während
der Maskierungszeitdauer als die Zeitdauer von dem Zeitpunkt an,
zu dem das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
sich von der mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre ändert, d.
h., wenn der Pumpzellenstrom Ip sich von 0 (mA) auf die negative
(–) Seite ändert, bis zu
dem Zeitpunkt, zu dem das Abgas sich von der fetten Atmosphäre auf die
magere Atmosphäre ändert, d.
h., wenn der Pumpzellenstrom Ip sich von der negativen (–) Seite
auf die positive (+) Seite ändert,
der Sensorzellenstrom Is allmählich
um den geschätzten
Wert verringert wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Wirkung der Ammoniak-Komponente auf den
Erfassungswert des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf das NOx in der Gaskonzentration in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgas
auszuschließen
und somit die NOx Konzentration korrekt
zu erfassen.In this way, the control circuit gives 200 in the ECU 30 for obtaining the gas concentration detection unit of the gas concentration detection system according to the present modification, the estimated value as an estimated predicted value during the period from the time when the exhaust gas introduced into the exhaust gas concentration sensor changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere until that point to which the exhaust gas changes from the rich atmosphere to the lean atmosphere. That is, during the masking period, the time duration from when it enters the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere, ie, when the pump cell current Ip changes from 0 (mA) to the negative (-) side until the time when the exhaust gas changes from the rich atmosphere to the changes lean atmosphere, that is, when the pump cell current Ip changes from the negative (-) side to the positive (+) side, the sensor cell current Is is gradually decreased by the estimated value. In this way it is possible, the effect of the ammonia component on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration in the gas concentration sensor 100 exclude introduced exhaust gas and thus to correctly detect the NO x concentration.
10 zeigt
ein Flussdiagramm einer zweiten Abänderung der Verarbeitung der
Maskierungssteuerung für
den Sensorzellenstrom Is des Ausgangs aus der Sensorzelle 130 des
Gaskonzentrationssensors 100, und diese Verarbeitung ist
nachstehend unter Bezugnahme auf 11, 12 und 13 beschrieben.
Dabei zeigen 11 und 12 Kennfelder
zur Einstellung eines Maskierungszeitpunkts α und eines Maskierungsaufhebungszeitpunkts β gemäß 10 jeweils
entsprechend zu Antriebsbedingungen. Weiterhin zeigt 13 Zeitverläufe des Übergangszustands
des Sensorzellenstroms Is (nA), eines NOx-Entleerungsanforderungsflags
(Entleerungsanforderungskennung) und eines NOx-Entleerungszählers CNOXCNT im
Ansprechen auf die Gaskonzentration ppm in der Verarbeitung gemäß 10.
In dieser Hinsicht wird die Maskierungssteuerungsroutine wiederholt
durch die CPU für
jede vorbestimmte Zeitdauer nach Einschalten der Energieversorgung
für die
Steuerungsschaltung 200 ausgeführt. 10 FIG. 12 shows a flowchart of a second modification of the processing of the masking control for the sensor cell current Is of the output from the sensor cell 130 of the gas concentration sensor 100 and this processing is described below with reference to FIG 11 . 12 and 13 described. Show 11 and 12 Maps for setting a masking time point α and a masking canceling time point β according to FIG 10 respectively according to drive conditions. Further shows 13 Time histories of the transient state of the sensor cell current Is (nA), an NO x purge request flag (purge request flag) and a NO x purge counter CNOXCNT in response to the gas concentration ppm in the processing of FIG 10 , In this regard, the masking control routine is repeated by the CPU for every predetermined period of time after the power supply to the control circuit is turned on 200 executed.
Gemäß 10 werden
in Schritt S401 die Maschinendrehzahl NE der Brennkraftmaschine 1 und
der Ansaugdruck PM als die Antriebsbedingungen gelesen.According to 10 In step S401, the engine rotational speed NE of the internal combustion engine becomes 1 and the suction pressure PM is read as the driving conditions.
Danach
schreitet die Routine zu Schritt S402 voran, indem der Maskierungszeitpunkt α und der Maskierungsaufhebungszeitpunkt β durch das
in 11 und 12 gezeigte
Kennfeld eingestellt werden. In dieser Hinsicht wird durch das Kennfeld gemäß 11 der
Maskierungszeitpunkt α zu
einer Zeit eingestellt, wenn der Ammoniak beginnt, eine im Ansprechen
auf das NOx in der Gaskonzentration Wirkung
auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms Is zu zeigen. Der
Maskierungsaufhebungszeitpunkt β wird
als ein Zeitpunkt eingestellt, wenn der Ammoniak aufhört, eine
Wirkung auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf
das NOx in der Gaskonzentration zu zeigen.
Dann weisen, wie es in 11 und 12 gezeigt
ist, der Maskierungszeitpunkt α und
der Maskierungsaufhebungszeitpunkt β Charakteristiken auf, die sich
mit den Antriebsbedingungen ändern,
die sich von niedriger Last bis zu hoher Last unterscheiden.Thereafter, the routine proceeds to step S402, in which the masking timing α and the masking cancellation timing β by the in 11 and 12 shown map are set. In this regard, by the map according to 11 the masking timing α is set at a timing when the ammonia starts to exhibit an effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration. The masking elimination timing β is set as a timing when the ammonia ceases to exhibit an effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration. Then, as it is in 11 and 12 1, the masking timing α and the masking elimination timing β are characteristics that change with the driving conditions that differ from low load to high load.
Danach
schreitet die Routine zu Schritt S403 voran, in dem bestimmt wird,
ob eine NOx-Entleerungsanforderung (Ent.-Anf.)
angefordert worden ist. Wenn die Bestimmungsbedingung in Schritt
S403 erfüllt
ist, d. h., wenn das NOx-Entleerungsanforderungsflag 1 ist
(angefordert) (nach dem Zeitpunkt t21 gemäß 13), und
somit eine Entleerung (purge) des NOx angefordert
ist, schreitet die Routine zu Schritt S404 voran, indem der NOx-Entleerungszähler CNOXCNT um 1 inkrementiert
wird.Thereafter, the routine proceeds to step S403, in which it is determined whether or not an NO x purge request (Ent.Res.) Has been requested. When the determination condition in step S403 is satisfied, that is, when the NO x purge request flag 1 is (requested) (after the time t21 according to 13 ), And thus, a drain (purge) of the NO x is requested, the routine proceeds to step S404 proceeds by the NO x -Entleerungszähler CNOXCNT is incremented by first
Danach
schreitet die Routine zu Schritt S405 voran, indem bestimmt wird,
ob eine Ungleichung von α ≤ CNOXCNT ≤ β gilt. Wenn
die Bestimmungsbedingung in Schritt S405 erfüllt ist, d. h., wenn der NOx-Entleerungszähler CNOXCNT zwischen dem Maskierungszeitpunkt α und der
Maskierungsaufhebungszeitpunkt β liegt,
wird bestimmt, dass diese Zeitdauer die Maskierungszeitdauer (von
dem Zeitpunkt t22 bis zu t23 gemäß 13)
ist. Die Routine schreitet zu Schritt S104 voran, in dem der Sensorzellenstrom
Is maskiert wird, und daraufhin wird die Routine beendet.Thereafter, the routine proceeds to step S405 by determining whether an inequality of α ≦ CNOXCNT ≦ β holds. If the determination condition is satisfied in step S405, that is, when the NO x -Entleerungszähler CNOXCNT is α, and the masking cancellation time point β between the masking time point, it is determined that this period of time (masking time period from the time t22 to t23 in accordance with 13 ). The routine proceeds to step S104, in which the sensor cell current Is is masked, and then the routine is ended.
Wenn
demgegenüber
die Bestimmungsbedingung in Schritt S403 nicht erfüllt ist,
d. h., wenn das NOx-Entleerungsanforderungsflag 0 ist (nicht
angefordert), d. h., wenn eine Entleerung des NOx nicht angefordert
ist, und wenn die Bestimmungsbedingung in Schritt S405 nicht erfüllt ist,
d. h., wenn der NOx-Entleerungszähler CNOXCNT
nicht zwischen dem Maskierungszeitpunkt α und dem Maskierungsaufhebungszeitpunkt β liegt, wird
bestimmt, dass der Ammoniak keine Wirkung auf den Erfassungswert des
Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf das NOx in
der Gaskonzentration ausübt,
woraufhin die Routine ohne Ausführung
einer Aktion beendet wird.On the other hand, when the determination condition in step S403 is not satisfied, that is, when the NO x purge request flag is 0 (not requested), that is, when purge of NO x is not requested, and if the determination condition in step S405 is not satisfied, ie That is, if the NO x purge counter CNOXCNT is not between the masking timing α and the masking elimination timing β, it is determined that the ammonia has no effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration, whereupon the routine is executed without executing a routine Action is ended.
Auf
diese Weise weist das Gaskonzentrationserfassungssystem gemäß der vorliegenden
Abänderung
zumindest die Pumpzelle 110 zur Entnahme oder Aufnahme
des Sauerstoffs in dem Gas, das in die erste Kammer 144 eingeführt wird
und zu erfassen ist, die Sensorzelle 130 zur Erfassung
der NOx-Konzentration als eine spezifizierte
Gaskomponente aus dem Gas nach dem Durchlaufen der Pumpzelle 110,
und die Überwachungszelle 120 zur Erfassung
der Konzentration von in der zweiten Kammer 146 verbliebenen
Sauerstoff. Es weist den dualen Gaskonzentrationssensor 100 zum
Halten der jeweiligen Zellen in einem aktivierten Zustand auf der Grundlage
des Vorrichtungswiderstandswerts des Festelektrolyten, der die jeweiligen
Zellen bildet, den NOx verschließenden reduzierenden
Katalysator 14 als eine Abgasreinigungseinheit, die in
dem Abgasdurchlass 12 angeordnet ist und das Abgas aus
der Brennkraftmaschine 1 reinigt, und die Steuerungsschaltung 200 in
der ECU 30 zur Erzielung einer Gaskonzentrationserfassungseinheit
auf, die den Sensorzellenstrom Is erfasst, der durch die Sensorzelle 130 des
stromabwärts
des NOx verschließenden reduzierenden Katalysators 14 angeordneten
Gaskonzentrationssensors 100 gelangt, und aufeinanderfolgend
die NOx-Konzentration in dem Abgas anhand des
Erfassungswerts erfasst.In this way, the gas concentration detection system according to the present invention has at least the pumping cell 110 for removing or absorbing the oxygen in the gas entering the first chamber 144 is introduced and is to capture the sensor cell 130 for detecting the NO x concentration as a specified gas component from the gas after passing through the pumping cell 110 , and the surveillance cell 120 for detecting the concentration of in the second chamber 146 remaining oxygen. It has the dual gas concentration sensor 100 for holding the respective cells in an activated state on the basis of the device resistance value of the solid electrolyte constituting the respective cells, the NO x occluding reducing catalyst 14 as an exhaust gas purification unit that is in the exhaust passage 12 is arranged and the exhaust gas from the internal combustion engine 1 cleans, and the control circuit 200 in the ECU 30 for obtaining a gas concentration detection unit that detects the sensor cell current Is passing through the sensor cell 130 the downstream of the NO x occluding reducing catalyst 14 arranged gas concentration sensor 100 passes, and sequentially detects the NOx concentration in the exhaust gas on the basis of the detection value.
Die
Steuerungsschaltung 200 stellt eine vorbestimmte Zeitdauer
ein, in der der NOx-Entleerungszähler CNOXCNT
im Ansprechen auf die Maschinendrehzahl NE und den Ansaugdruck PM
der Brennkraftmaschine (Antriebsbedingungen) zwischen dem Maskierungszeitpunkt α und dem
Maskierungsaufhebungszeitpunkt β liegt,
nachdem die Sensorzelle 130 beginnt, den Erfassungswert
des in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgases
auszugeben, und woraufhin dann eine vorbestimmte Zeit verstreicht,
und während
der vorbestimmten Zeitdauer den Erfassungswert hält, der durch die Sensorzelle 130 erfasst
wird, unmittelbar bevor der NOx-Entleerungszähler CNOXCNT
mit dem Maskierungszeitpunkt α übereinstimmt.
Dann gibt, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, die
Steuerungsschaltung 200 in der ECU 30 zur Erzielung
der Gaskonzentrationserfassungseinheit den gehaltenen Erfassungswert
aus.The control circuit 200 sets a predetermined period of time in which the NO x purge counter CNOXCNT is in response to the engine rotational speed NE and the engine intake pressure PM (driving conditions) between the masking timing α and the masking elimination timing β after the sensor cell 130 begins to enter the detection value of the gas concentration sensor 100 then expire a predetermined time and, during the predetermined period of time, maintain the detection value passing through the sensor cell 130 is detected immediately before the NO x emptying counter CNOXCNT coincides with the masking time point α. Then, after the predetermined time has elapsed, the control circuit outputs 200 in the ECU 30 for obtaining the gas concentration detection unit, the held detection value.
Das
heißt,
dass während
der vorbestimmten Zeitdauer von dem Maskierungszeitpunkt α, der vorab
entsprechend den Antriebsbedingungen eingestellt worden ist, bis
zu dem Maskierungsaufhebungszeitpunkt β der Ausgang aus der Sensorzelle 130 des
Gaskonzentrationssensors 100 auf den Erfassungswert gehalten
wird, der durch die Sensorzelle 130 unmittelbar vor dem
Maskierungszeitpunkt α erfasst worden
ist, und der gehaltene Erfassungswert wird nach Verstreichen der
vorbestimmten Zeitdauer ausgegeben. Auf diese Weise ist es möglich, die
Wirkung der Ammoniak-Komponente
auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf
das NOx in der Gaskonzentration in dem in
den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgas auszuschließen, und
somit die NOx-Konzentration korrekt zu erfassen.That is, during the predetermined time period from the masking timing α, which has been set in advance in accordance with the drive conditions, to the masking cancellation timing β, the output from the sensor cell 130 of the gas concentration sensor 100 is held to the detection value passing through the sensor cell 130 has been detected immediately before the masking time point α, and the held detection value is output after elapse of the predetermined time period. In this way it is possible, the effect of the ammonia component on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration in the in the gas concentration sensor 100 exclude introduced exhaust gas, and thus to correctly detect the NO x concentration.
14 zeigt
ein Flussdiagramm einer dritten Abänderung der Verarbeitung der
Maskierungssteuerung für
den Sensorzellenstrom Is des Ausgangs aus der Sensorzelle 130 des
Gaskonzentrationssensors 100. Die Verarbeitung ist nachstehend
unter Bezugnahme auf 8, 11 und 12,
die vorstehend beschrieben worden sind, und 15 beschrieben.
Dabei zeigt 15 Zeitverläufe des Übergangszustands des Sensorzellenstroms
Is, des NOx-Entleerungsanforderungsflags und des NOx-Entleerungszählers CNOXCNT
im Ansprechen auf die Gaskonzentration ppm in der Verarbeitung gemäß 14.
In dieser Hinsicht wird die Maskierungssteuerungsroutine wiederholt
durch die CPU bei jeder vorbestimmten Zeitdauer nach Einschalten der
Energieversorgung für
die Steuerungsschaltung 200 ausgeführt. 14 FIG. 12 is a flowchart showing a third modification of the processing of the masking control for the sensor cell current Is of the output from the sensor cell 130 of the gas concentration sensor 100 , The processing is described below with reference to 8th . 11 and 12 which have been described above, and 15 described. It shows 15 Time histories of the transient state of the sensor cell current Is, the NO x depletion request flag, and the NO x depletion counter CNOXCNT in response to the gas concentration ppm in the processing according to FIG 14 , In this regard, the masking control routine is repeated by the CPU every predetermined period of time after the power supply to the control circuit is turned on 200 executed.
Gemäß 14 wird
in Schritt S104 nach den Schritten S401 bis S405 der Sensorzellenstrom
Is maskiert und schreitet dann die Routine zu Schritt S105 voran,
indem die in 8 gezeigte Gaskonzentrationsschätzverarbeitung
ausgeführt
wird. Wenn demgegenüber
die Bestimmungsbedingung in Schritt S403 nicht erfüllt ist,
d. h., wenn das NOx-Entleerungsanforderungsflag 0 ist (nicht
angefordert), und somit eine Entleerung des NOx nicht
angefordert ist, und wenn die Bestimmungsbedingung in Schritt S405
nicht erfüllt
ist, d. h., wenn der NOx-Entleerungszähler CNOXCNT
nicht zwischen dem Maskierungszeitpunkt α und dem Maskierungsaufhebungszeitpunkt β liegt, wird
bestimmt, dass das Ammoniak keine Wirkung auf den Erfassungswert
des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf das NOx in
der Gaskonzentration ausübt,
woraufhin die Routine ohne irgendeinen Vorgang beendet wird.According to 14 At step S104, after step S401 to step S405, the sensor cell current Is is masked, and then the routine proceeds to step S105, where in 8th shown gas concentration estimation processing is performed. On the other hand, when the determination condition in step S403 is not satisfied, that is, when the NO x purge request flag is 0 (not requested), and thus depletion of the NO x is not requested, and when the determination condition in step S405 is not satisfied, ie if the NO x emptying counter CNOXCNT is not between the maskie delay time point α, and is β the masking cancellation time point, it is determined that the ammonia has no effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration, and the routine is ended without any process.
Auf
diese Weise gibt die Steuerungsschaltung 200 in der ECU 30 den
geschätzten
Wert als einen geschätzten
vorhergesagten Wert nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer
aus. In dieser Hinsicht werden gemäß dieser Abänderung die Zeitdauer, in der
der NOx-Entleerungszähler CNOXCNT zwischen
dem Maskierungszeitpunkt α und
dem Maskierungsaufhebungszeitpunkt β (von dem Zeitpunkt t32 bis
Zeitpunkt t33 gemäß 15)
liegt, und eine vorbestimmte Maskierungserweiterungszeitdauer (von
dem Zeitpunkt t33 bis zu dem Zeitpunkt t34 gemäß 15) eingestellt.
Während
dieser Zeitdauer wird der Erfassungswert der Sensorzelle 130 maskiert.
Somit ist es möglich,
die Wirkung der Ammoniak-Komponente auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms
Is im Ansprechen auf das NOx in der Gaskonzentration
in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgas
auszuschließen,
und somit die NOx-Konzentration korrekt
zu erfassen.In this way, the control circuit gives 200 in the ECU 30 the estimated value as an estimated predicted value after elapse of a predetermined time period. In this regard, according to this modification, the time period in which the NO x elimination counter CNOXCNT between the masking timing α and the masking elimination timing β (from the timing t32 to the timing t33 in FIG 15 ), and a predetermined masking extension period (from time t33 to time t34 in FIG 15 ). During this period, the detection value of the sensor cell 130 masked. Thus, it is possible the effect of the ammonia component on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration in the gas concentration sensor 100 exclude introduced exhaust gas, and thus to correctly detect the NO x concentration.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIELSECOND EMBODIMENT
Bei
dem Gaskonzentrationssensor 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist eine λ-Zelle 130 zu
den Gaskonzentrationssensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
hinzugefügt,
wie es in 16 gezeigt ist. In den Gaskonzentrationssensor 100 weist
das obere Festelektrolyt 141 in der Nähe der Pumpzelle 110 die λ-Zelle 180 zur
Erzeugung einer elektromotorischen Kraft im Ansprechen auf die Sauerstoffkonzentration
in der ersten Kammer 144 auf. Dann wird die elektromotorische
Kraft der λ-Zelle 180 durch
eine Spannungsmesseinrichtung 181 gemessen, und der gemessene
Wert wird von der Steuerungsschaltung 200 entnommen. Die
elektromotorische Kraft der λ-Zelle 180 beträgt etwa
1 Volt, wenn Sauerstoff vorhanden ist (fetter Zustand), und 0 Volt, wenn
kein Sauerstoff vorhanden ist (magerer Zustand).In the gas concentration sensor 100 According to this embodiment, a λ cell 130 to the gas concentration sensor 100 added according to the first embodiment as it is in 16 is shown. In the gas concentration sensor 100 has the upper solid electrolyte 141 near the pump cell 110 the λ cell 180 for generating an electromotive force in response to the oxygen concentration in the first chamber 144 on. Then the electromotive force of the λ cell becomes 180 by a tension measuring device 181 measured, and the measured value is from the control circuit 200 taken. The electromotive force of the λ-cell 180 is about 1 volt when oxygen is present (rich condition) and 0 volt when no oxygen is present (lean condition).
Nachstehend
ist die Verarbeitung der Maskierungssteuerung für den Sensorzellenstrom Is
des Ausgangs aus der Sensorzelle 130 des Gaskonzentrationssensors 100 der
CPU in der Steuerungsschaltung 200 auf der Grundlage eines
in 17 gezeigten Flussdiagramms unter Bezugnahme auf 18 beschrieben.
Dabei zeigt 18 Zeitverläufe des Übergangszustands des Sensorzellenstroms
Is (nA) und einer λ-Zellenspannung
Vp (V) im Ansprechen auf die Gaskonzentration (ppm) in der Verarbeitung gemäß 17.
In dieser Hinsicht wird die Maskierungssteuerungsroutine wiederholt
zu jeder vorbestimmten Zeitdauer oder Zeit nach Einschalten der Energieversorgung
für die
Steuerungsschaltung 200 ausgeführt.The following is the processing of the masking control for the sensor cell current Is of the output from the sensor cell 130 of the gas concentration sensor 100 the CPU in the control circuit 200 based on a in 17 shown flowchart with reference to 18 described. It shows 18 Time curves of the transition state of the sensor cell current Is (nA) and a λ cell voltage Vp (V) in response to the gas concentration (ppm) in the processing according to 17 , In this regard, the masking control routine is repeated every predetermined time or time after the power supply to the control circuit is turned on 200 executed.
Gemäß 17 wird
in Schritt S101 der Sensorzellenstrom Is im Ansprechen auf die Gaskonzentration
des in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgases
erfasst. Danach schreitet die Routine zu Schritt S602 voran, in
dem die λ-Zellenspannung
Vp des Ausgangs aus der λ-Zelle 180 erfasst
wird. Dann schreitet die Routine zu Schritt S603 voran, indem bestimmt
wird, ob die λ-Zellenspannung
Vp 0,45 V ist oder mehr. Dabei entspricht, wie es in 18 gezeigt
ist, die Zeitdauer, in der die λ- Zellenspannung Vp
0,45 V oder mehr beträgt,
der Zeitdauer von dem Zeitpunkt an, zu dem der Ammoniak beginnt,
eine Wirkung auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms Is im
Ansprechen auf das NOx in der Gaskonzentration
zu zeigen, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ammoniak aufhört, eine
Wirkung auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen
auf das NOx in der Gaskonzentration zu zeigen.According to 17 At step S101, the sensor cell current Is is responsive to the gas concentration of the gas concentration sensor 100 detected exhaust gas detected. Thereafter, the routine proceeds to step S602 in which the λ cell voltage Vp of the output from the λ cell 180 is detected. Then, the routine proceeds to step S603 by determining whether the λ-cell voltage Vp is 0.45 V or more. It corresponds, as it is in 18 that is, the period in which the λ-cell voltage Vp is 0.45 V or more, the time from the time when the ammonia starts, has an effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in FIG Gas concentration to show, until the time at which the ammonia stops to show an effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration.
Somit
schreitet, wenn die Bestimmungsbedingung in Schritt S603 erfüllt ist,
d. h., wenn der Ammoniak beginnt, eine Wirkung auf den Erfassungswert
des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf das NOx in
der Gaskonzentration zu zeigen, d. h., wenn die λ-Zellenspannung Vp 0,45 V oder
beträgt (von
dem Zeitpunkt t42 bis zu dem Zeitpunkt t43 gemäß 18), geht
die Routine zu Schritt S104 voran, in dem der Sensorzellenstrom
Is maskiert wird. Wenn demgegenüber
die Bestimmungsbedingung in Schritt S603 nicht erfüllt ist,
d. h., wenn die λ-Zellenspannung
Vp kleiner als 0,45 V ist, wird bestimmt, dass der Ammoniak keine
Wirkung auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen
auf das NOx in der Gaskonzentration zeigt,
woraufhin diese Routine beendet wird.Thus, when the determination condition in step S603 is satisfied, that is, when the ammonia starts to show an effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration, that is, when the λ cell voltage Vp is 0.45 V or is (from the time t42 to the time t43 according to 18 ), the routine proceeds to step S104 in which the sensor cell current Is is masked. On the other hand, when the determination condition in step S603 is not satisfied, that is, when the λ-cell voltage Vp is less than 0.45 V, it is determined that the ammonia has no effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration indicates whereupon this routine terminates.
In
dieser Weise weist der Gaskonzentrationssensor 100 des
Gaskonzentrationserfassungssystems weiterhin die λ-Zelle 180 zur
Ausgabe der elektromotorischen Kraft im Ansprechen auf die Sauerstoffkonzentration
in der ersten Kammer 144 auf. Weiterhin bestimmt die Steuerungsschaltung 200 der ECU 30 zur
Erzielung der Gaskonzentrationserfassungseinrichtung des Gaskonzentrationserfassungssystems
entsprechend dem Ausgang der λ-Zelle 180,
dass das in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführte Abgas
sich von der mageren Atmosphäre
zu der reichen Atmosphäre
oder von der fetten Atmosphäre
zu der mageren Atmosphäre ändert.In this way, the gas concentration sensor 100 the gas concentration detection system, the λ cell 180 to output the electromotive force in response to the oxygen concentration in the first chamber 144 on. Furthermore, the control circuit determines 200 the ECU 30 for obtaining the gas concentration detecting means of the gas concentration detecting system corresponding to the output of the λ cell 180 that in the gas concentration sensor 100 introduced exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere or from the rich atmosphere to the lean atmosphere.
Das
heißt,
dass für
die Zeitdauer, in der die Ammoniak-Komponente eine Wirkung auf den Erfassungswert
des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf das NOx in
der Gaskonzentration in dem in den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgas zeigt,
das Wechseln des Abgases von der mageren Atmosphäre zu der fetten Atmosphäre oder
von der fetten Atmosphäre
zu der mageren Atmosphäre durch
den Ausgang der λ-Zelle 180 erfasst
wird. Das heißt,
dass die Zeitdauer, in der die durch die λ-Zelle 180 erfasste λ-Zellenspannung
Vp 0,45 V oder mehr beträgt,
der Zeitdauer von dem Zeitpunkt an, zu dem das Abgas sich von der
mageren Atmosphäre
zu der fetten Atmosphäre ändert, bis
zu dem Zeitpunkt entspricht, zu dem das Abgas sich von der fetten
Atmosphäre
zu der mageren Atmosphäre ändert, so
dass diese Zeitdauer zu der Maskierungszeitdauer gemacht wird, und
der Erfassungswert, der durch die Sensorzelle 130 unmittelbar
vor dem Zeitpunkt, zu dem die λ-Zellenspannung
Vp 0,45 V oder mehr wird, während
dieser Zeitdauer gehalten wird. Auf diese Weise ist es möglich, die
Wirkung der Ammoniak-Komponente
auf den Erfassungswert des Sensorzellenstroms Is im Ansprechen auf
das NOx in der Gaskonzentration indem in
den Gaskonzentrationssensor 100 eingeführten Abgas auszuschließen, und somit
die NOx-Konzentration korrekt zu erfassen.That is, for the period of time in which the ammonia component has an effect on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NO x in the gas concentration in the gas concentration sensor 100 introduced exhaust shows changing the exhaust gas from the lean Atmosphere to the fat atmosphere or from the fat atmosphere to the lean atmosphere through the output of the λ cell 180 is detected. That is, the time duration in which the through the λ cell 180 detected λ cell voltage Vp is 0.45 V or more, corresponding to the time from the time when the exhaust gas changes from the lean atmosphere to the rich atmosphere until the time at which the exhaust gas is from the rich atmosphere changes to the lean atmosphere so that this time period is made to the masking period, and the detection value by the sensor cell 130 immediately before the time when the λ-cell voltage Vp becomes 0.45 V or more during this period. In this way it is possible, the effect of the ammonia component on the detection value of the sensor cell current Is in response to the NOx concentration in the gas by the gas concentration sensor 100 exclude introduced exhaust gas, and thus to correctly detect the NO x concentration.
Gemäß den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
und Abänderungen
ist stromabwärts
von dem NOx verschließenden reduzierenden Katalysator 14,
der in dem Abgasdurchlass 12 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet
ist, der NOx-Sensor 28 einschließlich des
Gaskonzentrationssensors 100 angeordnet. In dem Fall, in dem
die Erfindung in Praxis umgesetzt wird, ist die Anwendung der Erfindung
jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
der NOx-Sensor 28 kann stromaufwärts von
dem NOx verschließenden reduzierenden Katalysator 14 angeordnet
sein, und der Sauerstoffsensor 27 kann stromabwärts von
dem NOx verschließenden reduzierenden Katalysator 14 angeordnet
sein. In diesem Fall, ist es unmöglich,
die NOx-Konzentration
durch den NOx-Sensor 28 zu erfassen,
nachdem das Abgas durch den NOx verschließenden reduzierenden Katalysator 14 gelangt ist,
jedoch ist es möglich,
die NOx-Reduktionssteuerung für den NOx verschließenden reduzierenden Katalysator 14 durch
Erfassung der NOx-Konzentration in dem in
den NOx verschließenden reduzierenden Katalysator 14 strömenden Abgas
und Schätzen
der Menge der Ansammlung des durch den NOx verschließenden reduzierenden
Katalysator 14 verschlossenen NOx durchzuführen.According to the above-described embodiments and modifications, downstream of the NO x occluding reducing catalyst 14 in the exhaust passage 12 the internal combustion engine 1 is arranged, the NO x sensor 28 including the gas concentration sensor 100 arranged. However, in the case where the invention is put into practical use, the application of the invention is not limited to these embodiments, but the NO x sensor 28 may be upstream of the NO x occluding reducing catalyst 14 be arranged, and the oxygen sensor 27 may downstream of the NO x occluding reducing catalyst 14 be arranged. In this case, it is impossible to measure the NO x concentration by the NO x sensor 28 after the exhaust gas passes through the NOx occluding reducing catalyst 14 However, it is possible to use the NO x reduction control for the NO x occluding reducing catalyst 14 by detecting the NO x concentration in the NO x occluding reducing catalyst 14 flowing exhaust gas and estimating the amount of accumulation of the NO x occluding reducing catalyst 14 perform closed NO x .
Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, wird während einer Maskierungszeitdauer
von einem Zeitpunkt an, zu dem ein in einen Gaskonzentrationssensor
(100) eingeführtes
Abgas sich von einer mageren Atmosphäre zu einer fetten Atmosphäre ändert, das
heißt,
wenn ein Pumpzellenstrom (Ip) sich von 0 auf die negative Seite ändert, bis
zu einem Zeitpunkt, zu dem das Abgas sich von der fetten Atmosphäre zu der
mageren Atmosphäre ändert, das
heißt, wenn
der Pumpzellenstrom (Ip) sich von der negativen Seite auf die positive
Seite ändert,
ein Erfassungswert einer Sensorzelle (130) vor Änderung
des Abgases in die fette Atmosphäre
gehalten. Dies ermöglicht,
die Wirkung einer Ammoniak-Komponente auf den Erfassungswert des
Sensorzellenstroms (Is) auszuschließen, das auf das NOx in einer Gaskonzentration indem in den
Gaskonzentrationssensor (100) eingeführten Abgas anspricht, und
somit eine NOx-Konzentration korrekt zu
erfassen.As described above, during a masking period from a time point when a gas concentration sensor (in FIG. 100 Exhaust gas changes from a lean atmosphere to a rich atmosphere, that is, when a pump cell current (Ip) changes from 0 to the negative side until a time when the exhaust gas changes from the rich atmosphere to the lean atmosphere that is, when the pump cell current (Ip) changes from the negative side to the positive side, a detection value of a sensor cell ( 130 ) held before changing the exhaust gas in the rich atmosphere. This makes it possible to eliminate the effect of an ammonia component on the detection value of the sensor cell current (Is), which is related to the NO x in a gas concentration in the gas concentration sensor (FIG. 100 ), and thus correctly detect a NO x concentration.
