DE112019002887T5

DE112019002887T5 - Steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019002887T5
Application number: DE112019002887.1T
Authority: DE
Inventors: Tadakatsu KOYABU; Yuki Murayama; Ryozo Kayama; Akari HASEGAWA; Shoki SHIMIZU; Fumiya NAGATA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-03-04
Also published as: JP6900937B2; JP2019210916A; WO2019235212A1

Abstract

Ein Abgassensor (100) enthält eine erste Zeile (150), die Sauerstoff von einem Abgas, das von einem Verbrennungsmotor (EG) erzeugt wird, abführt und eine zweite Zelle (160, 170), die ein Signal ausgibt, das eine Größenordnung aufweist, die einer Konzentration des Restsauerstoffs, der im Abgas enthalten ist, nachdem Sauerstoff durch die erste Zelle abgeführt wurde, entspricht. Eine Steuerungsvorrichtung (10) des Abgassensors enthält eine Gastemperaturerlangungseinheit (14), die die Temperatur des Abgases erlangt und eine Zellentemperaturabschätzeinheit (15), die eine Temperatur der zweiten Zelle auf Basis der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit erlangt wird, abgeschätzt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert und beansprucht die Priorität des japanischen Patents No. 2018-110377 , eingereicht am 8. Juni 2018, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Abgassensor.
Hintergrund
Die Abgasleitung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor ist mit einem Abgassensor zum Messen der Konzentration eines spezifischen Gases, das im Abgas enthalten ist, vorgesehen. Als ein solcher Abgassensor ist ein Abgssensor bekannt, der eine Mehrzahl von Zellen, in welchen Elektroden an beiden Seiten einer Festelektrolytschicht ausgebildet sind, aufweist. In den Zellen soll in einem Zustand, in welchem eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt ist, ein Stromfluss, der in einer Größenordnung liegt, der der Konzentration der Komponente entspricht, gemessen werden. Der Abgassensor misst die Konzentration der Komponente, die gemessen werden soll, auf Basis des Werts des Stroms.
Zum Beispiel ist, wie die vorher genannte Mehrzahl von Zellen, ein Abgassensor mit einer Konfiguration, die eine erste Zelle und eine zweite Zelle aufweist, bekannt. Im Abgassensor wird Sauerstoff, der im Abgas enthalten ist, vorab durch die erste Zelle, die auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, abgeführt. In der zweiten Zelle, die auf der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, fließt ein Strom entsprechend zur Konzentration des Restsauerstoffs und der Stickoxide, die im Abgas enthalten sind, nachdem der Sauerstoff abgeführt wurde. Im Abgassensor mit einer solchen Konfiguration kann durch vorheriges Abführen von Sauerstoff aus dem Abgas in einer größeren Menge als die Stickoxide, die Konzentration der Stickoxide genau gemessen werden.
Im Abgassensor mit vorheriger Konfiguration kann sich die Größenordnung des Stroms, der durch die zweite Zelle auf der stromabwärtigen Seite strömt, infolge einer Verschlechterung der zweiten Zelle ändern. Daher wird eine Verschlechterungsbestimmung periodisch ausgeführt, um die Verschlechterung der zweiten Zelle zu erfassen. Bei der Verschlechterungsbestimmung kann der Betrag an Sauerstoff, der die zweite Zelle erreicht, beispielsweise durch Verringerung der Spannung, die an die erste Zelle angelegt wird, temporär erhöht sein. Zu dieser Zeit kann auf Basis der Änderung im Strom, der durch die zweite Zelle fließt, bestimmt werden, ob sich die zweite Zelle verschlechtert hat oder nicht.
Die Größenordnung des Stroms, der durch die Zelle fließt, ändert sich entsprechend zur Konzentration des Sauerstoffs und dergleichen, der die Zelle erreicht und ändert sich auch entsprechend zur Temperatur der Zelle. Daher wird im unteren Patentdokument 1 vorgeschlagen, die Verschlechterungsbestimmung auszuführen, nachdem der Verbrennungsmotor gestoppt wird, d. h., während des Zeitraums, wenn die Temperatur des gesamten Abgassensors hoch ist.
Dokument des Stands der Technik
Patentdokument
[Patent Dokument 1] JP 4767621 B
Kurzfassung
Um die Verschlechterung der zweiten Zelle genauer zu bestimmen, ist es notwendig nicht nur den gesamten Abgassensor bei einer hohen Temperatur zu halten, sondern auch die Temperatur der zweiten Zelle genau zu erlangen. Ferner kann, falls die Temperatur der zweiten Zelle genau erlangt werden kann, nicht nur die Verschlechterungsbestimmung, sondern auch die Konzentrationsmessung im normalen Zustand genauer ausgeführt werden. Jedoch erhöhen sich, falls ein Temperatursensor oder eine Messungsschaltung zum Messen der Temperatur der zweiten Zelle separat vorgesehen sind, die Kosten des gesamten Systems, das den Abgassensor enthält, was nicht wünschenswert ist.
Ein Abgassensor mit einer Konfiguration, die die Temperatur der ersten Zelle auf Basis der Impedanz messen kann, ist ebenfalls bekannt. Dieser Typ von Abgassensor ermöglicht es, die Temperatur der eingebauten Heizvorrichtung zu steuern. Daher ist es denkbar, die Temperatur der zweiten Zelle auf Basis einer gemessenen Temperatur der ersten Zelle abzuschätzen und zu erlangen. Jedoch sind die Temperatur der ersten Zelle und die Temperatur der zweiten Zelle oft infolge einer Wärmeübertragung zwischen dem Abgassensor und der Abgasleitung unterschiedlich zueinander. Ferner ist der Temperaturunterschied zwischen den beiden nicht konstant und verändert sich abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs und dergleichen. Daher kann die Temperatur der zweiten Zelle auf Basis der Temperatur der ersten Zelle nicht problemlos auf genaue Weise abgeschätzt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Steuerungsvorrichtung vorzusehen, die die Temperatur einer Zelle eines Abgassensors erlangen kann, ohne eine Schaltung zur Temperaturmessung separat vorzusehen.
Die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuerungsvorrichtung für einen Abgassensor. Der Abgassensor, welcher das Steuerungsziel ist, enthält eine erste Zelle, die Sauerstoff aus Abgas, das durch einen Verbrennungsmotor erzeugt wird, abführt und eine zweite Zelle, die ein Signal ausgibt das eine Größenordnung aufweist, die einer Konzentration des Restsauerstoffs, der im Abgas enthalten ist, nachdem der Sauerstoff durch die erste Zelle abgeführt ist, entspricht. Diese Steuerungsvorrichtung enthält eine Gastemperaturerlangungseinheit, die eine Temperatur des Abgases erlangt und eine Zellentemperaturabschätzung, die eine Temperatur der zweiten Zelle auf Basis der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit erlangt wird, abgeschätzt.
Die Temperatur der zweiten Zelle ändert sich entsprechend der Temperatur des Abgases, das in der Umgebung des Abgassensors strömt. D. h., es besteht eine Korrelation zwischen der Temperatur des Abgases und der Temperatur der zweiten Zelle. Daher schätzt die Steuerungsvorrichtung mit der vorherigen Konfiguration die Temperatur der zweiten Zelle auf Basis der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit erlangt wird, ab. Abgasleitungen von Fahrzeugen sind oft mit Temperatursensoren zum Messen der Temperatur des Abgases vorgesehen. Daher ist es unter Verwendung des Signals von einem solchen Temperatursensor möglich, die Temperatur der zweiten Zelle zu erlangen, ohne eine Schaltung zur Temperaturmessung separat vorzusehen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen, die die Temperatur einer Zelle eines Abgassensors erlangen kann, ohne eine Schaltung zur Temperaturmessung separat vorzusehen.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Fahrzeugabgassystems, das mit einer Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist und einen Abgassensor gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt.
2 ist ein Diagramm, das seine Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung und einen Abgassensor gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Abschnitt III-III aus 2 zeigt.
4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Messungsprinzips eines Abgassensors aus.
5 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erlangen einer Temperatur einer Pumpzelle.
6 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Bestimmen der Verschlechterung einer Sensorzelle.
7 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Bestimmen einer Verschlechterung einer Sensorzelle.
8 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur einer Sensorzelle und einer Verschlechterungskennzahl zeigt.
9 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur des Abgases und der Temperatur der Sensorzelle zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird, gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Diagramm, das Veränderungen in der Temperatur der Sensorzelle und der Temperatur des Abgases über die Zeit zeigt.
12 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur der Abgasleitung und der Temperatur der Sensorzelle zeigt.
13 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur des Abgases und der Temperatur der Abgasleitung zeigt.
14 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird, gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird, gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird, gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.

Genaue Beschreibung
Im Folgenden werden die vorliegenden Ausführungsformen unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Um das Verständnis zu erleichtern, werden, wenn möglich, die gleichen Bezugszeichen jeweils für die gleichen Elemente in den Zeichnungen angefügt, sowie redundante Erläuterungen ausgespart.
Die erste Ausführungsform wird beschrieben. Eine Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist als eine Vorrichtung zum Steuern eines Abgassensors 100 konfiguriert. 1 zeigt schematisch ein Abgassystem eines Fahrzeugs, das mit dem Abgassensor 100 vorgesehen ist. Wie in der Figur gezeigt, ist eine Abgasleitung 20 mit dem Verbrennungsmotor EG des Fahrzeugs verbunden, um das Abgas, das vom Verbrennungsmotor EG abgeführt wird, zur Außenseite des Verbrennungsmotors EG zu leiten. Eine Mehrzahl von Abgassensoren 100 ist an Positionen entlang der Abgasleitung 20 zum Messen der Konzentration von Stickoxiden, die im Abgas enthalten sind, vorgesehen.
Zusätzlich zum Abgassensor 100, sind ein Oxidationskatalysatorkonverter 22 und ein SCR Katalysatorkonverter 23 entlang der Abgasleitung 20 vorgesehen.
Der Oxidationskatalysatorkonverter 22 reinigt schädliche Substanzen, die im Abgas enthalten sind. Ein Oxidationskatalysator (nicht gezeigt) ist im Inneren des Oxidationskatalysatorkonverters 22 aufgenommen. Der Oxidationskatalysator enthält hauptsächlich einen keramischen Träger, eine Oxidmischung, die als Bestandteile Aluminiumoxid, Cerdioxid und/oder Zirconiumdioxid enthält und einen Edelmetallkatalysator, wie etwa Platin, Palladium und/oder Rhodium. Der Oxidationskatalysator oxidiert und reinigt Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide, usw., die im Abgas enthalten sind. Zusätzlich zu dem vorher genannten Oxidationskatalysator kann ein Partikelfilter zum Auffangen feiner Partikel im Inneren des Oxidationskatalysatorkonverters 22 aufgenommen sein.
Der SCR Katalysatorkonverter 23 ist eine Vorrichtung zum weiteren Reinigen des Abgases, nachdem dieses den Oxidationskatalysatorkonverter 22 durchlaufen hat, wobei ein Katalysator vom Typ selektiver Reduktion (nicht gezeigt) darin aufgenommen ist. Als Katalysator wird ein Katalysator, in welchem ein Edelmetall, wie etwa Pt auf der Oberfläche eines Basismaterials, wie etwa Zeolith oder Aluminiumoxid, getragen wird, verwendet. Der Katalysator reduziert und reinigt Stickoxide, wenn seine Temperatur in einem aktiven Temperaturbereich liegt, wobei ein Harnstoff als ein Reduktionsmittel hinzugefügt wird. Ein Injektor zum Hinzufügen des Harnstoffs 24 zum Hinzufügen von Harnstoff ist an einer Position in der Abgasleitung 20 auf der stromaufwärtigen Seite des SCR Katalysatorkonverters 23 vorgesehen.
Bei dieser Ausführungsform sind zwei Abgassensoren 100, welche die Steuerungsziele der Steuerungsvorrichtung 10 sind, in der Abgasleitung 20 vorgesehen. Der erste Abgassensor 100 ist an einer Position in der Abgasleitung 20 zwischen dem Oxidationskatalysatorkonverter 22 und dem SCR Katalysatorkonverter 23 vorgesehen und misst die Konzentration von Stickoxiden im Abgas an dieser Position. Der erste Abgassensor 100 ist mit dem Bezugszeichen 101 in 1 gekennzeichnet. Der zweite Abgassensor 100 ist in der Abgasleitung 20 an einer Position stromabwärts des SCR Katalysatorkonverters 23 vorgesehen und misst die Konzentration von Stickoxiden im Abgas an dieser Position. Der zweite Abgassensor 100 ist durch das Bezugszeichen 102 in 1 gekennzeichnet.
Die Konzentration von Stickoxiden, die durch jeden Abgassensor 100 gemessen wird, wird zur Steuerungsvorrichtung 10 übertragen. Die Steuerungsvorrichtung 10 führt verschiedene Steuerungen für den Verbrennungsmotor EG auf Basis der gemessenen Konzentration von Stickoxiden aus. Die Steuerungen enthalten beispielsweise eine Steuerung zum Anpassen des Zündungszeitpunkts im Verbrennungsmotor EG, eine Steuerung zum Anpassen der Kraftstoffeinspritzmenge, eine Steuerung zum Anpassen der Harnstoffhinzufügungsmenge im Injektor zum Hinzufügen von Harnstoff 24 und dergleichen.
Wie vorher beschrieben ist die Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als eine Vorrichtung konfiguriert, die den Verbrennungsmotor EG zusätzlich zur Steuerung des Abgassensors 100, die später beschrieben, steuert. D. h. die Steuerungsvorrichtung 10 weist auch eine sogenannte „Motor ECU“ auf. Als Alternative Ausführungsformen kann die Steuerungsvorrichtung 10 auch als eine dedizierte Vorrichtung zum Steuern des Abgassensors 100 konfiguriert sein, d. h., als eine von der Motor ECU separate Vorrichtung. In diesem Fall kann die Steuerungsvorrichtung 10 zur Steuerung des Verbrennungsmotors EG, die durch die Motor ECU ausgeführt wird, durch Kommunikation mit der Motor ECU beitragen.
Als nächstes werden weitere Konfigurationen beschrieben. Ein Gastemperatursensor 25 ist an einer Position entlang der Abgasleitung 20 zwischen dem Oxidationskatalysatorkonverter 22 und dem SCR Katalysatorkonverter 23 vorgesehen. Der Gastemperatursensor 25 ist ein Sensor zum Messen der Temperatur des Abgases in der Umgebung des Abgassensors 100. Die Temperatur des Abgases, das durch den Gastemperatursensor 25 gemessen wird, wird zur Steuerungsvorrichtung 10 übertragen. Ein ähnlicher Gastemperatursensor kann ferner in der Abgasleitung 20 an einer Position stromabwärts des SCR Katalysatorkonverter 23 vorgesehen sein.
Die Konfigurationen der Abgassensoren 100, die in 1 vorgesehen sind, sind zueinander gleich. Ferner ist auch die Steuerung, die durch die Steuerungsvorrichtung 10 zum Messen der Stickoxidkonzentration, zum Bestimmen der Verschlechterung und dergleichen ausgeführt wird, für beide Abgassensors 100 gleich. Daher wird in der folgenden Beschreibung die Konfiguration und dergleichen nur für den einen Abgassensor 100, der mit dem Bezugszeichen 101 versehen ist, beschrieben, wobei die Beschreibung und dergleichen des Abgassensors 100, der mit dem Bezugszeichen 102 versehen ist, ausgespart wird.
Eine spezifische Konfiguration des Abgassensors 100 wird mit Bezug zu den 2 bis 4 beschrieben. In 2 ist der Querschnitt des Abschnitts des Abgassensors 100, der im Inneren der Abgasleitung 20 angeordnet ist, schematisch gezeigt. Die linke Seite in 2, d. h., das Ende auf der Seite, auf welcher ein Diffusionswiderstand 140 angeordnet ist, entspricht der Spitze des Abgassensors 100, das ins Innere der Abgasleitung 20 vorsteht.
Der Abgassensor 100 enthält einen Festelektrolytkörper 110 und Hauptkörperabschnitte 120 und 130.
Der Festelektrolytkörper 110 ist ein plattenförmiges Element und ist aus einem festen Elektrolytmaterial, wie etwa Zirconiumdioxid, hergestellt. Der Festelektrolytkörper 110 wird leitfähig für Sauerstoffionen, wenn er in einem aktiven Zustand bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher ist. Eine Pumpenzelle 150, eine Sensorzelle 160 und eine Überwachungszelle 170 sind alle auf dem Festelektrolytkörper 110 ausgebildet, wobei diese Mehrzahl an Zellen später beschrieben wird.
Die Hauptkörperabschnitte 120 und 130 sind beide plattenförmige Elemente und sind aus einem Isoliermaterial, das Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, hergestellt. Die Hauptkörperabschnitte 120 und 130 sind so angeordnet, dass sie den vorher genannten Festelektrolytkörper 110 auf beiden Seiten umgeben. Der Hauptkörperabschnitt 120 ist an einer Seite des Festelektrolytkörpers 110 angeordnet. Ein Teil der Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 120, der dem Festelektrolytkörper 110 gegenüberliegt, ist vom Festelektrolytkörper 110 weg ausgespart bzw. vertieft. Demzufolge ist ein Raum zwischen dem Hauptkörper 120 und dem Festelektrolytkörper 110 ausgebildet. Der Raum ist ein Raum, in welchen das Abgas, das gemessen werden soll, eingeleitet wird. Im Folgenden wird dieser Raum als eine „Messungskammer 121“ bezeichnet.
Der Diffusionswiderstand 140 ist an der Spitze des Abgassensors 100 angeordnet. Die Messungskammer 121 ist zur Außenseite geöffnet, d. h., ist über den Diffusionswiderstand 140 zur Innenseite der Abgasleitung 20 geöffnet. Der Diffusionswiderstand 140 ist aus einem keramischen Material, wie etwa Aluminiumoxid, in welchem poröse Teile oder Poren ausgebildet sind, hergestellt. Durch den Diffusionswiderstand 140 wird die Strömungsrate des Abgases, das in die Messungskammer 121 gezogen wird, reguliert. Das Abgas, das in die Messungskammer 121 geströmt ist, wird durch den Diffusionswiderstand 140 der Pumpenzelle 150, der Sensorzelle 160 und der Überwachungszelle 170, welche später beschrieben werden, zugeführt.
Der Hauptkörperabschnitt 130 ist auf der anderen Seite des Festelektrolytkörpers 110 angeordnet. Ein Teil der Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 130, der dem Festelektrolytkörper 110 gegenüberliegt, ist vom Festelektrolytkörper 110 weg ausgespart bzw. vertieft. Demzufolge ist auch ein Raum zwischen dem Hauptkörper 130 und dem Festelektrolytkörper 110 ausgebildet. Ein Teil des Raums (nicht gezeigt) ist zur atmosphärischen Außenseite der Abgasleitung 20 offen. D. h., der Raum ist ein Raum, in welchen atmosphärische Luft oder Freiluft eingeleitet wird. Im Folgenden wird dieser Raum auch als eine „atmosphärische Kammer 131“ bezeichnet.
Eine Pumpelektrode 111, eine Sensorelektrode 112 und eine Überwachungselektrode 113 sind an der Oberfläche des Festelektrolytkörpers 110, der mit der Messungskammer 121 in Kontakt steht, ausgebildet. Die Pumpelektrode 111 ist an einer Position auf dem Festelektrolytkörper 110 in der Nähe vom Diffusionswiderstand 140 ausgebildet. Die Sensorelektrode 112 und die Überwachungselektrode 113 sind an Positionen auf dem Festelektrolytkörper 110 angeordnet, die vom Diffusionswiderstand 140 weiter entfernt sind, sodass die Pumpelektrode 111 zwischen dem Diffusionswiderstand 140 und der Sensor- und Überwachungselektrode 112, 113 liegt. In 2 sind die Sensorelektrode 112 und die Überwachungselektrode 113 entlang der Tiefenrichtung der Papieroberfläche der Figur angeordnet (siehe auch 3).
Die Pumpelektrode 111 und die Überwachungselektrode 113 sind aus einer Pt-Au-Legierung (Platin-Gold-Legierung) ausgebildet. All dies sind Elektroden, die hinsichtlich Sauerstoff aktiv und hinsichtlich Stickoxiden inaktiv sind. Auf der anderen Seite ist die Sensorelektrode 112 aus einem Edelmetall, wie etwa Pt (Platin) oder Rh (Rhodium), ausgebildet und ist eine Elektrode, die hinsichtlich Sauerstoff aktiv und auch hinsichtlich Stickoxiden aktiv ist.
Eine gemeinsame Elektrode 114 ist an der Oberfläche des Festelektrolytkörpers 110 ausgebildet, die in Kontakt mit der atmosphärischen Kammer 131 steht. Die gemeinsame Elektrode 114 ist über eine Fläche ausgebildet, die, wenn man sie entlang der Richtung senkrecht zum Festelektrolytkörper 110, wie in 3 gezeigt, betrachtet, mit der Pumpelektrode 111, der Sensorelektrode 112 und der Überwachungselektrode 113 überlappt. Die gemeinsame Elektrode 114 ist aus einem Material, das Pt (Platin) als eine Hauptkomponente enthält, ausgebildet.
Wenn eine Spannung zwischen der Pumpelektrode 111 und der gemeinsamen Elektrode 114 angelegt wird, während der Festelektrolytkörper 110 in einem aktiven Zustand bei einer hohen Temperatur ist, wird Sauerstoff, der im Abgas der Messungskammer 121 enthalten ist, an der Pumpelektrode 111 in Sauerstoffionen zerlegt, wobei Sauerstoff den Festelektrolytkörper 110 durchläuft. Demzufolge wird Sauerstoff von der Messungskammer 121 in die atmosphärische Kammer 131 abgeführt. D. h., der Abschnitt, bestehend aus der Pumpelektrode 111, der gemeinsamen Elektrode 114 und dem Festelektrolytkörper 110, der zwischen der Pumpelektrode 111 und der gemeinsamen Elektrode 114 liegt, fungiert als die Pumpzelle 150 zum Abführen von Sauerstoff aus dem Abgas. Die Pumpzelle 150 entspricht bei dieser Ausführungsform einer „ersten Zelle“.
Wenn Sauerstoff wie vorher beschrieben abgeführt wird, fließt ein Strom zwischen der Pumpelektrode 111 und der gemeinsamen Elektrode 114. Der Wert des Stroms ist proportional zur Menge an Sauerstoff, die vom Abgas abgeführt wird und ist proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas. D. h., man kann sagen, dass die Pumpzelle 150 ein Signal ausgibt (d. h. den vorher genannten Strom), das eine Größenordnung aufweist, die der Sauerstoffkonzentration des Abgases entspricht. Die Steuerungsvorrichtung 10, die später beschrieben wird, kann die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in der Messungskammer 121 vorhanden ist, auf Basis des Werts dieses Stroms erlangen.
Wenn eine Spannung zwischen der Sensorelektrode 112 und der gemeinsamen Elektrode 114 angelegt wird, während der Festelektrolytkörper 110 in einem aktiven Zustand bei hoher Temperatur ist, werden sowohl Sauerstoff, als auch Stickoxide, die im Abgas in der Messungskammer 121 enthalten sind, an der Sensorelektrode 112 in Sauerstoffionen zerlegt, wobei Sauerstoff und Stickoxide den Festelektrolytkörper 110 durchlaufen. Demzufolge fließt ein Strom, der der Konzentration an Sauerstoff und Stickoxiden in der Umgebung der Sensorelektrode 112 entspricht, zwischen der Sensorelektrode 112 und der gemeinsamen Elektrode 114. Der Wert dieses Stroms wird durch die Steuerungseinheit 10 erlangt.
Das heißt, der Abschnitt, bestehend aus der Sensorelektrode 112, der gemeinsamen Elektrode 114 und dem Festelektrolytkörper 110, der zwischen der Sensorelektrode 112 und der gemeinsamen Elektrode 114 liegt, fungiert als die Sensorzelle 160, die, wenn eine Spannung angelegt wird, den vorher beschriebenen Strom ausgibt, welcher ein Betragssignal ist, das der Konzentration des Restsauerstoffs und der Stickoxide, die im Abgas enthalten sind, entspricht. Das Abgas, dessen Konzentration an Stickoxiden und Restsauerstoff durch die Sensorzelle 160 gemessen wird, ist das Abgas, nachdem der Sauerstoff an der Pumpzelle 150 abgeführt wurde. Die Sensorzelle 160 entspricht bei dieser Ausführungsform einer „zweiten Zelle“.
Wenn eine Spannung zwischen der Überwachungselektrode 113 und der gemeinsamen Elektrode 114 angelegt wird, während der Festelektrolytkörper 110 in einem aktiven Zustand bei hoher Temperatur ist, wird Sauerstoff, der im Abgas der Messungskammer 121 enthalten ist, an der Überwachungselektrode 113 in Sauerstoffionen zerlegt und der Sauerstoff durchläuft den Festelektrolytkörper 110. Demzufolge fließt ein Strom, der der Konzentration an Sauerstoff in der Umgebung der Überwachungselektrode 113 entspricht, zwischen der Überwachungselektrode 113 und der gemeinsamen Elektrode 114. Der Wert dieses Stroms wird durch die Steuerungsvorrichtung 10 erlangt.
Das heißt, der Abschnitt, bestehend aus der Überwachungselektrode 113, der gemeinsamen Elektrode 114 und dem Festelektrolytkörper 110, der zwischen der Überwachungselektrode 113 und der gemeinsamen Elektrode 114 liegt, fungiert als die Überwachungszelle 170, die den vorher beschriebenen Strom ausgibt, welcher ein Betragssignal ist, das der Konzentration des Restsauerstoffs, der im Abgas enthalten ist, entspricht. Das Abgas, dessen Konzentration an Restsauerstoff durch die Überwachungszelle 170 gemessen wird, ist das Abgas, nachdem der Sauerstoff an der Pumpzelle 150 abgeführt wurde. Die Überwachungszelle 170 entspricht bei dieser Ausführungsform gemeinsam mit der Sensorzelle 160, die vorher beschrieben wurde, der „zweiten Zelle“.
Wie vorher beschrieben enthält die zweite Zelle bei der vorliegenden Ausführungsform die Überwachungszelle 170, die ein Signal ausgibt, das eine Größenordnung aufweist, die der Konzentration an Restsauerstoff, der im Abgas enthalten ist, nachdem der Sauerstoff bei der Pumpzelle 150 (erste Zelle) abgeführt wurde, entspricht, und die Sensorzelle 150, die ein Signal ausgibt, das eine Größenordnung aufweist, die der Konzentration an Restsauerstoff und Stickoxiden, die im Abgas enthalten sind, nachdem der Sauerstoff bei der Pumpzelle 150 abgeführt wurde, entspricht.
Das Abgas, das in die Messungskammer 121 über den Diffusionswiderstand 140 eingeströmt ist, strömt entlang der Pumpzelle 150 und wird dann sowohl der Sensorzelle 160, als auch der Überwachungszelle 170 zugeführt. In 4 ist eine solche Abgasströmung durch eine Mehrzahl an Pfeilen schematisch gezeigt. Der Pfeil AR10 gibt die Strömung des Sauerstoffs an, der bei der Pumpzelle 150 abgeführt wird, nachdem er in die Messungskammer 121 über den Diffusionswiderstand 140 eingeströmt ist. An der Pumpzelle 150 wird ein Großteil des Sauerstoffs, der im Abgas enthalten ist, entfernt, wobei es jedoch schwierig ist, den Sauerstoff komplett zu entfernen. Daher erreicht eine kleine Menge an Sauerstoff sowohl die Sensorzelle 160, als auch die Überwachungszelle 170. Der Pfeil AR11 gibt die Strömung des Sauerstoffs an, der die Sensorzelle 160 erreicht und der Pfeil AR12 gibt die Strömung des Sauerstoffs an, der die Überwachungszelle 170 erreicht.
Wie vorher beschrieben sind sowohl die Pumpelektrode 111, als auch die Überwachungselektrode 113 Elektroden, die hinsichtlich der Stickoxide inaktiv sind. Daher werden Stickoxide, die im Abgas enthalten sind, das in die Messungskammer 121 einströmt, bei der Pumpzelle 150 oder der Überwachungszelle 170 nicht abgeführt, wobei sie die Sensorelektrode 112 der Sensorzelle 160 erreichen. Der Pfeil AR20 gibt die Strömung der Stickoxide an, die die Sensorzelle 160 auf diese Weise erreichen.
Wie in 4 gezeigt, erreichen sowohl die Stickoxide (Pfeil AR20), als auch der Restsauerstoff (Pfeil AR11) die Sensorzelle 160. Daher gibt die Größenordnung des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, die Konzentration der Stickoxide und des Sauerstoffs, die im Abgas enthalten sind, an.
Auf der anderen Seite gibt die Größenordnung des Stroms, der durch die Überwachungszelle 170 fließt, die Konzentration des Sauerstoffs, der im Abgas enthalten ist, an. Daher gibt der Stromwert, der durch Subtrahieren des Werts des Stroms, der durch die Überwachungszelle 170 fließt, vom Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, erhalten wird, nur die Konzentration der Stickoxide an. Mit einem solchen Abgassensor 100 ist es möglich, den Einfluss von Sauerstoff, der im Abgas enthalten ist zu reduzieren und die Konzentration der Stickoxide genau zu messen.
Wie in 2 gezeigt, ist eine Heizvorrichtung 180 im Hauptkörper 130 integriert. Die Heizvorrichtung 180 erzeugt Wärme innerhalb des Hauptkörpers 130 und wärmt sowohl die Pumpzelle 150, als auch die Sensorzelle 160 und die Überwachungszelle 170 auf. Die Heizvorrichtung 180 hält den Festelektrolytkörper 110 bei einer Temperatur, bei welcher er aktiv ist. Die Ausgabe der Heizvorrichtung 180 (d. h. der Betrag an Wärme, der erzeugt wird) wird durch die Steuerungsvorrichtung 10 angepasst.
Die Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 10 wird mit Bezug zu 2 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 10 ist ein Computersystem mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen. Die Steuerungsvorrichtung 10 enthält als funktionale Steuerungsblöcke eine Konzentrationserfassungseinheit 11, eine Verbrennungsmotorsteuerungseinheit 12, eine Verschlechterungsbestimmungseinheit 13, eine Gastemperaturerlangungseinheit 14, eine Zellentemperaturabschätzeinheit 15 und eine Zellenstromerlangungseinheit 16, eine Leitungstemperaturerlangungseinheit 17 und eine Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18.
Die Konzentrationserfassungseinheit 11 erfasst die Konzentration der Stickoxide, die im Abgas enthalten sind, auf Basis der Signale (bei dieser Ausführungsform der Strom), die sowohl von der Überwachungszelle 170, als auch der Sensorzelle 160 ausgegeben werden. Wie vorher beschrieben, erfasst die Konzentrationserfassungseinheit 11 die Konzentration der Stickoxide auf Basis eines Stromwerts, der durch Subtrahieren des Werts des Stroms, der durch die Überwachungszelle 170 fließt, vom Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, erhalten wird. Wie vorher beschrieben
Die Verbrennungsmotorsteuerungseinheit 12 steuert den Verbrennungsmotor EG auf Basis der Konzentration der Stickoxide, die durch die Konzentrationserfassungseinheit 11 erfasst wird. Die Verbrennungsmotorsteuerungseinheit 12 passt die Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors EG und dergleichen so an, dass sich die Konzentration der Stickoxide, die durch den Abgassensor 100 erfasst wird, null annähert. Wie vorher beschrieben kann die Steuerungsvorrichtung 10 auch als eine dedizierte Vorrichtung zum Steuern des Abgassensors 100 konfiguriert sein, d. h., als eine von der Motor ECU separate Vorrichtung. In diesem Fall ist die Verbrennungsmotorsteuerungseinheit 12 als ein Teil der Motor ECU konfiguriert.
Die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 bestimmt, ob sich die Sensorzelle 160 (zweite Zelle) verschlechtert hat oder nicht. Wenn sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat, wird der Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, niedriger als der im normalen Zustand, selbst wenn die Konzentration der Stickoxide, die im Abgas enthalten sind, die gleiche ist. Falls dies geschieht, wäre der Abgassensor 100 nicht in der Lage, die Konzentrationen genau zu messen. Daher führt die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 periodisch eine Verarbeitung zum Bestimmen, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht, aus. Die spezifischen Inhalte dieser Verarbeitung werden später beschrieben.
Die Gastemperaturerlangungseinheit 14 führt eine Verarbeitung zum Erlangen der Temperatur des Abgases aus. Die Gastemperaturerlangungseinheit 14 erlangt Temperatur des Abgases, das die Umgebung des Abgassensors 100 in der Abgasleitung 20 durchläuft, auf Basis des Signals vom Abgastemperatursensor 25, der in 1 gezeigt ist.
Die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 führt eine Verarbeitung zum Abschätzen der Temperatur der Sensorzelle 160 (zweite Zelle) aus. Die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 schätzt die Temperatur der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit 14 erlangt wird, ab. Das Abschätzverfahren wird später beschrieben.
Die Zellenstromerlangungseinheit 16 führt eine Verarbeitung zum Erlangen des Werts des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 (zweite Zelle) fließt, aus. Der Wert des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, wird zur Berechnung einer Verschlechterungskennzahl, die später beschrieben wird, verwendet.
Die Leitungstemperaturerlangungseinheit 17 führt eine Verarbeitung zum Erlangen der Temperatur der Abgasleitung 20 in der Umgebung, in welcher der Abgassensor 100 angebracht ist, aus. Das Erlangungsverfahren wird später beschrieben.
Die Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18 steuert die Heizvorrichtung 180. Die Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18 misst die Temperatur der Pumpzelle 150 und passt den Wärmeerzeugungsbetrag der Heizvorrichtung 180 so an, dass die Temperatur eine bestimmte Zieltemperatur erreicht. Demzufolge wird der Festelektrolytkörper 110 des Abgassensors 100 in einem aktiven Zustand gehalten.
Ein Verfahren zum Erlangen der Temperatur durch die Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18 wird mit Bezug zu 5 beschrieben. 5 zeigt ein Beispiel einer zeitlichen Änderung einer angelegten Spannung, die zwischen der Pumpelektrode 111 und der gemeinsamen Elektrode 114 angelegt wird. Wenn die Temperatur der Pumpzelle 150 erfasst wird, erhöht die Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18 temporär die angelegte Spannung. In dem Beispiel aus 5 erhöht sich die angelegte Spannung von V0 bis V10 im Zeitraum von der Zeit t1 bis zu der Zeit t2.
Wenn sich die angelegte Spannung erhöht, erhöht sich auch der Strom, der zwischen der Pumpelektrode 111 von der gemeinsamen Elektrode 114 fließt. Die Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18 berechnet die Impedanz der Pumpzelle 150 durch Dividieren des Erhöhungsbetrags in der angelegten Spannung während des Zeitraums von der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 durch den Erhöhungsbetrag im Strom während desselben Zeitraums.
Es besteht eine Korrelation zwischen der Impedanz der Pumpzelle 150 und der Temperatur der Pumpzelle 150, wobei der Zusammenhang zwischen den beiden vorab gemessen wird und als eine Abbildung gespeichert ist. Die Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18 erlangt die Temperatur der Pumpzelle 150 unter Bezugnahme dieser Abbildung und berechnet Impedanz wie vorher beschrieben.
In dem Beispiel aus 5 ist die angelegte Spannung im Zeitraum von der Zeit t2 bis zu der Zeit t3 V20, welche kleiner als V0 ist. Nach der Zeit t3 kehrt die angelegte Spannung zur ursprünglichen Spannung V0 zurück. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es durch temporäres Einstellen der angelegten Spannung zur Zeit der Temperaturerlangung auf die Spannung V20 möglich, zu verhindern, dass sich elektrische Ladung in der Pumpzelle 150 im Laufe der Zeit ansammelt.
Der Zeitraum, während welchem sich die angelegte Spannung zur Temperaturmessung verändert, ist sehr kurz und liegt in der Größenordnung von Mikro sekunden. Im Beispiel aus 5 ist der Zeitraum der Zeitraum von der Zeit t1 bis zu der Zeit t3. Da die Änderung im Strom infolge der Änderung der angelegten Spannung sehr klein und vernachlässigbar ist, hat dies nahezu keinen Effekt auf die Messung der Sauerstoffkonzentration durch die Überwachungszelle 170, die Messung der Stickoxidkonzentration durch die Sensorzelle 160 und dergleichen.
Der Überblick zur Verarbeitung, die durch die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13, d. h. die Verarbeitung zu bestimmen, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht, ausgeführt wird, wird beschrieben. 6A zeigt die zeitliche Änderung für die Spannung, die an die Pumpzelle 150 angelegt wird. 6B zeigt die zeitliche Änderung des Stroms, der durch die Pumpzelle 150 fließt. 6C zeigt die zeitliche Änderung für den Strom, der durch die Sensorzelle 160 fließt.
In dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, wird die normale Steuerung (d. h. die Verarbeitung zu Messen der Stickoxidkonzentration) zur Zeit t0 temporär gestoppt, wobei die Verschlechterungsbestimmung durch die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 ab der Zeit t0 begonnen wird. Zur Zeit t0 wird die Spannung, die an die Pumpzelle 150 angelegt wird, von einer initialen VP2 zu einer niedrigeren VP1 geändert (6 (A)).
Damit einhergehend, verringert sich der Strom, der durch die Pumpzelle 150 fließt, von einem initialen IP2 zu einem niedrigeren IP1 (6 (B)). Diese Verringerung im Strom, der durch die Pumpzelle 150 fließt, bedeutet, dass sich die Menge an Sauerstoff, die durch die Pumpzelle 150 läuft und die Sensorzelle 160 erreicht, nach der Zeit t0 erhöht. Daher beginnt sich, wie durch die Linie L10 in 6C gezeigt, der Strom, der durch die Sensorzelle 160 fließt, ab der Zeit t0 zu erhöhen, wobei er eventuell einen im Wesentlichen konstanten Wert annimmt.
Der Erhöhungsbetrag im Strom, der durch die Sensorzelle 160 fließt, ist in etwa proportional zum Erhöhungsbetrag des Sauerstoffs, der die Sensorzelle 160 erreicht. Daher sollte sich, falls die Sensorzelle 160 normal ist und der Verringerungsbetrag des Stroms, der durch die Pumpzelle 150 fließt (IP2-IP1) konstant ist, der Strom, der durch die Sensorzelle 160 fließt, immer wie durch die Linie L10 in 6C gezeigt verändern.
Jedoch wird, wenn sich die Sensorzelle 160 verschlechtert, der Strom, der durch die Sensorzelle 160 fließt, niedriger, selbst falls der Verringerungsbetrag im Strom, der durch die Pumpzelle 150 fließt, der gleiche ist. Die Linie L11 in 6C zeigt ein Beispiel einer zeitlichen Änderung für den Strom, der durch die Sensorzelle 160 fließt, wenn sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat.
Ferner unterscheidet sich die zeitliche Änderung des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, abhängig von der Art der Verschlechterung der Sensorzelle 160. Beispielsweise wird, wenn die Verschlechterung in der Sensorzelle infolge einer Ansammlung von Partikeln auf der Sensorelektrode 112 auftritt, die zeitliche Änderung des Stroms wie ein Graph, der durch die Linie L11 in 6(C) gezeigt ist. Im Gegensatz dazu, wird, wenn in der Sensorzelle 160 Giftstoffe vom Gold, die über die Pumpelektrode 111 übertragen werden, auftreten, die zeitliche Änderung des Stroms wie ein Graph, der in der Linie L110 aus 6(C) gezeigt ist. D. h., der Strom wird eine Zeit lang nach der Zeit t0 niedriger als der Wert, der auf der Linie L10 (d. h. dem Normalwert) gezeigt ist. Dann, nachdem Zeit vorübergegangen ist, wird der endgültige Strom im Wesentlichen gleich zu dem Wert, der auf der Linie L10 gezeigt ist.
In beiden Fällen ist der Wert des Stroms, der durch die verschlechterte Sensorzelle 160 fließt, eine Zeit lang nach der Zeit t0 niedriger als der Normalwert. Die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 bestimmt auf Basis des Werts des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht.
Die zeitliche Änderung des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, ändert sich entsprechend zum Grad der Verschlechterung der Sensorzelle 160 und ändert sich auch entsprechend zur Temperatur der Sensorzelle 160. Bekanntermaßen gilt, je höher die Temperatur der Sensorzelle 160 ist, desto größer wird der Strom, der durch die Sensorzelle 160 fließt. Die Linie L12 in 6C zeigt die zeitliche Änderung des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 höher als normal ist.
Die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 bestimmt, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht, wobei der Fakt berücksichtigt wird, dass sich der Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, abhängig von der Temperatur ändert.
Ein spezifisches Bestimmungsverfahren der Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 wird beschrieben. Die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 berechnet eine Verschlechterungskennzahl unter Verwendung des Werts des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, d. h., anhand des Werts des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, wobei eine Verschlechterungsbestimmung auf Basis der Verschlechterungskennzahl vorgenommen wird. Die „Verschlechterungskennzahl“ bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem Wert, der durch Dividieren des Änderungsbetrags im Wert des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, durch den Änderungsbetrag im Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 im normalen Zustand fließt.
Das Verfahren zum Berechnen der Verschlechterungskennzahl wird mit Bezug zu 7 beschrieben. Die Linien L10, L11 und L12, die in 12 gezeigt sind, sind alles vergrößerte Ansichten der Linie 10 und dergleichen, die in 6 gezeigt sind. Die Zeit t10, die in 7 gezeigt ist, ist ein Zeitpunkt, nachdem ein vorbestimmter fester Zeitraum ab der Zeit t0, an welchem die Verschlechterungsbestimmung begonnen wurde, verstrichen ist. Die Zeit t20, die in 7 gezeigt ist, ist ein Zeitpunkt, nachdem ein vorbestimmter fester Zeitraum ab der Zeit 110 verstrichen ist.
Im Zeitraum von der Zeit t10 bis zur Zeit t20 erhöht sich der Stromwert, der durch die Linie L10 angegeben ist, mit ΔI_S0. Dieser Erhöhungsbetrag entspricht „dem Änderungsbetrag im Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 im normalen Zustand fließt“ und wird vorab durch Experimentieren oder dergleichen erlangt und in einer Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die in der Steuerungsvorrichtung 10 enthalten ist, gespeichert.
Der Stromwert, der durch die Linie L11 gezeigt ist, das heißt, der Wert des Stroms, der durch die verschlechterte Sensorzelle 160 fließt, erhöht sich mit ΔI_S1 im Zeitraum von der Zeit t10 bis zur Zeit t20. Diese Erhöhung ist kleiner als die normale Erhöhung (ΔI_S0).
Ferner erhöht sich der Stromwert, der durch die Linie L12 angegeben ist, d. h. der Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160, welche eine hohe Temperatur aufweist, fließt, mit ΔI_S2 im Zeitraum von der Zeit t10 bis zur Zeit t20. Dieser Erhöhungsbetrag ist größer als der Erhöhungsbetrag unter normalen Bedingungen (ΔI_S0).
Wenn sich der Wert der Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, wie durch die Linie L10 in 7 gezeigt, verändert, wird die berechnete Verschlechterungskennzahl ΔI_S0 / ΔI_S0, oder anders ausgedrückt gleich 1. Demzufolge ist, wenn sich die Sensorzelle 160 nicht verschlechtert hat, die berechnete Verschlechterungskennzahl 1.
Wenn sich der Wert des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, wie durch die Linie L11 in 7 gezeigt verändert, wird der berechnete Verschlechterungsindex ΔI_S1 / ΔI_S0, oder anders ausgedrückt ein Wert kleiner als 1. D. h., wenn sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat, ist die berechnete Verschlechterungskennzahl ein Wert kleiner als 1. Ferner gilt, je größer der Grad an Verschlechterung, desto kleiner ist die berechnete Verschlechterungskennzahl.
Nach Berechnen der Verschlechterungskennzahl wie vorher beschrieben, bestimmt die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13, dass sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat, wenn die Verschlechterungskennzahl kleiner als ein vorbestimmter unterer Grenzwert TH ist (siehe 8). Ein Wert kleiner als 1 ist als der untere Grenzwert TH eingestellt.
Wie vorher beschrieben, ist die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 bei der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, um einen Wert, der durch Dividieren des Werts des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, durch den Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 im normalen Zustand fließt, erhalten wird, zu verwenden, um eine Verschlechterungskennzahl zu berechnen, die den Grad der Verschlechterung der Sensorzelle 160 angibt, um anschließend auf Basis der Verschlechterungskennzahl zu bestimmen, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht. Der „Wert des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird“, wie vorher beschrieben, ist insbesondere der Änderungsbetrag im Zeitraum von der Zeit t10 bis zur Zeit t20. Ferner ist der „Wert des Strom, der durch die Sensorzelle 160 im normalen Zustand fließt“, wie vorher beschrieben, insbesondere der Änderungsbetrag im Zeitraum von der Zeit t10 bis zur Zeit t20.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Stromwert, der durch Dividieren des Werts des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, durch den Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 im normalen Zustand fließt, als ein „Stromverhältnis“ definiert. Das Verhältnis selbst wird als die Verschlechterungskennzahl verwendet. Statt einer solchen Ausführungsform, kann der Wert als Verschlechterungskennzahl verwendet werden, der erhalten wird, wenn das Stromverhältnis einer vorbestimmten Umwandlung unterzogen wird. Beispielsweise kann ein Wert, wie etwa 100%, wenn der Stromverhältnis 0 ist und 0%, wenn das Stromverhältnis 1 ist, als die Verschlechterungskennzahl verwendet werden. In diesem Fall wird, wenn die berechnete Verschlechterungskennzahl einen vorbestimmten oberen Grenzwert überschreitet, bestimmt, dass sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat.
Ein Stromverhältnis, das sich zum vorherigen unterscheidet, kann auch verwendet werden. Beispielsweise kann das Stromverhältnis auf Basis des Stromwerts, nachdem er, nachdem eine hinreichend lange Zeit ab der Zeit t0 verstrichen ist, im Wesentlich konstant geworden ist, berechnet werden. D. h., Das Stromverhältnis kann durch Dividieren des Werts des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird (nachdem der Stromwert konstant geworden ist), durch den Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 im normalen Zustand fließt (nachdem der Stromwert im normalen Zustand konstant geworden ist), berechnet werden, wobei die Verschlechterungskennzahl unter Verwendung dieses Stromverhältnisses berechnet werden kann.
Jedoch kann, wie vorher beschrieben, abhängig von der Art der Verschlechterung der Sensorzelle 160 der endgültige Stromwert nach einer hinreichenden Zeitspanne den gleichen Wert annehmen, wie der Stromwert im normalen Zustand. Daher ist es wie bei der vorliegenden Ausführungsform erwünscht, dass die Verschlechterung der Sensorzelle 160 auf Basis der Änderung des Stromwerts während des Zeitraums, direkt nachdem sich die Spannung, die an die Pumpzelle 150 angelegt wird, verändert hat, bestimmt wird, d.h. während des Zeitraums von der Zeit t10 bis zur Zeit t20.
Wenn sich der Wert des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, wie bei der Linie L12 in 7 gezeigt, ändert, wird die berechnete Verschlechterungskennzahl ΔI_S2 / ΔI_S0 oder anders ausgedrückt ein Wert größer als 1. D. h., wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 höher ist, als im normalen Zustand, wird die berechnete Verschlechterungskennzahl ein größerer Wert, als im Zustand mit niedriger Temperatur.
Daher erhöht sich, selbst falls sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat und die Verschlechterungskennzahl eigentlich kleiner als 1 ist, die Verschlechterungskennzahl in Richtung 1, falls die Temperatur der Sensorzelle 160 zur dieser Zeit hoch ist. Daher kann die berechnete Verschlechterungskennzahl den unteren Grenzwert TH übersteigen und es kann fälschlicherweise bestimmt werden, dass sich die Sensorzelle 160 nicht verschlechtert hat. Um diese fehlerhafte Bestimmung zu verhindern, ist es notwendig, die berechnete Verschlechterungskennzahl entsprechend zur Temperatur der Sensorzelle 160 zu korrigieren.
Das Korrekturverfahren wird mit Bezug zu 8 beschrieben. Der Graph, der in 8 gezeigt ist, zeigt den entsprechenden Zusammenhang zwischen der Temperatur (horizontale Achse) der Sensorzelle 160 und der berechneten Verschlechterungskennzahl (vertikale Achse), wenn sich die Sensorzelle 160 nicht verschlechtert hat.
„T0“, die in 8 gezeigt ist, ist eine voreingestellte Referenztemperatur der Sensorzelle 160. Wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 mit dieser Referenztemperatur übereinstimmt und sich die Sensorzelle 160 nicht verschlechtert hat, ist die berechnete Verschlechterungskennzahl 1. Auf der anderen Seite ist, wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 höher als die Referenztemperatur ist, die berechnete Verschlechterungskennzahl ein Wert größer als 1. Wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 niedriger als die Referenztemperatur ist, weist die berechnete Verschlechterungskennzahl einen Wert kleiner als 1 auf. Wie in 8 gezeigt, ist der Graph, der den entsprechenden Zusammenhang zwischen der Temperatur der Sensorzelle 160 und der berechneten Verschlechterungskennzahl darstellt, ein linearer Graph, der nach rechts hin ansteigt. Dieser entsprechende Zusammenhang wird vorab durch Experimentieren oder dergleichen bestimmt und wird in einer Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die in der Steuerungsvorrichtung 10 enthalten ist, gespeichert.
Unter Verwendung dieses entsprechenden Zusammenhangs ist es möglich, einen Schwankungsbetrag PR1 der berechneten Verschlechterungskennzahl zu erlangen, wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 einen spezifischen Wert annimmt (beispielsweise T1 in 8). Der Schwankungsbetrag PR1 ist ein Wert, der erhalten wird, wenn man 1 von der berechneten Verschlechterungskennzahl subtrahiert und kann als eine Funktion der Temperatur der Sensorzelle 160 ausgedrückt sein.
Das heißt, es ist unter Verwendung des entsprechenden Zusammenhangs, der in 8 gezeigt ist, möglich, den Schwankungsbetrag PR1 entsprechend zur Temperatur der Sensorzelle 160, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 erlangt wird, zu erlangen. Durch Subtrahieren des Schwankungsbetrags PR1 von der berechneten Verschlechterungskennzahl ist es möglich, eine Verschlechterungskennzahl zu erhalten, die Schwankungen infolge des Temperatureinflusses ausschließt. Die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 bestimmt durch Vergleichen der Verschlechterungskennzahl nach einer solchen Korrektur mit dem unteren Grenzwert TH, ob die Verschlechterung in der Sensorzelle 160 aufgetreten ist oder nicht.
Wie vorher beschrieben, ist die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, um die Verschlechterungskennzahl auf Basis der Temperatur der Sensorzelle 160 (zweite Zelle), die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, zu korrigieren und anschließend auf Basis der korrigierten Verschlechterungskennzahl zu bestimmen, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht. Demzufolge ist es, selbst wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 höher oder niedriger als die Referenztemperatur ist, möglich, genau zu bestimmen, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht.
Abhängig davon, wie der Zeitraum zum Berechnen der Verschlechterungskennzahl (d. h. der Zeitraum von der Zeit t10 bis zur Zeit t20, wie in 7 gezeigt) eingestellt ist, kann der Graph, der in 8 gezeigt ist, ein Graph mit Abwärtsgefälle sein. Selbst in diesem Fall kann die berechnete Verschlechterungskennzahl durch den Schwankungsbetrag PR1 mittels des gleichen Verfahrens, wie vorher beschrieben, korrigiert werden.
Das Temperaturabschätzverfahren der Zellentemperaturabschätzeinheit 15 wird mit Bezug zu 9 beschrieben. Der Graph, der in 9 gezeigt ist, zeigt den entsprechenden Zusammenhang zwischen der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit 14 erlangt wird (horizontale Achse) und der Temperatur der Sensorzelle 160 (vertikale Achse). Wie in der Figur gezeigt, gilt, je höher die Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit 14 erlangt wird, ist, desto mehr tendiert die Temperatur der Sensorzelle 160 dazu, zu dieser Zeit höher zu sein.
Wie in 9 gezeigt, ist der Graph, der den entsprechenden Zusammenhang zwischen der Temperatur des Abgases und der Temperatur der Sensorzelle 160 zeigt, ein linearer Graph, der nach rechts hin ansteigt. Dieser entsprechende Zusammenhang wird vorab durch Experimentieren oder dergleichen bestimmt und ist in einer Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die in der Steuerungsvorrichtung 10 enthalten ist, gespeichert. Durch Einbeziehen dieses entsprechenden Zusammenhangs kann die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 die Temperatur der Sensorzelle 160 entsprechend zur Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit 14 erlangt wird, abschätzen. Danach wird die Verschlechterungskennzahl, wie vorher beschrieben, auf Basis der geschätzten Temperatur der Sensorzelle 160 korrigiert.
Der Verarbeitungsablauf durch die Steuerungsvorrichtung 10 zum Bestimmen der Verschlechterung der Sensorzelle 160 (zweite Zelle), wie vorher beschrieben, wird mit Bezug zu 10 beschrieben. Die Reihe an Verarbeitungsschritten, die in 10 gezeigt sind, wird hauptsächlich durch die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 der Steuerungsvorrichtung 10 zu jeder Zeit, wenn ein vorbestimmter Steuerungszeitraum verstrichen ist, wiederholend durchgeführt.
Im ersten Schritt S01 der Verarbeitung wird bestimmt, ob die Bestimmungsbedingungen erfüllt sind oder nicht. Diese „Bestimmungsbedingungen“ sind als Bedingungen eingestellt, die für die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 notwendig sind, um die Verschlechterungsbestimmung auszuführen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Bestimmungsbedingungen wie folgt: nachdem der Verbrennungsmotor EG gestoppt wurde und bevor 3 Sekunden verstrichen sind, seit der Verbrennungsmotor EG gestoppt wurde.
Der Grund warum die Bestimmungsbedingungen wie vorher beschrieben eingestellt sind, wird mit Bezug zu 11 beschrieben. 11A ist ein Graph, der die zeitliche Änderung der Temperatur des Abgases in der Abgasleitung 20 zeigt. 11B ist ein Graph, der die zeitliche Änderung der Temperatur der Sensorzelle 160 zeigt. Im Beispiel, das in 11 gezeigt ist, ist der Verbrennungsmotor EG vor der Zeit t30 in Betrieb, wobei der Verbrennungsmotor EG nach der Zeit t30 gestoppt wird.
Wie in 11A gezeigt, wird nach der Zeit t30, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt wird, das Abgas mit hoher Temperatur vom Verbrennungsmotor EG nicht abgeführt, so dass sich die Temperatur des Abgases in der Abgasleitung 20 graduell verringert. Bei der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform erhöht sich die Temperatur des Abgases um ca. 100 °C innerhalb von 100 Sekunden.
Auf der anderen Seite verringert sich die Temperatur der Sensorzelle 160 nicht wesentlich, wie in 11 (B) gezeigt, selbst nach der Zeit t30, wenn der Verbrennungsmotor EG gestoppt ist. Bei der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform verringert sich die Temperatur der Sensorzelle 160 nur um ca. 5 °C innerhalb von 100 Sekunden. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass im Wesentlichen der gesamte Abgassensor 100, der in 2 gezeigt ist, mit einer Abdeckung (nicht gezeigt) abgedeckt ist, sodass der thermische Widerstand zwischen der Sensorzelle 160 und dem Abgas hoch ist.
Wie vorher beschrieben, verringert sich nach der Zeit t30, wenn der Verbrennungsmotor EG gestoppt ist, die Temperatur des Abgases graduell, während sich die Temperatur der Sensorzelle 160 im Wesentlichen nicht verringert. Daher ist nach einer Weile seit der Zeit t30 der korrespondierende Zusammenhang, der in 9 gezeigt ist, nicht länger gültig und die Temperatur der Sensorzelle 160 kann durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 nicht genau abgeschätzt werden. Daher sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Bestimmungsbedingungen, wie vorher beschrieben, eingestellt und die Verschlechterungsbestimmung wird gestartet, bevor 3 Sekunden verstrichen sind, seitdem der Verbrennungsmotor EG gestoppt wurde.
Die Erläuterung wird zurückkommend auf 10 fortgesetzt. Falls in Schritt S01 bestimmt wird, dass die Bestimmungsbedingungen nicht erfüllt sind, wird die Reihe an Verarbeitungsschritten, die in 10 gezeigt ist, ohne Ausführen der Verschlechterungsbestimmung durch die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 abgebrochen. Falls bestimmt wird, dass die Bestimmungsbedingungen erfüllt sind, fährt die Verarbeitung mit Schritt S02 fort.
In Schritt S02 führt die Gastemperaturerlangungseinheit 14 eine Verarbeitung zum Erlangen der Temperatur des Abgases aus. In Schritt S03, der auf den Schritt S02 folgt, führt die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 eine Verarbeitung zum Abschätzen der Temperatur der Sensorzelle 160 aus. Wie vorher beschrieben schätzt die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 die Temperatur der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur des Abgases, die in Schritt S02 erlangt wurde und des korrespondierenden Zusammenhangs, der in 9 gezeigt ist, ab.
In Schritt S04, der auf den Schritt S03 folgt, wird bestimmt, ob die Temperatur der Sensorzelle 160, die in Schritt S03 abgeschätzt wurde, innerhalb eines vorbestimmten geeigneten Temperaturbereichs liegt. Der „geeignete Temperaturbereich“ ist als ein Temperaturbereich der Sensorzelle 160 voreingestellt, der für die Bestimmung der Verschlechterung geeignet ist. Wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 außerhalb des geeigneten Temperaturbereichs liegt, wird die Reihe an Verarbeitungsschritten, die in 10 gezeigt ist, ohne Ausführen der Verschlechterungsbestimmung durch die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 abgebrochen.
Wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 viel höher als die Referenztemperatur ist (T0, gezeigt in 8) oder viel niedriger als Referenztemperatur ist, ändert sich der Strom, der durch die Sensorzelle 160 fließt, signifikant. In diesem Fall wird die Linearität des Graphs, der in 8 gezeigt ist, zu einer Nichtlinearität. Demzufolge würde es nicht möglich werden, die Verschlechterungskennzahl genau zu berechnen oder zu korrigieren. Daher ist der geeignete Temperaturbereich bei der vorliegenden Ausführungsform als ein Bereich eingestellt, der die Referenztemperatur beinhaltet, wobei die Verschlechterungsbestimmung nur ausgeführt wird, wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 innerhalb des geeigneten Temperaturbereichs liegt.
Wie vorher beschrieben ist, wenn die Temperatur der Sensorzelle 160 (zweite Zelle), die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, außerhalb des voreingestellten geeigneten Temperaturbereichs liegt, die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 gemäß der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, nicht zu bestimmen, ob die Verschlechterung in der Sensorzelle 160 aufgetreten ist oder nicht. Demzufolge ist es möglich, zu verhindern, dass die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 die Verschlechterungsbestimmung in einer Situation ausführt, in welcher es schwierig ist die Verschlechterungsbestimmung genau auszuführen.
Falls die Temperatur der Sensorzelle 160 innerhalb des geeigneten Temperaturbereichs in Schritt S04 liegt, fährt die Verarbeitung mit Schritt S05 fort. In Schritt S05 führt die Zellenstromerlangungseinheit 16 eine Verarbeitung zum Erlangen des Werts des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, aus. Hier wird der Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt, in einem vorbestimmten Zeitraum nach dem Zeitpunkt, zu welchem der Verbrennungsmotor EG gestoppt wurde, mehrmals abgetastet. Der „vorbestimmte Zeitraum“, der vorher beschrieben wurde, enthält zumindest den Zeitraum von der Zeit t10 bis zur Zeit t20 in 7.
In Schritt S06, der auf den Schritt S05 folgt, führt die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 eine Verarbeitung zum Berechnen der Verschlechterungskennzahl aus. Das Verfahren zum Berechnen der Verschlechterungskennzahl ist so, wie es vorher mit Bezug zu 7 beschrieben wurde.
In Schritt S07, der auf den Schritt S06 folgt, wird eine Verarbeitung zum Korrigieren der Verschlechterungskennzahl, die in Schritt S06 berechnet wurde, unter Verwendung der Temperatur der Sensorzelle 160, die in Schritt S03 abgeschätzt wurde, ausgeführt. Das Verfahren zum Korrigieren der Verschlechterungskennzahl ist so, wie es vorher mit Bezug zu 8 beschrieben wurde.
Im Schritt S08, der auf den Schritt S07 folgt, wird bestimmt, ob die korrigierte Verschlechterungskennzahl, die in Schritt S07 erlangt wird, gleich oder höher als der untere Grenzwert TH ist oder nicht. Falls die Verschlechterungskennzahl gleich oder höher als der untere Grenzwert TH ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S09 fort. In Schritt S09 wird bestimmt, dass sich die Sensorzelle 160 nicht verschlechtert hat.
Falls die Verschlechterungskennzahl niedriger als der untere Grenzwert TH in Schritt S08 ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S10 fort. In Schritt S10 wird bestimmt, dass sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat. In diesem Fall kann beispielsweise eine Verarbeitung zum Benachrichtigen der Insassen des Fahrzeugs, dass die Konzentration an Stickoxiden nicht genau durch den Abgassensor 100 gemessen werden kann, ausgeführt werden, indem beispielsweise eine LED angeschaltet wird. Als alternative Ausführungsform kann eine Verarbeitung zum Korrigieren des gemessenen Werts der Stickoxidkonzentration durch den Abgassensor 100 entsprechend zum Grad der Verschlechterung der Sensorzelle 160 ausgeführt werden.
Wie vorher beschrieben ist die Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, die Temperatur der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur des Abgases abzuschätzen und die Verschlechterung der Sensorzelle 160 auf Basis der abgeschätzten Temperatur der Sensorzelle 160 zu bestimmen.
Es sei angemerkt, dass die Temperatur der Pumpzelle 150 durch die Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18, wie vorher beschrieben, erlangt wird. Ferner ist die Sensorzelle 160 nahe der Pumpzelle 150 ausgebildet. Daher wird angenommen, dass die Temperatur der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Pumpzelle 150, die durch die Heizvorrichtungssteuerungseinheit 18 erlangt wird, genau erlangt werden kann. Beispielsweise ist es denkbar, die erlangte Temperatur der Pumpzelle 150 direkt als die Temperatur der Sensorzelle 160 zu verwenden oder einen Wert, welcher von der erlangten Temperatur der Pumpzelle 150 um eine vorbestimmte Anzahl an Graden verschoben ist, als die Temperatur der Sensorzelle 160 zu verwenden.
Jedoch ist, während die Sensorzelle 160 nahe der Wandoberfläche der Abgasleitung 20 angeordnet ist, die Pumpzelle 150 an einer Position innerhalb der Abgasleitung 20 angeordnet. Daher tritt eine Temperaturdifferenz zwischen der Pumpzelle 150 und der Sensorzelle 160 infolge der Wärmeleitung zwischen dem Abgassensor 100 und der Abgasleitung 20 auf. Ferner ist die Temperaturdifferenz nicht immer konstant und ändert sich entsprechend zum Betriebszustand des Fahrzeugs und dergleichen. Daher ist es nicht problemlos möglich, die Temperatur der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Pumpzelle 150 genau abzuschätzen.
Auf der anderen Seite wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur der Sensorzelle 160 selbst, welche das Ziel der Verschlechterungsbestimmung ist, durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt, wobei dann die Verschlechterungsbestimmung der Sensorzelle 160 auf Basis dieser Temperatur ausgeführt wird. Dies macht es möglich, die Verschlechterungsbestimmung genauer als sonst auszuführen.
Ferner erhöhen sich die Kosten des Gesamtsystems, das den Abgassensor 100 enthält, nicht, da es nicht notwendig ist, einen Temperatursensor oder eine Messungsschaltung zum Erlangen der Temperatur der Sensorzelle 160 separat vorzusehen.
Die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 bei der vorliegenden Ausführungsform ist konfiguriert, einen Wert (Stromverhältnis), der durch Dividieren des Werts des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit 16 erlangt wird, durch den Wert des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 im normalen Zustand fließt, erhalten wird, zu verwenden, sowie eine Verschlechterungskennzahl, die den Grad der Verschlechterung der Sensorzelle 160 angibt, zu berechnen. Ferner wird auf Basis der Verschlechterungskennzahl bestimmt, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht.
Ferner ist die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 konfiguriert, die Verschlechterungskennzahl auf Basis der Temperatur der Sensorzelle 160, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, zu korrigieren und dann auf Basis der korrigierten Verschlechterungskennzahl zu bestimmen, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht. Demzufolge ist es möglich, auf Basis der Sensorzelle 160 genau zu bestimmen, ob sich die Sensorzelle 160 verschlechtert hat oder nicht.
Eine zweite Ausführungsform wird beschrieben. Im Folgenden werden nur Teile, die sich zur ersten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben und Beschreibung der Teile, die gleich zur ersten Ausführungsform sind, wird der Kürze halber, sofern geeignet, ausgespart.
Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich das Temperaturabschätzverfahren durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 von dem bei der ersten Ausführungsform. Die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 gemäß der vorliegenden Ausführungsform schätzt die Temperatur der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Abgasleitung 20 ab.
Der Graph, der in 12 gezeigt ist, zeigt den korrespondierenden Zusammenhang zwischen der Temperatur in der Umgebung des Abschnitts der Abgasleitung 20, an welcher der Abgassensor 100 angebracht ist (horizontale Achse) und der Temperatur der Sensorzelle 160 (vertikale Achse). Wie in der Figur gezeigt, gilt, je höher die Temperatur der Abgasleitung 20 ist, desto mehr tendiert die Temperatur der Sensorzelle 160 dazu, zu dieser Zeit höher zu sein.
Wie in 12 gezeigt, ist der Graph, der den korrespondierenden Zusammenhang zwischen der Temperatur der Abgasleitung 20 und der Temperatur der Sensorzelle 160 zeigt, ein linearer Graph, der nach rechts hin ansteigt. Dieser korrespondierende Zusammenhang wird vorab durch Experimentieren oder dergleichen bestimmt und wird in einer Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die in der Steuerungsvorrichtung 10 enthalten ist, gespeichert. Die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 kann die Temperatur der Sensorzelle 160 entsprechend zur Temperatur der Abgasleitung 20 unter Bezugnahme dieses korrespondierenden Zusammenhangs bestimmen. Danach wird die Verschlechterungskennzahl, wie vorher beschrieben, auf Basis der abgeschätzten Temperatur der Sensorzelle 160 korrigiert.
Ein Verfahren zum Erlangen der Temperatur der Abgasleitung 20 wird beschrieben. Der Graph, der in 13 gezeigt ist, zeigt den korrespondierenden Zusammenhang zwischen der Temperatur des Abgases, das das Innere der Abgasleitung 20 durchläuft (horizontale Achse) und der Temperatur der Abgasleitung 20 (vertikale Achse). Wie in der Figur gezeigt, gilt, je höher die Temperatur des Abgases, desto mehr tendiert die Temperatur der Abgasleitung 20 dazu, zu dieser Zeit höher zu sein.
Wie in 13 gezeigt, ist der Graph, der den korrespondierenden Zusammenhang zwischen der Temperatur des Abgases und der Temperatur der Abgasleitung 20 zeigt, ein linearer Graph, der nach rechts ansteigt. Dieser korrespondierende Zusammenhang wird vorab durch Experimentieren oder dergleichen bestimmt und ist in einer Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die in der Steuerungsvorrichtung 10 enthalten ist, gespeichert. Die Leitungstemperaturerlangungseinheit 17 kann die Temperatur der Abgasleitung 20 entsprechend zur Temperatur des Abgases unter Bezugnahme dieses korrespondierenden Zusammenhangs abschätzen.
Es sei bemerkt, dass mehrere Fälle des korrespondierenden Zusammenhangs, der in 13 gezeigt ist, entsprechend zu Parametern, die anders als die Temperatur des Abgases sind, gespeichert werden können. Beispielsweise können mehrere Fälle des korrespondierenden Zusammenhangs, der in 13 gezeigt ist, entsprechend zur Temperatur der Luft, die dem Verbrennungsmotor EG von einer Luftzuführungsleitung (nicht gezeigt) zugeführt wird, zum Status der Last des Verbrennungsmotors EG, zur kontinuierlichen Betriebszeit des Verbrennungsmotors EG und dergleichen gespeichert werden. In diesem Fall wählt die Leitungstemperaturerlangungseinheit 17 einen korrespondierenden Zusammenhang entsprechend der Situation zu dieser Zeit aus und schätzt dann die Temperatur der Abgasleitung 20 auf Basis dieses korrespondierenden Zusammenhangs und auf Basis der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit 14 erlangt wird, ab.
Auf diese Weise ist die Leitungstemperaturerlangungseinheit 17 konfiguriert, die Temperatur der Abgasleitung 20, an welcher der Abgassensor 100 angebracht ist, zumindest auf Basis der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit 14 erlangt wird, zu erlangen. Ferner ist die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 bei der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, die Temperatur der Sensorzelle 160 (zweite Zelle) auf Basis der Temperatur der Abgasleitung 20, die durch die Leitungstemperaturerlangungseinheit 17 erlangt wird, abzuschätzen.
Die Reihe an Verarbeitungsschritten, die in 14 gezeigt ist, wird durch die Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt und wird anstatt der Reihe an Verarbeitungsschritten, die in 10 gezeigt ist, durchgeführt. Bei dieser Verarbeitung wird Schritt S03 aus 10 durch den Schritt S13 ersetzt, wobei dann ein neuer Schritt S12 zwischen den Schritten S02 und S13 eingefügt ist.
In Schritt S02 fährt die Verarbeitung bei dieser Ausführungsform mit Schritt S12 fort, nachdem die Verarbeitung zum Erlangen der Temperatur des Abgases durch die Gastemperaturerlangungseinheit 14 ausgeführt wurde. In Schritt S12 führt die Leitungstemperaturerlangungseinheit 17 eine Verarbeitung zum Erlangen der Temperatur der Abgasleitung 20 aus. Das Erlangungsverfahren wird mit Bezug zu 13 beschrieben.
In Schritt S13, der auf den Schritt S12 folgt, führt die Zellentemperaturabschätzemheit 15 eine Verarbeitung zum Abschätzen der Temperatur der Sensorzelle 160 aus. Hier wird die Verarbeitung zum Abschätzen der Temperatur der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Abgasleitung 20, die in Schritt S12 erlangt wird, ausgeführt. Das Abschätzverfahren ist so, wie es vorher mit Bezug zu 12 beschrieben wurde.
Wie vorher beschrieben erlangt die Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur der Abgasleitung 20 auf Basis von zumindest der Temperatur des Abgases und schätzt die Temperatur der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Abgasleitung 20 ab. Selbst bei einer solchen Ausführungsform wird der gleiche Effekt wie der, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist, erreicht.
Eine dritte Ausführungsform wird beschrieben. Im Folgenden werden nur Teile beschrieben, die sich zur ersten Ausführungsform unterscheiden und eine Beschreibung der Teile, die zur ersten Ausführungsform gleich sind, wird der Kürze halber, sofern geeignet, ausgespart.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur abgeschätzt und die Verschlechterung nicht nur für die Sensorzelle 160 bestimmt, sondern auch für die Überwachungszelle 170. D. h., bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 konfiguriert, sowohl die Temperatur der Sensorzelle 160, als auch die Temperatur der Überwachungszelle 170 abzuschätzen. Ferner ist die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 konfiguriert, die Verschlechterung der Überwachungszelle 170 auf Basis der Temperatur der Überwachungszelle 170 zusätzlich zum Bestimmen der Verschlechterung der Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Sensorzelle 160 zu bestimmen.
Die Reihe an Verarbeitungsschritten, die in 15 gezeigt ist, wird durch die Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt, wobei sie parallel zur Reihe an Verarbeitungsschritten, die in 10 gezeigt ist, durchgeführt wird. Bei dieser Verarbeitung, werden die Schritte S03 bis S10 aus 10 mit den Schritten S23 bis S30 ersetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Verschlechterungsbestimmung der Sensorzelle 160 durch die Reihe an Verarbeitungen, die in 10 gezeigt ist, ausgeführt, wobei die Verschlechterungsbestimmung der Überwachungszelle 170 durch die Reihe an Verarbeitungen, die in 15 gezeigt ist, ausgeführt wird.
Bei der Verarbeitung, die in 15 gezeigt ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S23 fort, nachdem die Temperatur des Abgases in Schritt S02 erlangt wurde. In Schritt S23 führt die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 eine Verarbeitung zum Abschätzen der Temperatur der Überwachungszelle 170 aus. Das Abschätzverfahren ist das gleiche, wie das Verfahren zum Abschätzen der Temperatur der Sensorzelle 160. Eine Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die in der Steuerungsvorrichtung 10 enthalten ist, speichert einen korrespondierenden Zusammenhang zwischen der Temperatur des Abgases und der Temperatur der Überwachungszelle 170, d. h., einen entsprechenden Zusammenhang, der zu dem, der in 9 gezeigt ist, ähnlich ist. Die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 schätzt die Temperatur der Überwachungszelle 170 auf Basis der Temperatur des Abgases, die in Schritt S02 erlangt wird und dieses korrespondierenden Zusammenhangs ab.
In Schritt S24, der auf den Schritt S23 folgt, wird bestimmt, ob die Temperatur der Überwachungszelle 170, die in Schritt S23 abgeschätzt wird, innerhalb eines vorbestimmten geeigneten Temperaturbereichs liegt oder nicht. Der „geeignete Temperaturbereich“ wie hier bezeichnet, ist der gleiche wie der geeignete Temperaturbereich, der für die Bestimmung in Schritt S04 in 10 verwendet wird. Alternativ kann der geeignete Temperaturbereich für die Überwachungszelle 170 anders als der geeignete Temperaturbereich der Sensorzelle 160 eingestellt werden. Wenn die Temperatur der Überwachungszelle 170 außerhalb des geeigneten Temperaturbereichs liegt, wird die Reihe an Verarbeitungsschritten, die in Figur zu 15 gezeigt ist, vollendet, ohne dass die Verschlechterungsbestimmung durch die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 ausgeführt wurde.
Falls die Temperatur der Überwachungszelle 170 innerhalb des geeigneten Temperaturbereichs in Schritt S24 liegt, fährt die Verarbeitung mit Schritt S25 fort. In Schritt S25 führt die Zellenstromerlangungseinheit 16 eine Verarbeitung zum Erlangen des Werts des Stroms, der durch die Überwachungszelle 170 fließt, aus. Das Verfahren zum Erlangen des Werts dieses Stroms ist das gleiche, wie das Verfahren in Schritt S04 in 10 zum Erlangen des Werts des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt.
In Schritt S26, der auf den Schritt S25 folgt, führt die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 eine Verarbeitung zum Berechnen der Verschlechterungskennzahl für die Überwachungszelle 170 aus. Das Verfahren zum Berechnen dieser Verschlechterungskennzahl ist das gleiche, wie das Verfahren zum Berechnen der Verschlechterungskennzahl für die Sensorzelle 160, d. h., dem Verfahren, das mit Bezug zu 7 beschrieben wurde.
In Schritt S27, der auf den Schritt S26 folgt, wird eine Verarbeitung zum Korrigieren der Verschlechterungskennzahl, die in Schritt S26 berechnet wurde, unter Verwendung der Temperatur der Überwachungszelle 170, die in Schritt S23 abgeschätzt wurde, ausgeführt. Dieses Verfahren zum Korrigieren der Verschlechterungskennzahl ist das gleiche, wie das Verfahren zum Korrigieren der Verschlechterungskennzahl der Sensorzelle 160, d. h., dem Verfahren, das mit Bezug zu 8 beschrieben wurde.
In Schritt S28, der auf den Schritt S27 folgt, wird bestimmt, ob die korrigierte Verschlechterungskennzahl, die in Schritt S27 erhalten wird, gleich oder höher als der untere Grenzwert TH ist oder nicht. Der „untere Grenzwert TH“ wie hier bezeichnet, ist der gleiche wie der untere Grenzwert TH, der für die Bestimmung in Schritt S08 in 10 verwendet wird. Alternativ kann der untere Grenzwert TH für die Überwachungszelle 170 anders als der untere Grenzwert TH für die Sensorzelle 160 eingestellt werden. Falls die Verschlechterungskennzahl gleich oder höher als der untere Grenzwert TH ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S29 fort. In Schritt S29 wird bestimmt, dass sich die Überwachungszelle 170 nicht verschlechtert hat.
Falls die Verschlechterungskennzahl kleiner als der untere Grenzwert TH in Schritt S28 ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S30 fort. In Schritt S30 wird bestimmt, dass sich die Überwachungszelle 170 verschlechtert hat. In diesem Fall kann beispielsweise eine Verarbeitung zum Benachrichtigen der Insassen des Fahrzeugs, dass die Konzentration an Stickoxiden nicht genau durch den Abgassensor 100 gemessen werden kann, ausgeführt werden, indem beispielsweise eine LED angeschaltet wird. Als alternative Ausführungsform kann eine Verarbeitung zum Korrigieren des gemessenen Werts der Stickoxidkonzentration durch den Abgassensor 100 gemäß dem Grad an Verschlechterung der Überwachungszelle 170 ausgeführt werden.
Wie vorher beschrieben, ist die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 in der Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, sowohl die Temperatur der Überwachungszelle 170, als auch die Temperatur der Sensorzelle 160 abzuschätzen. Ferner ist die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 bei der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, die Verschlechterungskennzahl für sowohl die Überwachungszelle 170, als auch die Sensorzelle 160, welche zweite Zellen sind, zu berechnen und zu korrigieren.
Insbesondere ist die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 konfiguriert, die Verschlechterungskennzahl, die für die Überwachungszelle 170 auf Basis der Temperatur der Überwachungszelle 170, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, berechnet wird, zu korrigieren und ist konfiguriert, die Verschlechterungskennzahl, die für die Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Sensorzelle 160, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, berechnet wird, zu korrigieren. Demzufolge ist es möglich, die Verschlechterung nicht nur für die Sensorzelle 160, sondern auch für die Überwachungszelle 170 genau zu bestimmen.
Alternativ kann die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 nur die Temperatur der Überwachungszelle 170 abschätzen und die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 nur die Verschlechterung der Überwachungszelle 170 auf Basis der Temperatur bestimmen.
Eine vierte Ausführungsform wird beschrieben. Im Folgenden werden nur Teile, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben und die Beschreibung der Teile, die zur ersten Ausführungsform gleich sind, wird der Kürze halber, sofern geeignet, ausgespart.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13, ähnlich zur dritten Ausführungsform, wie vorher beschrieben, konfiguriert, die Verschlechterungsbestimmung für sowohl die Sensorzelle 160, als auch die Überwachungszelle 170 auszuführen. Jedoch wird jede Verschlechterungsbestimmung auf Basis der Temperatur der Sensorzelle 160, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, ausgeführt.
Die Reihe an Verarbeitungsschritten, die in 16 gezeigt ist, wird durch die Steuerungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt, wobei sie parallel zur Reihe an Bearbeitungsschritten, die in 10 gezeigt ist, durchgeführt wird. Bei dieser Verarbeitung werden die Schritte S05 bis S10 in 10 mit den Schritten S35 bis S40 ersetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Verschlechterungsbestimmung der Sensorzelle 160 durch die Reihe an Verarbeitungen, die in 10 gezeigt ist, ausgeführt, wobei die Verschlechterungsbestimmung der Überwachungszelle 170 durch die Reihe an Verarbeitungen, die in 16 gezeigt ist, ausgeführt wird.
Bei der Verarbeitung, die in 16 gezeigt ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S35 fort, wenn in Schritt S04 bestimmt wird, dass die Temperatur der Sensorzelle 160 innerhalb eines geeigneten Bereichs liegt. In Schritt S35 führt die Zellenstromerlangungseinheit 16 eine Verarbeitung zum Erlangen des Werts des Stroms, der durch die Überwachungszelle 170 fließt, aus. Das Verfahren zum Erlangen des Werts dieses Stroms ist das gleiche, wie das Verfahren in Schritt S04 in 10 zum Erlangen des Werts des Stroms, der durch die Sensorzelle 160 fließt.
In Schritt S36, der auf den Schritt S35 folgt, führt die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 eine Verarbeitung zum Berechnen der Verschlechterungskennzahl für die Überwachungszelle 170 aus. Das Verfahren zum Berechnen dieser Verschlechterungskennzahl ist das gleiche, wie das Verfahren zum Berechnen der Verschlechterungskennzahl für die Sensorzelle 160, d. h., das Verfahren, das mit Bezug zu 7 beschrieben wurde. Jedoch wird in Schritt S36 die Verschlechterungskennzahl für die Überwachungszelle 170 berechnet, indem die Temperatur der Sensorzelle 160, die in Schritt S03 abgeschätzt wird, als die Temperatur der Überwachungszelle 170 verwendet wird.
In Schritt S37, der auf den Schritt S36 folgt, wird eine Verarbeitung zum Korrigieren der Verschlechterungskennzahl, die in Schritt S36 berechnet wird, ausgeführt. Dieses Verfahren zum Korrigieren der Verschlechterungskennzahl ist das gleiche, wie das Verfahren zum Korrigieren der Verschlechterungskennzahl der Sensorzelle 160, d. h., das Verfahren, das mit Bezug zu 8 beschrieben wurde. Jedoch wird in Schritt S37 die Temperatur der Sensorzelle 160, die in Schritt S03 abgeschätzt wird, als die Temperatur der Überwachungszelle zu dieser Zeit verwendet, wobei die Verschlechterungskennzahl der Überwachungszelle 170 auf dieser Basis korrigiert wird. Anders ausgedrückt, wird bei dieser Ausführungsform die Verschlechterungskennzahl für die Überwachungszelle 170 auf Basis der abgeschätzten Temperatur der Sensorzelle 160 korrigiert.
In Schritt S38, der auf den Schritt S37 folgt, wird bestimmt, ob die korrigierte Verschlechterungskennzahl, die in Schritt S37 erhalten wird, gleich oder höher als der untere Grenzwert TH ist oder nicht. Der „untere Grenzwert TH“ wie hier bezeichnet, ist der gleiche, wie der untere Grenzwert TH, der für die Bestimmung in Schritt S08 in 10 verwendet wird. Alternativ kann der untere Grenzwert TH für die Überwachungszelle 170 anders als der untere Grenzwert TH für die Sensorzelle 160 eingestellt werden. Falls die Verschlechterungskennzahl gleich oder höher als der untere Grenzwert TH ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S39 fort. In Schritt S39 wird bestimmt, dass sich die Überwachungszelle 170 nicht verschlechtert hat.
Falls die Verschlechterungskennzahl kleiner als der untere Grenzwert TH in Schritt S38 ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S40 fort. In Schritt S40 wird bestimmt, dass sich die Überwachungszelle 170 verschlechtert hat. In diesem Fall kann beispielsweise eine Verarbeitung zum Benachrichtigen der Insassen des Fahrzeugs, dass die Konzentration an Stickoxiden nicht genau durch den Abgassensor 100 gemessen werden kann, ausgeführt werden, indem beispielsweise eine LED angeschaltet wird. Als alternative Ausführungsform kann eine Verarbeitung zum Korrigieren des gemessenen Werts der Stickoxidkonzentration durch den Abgassensor 100 gemäß dem Betrag der Verschlechterung der Überwachungszelle 170 ausgeführt werden.
Wie vorher beschrieben ist die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 gemäß der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, die Verschlechterungskennzahl, die für die Überwachungszelle 170 auf Basis der Temperatur der Sensorzelle 160, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, berechnet wird, zu korrigieren und die Verschlechterungskennzahl, die für die Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Sensorzelle 160, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, berechnet wird, zu korrigieren. Selbst bei einer solchen Ausführungsform kann der gleiche Effekt wie der, der hinsichtlich der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, erreicht werden.
Als Alternative zu den vorherigen Ausführungsformen kann die Verschlechterungsbestimmungseinheit 13 auch konfiguriert sein, die Verschlechterungskennzahl, die für die Überwachungszelle 170 auf Basis der Temperatur der Überwachungszelle 170, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, berechnet wird, zu korrigieren und die Verschlechterungskennzahl, die für die Sensorzelle 160 auf Basis der Temperatur der Überwachungszelle 170, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, berechnet wird, zu korrigieren.
Die vorliegenden Ausführungsformen wurden vorher mit Bezug zu spezifischen Beispielen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese spezifischen Beispiele beschränkt. Diejenigen spezifischen Beispiele, die einer geeigneten Änderung des Entwurfs durch einen Fachmann unterliegen, sind im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten, solange die geänderten Beispiele die Merkmale der vorliegenden Offenbarung aufweisen. Jedes Element, das in jedem der spezifischen Beispiele, die vorher beschrieben wurden, enthalten ist, sowie die Platzierung, die Bedingung, die Form und dergleichen jedes Elements, sind nicht auf die veranschaulichten Elemente beschränkt und können auf geeignete Weise verändert werden. Die Kombinationen der Elemente, die in jedem der vorher beschriebenen spezifischen Beispiele enthalten sind, können auf geeignete Weise modifiziert werden, solange kein technischer Widerspruch auftritt.
Die Steuerungsvorrichtung und das Steuerungsverfahren davon, die in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurden, können mittels einem oder mehrerer Spezialcomputer, die mit zumindest einem Prozessor und zumindest einem Speicher, die programmiert sind, um eine oder mehrere Funktionen, die als ein Computerprogramm ausgestaltet sind, durchzuführen, vorgesehen sind, ausgestaltet sein. Die Steuerungsvorrichtung und das Steuerungsverfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, können mit einem Spezialcomputer ausgestaltet sein, der zumindest mit einem Prozessor vorgesehen ist, der zumindest eine spezielle Hardwarelogikschaltung enthält. Die Steuerungsvorrichtung und das Steuerungsverfahren davon, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, können zumindest mit einem Spezialcomputer, der mit einer Kombination eines Prozessors und eines Speichers vorgesehen ist, die programmiert sind, eine oder mehrere Funktionen zu implementieren und zumindest einem Prozessor der mit zumindest einer Hardwarelogikschaltung vorgesehen ist, ausgestaltet sein. Das Computerprogramm kann als Instruktionen, die durch einen Computer durchgeführt werden können, auf einem greifbaren nicht-flüchtigen computer-lesbaren Medium gespeichert werden. Die speziellen Hardwarelogikschaltungen und die Hardwarelogikschaltung können als eine digitale Schaltung, die mehrere Logikschaltungen enthält, ausgestaltet sein oder können als eine analoge Schaltung ausgestaltet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018110377 [0001]
JP 4767621 B [0007]

Claims

Steuerungsvorrichtung (10) für einen Abgassensor (100), wobei der Abgassensor eine erste Zelle (150), die Sauerstoff von einem Abgas, das durch einen Verbrennungsmotor (EG) erzeugt wird, abführt und eine zweite Zelle (160, 170), die ein Signal ausgibt, das eine Größenordnung aufweist, die einer Konzentration des Restsauerstoffs, der im Abgas enthalten ist, nachdem der Sauerstoff durch die erste Zelle abgeführt wurde, entspricht, wobei die Steuerungsvorrichtung aufweist eine Gastemperaturerlangungseinheit (14), die eine Temperatur des Abgases erlangt; und eine Zellentemperaturabschätzeinheit (15), die eine Temperatur der zweiten Zelle auf Basis der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit erlangt wird, abschätzt.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 ferner aufweisend eine Verschlechterungsbestimmungseinheit (13), die bestimmt, ob sich die zweite Zelle verschlechtert hat oder nicht, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit die Bestimmung, ob sich die zweite Zelle verschlechtert hat oder nicht, nicht ausführt, wenn die Temperatur der zweiten Zelle, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit abgeschätzt wird, außerhalb eines vorbestimmten geeigneten Temperaturbereichs liegt.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 ferner aufweisen eine Zellenstromerlangungseinheit (16), die einen Wert des Stroms, der durch die zweite Zelle fließt, erlangt, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit konfiguriert ist, um einen Wert, der durch Dividieren des Werts des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit erlangt wird, durch den Wert des Stroms, der durch die zweite Zelle während eines normalen Zustands fließt, zu verwenden, um eine Verschlechterungskennzahl zu berechnen, die einen Grad einer Verschlechterung der zweiten Zelle angibt, wobei anschließend auf Basis der Verschlechterungskennzahl bestimmt wird, ob sich die zweite Zelle verschlechtert hat oder nicht.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit konfiguriert ist, um die Verschlechterungskennzahl auf Basis der Temperatur der zweiten Zelle, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit abgeschätzt wird zu korrigieren und um auf Basis der korrigierten Verschlechterungskennzahl zu bestimmen, ob sich die zweite Zelle verschlechtert hat oder nicht.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit konfiguriert ist, um die Verschlechterungskennzahl unter Verwendung eines Werts, der durch Dividieren des Änderungsbetrags im Wert des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit erlangt wird, durch den Änderungsbetrag im Wert des Stroms, der durch die zweite Zelle während des normalen Zustands fließt, erhalten wird, zu berechnen.
Steuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ferner aufweisend eine Leitungstemperaturerlangungseinheit (17), die eine Temperatur einer Abgasleitung, an welcher der Abgassensor angebracht ist, auf Basis der Temperatur des Abgases, die durch die Gastemperaturerlangungseinheit erlangt wird, erlangt, wobei die Zellentemperaturabschätzeinheit konfiguriert ist, um die Temperatur der zweiten Zelle auf Basis der Temperatur der Abgasleitung, die durch die Leitungstemperaturerlangungseinheit erlangt wird, abzuschätzen.
Steuerungsvorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Zelle enthält eine Überwachungszelle (170), die ein Signal ausgibt, das eine Größenordnung aufweist, die der Konzentration des Restsauerstoffs, der im Abgas enthalten ist, nachdem Sauerstoff durch die erste Zelle abgeführt wurde, entspricht, und eine Sensorzelle (160), die ein Signal ausgibt, das eine Größenordnung aufweist, die der Konzentration des Restsauerstoffs und der Stickoxide, die im Abgas enthalten sind, nachdem Sauerstoff durch die erste Zelle abgeführt wurde, entspricht.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Zellentemperaturabschätzeinheit zumindest die Temperatur der Überwachungszelle oder die Temperatur der Sensorzelle abschätzt.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 8 ferner aufweisend eine Verschlechterungsbestimmungseinheit, die bestimmt, ob sich die zweite Zelle verschlechtert hat oder nicht; und eine Zellenstromerlangungseinheit, die einen Wert eines Stroms, der durch die zweite Zelle fließt, erlangt, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit konfigurier ist, um einen Wert, der durch Dividieren des Werts des Stroms, der durch die Zellenstromerlangungseinheit erlangt wird, durch den Wert des Stroms, der durch die zweite Zelle während eines normalen Zustands fließt, erhalten wird, zu verwenden und um eine Verschlechterungskennzahl zu berechnen, die einen Grad einer Verschlechterung der zweiten Zelle angibt, wobei anschließend auf Basis der Verschlechterungskennzahl bestimmt wird, ob sich die zweite Zelle verschlechtert hat oder nicht, und die Verschlechterungskennzahl auf Basis der Temperatur der zweiten Zelle, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit abgeschätzt wird, zu korrigieren und um auf Basis der korrigierten Verschlechterungskennzahl zu bestimmen, ob sich die zweite Zelle verschlechtert hat oder nicht, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit die Verschlechterungskennzahl für sowohl die Überwachungszelle, als auch die Sensorzelle berechnet und korrigiert.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Zellentemperaturabschätzeinheit sowohl die Temperatur der Überwachungszelle, als auch die Temperatur der Sensorzelle abschätzt, und die Verschlechterungsbestimmungseinheit konfiguriert ist, um die Verschlechterungskennzahl, die für die Überwachungszelle berechnet wird, auf Basis der Temperatur der Überwachungszelle, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit abgeschätzt wird, zu korrigieren, und die Verschlechterungskennzahl, die für die Sensorzelle berechnet wird, auf Basis der Temperatur der Sensorzelle, die durch die Zellentemperaturabschätzemheit abgeschätzt wird, zu korrigieren.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit konfiguriert ist, um auf Basis von zumindest der Temperatur der Überwachungszelle oder der Temperatur der Sensorzelle, die durch die Zellentemperaturabschätzeinheit abgeschätzt werden, die Verschlechterungskennzahl, die für die Überwachungszelle berechnet wird zu korrigieren und die Verschlechterungskennzahl, die für die Sensorzelle berechnet wird, zu korrigieren.