DE112015003445T5

DE112015003445T5 - Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112015003445T5
Application number: DE112015003445.5T
Authority: DE
Inventors: Ryozo Kayama; Yukihiro Yamashita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2017-04-20
Also published as: WO2016013229A1; US20170219513A1; JP6558109B2; US10564120B2; JP2016031364A

Abstract

Eine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung weist eine Pumpenzelle (246), eine Sensorzelle (248), eine Überwachungszelle (249), eine Spannungsanpassungseinheit (104), die durch Senken einer Pumpenzellenspannung, die an die Pumpenzelle (246) angelegt ist, von einer Zielspannung eine Erfassungsspannung einstellt, und die eine Konzentration eines Restsauerstoffs, mit dem die Sensorzelle (248) und die Überwachungszelle (249) versorgt werden, erhöht, und eine Empfindlichkeitsbestimmungseinheit (106) auf, die basierend auf einem Erfassungsstrom, der durch mindestens entweder eine Sensorstromerfassungseinheit (101) oder eine Überwachungsstromerfassungseinheit (102) gemäß der Konzentration des Restsauerstoffs, die erhöht ist, erfasst wird, eine Gasempfindlichkeit der Sensorzelle (248) oder der Überwachungszelle (249) bestimmt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-151790 , eingereicht am 25. Juli 2014, und auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-138342 , eingereicht am 10. Juli 2015, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung, die eine Konzentration einer spezifischen Gaskomponente in einem Abgas einer Verbrennungsmaschine erfasst.
HINTERGRUNDTECHNIK
Ein Stickstoffoxid-(NOx-)Sensor ist als ein Sensor bekannt, der die Konzentration von NOx als eine der spezifischen Gaskomponenten, die in einem von einer Verbrennungsmaschine abzuführenden Abgas enthalten ist, erfasst. Der NOx-Sensor ist auf beispielsweise der Stromabwärtsseite eines NOx-Katalysators eines Typs einer selektiven Reduktion bei einem Dieselmaschinenabgasreinigungssystem, das den NOx-Katalysator verwendet, platziert. Die NOx-Konzentration, die durch den NOx-Sensor, der platziert ist, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, erfasst wird, wird für eine Steuerung einer Beimischungsmenge eines reduzierenden Mittels, das bei dem NOx-Katalysator beigemischt wird, verwendet.
Es ist ferner ein NOx-Sensor bekannt, der eine erste Pumpenelektrode in einer ersten Kammer und eine zweite Pumpenelektrode und eine Pumpenelektrode für eine NOx-Erfassung in einer zweiten Kammer (Bezug nehmend auf beispielsweise eine Patentliteratur 1) hat. Gemäß der Patentliteratur 1 verursacht die erste Pumpenelektrode mittels eines Zwischenelektrodenspannungsanlegens eine Zerlegungsreaktion und entlädt Sauerstoff aus der ersten Kammer bzw. führt diesen ab. Die zweite Pumpenelektrode entlädt mittels eines Zwischenelektrodenspannungsanlegens Sauerstoff aus der zweiten Kammer bzw. führt diesen ab. Die Pumpenelektrode für eine NOx-Erfassung reagiert mittels eines Zwischenelektrodenspannungsanlegens mit einem NOx-Gas in einem Gas und gibt eine NOx-Konzentration in der Gestalt eines Stromsignals aus.
Jede Zelle, die den NOx-Sensor bildet, verschlechtert sich, sowie sich als ein Resultat einer katalytischen Reaktion eine vergiftende Substanz auf der Zelloberfläche derselben ablagert, und diese Verschlechterung resultiert in einer Abnahme einer Erfassungsgenauigkeit oder einer Erfassungsempfindlichkeit des NOx-Sensors. Beispiele der vergiftenden Substanz umfassen jene, die sich aus Mangan und Silizium ableiten, die Additive sind, die in Kraftstoff-Öl enthalten sind.
Gemäß einem NOx-Sensorverschlechterungsbestimmungsverfahren, das in der Patentliteratur 1 im Folgenden offenbart ist, schwankt die NOx-Konzentration in einem Abgas, das einen NOx-Sensor erreicht, zwangsweise, und eine Abnormität wird in einem Fall bestimmt, in dem eine Schwankung eines Ausgabewerts, der durch den NOx-Sensor zu dieser Zeit ausgegeben wird, von einer normalen Schwankung abweicht.
BEKANNTE LITERATUR
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP2003-120399A

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß dem Verschlechterungsbestimmungsverfahren, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, muss der Bereich der Schwankung der NOx-Konzentration, die dazu gezwungen wird, zu schwanken, für eine gute Ermittlung der Schwankung des Ausgabewerts von dem NOx-Sensor verbreitert werden. Eine Abgasemissionsverschlechterung ist dementsprechend während einer Verschlechterungsbestimmung unvermeidbar.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts solcher Umstände gemacht, und eine Aufgabe derselben besteht darin, eine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung zu schaffen, die fähig ist, eine Abnahme einer Gasempfindlichkeit zu bestimmen, und die keine bedeutsame Schwankung der Konzentration einer spezifischen Gaskomponente als zu messendes Gas erfordert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung eine Pumpenzelle (246), die Sauerstoff aus einer Messkammer (242) von einem Abgas einer Verbrennungsmaschine (20), das in die Messkammer eingeleitet wird, entlädt bzw. abführt, eine Sensorzelle (248), die eine Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas, von dem der Sauerstoff entladen bzw. abgeführt wurde, und eine Konzentration eines spezifischen Gases in dem Abgas erfasst, eine Überwachungszelle (249), die eine Konzentration eines Restsauerstoffs in dem Abgas, von dem der Sauerstoff entladen bzw. abgeführt wurde, erfasst, eine Sensorstromerfassungseinheit (101), die einen Strom, der durch die Sensorzelle ausgegeben wird, erfasst, eine Überwachungsstromerfassungseinheit (102), die einen Strom, der durch die Überwachungszelle ausgegeben wird, erfasst, eine Spannungsanpassungseinheit (104), die eine Pumpenzellenspannung, die an die Pumpenzelle angelegt ist, anpasst, und eine Empfindlichkeitsbestimmungseinheit (106) auf, die eine Gasempfindlichkeit von mindestens entweder der Sensorzelle oder der Überwachungszelle bestimmt. Die Spannungsanpassungseinheit ändert die Pumpenzellenspannung von einer Zielspannung in eine Erfassungsspannung, bei der sich die Konzentration des Restsauerstoffs, mit dem die Sensorzelle und die Überwachungszelle versorgt werden, erhöht. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit bestimmt basierend auf einem Erfassungsstrom, der durch mindestens entweder die Sensorstromerfassungseinheit oder die Überwachungsstromerfassungseinheit gemäß der Konzentration des Restsauerstoffs, die sich erhöht hat, erfasst wird, die Gasempfindlichkeit.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung senkt sich die Pumpenzellenspannung von der Zielspannung und wird die Erfassungsspannung, und somit strömt der Sauerstoff, der der Erfassungsspannung entspricht, von der Pumpenzellenseite zu den Überwachungszellen- und Sensorzellenseiten. Die Restsauerstoffkonzentration in dem Fall eines Spannungsanlegens an die Pumpenzelle bei der Erfassungsspannung überschreitet die Restsauerstoffkonzentration in dem Fall eines Spannungsanlegens an die Pumpenzelle bei der Zielspannung. Da die Ströme, die durch die Überwachungszelle und die Sensorzelle ausgegeben werden, Ströme sind, die der Restsauerstoffkonzentration entsprechen, senkt sich als ein Resultat der Verschlechterung, wenn sich entweder die Überwachungszelle oder die Sensorzelle verschlechtert und sich die Gasempfindlichkeit derselben reduziert, der Erfassungsstrom der verschlechterten Zelle, und somit kann die Verschlechterung dieser Zelle ermittelt werden. Auf diese Art und Weise kann die Gasempfindlichkeit bestimmt werden, ohne dass die Konzentration des zu messenden Gases in dem Abgas in einem bedeutsamen Ausmaß zum Schwanken gebracht werden muss.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung geschaffen werden, die fähig ist, eine Abnahme einer Gasempfindlichkeit zu bestimmen, und die keine bedeutsame Schwankung der Konzentration eines zu messenden Gases erfordert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und anderen Ziele, Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das ein Maschinenabgassystem schematisch darstellt, bei dem eine ECU gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung verwendet wird;
2 ein Diagramm, das eine Konfiguration eines NOx-Sensors, der in 1 dargestellt ist, und eine steuerungsbezogene Konfiguration der ECU schematisch darstellt;
3 eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt III-III in 2 darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das eine Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung betref-fend den NOx-Sensor, der in 1 bis 3 dargestellt ist, darstellt;
5 eine grafische Darstellung, die die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung, die in 4 dargestellt ist, darstellt;
6 eine grafische Darstellung, die die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung, die in 4 dargestellt ist, darstellt;
7 eine grafische Darstellung, die die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung, die in 4 dargestellt ist, darstellt;
8 eine grafische Darstellung, die die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung, die in 4 dargestellt ist, darstellt;
9 ein Diagramm, das ein Maschinenabgassystem, bei dem eine ECU und eine SCU gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, schematisch darstellt;
10 ein Diagramm, das eine Konfiguration eines NOx-Sensors, der in 9 dargestellt ist, schematisch darstellt;
11 ein Diagramm, das eine steuerungsbezogene Konfiguration der SCU, die in 10 dargestellt ist, darstellt; und
12 ein Konfigurationsdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind im Folgenden Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben. Bei den Ausführungsbeispielen kann einem Teil, der einer Sache entspricht, die bei einem vorausgehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, die gleiche Bezugsziffer zugewiesen sein, und eine redundante Erläuterung dieses Teils kann weggelassen sein.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Wie in 1 dargestellt ist, ist eine ECU 10 eine Vorrichtung, die eine Dieselmaschine 20 und ein Maschinenabgassystem ES1, das damit verbunden ist, steuert. Die ECU 10 funktioniert, um ein Verhalten der Dieselmaschine 20 zu steuern. Die ECU 10 passt basierend auf einem Beschleuniger- bzw. Gaspedalöffnungsgrad und einer Maschinendrehgeschwindigkeit einen Kraftstoffeinspritzventilöffnungsgrad an.
Bei dem Maschinenabgassystem ES1 sind ein Dieseloxidationskatalysatorwandler 22 und ein katalytischer Wandler 28 einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR; SCR = selective catalytic reduction) in dieser Reihenfolge von der Seite der Dieselmaschine 20 angeordnet. Der Dieseloxidationskatalysatorwandler 22 hat einen Dieseloxidationskatalysator (DOC; DOC = diesel oxidation catalyst) 221 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 222.
Der Dieseloxidationskatalysatorwandler 22, der durch eine Oxidation oder eine Reduktion eine schädliche Substanz aus einem Abgas entfernt, ist eine Vorrichtung, die Feststoffpartikel (PM; PM = particulate matter), die insbesondere Kohlenstoff und dergleichen aufweisen, sammelt.
Ein Keramikträger, eine Oxidmischung, die Aluminiumoxid, Cerdioxid und Zirkoniumdioxid als Komponenten derselben hat, und eine Edelmetallkatalysator, wie zum Beispiel aus Platin, Palladium und Rhodium, sind Hauptbestandteile des Dieseloxidationskatalysators 221. Der Dieseloxidationskatalysator 221 entfernt durch eine Oxidation Kohlenwasserstoff, Kohlenstoffmonoxid, Stickstoffoxid und dergleichen aus dem Abgas. Der Dieseloxidationskatalysator 221 hebt durch Verwenden einer Wärme, die während einer katalytischen Reaktion erzeugt wird, eine Abgastemperatur.
Der Dieselpartikelfilter 222 hat die Gestalt einer Honigwabenstruktur, bei der ein Platingruppenkatalysator, wie zum Beispiel aus Platin und Palladium, durch eine poröse Keramik getragen wird. Der Dieselpartikelfilter 222 verursacht, dass sich die Feststoffpartikel, die in dem Abgas enthalten sind, auf einer Trennwand der Honigwabenstruktur ablagern. Die abgelagerten Feststoffpartikel werden durch eine verbrennungsbasierte Oxidation entfernt. Eine Erhöhung der Temperatur in dem Dieseloxidationskatalysator 221 und eine Abnahme der Verbrennungstemperatur der Feststoffpartikel, die durch ein Additiv verursacht wird, werden für diese Verbrennung verwendet.
Der katalytische SCR-Wandler 28 ist eine Vorrichtung, die als eine Nachverarbeitungsvorrichtung des Dieseloxidationskatalysatorwandlers 22 NOx in Stickstoff und Wasser reduziert, und hat einen SCR 281, der ein Katalysator eines Typs einer selektiven Reduktion ist. Beispiele des SCR 281 können einen Katalysator aufweisen, bei dem ein Edelmetall, wie zum Beispiel Pt, auf einer Oberfläche eines Basismaterials, wie zum Beispiel Zeolith und Aluminiumoxid, getragen wird. Der SCR 281 reduziert und entfernt NOx, wenn eine Katalysatortemperatur innerhalb eines aktiven Temperaturbereichs ist, und Harnstoff als ein reduzierendes Mittel beigemischt wird. Ein Harnstoffbeimischungsinjektor 26 für eine Harnstoffbeimischung ist auf einer Stromaufwärtsseite des katalytischen SCR-Wandlers 238 angeordnet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Dieseloxidationskatalysatorwandler 22 und dem Harnstoffbeimischungsinjektor 26 ein NOx-Sensor 24 platziert, und ein NOx-Sensor 30 ist auf einer Stromabwärtsseite des katalytischen SCR-Wandlers 28 platziert.
Die Menge des Harnstoffs, der von dem Harnstoffbeimischungsinjektor 26 für den katalytischen SCR-Wandler 28 beigemischt wird, wird basierend auf einer NOx-Konzentration, die durch den NOx-Sensor 24 erfasst wird, und einer NOx-Konzentration, die durch den NOx-Sensor 30 erfasst wird, bestimmt. Der NOx-Sensor 24 bestimmt genauer gesagt basierend auf der NOx-Konzentration, die in dem Abgas vor dem Durchgang durch den katalytischen SCR-Wandler 28 erfasst wird, die Menge des Harnstoffs, der beigemischt wird. Der NOx-Sensor 30 korrigiert zusätzlich durch ein Durchführen einer Rückkopplung die Menge des Harnstoffs, der beigemischt wird, derart, dass die NOx-Konzentration, die in dem Abgas nach dem Durchgang durch den katalytischen SCR-Wandler 28 erfasst wird, einen so niedrig wie möglichen Wert annimmt. Das NOx in dem Abgas wird durch den Harnstoff geeignet reduziert, der von dem Harnstoffbeimischungsinjektor 26 für den SCR 281 gemäß der Menge der Beimischung, die auf diese Art und Weise, die im Vorhergehenden beschrieben ist, bestimmt wird, beigemischt wird. Auf diese Art und Weise werden der Kohlenwasserstoff, das Kohlenstoffmonoxid und das Stickstoffoxid, die in dem Abgas enthalten sind, nach dem Gehen durch den NOx-Sensor 24 und den NOx-Sensor 30 von einem Endrohr (nicht dargestellt) nach außen entladen bzw. abgeführt.
Die ECU 10 funktioniert als eine Steuereinheit, die für ein Steuern der Dieselmaschine 20 und einer Ausrüstung um die Dieselmaschine 20 herum verantwortlich ist. Die ECU 10 weist eine CPU, einen RAM, einen ROM, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse und eine Speicherungsvorrichtung auf. Die folgende Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels fokussiert sich auf eine Funktion der ECU 10 als eine Verschlechterungsbestimmungsvorrichtung, die Verschlechterungen der NOx-Sensoren 24 und 30 bestimmt. Da der NOx-Sensor 24 und der NOx-Sensor 30 die gleiche Konfiguration haben, deckt die folgende Beschreibung die Konfiguration des NOx-Sensors 24 als ein Beispiel zusammen mit einer Konfiguration der ECU 10 ab. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat eine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung den NOx-Sensor 24 und die ECU 10.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, ist der NOx-Sensor 24 mit einem ersten Hauptkörperabschnitt 241a, einem zweiten Hauptkörperabschnitt 241b, einem Elektrolytfestkörper 244, einem Diffusionswiderstandselement 245, Pumpenelektroden 246a und 246b, einer Heizvorrichtung 247, Sensorelektroden 248a und 248b und Überwachungselektroden 249a und 249b versehen.
Der Elektrolytfestkörper 244 ist ein plattenförmiges Glied, und ein Sauerstoffionen leitendes Elektrolytfestmaterial, wie zum Beispiel Zirkoniumdioxid, bildet den Elektrolytfestkörper 244. Der erste Hauptkörperabschnitt 241a und der zweite Hauptkörperabschnitt 241b sind mit dem Elektrolytfestkörper 244 dazwischen platziert. Ein vertiefter Abschnitt, der angeordnet ist, um sich von der Seite des Elektrolytfestkörpers 244 zurückzuziehen, ist in dem ersten Hauptkörperabschnitt 241a gebildet, und der konkave Abschnitt funktioniert als eine Messkammer 242. Eine Seitenoberfläche der Messkammer 242 ist offen, und das Diffusionswiderstandselement 245 ist in der offenen Seitenoberfläche platziert. Das Diffusionswiderstandselement 245 ist aus einem porösen Material oder einem Material gebildet, in dem eine Pore gebildet ist. Eine Schnelligkeit des Abgases, das in die Messkammer 242 gezogen wird, wird durch eine Wirkung des Diffusionswiderstandselements 245 gesteuert.
Ein vertiefter Abschnitt, der angeordnet ist, um sich von der Seite des Elektrolytfestkörpers 244 zurückzuziehen, ist ebenfalls in dem zweiten Hauptkörperabschnitt 241b gebildet, und der konkave Abschnitt funktioniert als eine atmosphärische Kammer 243. Eine Seitenoberfläche der atmosphärischen Kammer 243 ist offen. Gas, das von der Seite des Elektrolytfestkörpers 244 in die atmosphärische Kammer 243 gezogen wird, wird in die Atmosphäre freigegeben.
Die kathodenseitige Pumpenelektrode 246a ist auf der Seite des Diffusionswiderstandselements 245 und einer Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, die der Seite der Messkammer 242 zugewandt ist, angeordnet. Die anodenseitige Pumpenelektrode 246b ist bei einer Position angeordnet, die der Pumpenelektrode 246a auf einer Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, die der atmosphärischen Kammer 243 zugewandt ist, entspricht. Die Pumpenelektrode 246a, die Pumpenelektrode 246b und der Elektrolytfestkörper 244, der zwischen der Pumpenelektrode 246a und der Pumpenelektrode 246b liegt, bilden eine Pumpenzelle 246.
Sobald eine Spannung Vp zwischen den Pumpenelektroden 246a und 246b angelegt ist, kommt der Sauerstoff, der in dem Abgas in der Messkammer 242 enthalten ist, in eine Berührung mit der kathodenseitigen Pumpenelektrode 246a und wird zu einem Sauerstoffion. Das Sauerstoffion strömt durch den Elektrolytfestkörper 244 hin zu der anodenseitigen Pumpenelektrode 246b, wird zu Sauerstoff, wobei die Ladung desselben in der Pumpenelektrode 246 freigegeben wird, und wird von der atmosphärischen Kammer 243 in die Atmosphäre entladen bzw. abgeführt.
Je höher die Spannung ist, die an die Pumpenelektroden 246a und 246b angelegt ist, umso größer ist die Menge des Sauerstoffs, der von dem Abgas durch die Pumpenzelle 246 entladen bzw. abgeführt wird. Je niedriger die Spannung ist, die an die Pumpenelektroden 246a und 246b angelegt ist, umso kleiner ist die Menge des Sauerstoffs, der durch die Pumpenzelle 246 von dem Abgas entladen bzw. abgeführt wird. Die Menge des Restsauerstoffs, der in dem Abgas enthalten ist, das durch die Überwachungszelle 249 und die Sensorzelle 248 strömt, kann in einer folgenden Stufe dadurch, dass die Spannung, die an die Pumpenelektroden 246a und 246b angelegt ist, erhöht und verringert wird, erhöht und verringert werden.
Die kathodenseitige Überwachungselektrode 249a ist auf der Seite gegenüber dem Diffusionswiderstandselement 245 quer über die Pumpenelektrode 246a (Stromabwärtsseite der Pumpenelektrode 246a) und der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, der Seite der Messkammer 242 zugewandt, angeordnet. Die anodenseitige Überwachungselektrode 249b ist bei einer Position, die der Überwachungselektrode 249a an der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244 entspricht, der atmosphärischen Kammer 243 zugewandt angeordnet. Die Überwachungselektrode 249a, die Überwachungselektrode 249b und der Elektrolytfestkörper 244, der zwischen der Überwachungselektrode 249a und der Überwachungselektrode 249b liegt, bilden die Überwachungszelle 249.
Die Überwachungszelle 249 erfasst eine Konzentration des Sauerstoffs, der in dem Abgas verbleibt, aus dem der Sauerstoff durch die Pumpenzelle 246 entladen bzw. abgeführt wurde. Sobald eine Spannung Vm an die Überwachungselektroden 249a und 249b angelegt ist, kommt der Restsauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, aus dem der Sauerstoff durch die Pumpenzelle 246 entladen bzw. abgeführt wurde, in eine Berührung mit der kathodenseitigen Überwachungselektrode 249a und wird zu einem Sauerstoffion. Das Sauerstoffion strömt durch den Elektrolytfestkörper 244 hin zu der anodenseitigen Überwachungselektrode 249b, wird zu Sauerstoff, wobei die Ladung desselben in der Überwachungselektrode 249b freigegeben wird, und wird von der atmosphärischen Kammer 243 in die Atmosphäre entladen bzw. abgeführt. Die Ladung zu dieser Zeit wird durch eine Überwachungsstromerfassungseinheit 102 als ein Strom Im erfasst, und die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas kann basierend auf dem Strom Im berechnet werden.
Die kathodenseitige Sensorelektrode 248a ist auf der Seite gegenüber dem Diffusionswiderstandselement 245 quer über die Pumpenelektrode 246a und der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, der Seite der Messkammer 242 zugewandt, angeordnet. Die anodenseitige Sensorelektrode 248b ist bei einer Position, die der Sensorelektrode 248a an der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244 entspricht, der atmosphärischen Kammer 243 zugewandt, angeordnet. Die Sensorelektrode 248a, die Sensorelektrode 248b und der Elektrolytfestkörper 244, der zwischen der Sensorelektrode 248a und der Sensorelektrode 248b liegt, bilden die Sensorzelle 248.
Die Sensorzellenelektrode 248a hat eine Platin-Rhodium-Legierung (Pt-Rh-Legierung) und besitzt ein hohes Niveau einer Reduzierbarkeit hinsichtlich NOx. NOx, das mit der Sensorelektrode 248a in Berührung gebracht wird, wird einer reduktiven Zerlegung in N₂ und O₂ unterworfen. Sobald eine Spannung Vs an die Sensorelektroden 248a und 248b angelegt ist, nimmt O₂, das aus der Zerlegung resultiert, eine Ladung von der kathodenseitigen Sensorelektrode 248a auf und wird zu einem Sauerstoffion. Das Sauerstoffion strömt durch den Elektrolytfestkörper 244 hin zu der anodenseitigen Sensorelektrode 248b, wird zu Sauerstoff, wobei die Ladung desselben in der Sensorelektrode 248b freigegeben wird, und wird von der atmosphärischen Kammer 243 in die Atmosphäre entladen bzw. abgeführt. Die Ladung zu dieser Zeit wird durch eine Sensorstromerfassungseinheit 101 als ein Strom Is erfasst, und die Konzentration des NOx und die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas können basierend auf dem Strom Is berechnet werden.
Die ECU 10 ist als ein digitaler Prozessor konfiguriert, der mit einem Speicher mit einer analogen Schaltung versehen ist, die einen Teil der ECU 10 oder die ECU 10 als Ganze bildet. In irgendeinem der beiden Fälle sind Funktionssteuerblöcke in der ECU 10 konfiguriert, so dass eine Funktion erzielt wird, um basierend auf einem empfangenen elektrischen Signal ein Steuersignal auszugeben. 2 ist ein Steuerblockdiagramm, das die Funktionssteuerblöcke der ECU 10 darstellt. Ein Softwaremodul, das in der analogen Schaltung oder dem digitalen Prozessor, der die ECU 10 bildet, untergebracht ist, muss nicht notwendigerweise in die Steuerblöcke, die in 2 dargestellt sind, geteilt sein, und kann als eines konfiguriert sein, das ein Arbeiten von mehreren Steuerblöcken ausführt, und kann ferner unterteilt sein. Eine tatsächliche interne Konfiguration der ECU 10 kann durch Fachleute passend geändert werden, insofern die Konfiguration ermöglicht, dass ein Verarbeitungsfluss durch die ECU 10 ausgeführt wird.
Funktionskomponenten der ECU 10 sind im Folgenden beschrieben. Die ECU 10 ist mit der Sensorstromerfassungseinheit 101, der Überwachungsstromerfassungseinheit 102, einer Pumpenstromerfassungseinheit 103, einer Spannungsanpassungseinheit 104, einer NOx-Konzentrationsberechnungseinheit 105, einer Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 und einer Maschinensteuereinheit 107 versehen.
Die Sensorstromerfassungseinheit 101 ist ein Teil, der den Strom Is, der durch die Sensorzelle 248 ausgegeben wird, erfasst. Die Sensorstromerfassungseinheit 101 gibt ein Signal, das den erfassten Strom Is angibt, zu der NOx-Konzentrationsberechnungseinheit 105 und der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 aus.
Die Überwachungsstromerfassungseinheit 102 ist ein Teil, der den Strom Im, der durch die Überwachungszelle 249 ausgegeben wird, erfasst. Die Überwachungsstromerfassungseinheit 102 gibt ein Signal, das den erfassten Strom Im angibt, zu der NOx-Konzentrationsberechnungseinheit 105 und der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 aus.
Die Pumpenstromerfassungseinheit 103 ist ein Teil, der einen Strom Ip, der durch die Pumpenzelle 246 ausgegeben wird, erfasst. Die Pumpenstromerfassungseinheit gibt ein Signal, das den erfassten Strom Ip angibt, zu der NOx-Konzentrationsberechnungseinheit 105 und der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 aus.
Die Spannungsanpassungseinheit 104 ist ein Teil, der eine Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, anpasst. Während eines normalen Betriebs legt, wenn keine Verschlechterungsbestimmung vorgenommen wird, die Spannungsanpassungseinheit 104 abhängig von einer Betriebssituation der Dieselmaschine 20 eine Zielspannung an die Pumpenzelle 246 an. Während der Verschlechterungsbestimmung legt die Spannungsanpassungseinheit 104 eine Erfassungsspannung, die niedriger als die Zielspannung ist, an die Pumpenzelle 246 an.
Die NOx-Konzentrationsberechnungseinheit 105 ist ein Teil, der basierend auf dem Strom Is, der durch die Sensorstromerfassungseinheit 101 erfasst wird, und dem Strom Im, der durch die Überwachungsstromerfassungseinheit 102 erfasst wird, die NOx-Konzentration in dem Abgas berechnet. Die NOx-Konzentrationsberechnungseinheit 105 berechnet durch Subtrahieren des Ausgangsstroms Im, der durch die Überwachungszelle 249 ausgegeben wird, von dem Strom Is, der durch die Sensorzelle 248 ausgegeben wird, die NOx-Konzentration in dem Abgas, einen Stromwert ausschließend, der der Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas, die durch die Sensorzelle 248 erfasst wird, zuzuschreiben ist. Die NOx-Konzentrationsberechnungseinheit 105 gibt ein Signal, das die berechnete NOx-Konzentration angibt, zu der Maschinensteuereinheit 107 aus.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ist ein Teil, der basierend auf mindestens entweder dem Strom Is, der durch die Sensorstromerfassungseinheit 101 erfasst wird, oder dem Strom Im, der durch die Überwachungsstromerfassungseinheit 102 erfasst wird, eine Gasempfindlichkeit von mindestens entweder der Sensorzelle 248 oder der Überwachungszelle 249 bestimmt. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist mindestens entweder die Sensorzelle 248 oder die Überwachungszelle 249 äquivalent zu der Sensorzelle 248, der Überwachungszelle 249 oder sowohl der Sensorzelle 248 als auch der Überwachungszelle 249. Die Gasempfindlichkeit bezieht sich auf ein Verhältnis einer erfassten Menge zu einer tatsächlichen Menge des NOx und des Sauerstoffs, die die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 erreichen. Annehmend, dass die Gasempfindlichkeit in einem Fall, in dem die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 überhaupt nicht verschlechtert sind, „1“ ist, ist dementsprechend die Gasempfindlichkeit „0,8“, wenn die tatsächliche Menge des NOx und des Sauerstoffs 10 ist und die erfasste Menge 8 ist. Die Gasempfindlichkeit fällt, sowie sich die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 verschlechtern, und es kann daher gesagt werden, dass die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 bestimmt. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gibt ein Signal, das die bestimmte Gasempfindlichkeit angibt, zu der Maschinensteuereinheit 107 aus.
Die Maschinensteuereinheit 107 ist ein Teil, der basierend auf Signalen, die von den NOx-Sensoren 24 und 30 und anderen Sensoren ausgegeben werden, und einem Programm, das im Voraus gespeichert wird, die Dieselmaschine 20 und den Harnstoffbeimischungsinjektor 26 steuert. Die Maschinensteuereinheit 107 führt basierend auf dem Signal, das durch die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ausgegeben wird und die Gasempfindlichkeit angibt, eine Korrektur hinsichtlich der Steuerung der Dieselmaschine 20 aus und führt einen Betrieb zum Anzeigen der Gasempfindlichkeit auf einer Überwachungsvorrichtung oder dergleichen durch.
Eine Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung betreffend den NOx-Sensor 24, die durch die ECU 10 ausgeführt wird, ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 bestimmt, ob die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung auszuführen ist oder nicht (S501). Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 bestimmt in einem Zustand, in dem das Abgas, das durch den NOx-Sensor 24 aufgenommen wird, einen stabilen Zustand hat, und Abgaskomponenten vorhersagbar sind, dass die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung durchzuführen ist, und bestimmt in einem Zustand, in dem das Abgas, das durch den NOx-Sensor 24 aufgenommen wird, nicht den stabilen Zustand hat, und die Abgaskomponenten nicht vorhersagbar sind, dass die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung nicht durchzuführen ist.
Beispiele des Zustands, in dem das Abgas den stabilen Zustand hat, und die Abgaskomponenten vorhersagbar sind, können einen Fall aufweisen, in dem die Dieselmaschine 20 in einer Kraftstoffsperrsituation ist. Da kein Kraftstoff in der Dieselmaschine 20 eingespritzt wird, wird Luft, die in die Dieselmaschine 20 aufgenommen wird, durch den NOx-Sensor 24, so wie sie ist, aufgenommen (obwohl die Luft eine sehr kleine Menge von Verunreinigungen enthalten kann). Wenn der größte Teil der Abgaskomponenten, die durch den NOx-Sensor 24 aufgenommen werden, Luft ist, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, werden die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt wird, und ein theoretischer Wert eines Stroms, der derselben entspricht, bestimmt. Der Strom Ip, der durch die Pumpenzelle 246 ausgegeben wird, kann tatsächlich gemessen werden, und somit kann eine Verschlechterungssituation betreffend die Pumpenzelle 246 basierend auf einer Divergenz hinsichtlich des theoretischen Werts ermittelt werden. Die Menge des Sauerstoffs, der durch die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 in einem Fall strömt, in dem die Spannung Vp an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, kann angesichts der Verschlechterungssituation ermittelt werden. Sobald die Ströme Is und Im, die durch die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 fließen, erfasst sind, können dementsprechend basierend darauf, ob ein Strom, der der Menge des Sauerstoffs, der hineingeströmt ist, entspricht, fließt oder nicht, die Gasempfindlichkeit und ein Verschlechterungsgrad der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 ermittelt werden. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ermöglicht, dass in dem Fall der Bestimmung, die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung durchzuführen, die Verarbeitung zu einem Schritt S502 fortschreitet, und beendet die Verarbeitung in dem Fall der Bestimmung, die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung nicht durchzuführen.
In einem Fall, in dem die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 die Bestimmung vornimmt, dass die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung auszuführen ist, gewinnt die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 das Signal, das den Ausgangsstrom Ip der Pumpenzelle 246, der durch die Pumpenstromerfassungseinheit 103 erfasst wird, angibt (Schritt S502). Die Ausgabe des Signals, das den Strom Ip angibt, von der Pumpenstromerfassungseinheit 103 zu der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 setzt sich bis zu einer Verarbeitung bei einem Schritt S506 fort, und somit kann der Strom Ip durch die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 kontinuierlich überwacht werden.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gewinnt folgend das Signal, das den Ausgangsstrom Is der Sensorzelle 248, der durch die Sensorstromerfassungseinheit 106 erfasst wird, angibt. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gewinnt zusätzlich das Signal, das den Ausgangsstrom Im der Überwachungszelle 249, der durch die Überwachungsstromerfassungseinheit 102 erfasst wird, angibt. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gewinnt die Ausgangsströme Im und Is der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249, die Zellen in der folgenden Stufe sind (Schritt S503). Die Ausgabe der Signale, die den Strom Is und den Strom Im angeben, von der Sensorstromerfassungseinheit 101 und der Überwachungsstromerfassungseinheit 102 zu der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 setzt sich bis zu einer Verarbeitung bei einem Schritt S507 fort, und somit können der Strom Is und der Strom Im durch die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 kontinuierlich überwacht werden.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gibt folgend ein Anweisungssignal zum Senken der Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, zu der Spannungsanpassungseinheit 104 aus. Die Spannungsanpassungseinheit 104 senkt die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle angelegt ist (Schritt S504). Es ist vorzuziehen, dass die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, in Stufen mit einer vorbestimmten Breite zu einer Zeit gesenkt wird, und es ist ferner vorzuziehen, dass die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, mit einer konstanten Rate oder mit einer vorbestimmten Änderungsrate stufenlos gesenkt wird.
Eine Beziehung zwischen der Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, dem Ausgangsstrom Ip, der durch die Pumpenzelle 246 ausgegeben wird, dem Strom Is, der durch die Sensorzelle ausgegeben wird, und dem Strom Im, der durch die Überwachungszelle ausgegeben wird, ist in 5 dargestellt. In 5 stellt eine horizontale Achse die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, dar, und eine vertikale Achse stellt den Ausgangsstrom, der durch jede der Zellen ausgegeben wird, dar.
Die Zielspannung der Pumpenzelle 246 während des normalen Betriebs ist Vp1. Die Zielspannung Vp1 ist ein Wert, der basierend auf der Betriebssituation der Dieselmaschine 20 spezifiziert wird, und wird derart eingestellt, dass die Menge des Abgases, das in die Messkammer 242 gezogen wird, eine passende Menge ist. Wie durch eine Linie Lp in 5 dargestellt ist, ist der Ausgangsstrom Ip der Pumpenzelle 246 für eine Weile konstant, während die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, von der normalen Zielspannung Vp1 gesenkt wird, und dann fällt der Ausgangsstrom Ip der Pumpenzelle 246 sanft, bevor sich die Steigung desselben mit der Änderung der Spannung Vp stabilisiert und der Strom Ip eine proportionale Beziehung hat.
Sobald die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, gesenkt wird, erhöht sich die Menge des Sauerstoffs, der die Zellen in der folgenden Stufe einschließlich der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 erreicht, und dann erhöhen sich der Ausgangsstrom Is und der Ausgangsstrom Im bald. Wie durch eine Linie Lsm in 5 dargestellt ist, sind der Ausgangsstrom Is und der Ausgangsstrom Im für eine Weile konstant und erhöhen sich dann sanft, sowie die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, gesenkt wird, und dann wird die Steigung der Erhöhung nach einer gewissen Zeit konstant. Die Steigung ist bis in eine Nähe eines oberen Erfassungsgrenzwerts Ith der Ausgangsströme Im und Is (maximaler Wert eines messbaren Stroms) stabil. In einer Region, in der die Steigung stabil ist, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, ist ein Ausgangsstromwert hinsichtlich der Menge des Sauerstoffs, der die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 erreicht, stabil, und die Region ist somit zum Bestimmen der Gasempfindlichkeit der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 zweckmäßig.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 bestimmt, ob der Ausgangsstrom Is der Sensorzelle 248 und der Ausgangsstrom Im der Überwachungszelle nahe dem oberen Erfassungsgrenzwert Ith sind oder nicht (Schritt S505). Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 stellt die Spannung Vp, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, als eine Spannung Vp2 für eine Erfassung ein, derart, dass die Erfassungswerte der Ausgangsströme Im und Is nahe an den oberen Erfassungsgrenzwert Ith geraten. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 stellt die Spannung Vp2 für eine Erfassung ein und ermöglicht, dass die Verarbeitung zu einem Schritt S506 fortschreitet, wenn der Ausgangsstrom Is und der Ausgangsstrom Im nahe des oberen Erfassungsgrenzwerts Ith sind, und fährt damit fort, die Verarbeitung bei dem Schritt S504 auszuführen, wenn der Ausgangsstrom Is und der Ausgangsstrom Im nicht nahe des oberen Erfassungsgrenzwerts Ith sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Werte des Ausgangsstroms Is der Sensorzelle 248 und des Ausgangsstroms Im der Überwachungszelle, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, überwacht, und die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, wird basierend darauf angepasst, ob die Region, die zum Bestimmen der Gasempfindlichkeit der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 zweckmäßig ist, erreicht wurde oder nicht. In einem Fall, in dem der NOx-Sensor 24 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, haben die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249, die die Zellen in der folgenden Stufe sind, einen Stromerfassungsbereich einer Nanoampere-Größenordnung, während die Pumpenzelle 246 einen Stromerfassungsbereich einer Milliampere-Größenordnung hat. In einigen Fällen kann der Größenunterschied zwischen den Stromerfassungsbereichen zu einer bedeutsamen Änderung der Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 führen, die aus einer leichten Änderung der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, resultiert. In dieser Hinsicht wird die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, angepasst, während die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 direkt überwacht werden, was ermöglicht, dass die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, mit einem höheren Niveau einer Genauigkeit eingestellt wird.
Von diesem Standpunkt aus ist ferner eine Fixierung für eine bestimmte Zeitdauer in einem Zustand vorzuziehen, in dem eine einzelne Breite einer Reduzierung während des Senkens in Stufen und mit der vorbestimmten Breite zu einer Zeit von der normalen Zielspannung Vp1 bei dem Schritt S504 eingestellt wird. Ein Rauschelement kann entfernt werden, und eine genaue Ausgangsstromerfassung kann durchgeführt werden, wenn eine Fixierung für eine vorbestimmte Zeitdauer bei einer vorbestimmten Spannung durchgeführt wird, Änderungen der Ausgangsströme Ip, Im und Is zu dieser Zeit erfasst werden, und ein Durchschnittswert von jedem ermittelt wird. Die Spannung Vp2 für eine Erfassung ist nicht auf die Verwendung des einzelnen Spannungswerts begrenzt und kann eine Mehrfacheinstellung in der Gestalt von beispielsweise einer ersten Erfassungsspannung und einer zweiten Erfassungsspannung, die niedriger als die erste Erfassungsspannung ist, ermöglichen. Die Genauigkeit der Ausgangsstromerfassung kann mit anderen Worten gesteigert werden, wenn mehrere Punkte, an denen die Steigungen der Ausgangsströme Ip, Im und Is mit einer Genauigkeit erscheinen, gemessen werden, und die mehreren Punkte als die Spannungen für eine Erfassung eingestellt werden.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 berechnet folgend eine Breite einer Änderung X des Ausgangsstroms Ip der Pumpenzelle 246 (Schritt S506). Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 berechnet Ausgangsstrom Ip1 – Ausgangsstrom Ip2 als die Breite der Änderung X.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 berechnet Breiten einer Änderung Y des Ausgangsstroms Is der Sensorzelle 248 und des Ausgangsstroms Im der Überwachungszelle 249 (Schritt S507). Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 berechnet Ausgangsstrom Is1 – Ausgangsstrom Is2 als die Breite einer Änderung Y und Ausgangsstrom Im1 – Ausgangsstrom Im2 als die Breite einer Änderung Y.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 berechnet einen Wert (Y/X), der dadurch erhalten wird, dass die Breite einer Änderung Y durch die Breite einer Änderung X geteilt wird (Schritt S508). Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 bestimmt, ob der Wert (Y/X), der dadurch erhalten wird, dass die Breite einer Änderung Y durch die Breite einer Änderung X geteilt wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist oder nicht (Schritt S509). Das Y/X innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, impliziert, dass eine Reaktion gemäß der Restsauerstoffmenge, die die Menge des Sauerstoffs, der in der Pumpenzelle 246 entfernt wird, ausschließt, durch die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 durchgeführt wird, und impliziert, dass die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 innerhalb eines zulässigen Bereichs sind. Dass Y/X außerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, impliziert, dass die Reaktion gemäß der Restsauerstoffmenge, die die Menge des Sauerstoffs, der in der Pumpenzelle 246 entfernt wird, ausschließt, nicht durch die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 durchgeführt wird, und impliziert, dass die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 außerhalb des zulässigen Bereichs sind.
Wenn Y/X innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, kann bestimmt werden, dass die Empfindlichkeit der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 normal ist, und dass die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 innerhalb des zulässigen Bereichs sind. Die Spannungsanpassungseinheit 104 stellt die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, auf die normale Zielspannung Vp1 ein und beendet die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung betreffend den NOx-Sensor24 (Schritt S510).
Wenn Y/X außerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, wird bestimmt, dass die Empfindlichkeit der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 abnorm ist, und die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 weichen von dem zulässigen Bereich ab (Schritt S511). In einem Fall, in dem die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 von dem zulässigen Bereich abweichen, ist es vorzuziehen, dass der Bestimmungsinhalt basierend darauf geändert wird, ob der Grad der Verschlechterung (Grad der Abweichung von dem zulässigen Bereich) hoch oder niedrig ist.
Es wird mittels einer Stromwertkorrektur in einem Fall angesprochen, in dem der Grad der Verschlechterung niedrig ist, und die Korrektur der Werte der Ströme, die von der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 ausgegeben werden, wird trotz der Abweichung der Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 von dem zulässigen Bereich als in genauen Stromwerten resultierend betrachtet. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gibt zu der Maschinensteuereinheit 107 Informationen, die die Stromwerte, die von der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 ausgegeben werden, zeigen, und Informationen aus, die den Grad der Verschlechterungen und Korrekturfaktoren zeigen (Schritt S512). Die Maschinensteuereinheit 107 steuert basierend auf den Informationen, die von der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ausgegeben werden, die Dieselmaschine 20 und steuert eine Einspritzung durch den Harnstoffbeimischungsinjektor 26.
In einem Fall, in dem die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 von dem zulässigen Bereich abweichen, und der Grad der Verschlechterung hoch ist, kann ein numerischer Wert, der als ein genauer Stromwert betrachtet wird, trotz der Korrektur der Werte der Ströme, die von der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 ausgegeben werden, nicht erhalten werden. Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gibt zu der Maschinensteuereinheit 107 Informationen, die die Stromwerte, die von der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 ausgegeben werden, zeigen, den Grad der Verschlechterungen und Informationen zum Vorantreiben eines Austauschs aus (Schritt S512). Die Maschinensteuereinheit 107 steuert basierend auf den Informationen, die von der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ausgegeben werden, die Dieselmaschine 20 und die Einspritzung durch den Harnstoffbeimischungsinjektor 26 und führt mittels einer Meldeeinheit, wie zum Beispiel einer vorbestimmten Lampe, die zum Leuchten gebracht wird, und eines Summers, der eine Geräusch erzeugende Vibration durchführt, eine Meldung durch.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gibt ein Anweisungssignal zu der Spannungsanpassungseinheit 104 aus, derart, dass die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, auf die normale Zielspannung Vp1 eingestellt wird. Die Spannungsanpassungseinheit 104 lässt die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, zu der normalen Zielspannung Vp1 zurückkehren und beendet die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung betreffend den NOx-Sensor 24 (Schritt S510).
Bei dem im Vorhergehenden beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel berechnet die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 Ausgangsstrom Is1 – Ausgangsstrom Is2 als die Breite einer Änderung Y, berechnet Ausgangsstrom Im1 – Ausgangsstrom Im2 als die Breite einer Änderung Y und berechnet durch Teilen der Breite einer Änderung Y durch die Breite einer Änderung X das Ausgabeverhältnis (Y/X). Wenn Y/X innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, bestimmt die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106, dass die Empfindlichkeit der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 normal ist, und die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 innerhalb des zulässigen Bereichs sind. Die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung betreffend die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 ist nicht darauf begrenzt und kann durch verschiedene Verfahren ausgeführt werden.
Wenn das Ausgabeverhältnis Y/X verwendet wird, kann ferner eine Spannung Vps, die niedriger als die normale Zielspannung Vp1 ist, als eine angelegte Spannung zu einem Zeitpunkt verwendet werden, wenn eine Erhöhung der Ausgangsströme Is und Im angenommen wird, und die Spannung Vp2 für eine Erfassung kann ferner als eine angelegte Spannung verwendet werden, die niedriger als die Spannung Vps ist. Diese Einstellung der Spannungen Vps und Vp2 ermöglicht, dass die Empfindlichkeitsbestimmung mit einem höheren Niveau einer Stabilität durchgeführt wird.
Ein Verfahren zum Einstellen der Spannungen Vps und Vp2 in einem Fall, in dem das Ausgabeverhältnis Y/X verwendet wird, ist unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 sind Zeitdiagramme, die den Strom, der durch die Pumpenzelle 246 ausgegeben wird, und die Ströme, die durch die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 ausgegeben werden, hinsichtlich der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, darstellen. (A) von 6 zeigt die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, über der Zeit. (B) von 6 zeigt den Strom, der durch die Pumpenzelle 246 ausgegeben wird, über der Zeit. (C) von 6 zeigt die Ströme, die durch die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 ausgegeben werden, über der Zeit.
Die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, beginnt damit, zu einer Zeit 41 allmählich zu fallen, nachdem dieselbe auf der normalen Zielspannung Vp1 beibehalten wurde. Eine Abnahme des Ausgangsstroms der Pumpenzelle 246 tritt mit einer Verzögerung von der Abnahme der angelegten Spannung auf, und somit beginnt der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 zu einer Zeit t2 folgend der Zeit t1 zu fallen. Der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 fällt allmählich bis zu einer Zeit t5 nach einem Beginnen damit, zu der Zeit t2 zu fallen.
Sobald der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 damit beginnt, sich zu der Zeit t2 zu verringern, erhöht sich ansprechend auf die Abnahme des Ausgangsstroms die Menge des Sauerstoffs, mit dem die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 versorgt werden. Wenn der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 eine schmale Breite der Abnahme hat, ist die Menge der Erhöhung der Menge des Sauerstoffs, mit dem die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 versorgt werden, klein, und somit erhöhen sich die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 soweit nicht, wie die Breite der Abnahme des Ausgangsstroms der Pumpenzelle 246 eine vorbestimmte Menge nicht überschreitet. Dies liegt daran, dass es unwahrscheinlich ist, dass ein negativer Druck bzw. Unterdruck in einer Nähe der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 erzeugt wird und die Seite der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 wird nicht mit dem Sauerstoff, der äquivalent zu der Menge der Abnahme des Ausgangsstroms der Pumpenzelle 246 ist, versorgt, wenn die Menge des Sauerstoffs, der in der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 reagiert, klein ist. Die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 beginnen dementsprechend damit, sich zu einer Zeit t3 folgend der Zeit t2 zu erhöhen.
Die Spannung Vps kann als eine Spannung Vpsa verwendet werden, bei der der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 damit beginnt, zu fallen, und die Spannung Vp2 für eine Erfassung kann als eine Spannung zu einer Zeit t4 verwendet werden, die einem Zeitpunkt folgt, zu dem die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 damit beginnen, zu reagieren. Im Vergleich zu dem Fall der Verwendung der normalen Zielspannung Vp1 ermöglicht die Verwendung der Spannung Vpsa, dass das Ausgabeverhältnis Y/X zu einem Zeitpunkt näher an dem Zeitpunkt, zu dem die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 damit beginnen, zu reagieren, erhalten wird.
Die Spannung Vps kann als eine Spannung Vpsb verwendet werden, bei der die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Pumpenzelle 246 damit beginnen, sich zu erhöhen, und die Spannung Vp2 für eine Erfassung kann als die Spannung zu der Zeit t4 verwendet werden, die dem Zeitpunkt folgt, zu dem die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 damit beginnen, zu reagieren. Im Vergleich zu dem Fall der Verwendung der Spannung Vps als die Spannung Vpsa, bei der der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 damit beginnt, zu fallen, ermöglicht die Verwendung der Spannung Vpsb, dass das Ausgabeverhältnis Y/X zu einem Zeitpunkt näher an dem Zeitpunkt, zu dem die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 damit beginnen, zu reagieren, erhalten wird.
Da die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 schwache Ströme sind, ist die Erfassungsgenauigkeit hoch, und die Erfassungsgenauigkeit erhöht sich, wenn sich die Ausgangsströme erhöhen. Da die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 schwache Ströme sind, wird die Stromerfassungsbestimmung während der Bestimmung des Ausgabeverhältnisses Y/X für die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 ratenbegrenzend. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erhöhen sich die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 nach einer Abnahme des Ausgangsstroms der Pumpenzelle 246 und einer Erhöhung der Menge der Sauerstoffversorgung der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 aufgrund der Struktur des NOx-Sensors 24. Angesichts all dieser Überlegungen kann gesagt werden, dass die Verwendung der Spannung Vps als die Spannung Vpsb, bei der die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 damit beginnen, sich zu erhöhen, ein bevorzugteres Verfahren bildet.
Eine Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 und dem Ausgabeverhältnis Y/X ist in 7 dargestellt. Wie in 7 dargestellt ist, wird das Ausgabeverhältnis Y/X in eine Region einer Instabilität gesetzt, wenn sich der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 übermäßig reduziert. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erhöhen sich die Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249, nachdem der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 reduziert wurde. Das Ausgabeverhältnis Y/X kann dementsprechend nicht genau berechnet werden, und das Ausgabeverhältnis Y/X ist bis zu einer Erhöhung der Ausgangsströme der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 in der Region einer Instabilität. Von diesem Standpunkt aus ist es vorzuziehen, dass die Spannung Vp2 für eine Erfassung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt wird, als innerhalb eines Bereichs einer unvollständigen Reduktion bestimmt wird. Es ist dementsprechend wünschenswert, dass die Spannung Vp2 für eine Erfassung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt wird, als innerhalb einer Region bestimmt wird, in der ein großer Pumpenzellenausgangsstromunterschied (Ip1 – Ip2) eingestellt werden kann (Region, in der das Ausgabeverhältnis stabil ist), das heißt ein Bereich, der niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, wie es in 7 dargestellt ist.
Eine Bestimmung basierend auf einem Stromabsolutwert in einem Fall, in dem die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, gesenkt wird, ist ein anderes Verfahren für die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106, die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 bestimmt. Die Bestimmung wird basierend auf einem Ausgangsstrom Is2 der Sensorzelle 248 und einem Ausgangsstrom Im2 der Überwachungszelle 249 in einem Fall vorgenommen, in dem die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, gesenkt wird, und der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246 gesenkt wird. Wenn die Ausgangsströme Is2 und Im2 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs sind, kann bestimmt werden, dass die Empfindlichkeit der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 normal ist, und die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 innerhalb des zulässigen Bereichs sind.
Die Bestimmung kann in dem Fall eines Senkens der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, ferner basierend auf einem Differenzausgangsstrom ΔIs der Sensorzelle 248 (= Is2 – Is1) und einem Differenzausgangsstrom ΔIm der Überwachungszelle 249 (= Im2 – Im1) vorgenommen werden. Wenn die Differenzausgangsströme ΔIs und ΔIm innerhalb eines vorbestimmten Bereichs sind, kann bestimmt werden, dass die Empfindlichkeit der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 normal ist, und die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 innerhalb des zulässigen Bereichs sind. Während einer Abgasmessung ist eine Spannung an die Pumpenzelle 246, die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 angelegt. Aufgrund des Spannungsanlegens fließt selbst unter dem Umstand keines Abgaszuflusses der Strom durch die Pumpenzelle 246, die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249, und der Strom variiert mit der Temperatur. Es ist dementsprechend vorzuziehen, dass die Bestimmung basierend auf den Differenzausgangsströmen ΔIs und ΔIm für einen Effekt, der einem Temperaturunterschied, der auszuschließen ist, zuzuschreiben ist, vorgenommen wird.
Eine Bestimmung basierend auf einer Ansprechgeschwindigkeit in dem Fall des Senkens der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, ist ein anderes Verfahren für die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106, die die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 bestimmt. Die Bestimmung wird basierend auf dem Ausgangsstrom Is2 der Sensorzelle 248 und dem Ausgangsstrom Im2 der Überwachungszelle 249 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer in dem Fall des Senkens der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, und des Senkens des Ausgangsstroms der Pumpenzelle 246 vorgenommen. Wenn die Ausgangsströme Is2 und Im2 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer sind, kann bestimmt werden, dass die Empfindlichkeit der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 normal ist, und die Verschlechterungen der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 innerhalb des zulässigen Bereichs sind.
Eine Beziehung zwischen der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, und dem Ausgangsstrom der Sensorzelle 248 ist auf eine Art und Weise einer Zeitreihe in 8 dargestellt. (A) von 8 zeigt die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, und (B) von 8 zeigt den Ausgangsstrom der Sensorzelle 248. 8 ist eine Darstellung, die sich auf die Sensorzelle 248 bezieht, und die Darstellung in 8 ist der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 gemeinsam.
Wenn die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, von Vp1 auf Vp2 sinkt, verringert sich der Ausgangsstrom der Pumpenzelle 246, und die Menge des Sauerstoffs, mit dem die Sensorzelle 248 versorgt wird, erhöht sich. Als ein Resultat der Erhöhung der Menge des Sauerstoffs erhöht sich der Ausgangsstrom der Sensorzelle 248 von Is1 auf Is2. Die Rate der Erhöhung des Ausgangsstroms verringert sich, wenn sich die Sensorzelle 248 verschlechtert. Es wird dementsprechend als ein Resultat eines Vergleichs zwischen den Ausgangsströmen nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer t herausgefunden, dass sich ein Ausgangsstrom Is2d während der Verschlechterung im Vergleich zu dem normalen Ausgangsstrom Is2 verringert.
Die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 bestimmt, dass sich die Sensorzelle 248 verschlechtert hat, wenn der Ausgangsstrom der Sensorzelle 248, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer t seit dem Senken der Spannung, die an die Pumpenzelle 245 angelegt ist, verstrichen ist, niedriger als normal Is2 wie in dem Fall von Is2d, der in 8 dargestellt ist, ist. Wenn die Gasempfindlichkeit der Sensorzelle 248 basierend auf der Tendenz des Ausgangsstroms nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer t, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ermittelt wird, kann die Gasempfindlichkeit zu einer Zeit, die im Voraus bestimmt wird, ermittelt werden.
Eine Bestimmung basierend auf einem Differenzausgangsstrom ΔIsd der Sensorzelle 248 (= Is2d – Is1d) in dem Fall des Senkens der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, kann in diesem Fall ebenfalls vorgenommen werden. Wenn der Differenzausgangsstrom ΔIsd innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, kann bestimmt werden, dass die Empfindlichkeit der Sensorzelle 248 normal ist, und die Verschlechterung der Sensorzelle 248 innerhalb des zulässigen Bereichs ist. Während der Abgasmessung wird eine Spannung an die Pumpenzelle 246, die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 angelegt. Aufgrund des Spannungsanlegens fließt selbst unter dem Umstand keines Abgaszuflusses der Strom durch die Pumpenzelle 246, die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249, und der Strom variiert mit der Temperatur. Es ist dementsprechend vorzuziehen, dass die Bestimmung basierend auf dem Differenzausgangsstrom ΔIsd für den Effekt, der dem Temperaturunterschied, der auszuschließen ist, zuzuschreiben ist, vorgenommen wird.
Bei dem ersten im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Fall der Kraftstoffsperrsituation der Dieselmaschine 20 als ein Beispiel des Zustands beschrieben, in dem das Abgas den stabilen Zustand hat, und in dem die Abgaskomponenten vorhersagbar sind. Der Zustand, in dem das Abgas den stabilen Zustand hat, und in dem die Abgaskomponenten vorhersagbar sind, ist nicht auf den Fall der Kraftstoffsperrsituation begrenzt. Als ein anderes Beispiel kann ZÜNDUNG-AUS erfasst werden, und die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung kann zu diesem Zeitpunkt durchgeführt werden. ZÜNDUNG-AUS resultiert in keinem Abgasfluss, und somit stabilisiert sich eine Abgasumgebung, und die Erfassungsgenauigkeit verbessert sich. Als ein anderes Beispiel kann ein Tränkungszeitgeber (engl.: soak timer) eine Zeit, die im Voraus eingestellt wird, und die nach dem Maschinenstopp erreicht wird, erfassen, und die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung kann zu diesem Zeitpunkt durchgeführt werden. Die Abgasumgebung stabilisiert sich, und die Erfassungsgenauigkeit wird in diesem Fall ebenfalls verbessert.
Dafür, dass die Erfassungsgenauigkeit verbessert wird, ist es vorzuziehen, dass die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung, die im Vorhergehenden beschrieben ist, mehrere Male ausgeführt wird. Die Erfassungsgenauigkeit kann weiter verbessert werden, indem die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung mehrere Male ausgeführt wird, und jeweilige Durchschnittswerte verwendet werden, oder extreme numerische Werte ausgeschlossen werden.
Dafür, dass die Erfassungsgenauigkeit verbessert wird, ist es vorzuziehen, dass die Spannung lediglich entweder an die Sensorzelle 248 oder die Überwachungszelle 249 als ein Erfassungsobjekt angelegt wird, und das Spannungsanlegen an die andere gestoppt wird. Es ist insbesondere vorzuziehen, das Spannungsanlegen an die Überwachungszelle 249 zu stoppen, und die Spannung weiter an die Sensorzelle 248 anzulegen. Dies liegt daran, dass eine Verbesserung der NOx-Erfassungsgenauigkeit ein Zweck ist, und die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung, die an der Sensorzelle 248, die eine Zelle ist, die direkt zu erfassen ist, durchgeführt wird, für diesen Zweck vorzuziehen ist.
Resultate der Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung, die durch die verschiedenen Verfahren, die im Vorhergehenden beschrieben sind, ausgeführt wird, können in verschiedenen Szenarien verwendet werden. Bei einem Aspekt einer Verwendung werden basierend auf der Divergenz zwischen einem Wert, der gemessen wird, wenn der NOx-Sensor 24 ein neues Erzeugnis ist, und Werten, die durch die verschiedenen Verfahren, die im Vorhergehenden beschrieben sind, gemessen werden, (einem Verhältnis zwischen dem Ausgangsstrom der Sensorzelle 248 und dem Ausgangsstrom der Überwachungszelle 249, dem Ausgabeverhältnis Y/X, dem Stromabsolutwert und der Sensoransprechgeschwindigkeit) eine Abnormität und der Grad der Verschlechterung des NOx-Sensors 24 bestimmt. Die Verwendung für eine Korrektur der Ausgabe des NOx-Sensors 24 kann ebenso basierend auf einem ähnlichen Divergenzvergleich durchgeführt werden. Eine Unterbrechung und ein Elektrodenablösen können ebenfalls in einem Fall bestimmt werden, in dem die Divergenz übermäßig ist.
Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist unter Bezugnahme auf die spezifischen Beispiele beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die spezifischen Beispiele begrenzt. Passende Änderungen des Entwurfs, die den spezifischen Beispielen durch Fachleute hinzugefügt werden, sind mit anderen Worten ebenfalls in dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung umfasst, soweit die Resultate der Hinzufügung noch die Eigenschaften und Charakteristiken der vorliegenden Offenbarung haben. Die Sensorstromerfassungseinheit, die Überwachungsstromerfassungseinheit, die Pumpenstromerfassungseinheit, die Spannungsanpassungseinheit, die NOx-Konzentrationsberechnungseinheit und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit können beispielsweise als Schaltungen, die von der ECU separiert sind, konfiguriert sein, obwohl die Sensorstromerfassungseinheit, die Überwachungsstromerfassungseinheit, die Pumpenstromerfassungseinheit, die Spannungsanpassungseinheit, die NOx-Konzentrationsberechnungseinheit und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel, das im Vorhergehenden beschrieben ist, konfiguriert sind, um in der ECU 10 angeordnet zu sein.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein Maschinenabgassystem ES2, bei dem die ECU 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in eine ECU 10A und eine SCU 40 geteilt ist, ist unter Bezugnahme auf 9, 10 und 11 als ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie in 9 dargestellt ist, sind die Maschinensteuereinheit (ECU) 10A und die Sensorsteuereinheit (SCU) 40 in dem Maschinenabgassystem ES2 angeordnet. Die ECU 10A ist eine Vorrichtung, die die Dieselmaschine 20 und das Maschinenabgassystem ES2, das damit verbunden ist, steuert. Die ECU 10A funktioniert, um ein Verhalten der Dieselmaschine 20 zu steuern. Die ECU 10A passt basierend auf einem Beschleunigeröffnungsgrad und einer Maschinendrehgeschwindigkeit einen Kraftstoffeinspritzventilöffnungsgrad an. Die anderen Komponenten als die ECU 10A, die SCU 40 und ein NOx-Sensor 24A sind ähnlich zu denselben des ersten Ausführungsbeispiels, und somit ist eine Beschreibung derselben hierin weggelassen.
Ströme, die durch den NOx-Sensor 24A und den NOx-Sensor 30 ausgegeben werden, werden durch die SCU 40 erfasst. Die SCU 40 erfasst eine Gasmenge, führt eine Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung durch und überträgt notwendige Daten zu der ECU 10A. Die ECU 10A und die SCU 40 sind mit einem Steuerungsgebietsnetz-(CAN; CAN = controller area network)Bus 5 verbunden und führen über den CAN-Bus 5 eine Informationskommunikation durch.
Die SCU 40 weist eine CPU, einen RAM, einen ROM, Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse und eine Speicherungsvorrichtung auf. Da der NOx-Sensor 24A und der NOx-Sensor 30 die gleiche Konfiguration haben, deckt die folgende Beschreibung die Konfiguration des NOx-Sensors 24A als ein Beispiel zusammen mit einer Konfiguration der SCU 40 ab.
Wie in 10 dargestellt ist, ist der NOx-Sensor 24A mit einem ersten Hauptkörperabschnitt 241a, einem zweiten Hauptkörperabschnitt 241b, einem Elektrolytfestkörper 244, einem Diffusionswiderstandselement 245, einer Pumpenzelle 246, einer Heizvorrichtung 247, einer Sensorzelle 248, einer Überwachungszelle 249 und einer gemeinsamen Zelle 250 versehen.
Der Elektrolytfestkörper 244 ist ein plattenförmiges Glied, und ein Sauerstoffionen leitendes Festelektrolytmaterial, wie zum Beispiel Zirkoniumdioxid, bildet den Elektrolytfestkörper 244. Der erste Hauptkörperabschnitt 241a und der zweite Hauptkörperabschnitt 241b sind mit dem Elektrolytfestkörper 244, der dazwischen platziert ist, platziert. Ein vertiefter Abschnitt, der angeordnet ist, um sich von der Seite des Elektrolytfestkörpers 244 zurückzuziehen, ist in dem ersten Hauptkörperabschnitt 241a gebildet, und der konkave Abschnitt funktioniert als die Messkammer 242. Eine Seitenoberfläche der Messkammer 242 ist offen, und das Diffusionswiderstandselement 245 ist in der offenen Seitenoberfläche platziert. Das Diffusionswiderstandselement 245 ist aus einem porösen Material oder einem Material, in dem eine Pore gebildet ist, gebildet. Eine Schnelligkeit des Abgases, das in die Messkammer 242 gezogen wird, wird durch eine Wirkung des Diffusionswiderstandselements 245 gesteuert.
Ein vertiefter Abschnitt, der angeordnet ist, um sich von der Seite des Elektrolytfestkörpers 244 zurückzuziehen, ist ebenfalls in dem zweiten Hauptkörperabschnitt 241b gebildet, und der konkave Abschnitt funktioniert als die atmosphärische Kammer 243. Eine Seitenoberfläche der atmosphärischen Kammer 243 ist offen. Gas, das von der Seite des Elektrolytfestkörpers 244 in die atmosphärische Kammer 243 gezogen wird, wird in die Atmosphäre freigegeben.
Die kathodenseitige Pumpenzelle 246 ist auf der Seite des Diffusionswiderstandselements 245 angeordnet, und eine Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244 ist der Seite der Messkammer 242 zugewandt. Die anodenseitige gemeinsame Zelle 250 ist bei einer Position, die der Pumpenzelle 246 entspricht, auf einer Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, der atmosphärischen Kammer 243 zugewandt, angeordnet. Die Gemeinsame Zelle 250 ist angeordnet, um eine Region, die der Sensorzelle 248 und der Überwachungszelle 249 entspricht, zu bedecken.
Sobald eine Spannung zwischen der Pumpenzelle 246 und der gemeinsamen Zelle 250 angelegt ist, kommt Sauerstoff, der in dem Abgas in der Messkammer 242 enthalten ist, in eine Berührung mit der kathodenseitigen Pumpenzelle 246 und wird zu einem Sauerstoffion. Das Sauerstoffion strömt durch den Elektrolytfestkörper 244 hin zu der anodenseitigen gemeinsamen Zelle 250, wird zu Sauerstoff, wobei die Ladung desselben in der gemeinsamen Zelle 250 freigegeben wird, und wird von der atmosphärischen Kammer 243 in die Atmosphäre entladen bzw. abgeführt.
Je höher die Spannung ist, die zwischen der Pumpenzelle 246 und der gemeinsamen Zelle 250 angelegt ist, umso größer ist die Menge des Sauerstoffs, der durch die Pumpenzelle 246 von dem Abgas entladen bzw. abgeführt wird. Je niedriger die Spannung ist, die zwischen der Pumpenzelle 246 und der gemeinsamen Zelle 250 angelegt ist, umso kleiner ist die Menge des Sauerstoffs, der durch die Pumpenzelle 246 von dem Abgas entladen bzw. abgeführt wird. Die Menge des Restsauerstoffs, der in dem Abgas, das durch die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 in einer folgenden Stufe strömt, kann dementsprechend dadurch erhöht und verringert werden, dass die Spannung, die zwischen der Pumpenzelle 246 und der gemeinsamen Zelle 250 angelegt ist, erhöht und verringert wird.
Die kathodenseitige Überwachungszelle 249 ist auf einer Seite, die dem Diffusionswiderstandselement 245 quer über die Pumpenzelle 246 gegenüberliegt, (Stromabwärtsseite der Pumpenzelle 246) und der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, die der Seite der Messkammer 242 zugewandt ist, angeordnet. Die anodenseitige gemeinsame Zelle 250 ist bei einer Position, die der Überwachungszelle 249 entspricht, auf der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, der atmosphärischen Kammer 243 zugewandt, angeordnet.
Die Überwachungszelle 249 erfasst eine Konzentration des Sauerstoffs, der in dem Abgas, aus dem der Sauerstoff durch die Pumpenzelle 246 entladen bzw. abgeführt wurde, verbleibt. Sobald eine Spannung zwischen der Überwachungszelle 249 und der gemeinsamen Zelle 250 angelegt ist, kommt der Restsauerstoff, der in dem Abgas, aus dem der Sauerstoff durch die Pumpenzelle 246 entladen bzw. abgeführt wurde, enthalten ist, in eine Berührung mit der kathodenseitigen Überwachungszelle 249 und wird zu einem Sauerstoffion. Das Sauerstoffion strömt durch den Elektrolytfestkörper 244 hin zu der anodenseitigen gemeinsamen Zelle 250, wird zu Sauerstoff, wobei die Ladung desselben in der gemeinsamen Zelle 250 freigegeben wird, und wird von der atmosphärischen Kammer 243 in die Atmosphäre entladen bzw. abgeführt. Die Ladung zu dieser Zeit wird durch eine Überwachungszellenerfassungseinheit 404 als ein Strom Im erfasst, und die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas kann basierend auf dem Strom Im berechnet werden.
Die kathodenseitige Sensorzelle 248 ist auf der Seite quer über die Pumpenzelle 246 gegenüber dem Diffusionswiderstandselement 245 und der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, die der Seite der Messkammer 242 zugewandt ist, angeordnet. Die anodenseitige gemeinsame Zelle ist bei einer Position, die der Sensorzelle 248 entspricht, auf der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers 244, der atmosphärischen Kammer 243 zugewandt, angeordnet.
Die Sensorzelle 248 hat eine Platin-Rhodium-Legierung (Pt-Rh-Legierung) und hat ein hohes Niveau einer Reduzierbarkeit hinsichtlich NOx. NOx, das in eine Berührung mit der Sensorzelle 248 gebracht wird, wird einer reduktiven Zerlegung in N₂ und O₂ unterworfen. Sobald eine Spannung zwischen der Sensorzelle 248 und der gemeinsamen Zelle 250 angelegt ist, empfängt O₂, das aus der Zerlegung resultiert, eine Ladung von der kathodenseitigen Sensorzelle 248 und wird zu einem Sauerstoffion. Das Sauerstoffion strömt durch den Elektrolytfestkörper 244 hin zu der anodenseitigen gemeinsamen Zelle 250, wird zu Sauerstoff, wobei die Ladung desselben in der gemeinsamen Zelle 250 freigegeben wird, und wird von der atmosphärischen Kammer 243 in die Atmosphäre entladen bzw. abgeführt. Die Ladung zu dieser Zeit wird durch eine Sensorzellenerfassungseinheit 403 als ein Strom Is erfasst, und die Konzentration des NOx und die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas können basierend auf dem Strom Is berechnet werden.
Die SCU 40 ist als ein digitaler Prozessor konfiguriert, der mit einem Speicher mit einer analogen Schaltung, die einen Teil der SCU 40 oder die SCU 40 als Ganzes bildet, versehen ist. In irgendeinem der beiden Fälle sind Funktionssteuerblöcke in der SCU 40 für eine zu erzielende Funktion konfiguriert, um basierend auf einem empfangenen elektrischen Signal ein Steuersignal auszugeben. 11 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionssteuerblöcke der SCU 40 darstellt.
Funktionskomponenten der SCU 40 sind im Folgenden beschrieben. Die SCU 40 ist mit einer Heizvorrichtungssteuereinheit 401, einer Pumpenzellenerfassungseinheit 402, einer Sensorzellenerfassungseinheit 403, einer Überwachungszellenerfassungseinheit 404, einer Erfassungseinheit 405 einer gemeinsamen Zelle, einem Mikroprozessor 406, einer Leistungsquellenschaltung 407 und einer CAN-Kommunikationseinheit 408 versehen.
Die Heizvorrichtungssteuereinheit 401 ist ein Teil, der eine Spannung, die an die Heizvorrichtung 247 angelegt ist, steuert und einen Heizwert der Heizvorrichtung 247 steuert.
Die Pumpenzellenerfassungseinheit 402 ist ein Teil, der einen Strom Ip und eine Spannung Vp, die durch die Pumpenzelle 246 ausgegeben werden, erfasst. Die Pumpenzellenerfassungseinheit 402 gibt ein Signal, das den erfassten Strom Ip und die erfasste Spannung Vp angibt, zu dem Mikroprozessor 406 aus.
Die Sensorzellenerfassungseinheit 403 ist ein Teil, der den Strom Is, der durch die Sensorzelle 248 ausgegeben wird, erfasst. Die Sensorzellenerfassungseinheit 403 gibt ein Signal, das den erfassten Strom Is angibt, zu dem Mikroprozessor 406 aus.
Die Überwachungszellenerfassungseinheit 404 ist ein Teil, der den Strom Im, der durch die Überwachungszelle 249 ausgegeben wird, erfasst. Die Überwachungszellenerfassungseinheit 404 gibt ein Signal, das den erfassten Strom Im angibt, zu dem Mikroprozessor 406 aus.
Die Erfassungseinheit 405 der gemeinsamen Zelle ist ein Teil, der eine Spannung Vcom, die durch die gemeinsame Zelle 250 ausgegeben wird, erfasst. Die Erfassungseinheit 405 der gemeinsamen Zelle gibt ein Signal, das die erfasste Spannung Vcom angibt, zu dem Mikroprozessor 406 aus.
Der Mikroprozessor 406 ist eine Steuereinheit in der SCU 40. Der Mikroprozessor 406 gibt ein Steuersignal zum Steuern einer Temperatur der Heizvorrichtung 247 zu der Heizvorrichtungssteuereinheit 401 aus. Der Mikroprozessor 406 ist ein Teil, der basierend auf dem Strom Is, der durch die Sensorzellenerfassungseinheit 403 erfasst wird, und dem Strom Im, der durch die Überwachungszellenerfassungseinheit 404 erfasst wird, die NOx-Konzentration in dem Abgas berechnet. Der Mikroprozessor 406 berechnet durch Subtrahieren des Ausgangsstroms Im, der durch die Überwachungszelle 249 ausgegeben wird, von dem Strom Is, der durch die Sensorzelle 248 ausgegeben wird, die NOx-Konzentration in dem Abgas folgend einem Stromwert, der der Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas zuzuschreiben ist, die durch die Sensorzelle 248 erfasst wird. Der Mikroprozessor 406 gibt ein Signal, das die berechnete NOx-Konzentration angibt, zu der CAN-Kommunikationseinheit 408 aus.
Die Leistungsquellenschaltung 407 ist eine Leistungsquellenschaltung in der SCU 40. Die CAN-Kommunikationseinheit 408 überträgt das Signal, das durch den Mikroprozessor 406 ausgegeben wird, zu dem CAN-Bus 5 und gibt ein Signal, das von dem CAN-Bus 5 empfangen wird, zu dem Mikroprozessor 406 aus.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Funktionsteil, der äquivalent zu der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, in dem Mikroprozessor 406 konfiguriert. Die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung kann dementsprechend wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein NOx-Sensor, bei dem eine Pumpenzelle und eine Sensorzelle in unterschiedlichen Kammern angeordnet sind, die voneinander separiert sind, kann genauso verwendet werden, wie ein NOx-Sensor, bei dem die Pumpenzelle 246 und die Sensorzelle 248 in einer einzelnen Kammer angeordnet sind, wie in dem Fall des NOx-Sensors 24 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und in dem Fall des NOx-Sensors 24A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
12 ist ein Diagramm, das schematische Konfigurationen einer Gassensorsteuervorrichtung 100 und eines NOx-Sensors 70 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt.
Die Gassensorsteuervorrichtung 100 und der NOx-Sensor 70 sind in einem Fahrzeug angebracht, das mit einer Verbrennungsmaschine versehen ist. Eine NOx-Konzentration in einem Abgas der Maschine wird durch den NOx-Sensor 70, der durch die Gassensorsteuervorrichtung 100 gesteuert wird, erfasst.
In der folgenden Beschreibung ist eine linke Seite in 12 eine Spitzenseite des NOx-Sensors 70, und eine rechte Seite in 12 ist eine hintere Endseite des NOx-Sensors 70.
Eine erste Pumpenzelle 711, eine isolierende Schicht 714, eine Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712, eine isolierende Schicht 715 und eine zweite Pumpenzelle 713 sind gestapelt, um den NOx-Sensor 70 zu bilden. Die isolierenden Schichten 714 und 715 haben Aluminiumoxid als ihre Hauptrohmaterialien. Eine Heizvorrichtungseinheit 780 ist auf der Seite der zweiten Pumpenzelle 713 des NOx-Sensors 70 gestapelt.
Die erste Pumpenzelle 711 ist mit einer ersten Festelektrolytschicht 731 und einem Paar von ersten porösen Elektroden 721 versehen. Die erste Festelektrolytschicht 731 hat einen Elektrolytfestkörper, der eine Sauerstoffionenleitfähigkeit besitzt, und hat Zirkoniumdioxid als eine Hauptkomponente derselben. Das Paar der ersten porösen Elektroden 721 ist platziert, sodass die erste Festelektrolytschicht 731 dazwischen eingefügt ist. Das Paar der ersten porösen Elektroden 721 hat Platin als ein Hauptrohmaterial desselben. Die erste poröse Elektrode 721 hat eine erste Elektrode 735 für eine erste Pumpe und eine zweite Elektrode 737 für die erste Pumpe. Jede Oberfläche der ersten Elektrode 735 für die erste Pumpe und der zweiten Elektrode 737 für die erste Pumpe ist durch eine schützende Schicht 722, die einen porösen Körper hat, abgedeckt.
Die Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712 ist mit einer dritten Festelektrolytschicht 751 und einem Paar von porösen Elektroden 723 für eine Erfassung versehen. Die dritte Festelektrolytschicht 751 hat einen Elektrolytfestkörper, der Zirkoniumdioxid als eine Hauptkomponente desselben hat. Das Paar von porösen Elektroden 723 für eine Erfassung ist platziert, sodass die dritte Festelektrolytschicht 751 dazwischen eingefügt ist. Das Paar von porösen Elektroden 723 für eine Erfassung hat Platin als ein Hauptrohmaterial desselben. Die poröse Elektrode 723 für eine Erfassung hat eine Elektrode 755 für eine Erfassung und eine Elektrode 757 für einen Bezug.
Die zweite Pumpenzelle 713 ist mit einer zweiten Festelektrolytschicht 741 und einem Paar von zweiten porösen Elektroden 725 versehen. Die zweite Festelektrolytschicht 741 hat einen Elektrolytfestkörper, der Zirkoniumdioxid als eine Hauptkomponente desselben hat. Das Paar von zweiten porösen Elektroden 725 ist auf einer Oberfläche 741a der zweiten Festelektrolytschicht 741 auf einer Seite, die der isolierenden Schicht 715 zugewandt ist, platziert. Das Paar von zweiten porösen Elektroden 725 hat Platin als ein Hauptrohmaterial desselben. Die zweite poröse Elektrode 725 hat eine erste Elektrode 745 für eine zweite Pumpe und eine zweite Elektrode 747 für die zweite Pumpe.
Eine erste Messkammer 759 ist in dem NOx-Sensor 70 gebildet. Zu messendes Gas GM wird von außen über ein erstes Diffusionswiderstandselement 716 in die erste Messkammer 759 eingeleitet. Das erste Diffusionswiderstandselement 716 ist zwischen der ersten Pumpenzelle 711 und der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712 platziert.
Ein poröser Körper bildet das erste Diffusionswiderstandselement 716. Das erste Diffusionswiderstandselement 716 ist auf einem Einleitungsweg 74 für das zu messende Gas GM, das die erste Messkammer 759 von einem Öffnungsabschnitt einer Spitzenseite (linken Seite in der Zeichnung) des NOx-Sensors 70 erreicht, platziert. Das erste Diffusionswiderstandselement 716 begrenzt die Menge einer Einleitung (Durchgangsmenge) pro Zeiteinheit des zu messenden Gases GM in die erste Messkammer 759.
Ein zweites Diffusionswiderstandselement 717 ist an einer hinteren Endseite der ersten Messkammer 759 (rechten Seite in der Zeichnung) in dem NOx-Sensor 70 platziert. Eine zweite Messkammer 761 ist ferner an der hinteren Endseite weiter weg liegend als das zweite Diffusionswiderstandselement 717 gebildet. Das zweite Diffusionswiderstandselement 717 hat einen porösen Körper. Ein erstkammerinternes Gas GM1 in der ersten Messkammer 759 wird über das zweite Diffusionswiderstandselement 717 in die zweite Messkammer 761 eingeleitet. Die zweite Messkammer 761 ist gebildet, um die isolierenden Schichten 714 und 715 und die Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712 in einer Stapelrichtung zu durchdringen. Die erste Elektrode 745 für die zweite Pumpe der zweiten Pumpzelle 713 ist der zweiten Messkammer 761 zugewandt.
Eine Bezugssauerstoffkammer 718 ist zwischen der dritten Festelektrolytschicht 751 der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712 und der zweiten Festelektrolytschicht 741 der zweiten Pumpenzelle 713 in dem NOx-Sensor 70 gebildet. Die Bezugssauerstoffkammer 718 ist von der dritten Festelektrolytschicht 751, der zweiten Festelektrolytschicht 741 und der isolierenden Schicht 715 umgeben. Die Elektrode 757 für einen Bezug der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712 und die zweite Elektrode 747 für die zweite Pumpe der zweiten Pumpenzelle 713 sind platziert, um der Bezugssauerstoffkammer 718 zugewandt zu sein.
Isolierende Schichten 771 und 773 sind gestapelt, um die Heizvorrichtungseinheit 780 zu bilden. Die isolierenden Schichten 771 und 773 sind blattförmige Teile, die eine isolierende Keramik, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, aufweisen. Die Heizvorrichtungseinheit 780 ist mit einem Heizvorrichtungswärmeerzeugungsmuster 775, das Platin als eine Hauptkomponente desselben hat, zwischen den isolierenden Schichten 771 und 773 versehen. Die Heizvorrichtungseinheit 780 erzeugt durch einen Strom, der durch das Heizvorrichtungswärmeerzeugungsmuster 775 fließt, eine Wärme.
Die Gassensorsteuervorrichtung 100 ist im Folgenden beschrieben. Ein Mikroprozessor 60 und ein Abschnitt 50 einer elektrischen Schaltung sind Hauptkomponenten der Gassensorsteuervorrichtung 100. Der Abschnitt 50 einer elektrischen Schaltung ist mit dem NOx-Sensor 70 elektrisch verbunden.
Der Mikroprozessor 60 ist mit einer ECU 90 verbunden. Der Mikroprozessor 60 bei der Gassensorsteuervorrichtung 100 steuert dementsprechend ein Ansteuern des NOx-Sensors 70 und erfasst gemäß einer Anweisung von der ECU 90 die NOx-Konzentration in dem Abgas.
Der Abschnitt 50 einer elektrischen Schaltung ist mit einer Bezugsspannungsvergleichsschaltung 51, einer Ip1-Ansteuerungsschaltung 52, einer Vs-Erfassungsschaltung 53, einer Icp-Versorgungsschaltung 54, einer Ip2-Erfassungsschaltung 55, einer Vp2-Anlegeschaltung 56 und einer Heizvorrichtungsansteuerungsschaltung 57 versehen.
Die Icp-Versorgungsschaltung 54 versorgt zwischen der Elektrode 755 für eine Erfassung und der Elektrode 757 für einen Bezug der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712 mit einem kleinen selbsterzeugten Strom Icp. Als ein Resultat kann Sauerstoff aus der ersten Messkammer 759 hinaus und in die Bezugssauerstoffkammer 718 gepumpt werden, und die Bezugssauerstoffkammer 718 kann auf eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentrationsatmosphäre eingestellt werden.
Die Vs-Erfassungsschaltung 53 erfasst zwischen der Elektrode 755 für eine Erfassung und der Elektrode 757 für einen Bezug der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712 eine Konzentrationserfassungsspannung Vs und gibt die erfasste Konzentrationserfassungsspannung Vs zu der Bezugsspannungsvergleichsschaltung 51 aus.
Die Bezugsspannungsvergleichsschaltung 51 vergleicht die Konzentrationserfassungsspannung Vs, die durch die Vs-Erfassungsschaltung 53 erfasst wird, mit einer Bezugsspannung, die im Voraus eingestellt wird, und gibt das Vergleichsresultat hin zu der Ip1-Ansteuerungsschaltung 52 aus.
Die Ip1-Ansteuerungsschaltung 52 versorgt zwischen der ersten Elektrode 735 für die erste Pumpe und der zweiten Elektrode 737 für die erste Pumpe der ersten Pumpenzelle 711 mit einem ersten Pumpenstrom Ip1. Die Ip1-Ansteuerungsschaltung 52 steuert basierend auf dem Vergleichsresultat durch die Bezugsspannungsvergleichsschaltung 51 eine Größe und eine Richtung des ersten Pumpenstroms Ip1, derart, dass die Konzentrationserfassungsspannung Vs gleich der Bezugsspannung wird. In der ersten Pumpenzelle 711 wird als ein Resultat Sauerstoff von einem inneren Abschnitt der ersten Messkammer 759 aus dem NOx-Sensor 70 gepumpt, oder Sauerstoff wird von dem Äußeren des NOx-Sensors 70 in die erste Messkammer 759 gepumpt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird der erste Pumpenstrom Ip1, der durch die erste Pumpenzelle 711 fließt, gesteuert, derart, dass die Konzentrationserfassungsspannung Vs zwischen der Elektrode 755 für eine Erfassung und der Elektrode 757 für einen Bezug der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712 bei der Bezugsspannung, die im Voraus eingestellt, wird, beibehalten wird. Als ein Resultat kann eine Sauerstoffkonzentration des erstkammerinternen Gases GM1 in der ersten Messkammer 759 auf eine vorbestimmte Konzentration (erste Konzentration) gesteuert werden.
Das erstkammerinterne Gas GM1, das auf die erste Konzentration gesteuert wird, wird über die poröse zweite Diffusionswiderstandsschicht 717 in die zweite Messkammer 761 eingeleitet.
Die Vp2-Anlegeschaltung 56 legt zwischen der ersten Elektrode 745 für die zweite Pumpe und der zweiten Elektrode 747 für die zweite Pumpe der zweiten Pumpenzelle 713 eine zweite Pumpspannung Vp2 an. Die zweite Pumpspannung Vp2 ist eine Erfassungsspannung Vp2a, die während einer Erfassung einer Konzentration eines spezifischen Gases (NOx) im Voraus bestimmt wird.
In der zweiten Messkammer 761 wird NOx in dem zweitkammerinternen Gas GM2 in der zweiten Messkammer 761 durch eine Katalyse der ersten Elektrode 745 für die zweite Pumpe der zweiten porösen Elektrode 725, die die zweite Pumpenzelle 713 bildet, dissoziiert. Ein Sauerstoffion, das aus der Dissoziation resultiert, bewegt sich durch die zweite Festelektrolytschicht 741, und ein zweiter Pumpenstrom Ip2, der der Konzentration des spezifischen Gases (NOx) entspricht, fließt zwischen der ersten Elektrode 745 für die zweite Pumpe und der zweiten Elektrode 747 für die zweite Pumpe.
Die zweite Pumpenzelle 713 dissoziiert eine spezifische Gaskomponente (NOx), die in dem Gas GM2 der zweiten Kammer in der zweiten Messkammer 761 anwesend ist, und pumpt Sauerstoff von der zweiten Messkammer 761 zu der Bezugssauerstoffkammer 718.
Die Ip2-Erfassungsschaltung 55 erfasst eine Größe des zweiten Pumpenstroms Ip2, der zwischen der ersten Elektrode 745 für die zweite Pumpe und der zweiten Elektrode 747 für die zweite Pumpe fließt.
Die Heizvorrichtungsansteuerungsschaltung 57 wird durch den Mikroprozessor 60 gesteuert, steuert eine Erregung der Heizvorrichtungseinheit 780 hin zu dem Heizvorrichtungswärmeerzeugungsmuster 775 und verursacht, dass die Heizvorrichtungseinheit 780 Wärme erzeugt. Als ein Resultat werden die erste Festelektrolytschicht 731 der ersten Pumpenzelle 711, die Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712, die dritte Festelektrolytschicht 751 und die zweite Festelektrolytschicht 741 der zweiten Pumpenzelle 713 auf eine Aktivierungstemperatur (wie zum Beispiel 750 °C) aufgeheizt.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein Funktionsteil, der äquivalent zu der Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, in dem Mikroprozessor 60 konfiguriert. Die Gasempfindlichkeitsbestimmungsverarbeitung kann dementsprechend wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ändert die Spannungsanpassungseinheit 104 (das funktionelle Äquivalent zu den Mikroprozessoren 406 und 60 und dem Abschnitt 50 einer elektrischen Schaltung) die Pumpenzellenspannung von der Zielspannung auf die Erfassungsspannung, derart, dass sich die Konzentration des Restsauerstoffs, mit dem die Sensorzelle 248 und die Überwachungszelle 249 versorgt werden, erhöht, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 (und das funktionelle Äquivalent zu den Mikroprozessoren 406 und 60 und dem Abschnitt 50 einer elektrischen Schaltung) bestimmt basierend auf dem Erfassungsstrom, der durch mindestens entweder die Sensorstromerfassungseinheit 101 (oder das funktionelle Äquivalent der Sensorzellenerfassungseinheit 403 oder des Abschnitts 50 einer elektrischen Schaltung) oder die Überwachungsstromerfassungseinheit (oder das funktionelle Äquivalent der Überwachungszellenerfassungseinheit 404 oder des Abschnitts 50 einer elektrischen Schaltung) erfasst wird, die Gasempfindlichkeit gemäß der erhöhten Restsauerstoffkonzentration.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Pumpenzellenspannung von der Zielspannung gesenkt und wird die Erfassungsspannung, und somit strömt der Sauerstoff, der der Erfassungsspannung entspricht, von der Seite der Pumpenzelle 246 (und der ersten Pumpenzelle 711 und der zweiten Pumpenzelle 713) zu den Seiten der Überwachungszelle 249 und der Sensorzelle 248 (und der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 712). Die Restsauerstoffkonzentration in dem Fall eines Spannungsanlegens an die Pumpenzelle 246 bei der Erfassungsspannung überschreitet die Restsauerstoffkonzentration in dem Fall eines Spannungsanlegens an die Pumpenzelle 246 bei der Zielspannung. Da die Ströme, die durch die Überwachungszelle 249 und die Sensorzelle 248 ausgegeben werden, Ströme sind, die der Restsauerstoffkonzentration entsprechen, senkt sich als ein Resultat der Verschlechterung, wenn sich entweder die Überwachungszelle 249 oder die Sensorzelle 248 verschlechtert und die Gasempfindlichkeit derselben reduziert ist, der Erfassungsstrom der verschlechterten Zelle, und somit kann die Verschlechterung dieser Zelle ermittelt werden. Auf diese Art und Weise kann die Gasempfindlichkeit bestimmt werden, ohne dass die Konzentration des Gases in dem zu messenden Abgas in einem bedeutsamen Ausmaß zum Schwanken gebracht werden muss.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen stellt die Spannungsanpassungseinheit 104 die Erfassungsspannung ein, während der Erfassungsstrom überwacht wird, derart, dass der Erfassungsstrom, der überwacht wird, ein messbarer Strom wird. Da die Erfassungsspannung während des Überwachens des Erfassungsstroms, der ein Ausgangsstrom ist, eingestellt wird, kann die Erfassungsspannung selbst dann eingestellt werden, wenn der Erfassungsstrom schwach ist.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Spannungsanpassungseinheit 104 fähig, den Erfassungsstrom zu überwachen, während die Pumpenzellenspannung mit einer vorbestimmten Rate von der Zielspannung gesenkt wird. Der Erfassungsstrom schwankt als ein Resultat der Abnahme der Pumpenzellenspannung mit der vorbestimmten Rate, und somit kann die Schwankung des Erfassungsstroms mit Leichtigkeit ermittelt werden.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Spannungsanpassungseinheit 104 fähig, die Erfassungsspannung einzustellen, derart, dass der Erfassungsstrom in der Nachbarschaft des maximalen Werts des messbaren Stroms ist. Durch das Einstellen, das durchgeführt wird, derart, dass der Erfassungsstrom in der Nachbarschaft des maximalen Werts des messbaren Stroms ist, kann der Erfassungsstrom als ein hoher Stromwert gewonnen werden, und die Schwankung des Erfassungsstroms kann mit Leichtigkeit ermittelt werden.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen weist die Erfassungsspannung die erste Erfassungsspannung und die zweite Erfassungsspannung, die niedriger als die erste Erfassungsspannung ist, auf, die Spannungsanpassungseinheit 104 ist fähig, die Pumpenzellenspannung auf sowohl die erste Erfassungsspannung als auch die zweite Erfassungsspannung einzustellen, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ist fähig, basierend auf sowohl dem Erfassungsstrom, der der ersten Erfassungsspannung entspricht, als auch dem Erfassungsstrom, der der zweiten Erfassungsspannung entspricht, die Gasempfindlichkeit zu bestimmen. Da die erste Erfassungsspannung und die zweite Erfassungsspannung, die niedriger als die Zielspannung sind, verwendet werden, kann ein Erfassungsstrom in einer Region mit einem höheren Niveau einer Stabilität gewonnen werden.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Maschinensteuereinheit 107, die äquivalent zu einer Kraftstoffsteuereinheit ist, fähig, den Kraftstoff zu steuern, um in einem Absperrzustand, in dem die Dieselmaschine 20 nicht mit einem Kraftstoff versorgt wird, zu sein, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ist fähig, die Gasempfindlichkeit von mindestens entweder der Sensorzelle 248 oder der Überwachungszelle 249 unter dem Kraftstoffabsperrzustand zu bestimmen. Dadurch, dass die Dieselmaschine 20 in den Absperrzustand gesetzt wird, kann der Erfassungsstrom in dem Zustand gewonnen werden, in dem das Abgas den stabilen Zustand hat, und in dem die Abgaskomponenten vorhersagbar sind.
Die Erfassung des Ausgangsstroms der Überwachungszelle 249 gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist nicht wesentlich. Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist daher die Spannungsanpassungseinheit 104 fähig, die Pumpenzellenspannung zu ändern, derart, dass sich die Konzentration des Restsauerstoffs, mit dem die Sensorzelle 248 versorgt wird, erhöht, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ist fähig, basierend auf dem Erfassungsstrom, der durch die Sensorstromerfassungseinheit 101 erfasst wird, gemäß der erhöhten Restsauerstoffkonzentration die Gasempfindlichkeit zu bestimmen.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Pumpenzellenspannung von der Zielspannung gesenkt und wird die Erfassungsspannung, und somit strömt der Sauerstoff, der der Erfassungsspannung entspricht, von der Seite der Pumpenzelle 246 zu der Seite der Sensorzelle 248. Die Restsauerstoffkonzentration in dem Fall eines Spannungsanlegens an die Pumpenzelle 246 bei der Erfassungsspannung überschreitet die Restsauerstoffkonzentration in dem Fall eines Spannungsanlegens an die Pumpenzelle 246 bei der Zielspannung. Da der Strom, der durch die Sensorzelle 248 ausgegeben wird, ein Strom ist, der der Restsauerstoffkonzentration entspricht, senkt sich der Erfassungsstrom der verschlechterten Zelle als ein Resultat der Verschlechterung, wenn sich eine der Sensorzellen 248 verschlechtert und sich die Gasempfindlichkeit derselben reduziert, und somit kann die Verschlechterung dieser Zelle ermittelt werden. Auf diese Art und Weise kann die Gasempfindlichkeit bestimmt werden, ohne dass die Konzentration des Gases in dem zu messenden Abgas in einem bedeutsamen Ausmaß zum Schwanken gebracht werden muss.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Spannungsanpassungseinheit 104 fähig, die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, in eine noch niedrigere Erfassungsspannung von einer Entlade- bzw. Abführspannung (Zielspannung), bei der der Sauerstoff aus der Messkammer 242 entladen bzw. abgeführt wird, zu ändern, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ist fähig, basierend auf einer Änderung des Stroms, der durch die Sensorstromerfassungseinheit 101 erfasst wird, die als ein Resultat der Änderung der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, erzeugt wird, die Gasempfindlichkeit zu bestimmen. Eine Sauerstoffversorgung der Seite der Sensorzelle 248 kann als ein Resultat der Änderung auf die noch niedrigere Erfassungsspannung von der Entlade- bzw. Abführspannung (Zielspannung), bei der der Sauerstoff aus der Messkammer 242 entladen bzw. abgeführt wird, durchgeführt werden, und somit ändert sich der Strom, der durch die Sensorstromerfassungseinheit 101 erfasst wird, und die Gasempfindlichkeit kann bestimmt werden.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Pumpenstromerfassungseinheit 103, die den Strom, der durch die Pumpenzelle 246 fließt, erfasst, vorgesehen, und die Erfassungsspannung kann eine Spannung sein, bei der der Strom, der durch die Pumpenstromerfassungseinheit 103 erfasst wird, einen Stromwert hat, der niedriger als ein Stromwert zu einer Zeit ist, wenn die Entlade- bzw. Abführspannung an die Pumpenzelle angelegt ist. Ein stabilerer Erfassungsstrom kann durch die Erfassungsspannung, die die Spannung ist, bei der der Strom, der durch die Pumpenstromerfassungseinheit 103 erfasst wird, den Stromwert hat, der niedriger als der Stromwert zu der Zeit, wenn die Entlade- bzw. Abführspannung an die Pumpenzelle angelegt ist, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, ist, gewonnen werden.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Spannungsanpassungseinheit 104 fähig, die Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, von der Entlade- bzw. Abführspannung, bei der der Sauerstoff aus der Messkammer 242 entladen bzw. abgeführt wird, in die noch niedrigere Erfassungsspannung zu ändern, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 ist fähig, basierend auf einer Änderung des Stroms, der durch die Sensorstromerfassungseinheit 101 erfasst wird, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer seit der Änderung der Spannung, die an die Pumpenzelle 246 angelegt ist, verstrichen ist, die Gasempfindlichkeit zu bestimmen. Wenn die Gasempfindlichkeit der Sensorzelle 248 basierend auf der Tendenz des Ausgangsstroms nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, ermittelt wird, kann die Gasempfindlichkeit zu einer Zeit, die im Voraus bestimmt wird, ermittelt werden.
Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Restsauerstoffkonzentrationserfassung durch die Überwachungszelle 249 gestoppt werden, bevor die Gasempfindlichkeit durch die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit 106 in einem Fall bestimmt wird, in dem die Überwachungszelle 249, die die Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas, aus dem der Sauerstoff entladen bzw. abgeführt wird, erfasst, vorgesehen ist. Die Gasempfindlichkeitserfassungsgenauigkeit der Sensorzelle 248 kann gesteigert werden, wenn die Erfassung durch die Überwachungszelle 249 gestoppt wird, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel, die im Vorhergehenden beschrieben sind, sind die Pumpenzelle 246 und die Sensorzelle 246 in dem gleichen und nicht unterteilten Raum (Messkammer 242) angeordnet. Keine Unterteilung ist erforderlich, und eine kompakte Konfiguration kann durch die Pumpenzelle 246 und die Sensorzelle 248, die in dem gleichen Raum angeordnet sind, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, erzielt werden.
Die jeweiligen Elemente der im Vorhergehenden beschriebenen spezifischen Beispiele und ihre Platzierung, Materialien, Bedingungen, Formen, Größen und so weiter sind nicht auf den Inhalt der Veranschaulichung begrenzt und können passend modifiziert sein. Die jeweiligen Elemente der Ausführungsbeispiele, die im Vorhergehenden beschrieben sind, können zusätzlich soweit kombiniert sein, wie die Kombination technisch verfügbar ist, und solche Kombinationen sind in dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung soweit umfasst, wie die Kombinationen die Eigenschaften und Charakteristiken der vorliegenden Offenbarung haben.
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele derselben beschrieben ist, versteht es sich von selbst, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und den Aufbau begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Trotz der verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen sind zusätzlich andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich ein einzelnes Element aufweisen, ebenfalls innerhalb des Geistes und Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung mit: einer Pumpenzelle (246), die Sauerstoff aus einer Messkammer (242) von einem Abgas einer Verbrennungsmaschine (20), das in die Messkammer eingeleitet wird, abführt; einer Sensorzelle (248), die eine Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas, von dem der Sauerstoff abgeführt wurde, und eine Konzentration eines spezifischen Gases in dem Abgas erfasst; einer Überwachungszelle (249), die eine Konzentration eines Restsauerstoffs in dem Abgas, von dem der Sauerstoff abgeführt wurde, erfasst; einer Sensorstromerfassungseinheit (101), die einen Strom, der durch die Sensorzelle ausgegeben wird, erfasst; einer Überwachungsstromerfassungseinheit (102), die einen Strom, der durch die Überwachungszelle ausgegeben wird, erfasst; einer Spannungsanpassungseinheit (104), die eine Pumpenzellenspannung, die an die Pumpenzelle angelegt ist, anpasst; und einer Empfindlichkeitsbestimmungseinheit (106), die eine Gasempfindlichkeit von mindestens entweder der Sensorzelle oder der Überwachungszelle bestimmt, wobei die Spannungsanpassungseinheit die Pumpenzellenspannung von einer Zielspannung in eine Erfassungsspannung ändert, bei der sich die Konzentration des Restsauerstoffs, mit dem die Sensorzelle und die Überwachungszelle versorgt werden, erhöht, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit basierend auf einem Erfassungsstrom, der durch mindestens entweder die Sensorstromerfassungseinheit oder die Überwachungsstromerfassungseinheit gemäß der Konzentration des Restsauerstoffs, die erhöht ist, erfasst wird, die Gasempfindlichkeit bestimmt.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Spannungsanpassungseinheit die Erfassungsspannung einstellt, während der Erfassungsstrom überwacht wird, derart, dass der Erfassungsstrom, der überwacht wird, ein messbarer Strom wird.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Spannungsanpassungseinheit den Erfassungsstrom überwacht, während die Pumpenzellenspannung mit einer vorbestimmten Rate von der Zielspannung gesenkt wird.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Spannungsanpassungseinheit eine Erfassungsspannung, bei der der Erfassungsstrom in der Nachbarschaft eines maximalen Werts des messbaren Stroms ist, einstellt.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Erfassungsspannung eine erste Erfassungsspannung und eine zweite Erfassungsspannung, die niedriger als die erste Erfassungsspannung ist, aufweist, die Spanungsanpassungseinheit die Pumpenzellenspannung auf sowohl die erste Erfassungsspannung als auch die zweite Erfassungsspannung einstellt, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit basierend auf sowohl dem Erfassungsstrom, der der ersten Erfassungsspannung entspricht, als auch dem Erfassungsstrom, der der zweiten Erfassungsspannung entspricht, die Gasempfindlichkeit bestimmt.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit ferner: einer Maschinensteuereinheit (107), die eine Kraftstoffversorgung der Verbrennungsmaschine steuert, wobei die Maschinensteuereinheit den Kraftstoff steuert, um in einem Absperrzustand zu sein, bei dem die Verbrennungsmaschine mit keinem Kraftstoff versorgt wird, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit die Gasempfindlichkeit von mindestens entweder der Sensorzelle oder der Überwachungszelle unter dem Absperrzustand bestimmt.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung mit: einer Pumpenzelle (246), die einen Sauerstoff aus einer Messkammer (242) von einem Abgas einer Verbrennungsmaschine (20), das in die Messkammer eingeleitet wird, abführt; einer Sensorzelle (248), die eine Konzentration eines Restsauerstoffs in dem Abgas, von dem der Sauerstoff abgeführt wurde, und eine NOx-Konzentration in dem Abgas erfasst; einer Sensorstromerfassungseinheit (101), die einen Strom, der durch die Sensorzelle ausgegeben wird, erfasst; einer Spannungsanpassungseinheit (104), die eine Pumpenzellenspannung, die an die Pumpenzelle angelegt ist, anpasst; und einer Empfindlichkeitsbestimmungseinheit (106), die eine Gasempfindlichkeit der Sensorzelle bestimmt, wobei die Spannungsanpassungseinheit die Pumpenzellenspannung ändert, derart, dass sich die Konzentration des Restsauerstoffs, mit dem die Sensorzelle versorgt wird, erhöht, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit basierend auf einem Erfassungsstrom, der durch die Sensorstromerfassungseinheit erfasst wird, gemäß der Konzentration des Restsauerstoffs, die erhöht ist, die Gasempfindlichkeit bestimmt.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Spannungsanpassungseinheit die Spannung, die an die Pumpenzelle angelegt ist, in eine noch niedrigere Erfassungsspannung von einer Abführspannung, bei der der Sauerstoff aus der Messkammer abgeführt wird, ändert, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit basierend auf einer Änderung des Stroms, der durch die Sensorstromerfassungseinheit erfasst wird, die als ein Resultat der Änderung der Spannung, die an die Pumpenzelle angelegt ist, erzeugt wird, die Gasempfindlichkeit bestimmt.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, mit ferner: einer Pumpenstromerfassungseinheit, die einen Strom, der durch die Pumpenzelle fließt, erfasst, wobei die Erfassungsspannung eine Spannung ist, bei der der Strom, der durch die Pumpenstromerfassungseinheit erfasst wird, einen Stromwert hat, der niedriger als ein Stromwert zu einer Zeit ist, wenn die Abführspannung an die Pumpenzelle angelegt ist.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Spannungsanpassungseinheit die Spannung, die an die Pumpenzelle angelegt ist, in eine noch niedrigere Erfassungsspannung von einer Abführspannung, bei der der Sauerstoff aus der Messkammer abgeführt wird, ändert, und die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit basierend auf einer Änderung des Stroms, der durch die Sensorstromerfassungseinheit erfasst wird, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer seit der Änderung der Spannung, die an die Pumpenzelle angelegt ist, verstrichen ist, die Gasempfindlichkeit bestimmt.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, mit ferner: einer Überwachungszelle (249), die die Konzentration des Restsauerstoffs in dem Abgas, von dem der Sauerstoff abgeführt wurde, erfasst, wobei die Restsauerstoffkonzentrationserfassung durch die Überwachungszelle gestoppt wird, bevor die Gasempfindlichkeit durch die Empfindlichkeitsbestimmungseinheit bestimmt wird.
Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die Pumpenzelle und die Sensorzelle in dem gleichen und nicht unterteilten Raum angeordnet sind.