DE112019006605T5

DE112019006605T5 - Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019006605T5
Application number: DE112019006605.6T
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Harada; Kensuke Takizawa; Hiroki Ichikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-09-30
Also published as: JP7022710B2; WO2020145042A1; US20210333232A1; JP2020112388A

Abstract

Eine Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) weist ein erstes Elementteil (2), ein erstes Erfassungsteil (51), ein zweites Elementteil (3), ein zweites Erfassungsteil (52) und ein Empfindlichkeits-Korrekturteil (54) auf. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil (54) ist dazu konfiguriert, auf Grundlage einer Zeitdifferenz zwischen einer ersten Reaktionszeit des ersten Erfassungsteils (51) und einer zweiten Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils (52) eine zweite Gaskomponenten-Konzentration zu korrigieren, die durch das zweite Erfassungsteil (52) erfasst wird, wenn das erste Erfassungsteil (51) und das zweite Erfassungsteil (52) eine Funktion aufweisen, dass eine gemeinsame Gaskomponente erfasst wird, die in dem Zielgas (G) enthalten ist, und eine Variation hinsichtlich einer Konzentration der gemeinsamen Gaskomponente einen Referenz-Variationsbetrag übersteigt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2019-001 753 , eingereicht am 9. Januar 2019, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtungen zum Erfassen einer Konzentration von zumindest zwei Arten von Gaskomponenten, die in einem Zielgas enthalten sind, das erfasst werden soll.
Stand der Technik
Ein Katalysator ist zum Beispiel in einem Abgasrohr eines Fahrzeugs angeordnet, um NO_x (Stickstoffoxide), z. B. NO, NO₂, zu reinigen, die in einem Abgas enthalten sind, das aus einer Dieselmaschine etc. als einer Maschine mit interner Verbrennung ausgestoßen wird. In einem selektiven Reduktionskatalysator (SCR) als einem der Katalysatoren haftet Ammoniak (NH₃), das in Harnwasser enthalten ist, an einem Katalysatorträger an. Der Katalysatorträger und Ammoniak reduzieren NO_x, d. h. zwischen Ammoniak und NO_x tritt auf dem Katalysatorträger eine chemische Reaktion auf, um so NO_x zu Stickstoff (N₂) und Wasser (O₂) zu reduzieren.
Eine Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung zum Zuführen von Ammoniak als ein Reduktionsmittel zu einem selektiven Reduktionskatalysator ist ebenfalls an einer stromaufwärtigen Seite der Strömung eines Abgases in einem Abgasrohr angeordnet. Ein NO_x-Sensor und ein Ammoniak-Sensor sind zum Beispiel an einer stromabwärtigen Seite des selektiven Reduktionskatalysators in der Strömung des Abgases in dem Abgasrohr angeordnet, um so eine NO_x-Konzentration und eine Ammoniak-Konzentration in dem Abgas zu erfassen. Dies reduziert eine Leckage von Ammoniak aus dem selektiven Reduktionskatalysator und erhöht eine Reinigungsrate von NO_x durch Ammoniak auf der Grundlage einer NO_x-Menge und einer Ammoniak-Menge, die durch den NO_x-Sensor und den Ammoniak-Sensor erfasst werden.
Ein Gassensor mit mehreren Komponenten, der im Patentdokument 1 offenbart ist, ist zum Beispiel mit einem NO_x-Sensorteil und einem Ammoniak-Sensorteil vorgesehen, welche in einem Körper zusammengebaut sind. Das NO_x-Sensorteil erfasst eine NO_x-Konzentration in einem Zielgas, das erfasst werden soll. Das Ammoniak-Sensorteil erfasst eine Ammoniak-Konzentration in dem Zielgas. Das Ammoniak-Sensorteil ist auf einer Außenoberfläche des NO_x-Sensorteils angeordnet, um so geeignet mit dem Zielgas in Kontakt zu stehen.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2013-40959 .
Kurzfassung der Erfindung
Bei einer Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung wird einer Elektrode des Ammoniak-Erfassungsteils eine geeignete Strömungsmenge des Zielgases, das erfasst werden soll, zugeführt, um ein Vorhandensein von Ammoniak zu erfassen, das in dem Zielgas enthalten ist. Dies kann eine Erfassungs-Empfindlichkeit des Ammoniak-Erfassungsteils steigern. Ein Festelektrolyt und die Elektrode des Ammoniak-Erfassungsteils sind entsprechend auf einer Außenoberfläche eines Sensorelements mit einer Parallelepipedform angeordnet. Ferner wird ein derartiges Sensorelement in einem Sensor-Hauptkörper durch eine Gehäuseeinhausung gelagert, in welcher ein Schraubenspindelteil der Gehäuseeinhausung mit einem Hohlschraubenteil eines Montageteils eines Abgasrohrs in Eingriff steht. Dieses montiert den Sensor-Hauptkörper bei der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung in dem Abgasrohr.
Allerdings ist der Sensor-Hauptkörper derart angeordnet, dass dieser um das Montageteil des Abgasrohrs gedreht wird, wenn der Sensor-Hauptkörper, der das Sensorelement und eine Sensor-Gehäuseeinhausung aufweist, in dem Abgasrohr montiert ist. Es ist entsprechend schwierig, eine Anordnungsrichtung der Außenoberfläche des Sensorelements zu bestimmen, die den Festelektrolyt und die Elektrode in dem Abgasrohr aufweist. Es wurde herausgefunden, dass zwischen zwei Stellen, bei welchen die Außenoberfläche des Sensorelements hin zu der stromaufwärtigen Seite der Zielgas-Strömung in dem Abgasrohr angeordnet ist und die Außenoberfläche des Sensorelements hin zu der stromabwärtigen Seite der Zielgas-Strömung in dem Abgasrohr angeordnet ist, ein Unterschied hinsichtlich einer Erfassungs-Empfindlichkeit des Ammoniak-Erfassungsteils auftreten kann.
Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben herausgefunden, dass eine Erfassungs-Empfindlichkeit des Ammoniak-Erfassungsteils in dem Sensorelement des Sensor-Hauptkörpers mit einer Anordnungsrichtung in dem Abgasrohr variiert. Ferner haben die Erfinder der vorliegenden Offenbarung herausgefunden, dass eine Ammoniak-Konzentration, die durch die Gaskonzentrations-Vorrichtung erfasst wird, die mit dem Sensor-Hauptkörper ausgestattet ist, einen Fehler enthalten kann, der durch eine Erfassungs-Empfindlichkeits-Reduzierung aufgrund von dessen Anordnungsrichtung verursacht wird.
Der Gassensor mit mehreren Komponenten, der in Patentdokument 1 offenbart wird, berücksichtigt keine Variation bzw. Schwankung der Erfassungs-Empfindlichkeit des Ammoniak-Erfassungsteils aufgrund von dessen Anordnungsrichtung. Andererseits ist ein allgemeiner Gassensor dazu konfiguriert, eine Struktur aufzuweisen, bei welcher ein Sensorelement mit einer Abdeckung, die Verbindungslöcher aufweist, auf einer Gehäuseeinhausung montiert ist. Ein Zielgas, das erfasst werden soll, strömt durch die Verbindungslöcher in das Innere der Gehäuseeinhausung. Es ist möglich, eine Strömungsrate des Zielgases anzupassen, das mit dem Sensorelement in der Gehäuseeinhausung zusammengestoßen ist. Allerdings sieht die Verwendung einer derartigen Abdeckung eine geringere Reduzierung der Erfassungs-Empfindlichkeit des Ammoniak-Erfassungsteils vor. Dies erschwert es, die Reduzierung der Erfassungs-Empfindlichkeit des Ammoniak-Erfassungsteils geeignet zu korrigieren.
Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der vorhergehenden Umstände getätigt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung vorzusehen, die eine Gaskonzentration von zumindest zwei Arten von Gaskomponenten erfasst, welche verhindert, dass ein Erfassungsfehler einer Konzentration einer sekundären Gaskomponente auftritt, die auf Grundlage einer Potentialdifferenz erfasst wird.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt bzw. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung vorgesehen, die ein erstes Elementteil, ein erstes Erfassungsteil, ein zweites Elementteil, ein zweites Erfassungsteil und ein Empfindlichkeits-Korrekturteil aufweist. Das erste Elementteil beinhaltet einen ersten Festelektrolytkörper mit einer Ionenleitfähigkeit, ein Paar von ersten Elektroden, die auf dem ersten Festelektrolytkörper angeordnet sind, sowie ein Diffusionswiderstands-Teil und eine Gaskammer. Die Gaskammer nimmt eine des Paars von ersten Elektroden auf. Ein Zielgas, das erfasst werden soll, wird durch das Diffusionswiderstands-Teil in die Gaskammer eingeführt. Das erste Erfassungsteil erfasst auf der Grundlage eines Gleichstroms, der zwischen dem Paar von ersten Elektroden fließt, eine erste Gaskonzentration, die in dem Zielgas enthalten ist, das erfasst werden soll, wenn eine Gleichstrom-Spannung an das Paar von ersten Elektroden angelegt wird und eine Strömungsmenge des Zielgases in die Gaskammer durch das Diffusionswiderstands-Teil angepasst wird. Das zweite Elementteil beinhaltet einen zweiten Festelektrolytkörper mit einer Ionenleitfähigkeit sowie ein Paar von zweiten Elektroden. Der zweite Festelektrolytkörper ist durch einen Isolator auf dem ersten Elektrolytkörper laminiert. Das Paar von zweiten Elektroden ist auf dem zweiten Festelektrolytkörper angeordnet. Das zweite Erfassungsteil erfasst auf der Grundlage einer Potentialdifferenz, die zwischen dem Paar von zweiten Elektroden erzeugt wird, eine zweite Gaskomponenten-Konzentration, die in dem Zielgas enthalten ist, das erfasst werden soll, wenn zumindest eine des Paars von zweiten Elektroden auf einer Außenoberfläche des zweiten Elektrolytkörpers angeordnet ist, welche zu dem Zielgas freigelegt ist, das erfasst werden soll.
Wenn das erste Erfassungsteil und das zweite Erfassungsteil eine Variation hinsichtlich einer Konzentration einer gemeinsamen Gaskomponente erfassen, welche mehr als einen Referenz-Variationsbetrag beträgt, die in dem Zielgas enthalten ist, korrigiert das Empfindlichkeits-Korrekturteil auf der Grundlage einer Ausgabe-Variations-Zeitdifferenz und einer Reaktionszeitdifferenz oder einer Reaktionsgeschwindigkeitsdifferenz die zweite Gaskomponenten-Konzentration, die durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird. Der Ausgabe-Variations-Zeitunterschied bzw. -Zeitdifferenz gibt einen Unterschied bzw. eine Differenz zwischen einer ersten Ausgabe-Variations-Zeit, die durch das erste Erfassungsteil erfasst wird, und einer zweiten Ausgabe-Variations-Zeit, die durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird, an. Der Reaktionszeitunterschied bzw. -differenz gibt einen Unterschied bzw. eine Differenz zwischen einer ersten Reaktionszeit des ersten Erfassungsteils und einer zweiten Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils an. Der Reaktionsgeschwindigkeitsunterschied bzw. -differenz gibt einen Unterschied bzw. eine Differenz zwischen einer ersten Reaktionsgeschwindigkeit des ersten Erfassungsteils und einer zweiten Reaktionsgeschwindigkeit des zweiten Erfassungsteils an.
Bei der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Erfassungs-Empfindlichkeit des zweiten Erfassungsteils korrigiert, das die zweite Gaskomponente auf der Grundlage einer Potentialdifferenz erfasst, die während dessen Betriebs erzeugt wird. Dies ermöglicht es zu verhindern, dass ein Erfassungsfehler einer erfassten zweiten Gaskomponenten-Konzentration auftritt. Genauer gesagt weist die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung das erste Erfassungsteil und das zweite Erfassungsteil auf. Das erste Erfassungsteil erfasst auf der Grundlage eines Beschränkungsstroms eine erste Gaskomponenten-Konzentration. Das zweite Erfassungsteil erfasst auf der Grundlage einer Potentialdifferenz eine zweite Gaskomponenten-Konzentration. Wenn das erste Erfassungsteil und das zweite Erfassungsteil eine Variation hinsichtlich einer Konzentration einer gemeinsamen Gaskomponente erfassen, korrigiert die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung die zweite Gaskomponenten-Konzentration, die auf der Grundlage der Ausgabe-Variations-Zeitdifferenz zwischen dem ersten Erfassungsteil und dem zweiten Erfassungsteil, der Reaktionszeitdifferenz zwischen dem ersten Erfassungsteil und dem zweiten Erfassungsteil oder der Reaktionsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ersten Erfassungsteil und dem zweiten Erfassungsteil durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird.
Das erste Erfassungsteil verwendet einen Beschränkungsstrom, der erfasst wird, wenn eine Strömungsmenge des Zielgases beschränkt wird und zwischen dem Paar von ersten Elektroden eine Gleichstrom-Spannung angelegt wird. Eine Katalysator-Performance des Paars von ersten Elektroden beeinflusst die Erfassung der ersten Gaskomponenten-Konzentration, die durch das erste Erfassungsteil erfasst wird, im Wesentlichen nicht. Das erste Erfassungsteil erfasst die erste Gaskomponenten-Konzentration ohne einen Fehler, der durch die Katalysator-Performance des Paars von ersten Elektroden verursacht wird.
Andererseits verwendet das zweite Erfassungsteil eine Potentialdifferenz, die erfasst wird, wenn das Zielgas mit dem Paar von zweiten Elektroden in Kontakt steht. Eine Katalysator-Performance des Paars von zweiten Elektroden beeinflusst die Erfassung der zweiten Gaskomponenten-Konzentration, die durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird, drastisch. Entsprechend ruft das zweite Erfassungsteil aufgrund der Katalysator-Performance des Paars von zweiten Elektroden oft einen Erfassungsfehler der zweiten Gaskomponenten-Konzentration hervor.
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil führt auf der Grundlage der ersten Ausgabe-Variations-Zeit, die ermittelt wird, wenn das erste Erfassungsteil die gemeinsame Gaskomponente erfasst, und der ersten Reaktionszeit oder der ersten Reaktionsgeschwindigkeit dessen Korrekturbetrieb durch. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil erfasst eine Differenz zwischen der ersten Ausgabe-Variations-Zeit und der zweiten Ausgabe-Variations-Zeit, eine Differenz zwischen der ersten Reaktionszeit und der zweiten Reaktionszeit, oder eine Differenz zwischen der ersten Reaktionsgeschwindigkeit und der zweiten Reaktionsgeschwindigkeit, wenn das zweite Erfassungsteil die gemeinsame Gaskomponente erfasst. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil korrigiert auf der Grundlage der zuvor beschriebenen erfassten Unterschiede bzw. Differenzen die zweite Gaskomponenten-Konzentration, die durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird.
Genauer gesagt ermittelt das Empfindlichkeits-Korrekturteil die erste Ausgabe-Variations-Zeit und die zweite Ausgabe-Variations-Zeit, die erste Reaktionszeit und die zweite Reaktionszeit oder die erste Reaktionsgeschwindigkeit und die zweite Reaktionsgeschwindigkeit, wenn eine Konzentration der zweiten Gaskomponente, welche mit dem Paar von ersten Elektroden in dem ersten Elementteil und dem Paar von zweiten Elektroden in dem zweiten Elementteil in Kontakt steht, nicht weniger als den Referenz-Variationsbetrag beträgt. Die Katalysator-Performance des Paars von zweiten Elektroden beeinflusst die zweite Ausgabe-Variations-Zeit, die zweite Reaktionszeit, die zweite Reaktionsgeschwindigkeit, und die Empfindlichkeit beim Erfassen der zweiten Gaskomponenten-Konzentration, wenn das zweite Erfassungsteil die zweite Gaskomponenten-Konzentration erfasst. Es besteht eine Beziehung zwischen der Empfindlichkeit, wenn das zweite Erfassungsteil die zweite Gaskomponenten-Konzentration erfasst, und einer Zeitdifferenz zwischen einer ersten Ausgabe-Variations-Zeit und der zweiten Ausgabe-Variations-Zeit, einer Zeitdifferenz zwischen einer ersten Reaktionszeit und der zweiten Reaktionszeit, und einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten Reaktionsgeschwindigkeit und der zweiten Reaktionsgeschwindigkeit.
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil in der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung verwendet die Beziehung zwischen der Empfindlichkeit des zweiten Erfassungsteils und den Zeitdifferenzen oder der Geschwindigkeitsdifferenz. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil führt auf der Grundlage der Zeitdifferenzen oder der Geschwindigkeitsdifferenz den Korrekturbetrieb der erfassten zweiten Gaskomponenten-Konzentration durch, indem dieser die Erfassungsempfindlichkeit des zweiten Erfassungsteils beeinflusst. Dies ermöglicht es, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil die zweite Gaskomponenten-Konzentration korrigiert, um zu verhindern, dass ein Fehler der zweiten Gaskomponenten-Konzentration auftritt, die durch die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung vorgesehen wird, selbst falls die Reduzierung der Erfassungs-Empfindlichkeit des zweiten Erfassungsteils auftritt, wenn die zweite Gaskomponente erfasst wird, die von einem Zusammenbauzustand der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung beeinflusst wird.
Entsprechend ermöglicht es die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung zu verhindern, dass ein Fehler der zweiten Gaskomponenten-Konzentration, die auf Grundlage einer Potentialdifferenz erfasst wird, auftritt, wenn zumindest zwei Arten von Gaskomponenten erfasst werden.
Es ist möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil auf der Grundlage der Zeitdifferenz etc. zwischen der ersten Reaktionszeit und der zweiten Reaktionszeit etc. einen Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten ermittelt, um so die Potentialdifferenz und die zweite Gaskomponenten-Konzentration, die durch das zweite Erfassungsteil ermittelt wird, zu korrigieren. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil multipliziert die Potentialdifferenz oder die zweite Gaskomponenten-Konzentration mit einem Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten, und korrigiert auf Grundlage des Multiplikationsergebnisses die zweite Gaskomponenten-Konzentration. Bei der vorliegenden Offenbarung ist die Korrektur der Potentialdifferenz äquivalent zu der Korrektur der zweiten Gaskomponenten-Konzentration. Es ist zudem möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil den Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten verwendet, um eine Zeitdifferenz zwischen der ersten Ausgabe-Variations-Zeit und der zweiten Ausgabe-Variations-Zeit oder eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten Reaktionsgeschwindigkeit und der zweiten Reaktionsgeschwindigkeit zu ermitteln.
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil erfasst einmal oder mehrmals während eines anfänglichen Verwendungszustands der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung eine Zeitdifferenz zwischen der ersten Reaktionszeit und der zweiten Reaktionszeit, sowie andere Zeitdifferenzen. Es ist möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil den Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten auf Grundlage der erfassten Zeitdifferenzen ermittelt. Dies ermöglicht es, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil aufeinanderfolgend die zweite Gaskomponenten-Konzentration auf Grundlage einer Mehrzahl von Ergebnissen der Potentialdifferenz oder der zweiten Gaskomponenten-Konzentration, die aufeinanderfolgend durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird, mit dem ermittelten Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten korrigiert. Es ist zudem möglich, den Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten zu verwenden, um so die Zeitdifferenz zwischen der ersten Ausgabe-Variations-Zeit und der zweiten Ausgabe-Variations-Zeit zu ermitteln und die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten Reaktionszeit und der zweiten Reaktionszeit zu ermitteln.
Zeichen in Klammern, welche strukturelle Komponenten der vorliegenden Offenbarung angeben, geben eine Beziehung zwischen Zeichen, die in der Beschreibung der Ausführungsformen verwendet werden, und Zeichen in Zeichnungen an. Diese Zeichen beschränken nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung.
Figurenliste
Beispielhaft werden bevorzugte Aufgaben, Merkmale, Vorteile etc. von nichtbeschränkenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
Es zeigt/es zeigen:

1 eine Ansicht, die einen Querschnitt zeigt, der eine Struktur einer Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erläutert;
2 eine Ansicht, welche einen Querschnitt eines Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform entlang der Linie II-II, die in 1 gezeigt wird, zeigt;
3 eine Ansicht, welche einen Querschnitt des Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform entlang der Linie III-III, die in 1 gezeigt wird, zeigt;
4 eine Ansicht, welche einen Querschnitt des Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform entlang der Linie IV-IV, die in 1 gezeigt wird, zeigt;
5 eine Ansicht, die eine elektrische Struktur einer Sensor-Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform erläutert;
6 eine Ansicht, die eine Anordnung des Gassensors gemäß der ersten Ausführungsform bei einer Maschine mit interner Verbrennung erläutert;
7 eine Ansicht, die eine Anordnung eines Sensor-Hauptkörpers bei der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung in einem Abgasrohr der Maschine mit interner Verbrennung erläutert;
8 eine Ansicht, die ein elektrisches Mischpotential, das an einer Erfassungselektrode erzeugt wird, gemäß der ersten Ausführungsform erläutert;
9 eine Ansicht, die ein elektrisches Mischpotential, das an der Erfassungselektrode erzeugt wird, gemäß der ersten Ausführungsform erläutert, wenn eine Ammoniak-Konzentration variiert;
10 eine Ansicht, die ein elektrisches Mischpotential, das an der Erfassungselektrode erzeugt wird, gemäß der ersten Ausführungsform erläutert, wenn eine Sauerstoffkonzentration variiert;
11 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Ammoniak-Konzentration und einer elektrischen Potentialdifferenz, wenn eine Sauerstoffkonzentration variiert, gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
12 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer elektrischen Potentialdifferenz und einer Ammoniak-Konzentration, nachdem eine Korrektur einer Sauerstoffkonzentration durchgeführt wurde, wenn eine Sauerstoffkonzentration variiert, gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
13 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Winkel einer Ammoniak-Elektroden-Oberfläche zu einer stromaufwärtigen Seite einer Strömung eines Abgases und jeder Sensorausgabe eines ersten Erfassungsteils und eines zweiten Erfassungsteils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
14a eine Ansicht, die eine Anordnung des Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform erläutert, wenn der Winkel der Ammoniak-Elektroden-Oberfläche hin zu der stromaufwärtigen Seite der Strömung des Abgases 90° beträgt;
14b eine Ansicht, die eine Anordnung des Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform erläutert, wenn der Winkel der Ammoniak-Elektroden-Oberfläche hin zu der stromaufwärtigen Seite der Strömung des Abgases 1350 ° beträgt;
14c eine Ansicht, die eine Anordnung des Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform erläutert, wenn der Winkel der Ammoniak-Elektroden-Oberfläche hin zu der stromaufwärtigen Seite der Strömung des Abgases 180 ° beträgt;
14d eine Ansicht, die eine Anordnung des Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform erläutert, wenn der Winkel der Ammoniak-Elektroden-Oberfläche hin zu der stromaufwärtigen Seite der Strömung des Abgases 225 ° beträgt;
14e eine Ansicht, die eine Anordnung des Sensorelements gemäß der ersten Ausführungsform erläutert, wenn der Winkel der Ammoniak-Elektroden-Oberfläche hin zu der stromaufwärtigen Seite der Strömung des Abgases 270° beträgt;
15 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Winkel der Ammoniak-Elektroden-Oberfläche hin zu der stromaufwärtigen Seite der Strömung des Abgases und einer Reaktionszeit sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
16 einen Graphen, der ein Verfahren zum Berechnen einer Reaktionszeit sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, wenn eine Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils erhöht ist;
17 einen Graphen, der ein Verfahren zum Berechnen einer Reaktionszeit sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, wenn eine Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils reduziert ist,
18 einen Graphen, der ein Verfahren zum Korrigieren der Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
19 einen Graphen, der ein Verfahren zum Berechnen einer Variation der Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, wenn die Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils erhöht ist;
20 einen Graphen, der ein Verfahren zum Berechnen jeder Reaktionsgeschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, wenn eine Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils erhöht ist;
21 ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erläutert;
22 eine Ansicht, die eine elektrische Struktur einer Sensor-Steuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform erläutert;
23 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Winkel der Ammoniak-Elektroden-Oberfläche hin zu der stromaufwärtigen Seite der Strömung des Abgases und einer Reaktionszeit sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
24 einen Graphen, der ein Verfahren zum Korrigieren der Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils als auch des zweiten Erfassungsteils gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
25 eine Ansicht, die eine elektrische Struktur einer Sensor-Steuereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform erläutert;
26 ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform erläutert;
27 ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform erläutert;
28 eine Ansicht, die einen Querschnitt zeigt, der eine Struktur der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erläutert;
29 eine Ansicht, die eine elektrische Struktur einer Sensor-Steuereinheit gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform erläutert.

Beschreibung der Ausführungsformen
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung angegeben werden.
Erste Ausführungsform
Wie in 1 und 5 gezeigt wird, beinhaltet die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein erstes Elementteil (Sauerstoff-Elementteil) 2, ein erstes Erfassungsteil 51, ein zweites Elementteil (Ammoniak-Elementteil) 3, ein zweites Erfassungsteil 52 und ein Empfindlichkeits-Korrekturteil 54. Das erste Elementteil 2 weist einen ersten Festelektrolytkörper 21 mit einer Ionenleitfähigkeit, ein Paar von ersten Elektroden 22 und 24, sowie eine Gaskammer 25 auf. Das Paar von ersten Elektroden 22 und 24 ist auf dem ersten Festelektrolytkörper 21 ausgebildet. Die Gaskammer 25 nimmt ein Zielgas G auf, das erfasst werden soll. Das Zielgas G wird durch ein Diffusionswiderstands-Teil 251 in die Gaskammer 25 eingeführt. Die Gaskammer 25 nimmt eine des Paars von ersten Elektroden 22 und 24 auf. Das erste Erfassungsteil 51 erfasst auf der Grundlage eines Beschränkungsstroms, der zwischen dem Paar von ersten Elektroden 22 und 24 fließt, eine erste Gaskomponenten-Konzentration in dem Zielgas G, das erfasst werden soll, wenn das Diffusionswiderstands-Teil 251 eine Strömungsmenge des Zielgases G in die Gaskammer 25 anpasst, und zwischen dem Paar von ersten Elektroden 22 und 24 wird eine Gleichstrom-Spannung angelegt.
Das zweite Elementteil 3 weist einen zweiten Festelektrolytkörper 31 mit einer Ionenleitfähigkeit sowie ein Paar von zweiten Elektroden 32 und 33 auf. Der zweite Festelektrolytkörper 31 ist durch einen Leitungskanal-Isolator 35 auf dem ersten Festelektrolytkörper 21 gestapelt. Das Paar von zweiten Elektroden 32 und 33 ist auf dem zweiten Festelektrolytkörper 31 ausgebildet. In einer Situation, in welcher eine des Paars von zweiten Elektroden 32 auf einer Außenoberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ausgebildet ist, welche zu dem Zielgas G freigelegt ist, das erfasst werden soll, ist das zweite Erfassungsteil 52 dazu konfiguriert, eine zweite Gaskomponenten-Konzentration in dem Zielgas G auf der Grundlage einer elektrischen Potentialdifferenz ΔV zu erfassen, die zwischen dem Paar von zweiten Elektroden 32 und 33 erzeugt wird.
Wie in 15 und 18 gezeigt wird, ist das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 dazu konfiguriert, auf der Grundlage einer Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51 und der zweiten Reaktionszeit T2 des zweiten Erfassungsteils 52 eine zweite Gaskomponenten-Konzentration zu korrigieren, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird, wenn sowohl das erste Erfassungsteil 51 als auch das zweite Erfassungsteil 52 ein Auftreten einer Variation einer gemeinsamen Gaskomponente erfassen, die in dem Zielgas G enthalten ist, das erfasst werden soll, welche nicht geringer ist bzw. nicht weniger beträgt als einen Referenz-Variationsbetrag. Sowohl das erste Erfassungsteil 51 als auch das zweite Erfassungsteil 52 weisen eine Erfassungs-Empfindlichkeit gegenüber der gemeinsamen Gaskomponente auf, die in dem Zielgas G enthalten ist, das erfasst werden soll.
Nachfolgend wird eine Beschreibung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angegeben werden.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1
Wie in 1 gezeigt wird, ist die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu konfiguriert, Gaskomponenten-Konzentrationen von nicht weniger als zwei Typen zu erfassen, die in dem Zielgas G enthalten sind, das erfasst werden soll. Die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ist ein Gassensor mit mehreren Komponenten. Die vorliegende Ausführungsform erfasst ein Abgas, das ausgehend von einer Maschine 7 mit interner Verbrennung ausgestoßen wird, als das Zielgas G, das NO_x (Stickstoffoxide) als eine erste Gaskomponente und Ammoniak (NH₃) als eine zweite Gaskomponente enthält.
Wie in 6 gezeigt wird, erfasst die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 eine NO_x-Konzentration und eine Ammoniak-Konzentration, die durch einen Katalysator 72 zum Reduzieren von NO_x in dem Abgasrohr 71 der Maschine 7 mit interner Verbrennung (Maschine) eines Fahrzeugs strömen. Das Zielgas G, das erfasst werden soll, ist ein Abgas, das ausgehend von der Maschine 7 mit interner Verbrennung ausgestoßen wird, und strömt in dem Abgasrohr 71. Eine chemische Zusammensetzung des Abgases variiert gemäß einem Verbrennungszustand in der Maschine 7 mit interner Verbrennung. In einer Situation mit fettem Kraftstoff, in welcher ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Maschine 7 mit interner Verbrennung höher ist als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wird eine Menge von HC (Kohlenwasserstoff), CO (Kohlenmonoxid), H₂ (Wasserstoff) etc., die in einem nicht verbrannten Gas enthalten sind, erhöht, und andererseits wird eine Menge von NO_x (Stickstoffoxid), z. B. NO, NO₂, N₂O etc., reduziert. In einer Situation mit magerem Kraftstoff, in welcher ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Maschine 7 mit interner Verbrennung niedriger ist als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wird eine Menge von HC, CO etc. in einer chemischen Zusammensetzung eines Abgases reduziert, und eine Menge von NO_x wird erhöht. Zusätzlich ist Sauerstoff (Luft) in einer Situation mit fettem Kraftstoff in dem Zielgas G, das erfasst werden soll, im Wesentlichen nicht vorhanden. In einer Situation mit magerem Kraftstoff ist mehr Sauerstoff (Luft) in dem Zielgas G enthalten, das erfasst werden soll.
Katalysator 72
Wie in 6 gezeigt wird, sind der Katalysator 72 und eine Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 in dem Abgasrohr 71 angeordnet. Der Katalysator 72 reduziert NO_x, und die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 führt dem Katalysator 72 ein Reduktionsmittel K zu, das Ammoniak enthält. Der Katalysator 72 beinhaltet Katalysatorträger, an welchen Ammoniak als das Reduktionsmittel K anhaftet. Eine Menge von Ammoniak auf den Katalysatorträgern in dem Katalysator 72 wird beim Fortschritt von dessen Reduktionsreaktion reduziert. Wenn eine Menge von Ammoniak, die an den Katalysatorträgern anhaftet, geringer ist, führt die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 den Katalysatorträgern zusätzliches Ammoniak zu. Die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 ist verglichen mit einer Stelle des Katalysators 72 in dem Abgasrohr 71 an einer Stelle auf der stromaufwärtigen Seite der Strömung des Abgases angeordnet. Wenn die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 Ammoniak einsprüht, wird in dem Abgasrohr 71 gasförmiges Ammoniak erzeugt. Harnwasser wird hydrolysiert, um gasförmiges Ammoniak zu erzeugen. Der Harnwassertank 731 wird mit der Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 verbunden.
Die Maschine 7 mit interner Verbrennung, die bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist eine Dieselmaschine, die eine Verbrennung durchführt, welche die Selbstzündung von Leichtöl nutzt. Der Katalysator 72 ist eine selektive katalytische Reduktion (engl. selective catalytic reduction; SCR), die eine chemische Reaktion von NO_x (Stickstoffoxid) und Ammoniak (NH₃) durchführt, um so Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) zu erzeugen.
Es ist annehmbar, einen Oxidations-Katalysator (DOC, nicht näher dargestellt) und einen Filter (DPF, nicht näher dargestellt) an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 72 in dem Abgasrohr 71 anzuordnen. Der DOC oxidiert NO zu NO₂ (Oxidation) und verringert eine Menge von CO, HC (Kohlenwasserstoff) etc. in dem Abgasrohr. Der DPF sammelt Feinstaub, der in einem Abgas enthalten ist.
Gassensor mit mehreren Komponenten
Wie in 6 gezeigt wird, ist die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 72 in dem Abgasrohr 71 angeordnet. Im Detail ist ein Sensor-Hauptkörper 100 bei der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 in dem Abgasrohr 71 angeordnet. Eine Sensor-Steuereinheit (engl. sensor control unit; SCU) als ein Steuerungsteil der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ist an einer externen Stelle des Abgasrohrs 71 angeordnet. Die vorliegende Ausführungsform wird die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 auch als den Sensor-Hauptkörper 100 bezeichnen.
Die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist dazu konfiguriert, als ein Gassensor mit mehreren Komponenten (oder ein zusammengesetzter Sensor) eine Ammoniak-Konzentration und eine NO_x-Konzentration zu erfassen. Die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 verwendet eine Sauerstoffkonzentration, um eine Ammoniak-Konzentration zu korrigieren. Ein Maschinensteuereinheit (ECU) 50 als eine Steuervorrichtung der Maschine 7 mit interner Verbrennung verwendet eine Ammoniak-Konzentration und eine NO_x-Konzentration, die ausgehend von der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 übertragen werden, um so einen Zeitpunkt zu bestimmen, um dem Abgasrohr 71 Ammoniak als das Reduktionsmittel K der Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 zuzuführen.
Die Maschine 7 mit interner Verbrennung verwendet die Maschinensteuereinheit 50, eine Sensor-Steuereinheit 5 und verschiedene elektronische Steuereinheiten. Die Sensor-Steuereinheit 5 steuert den Betrieb der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1. Diese Steuereinheiten sind aus verschiedenen Typen von Computern (Verarbeitungseinheiten) zusammengesetzt.
Die Maschinensteuereinheit 50 ist dazu konfiguriert, die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 anzuweisen, Harnwasser einzuspritzen, um so Ammoniak in den Katalysator 72 zuzuführen, wenn die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ein Vorhandensein von NO_x erfasst, das in dem Zielgas G enthalten ist, das erfasst werden soll. Die Erfassung des Vorhandenseins von NO_x in dem Zielgas G gibt einen unzureichenden Zustand von Ammoniak in dem Katalysator 72 an. Andererseits erfasst die Maschinensteuereinheit 50, dass der Katalysator 72 eine überschüssige Menge von Ammoniak enthält, wenn das Vorhandensein von Ammoniak in dem Zielgas G erfasst wird. Die Maschinensteuereinheit 50 stoppt, dass die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 Ammoniak einspritzt, um die Zufuhr von Ammoniak in den Katalysator 72 zu stoppen. Es ist vorzuziehen, dass eine zweckmäßige Menge von Ammoniak in den Katalysator 72 zugeführt wird, um so NO_x zu reduzieren.
Die Ammoniak-Zufuhr-Steuerung durch die Maschinensteuereinheit 50 ermöglicht, dass eine NO_x-Konzentrationsfläche und eine Ammoniak-Konzentrationsfläche in dem Zielgas G an der stromabwärtigen Seite (Katalysatorauslass 721) des Katalysators 72 und um die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 verschiedene Zustände aufweisen, wie beispielsweise einen Reduktionszustand, in welchem NO_x zweckmäßig durch Ammoniak reduziert wird, einen NO_x-Überschuss-Emissionszustand, in welchem sich eine NO_x-Emissionsmenge erhöht, und einen Überschuss-Ammoniak-Emissionszustand, bei welchem sich eine Ammoniak-Emissionsmenge gemäß einem Verstreichen von Zeit erhöht.
Der Hauptkörper 100 des Sensors
Wie in 7 gezeigt wird, beinhaltet der Sensor-Hauptkörper 100 der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ein Sensorelement 10, eine Gehäuseeinhausung 61, eine Abdeckung 62 auf der oberen Endseite und eine Abdeckung 63 auf der Basisendseite. Ein erstes Elementteil (Sauerstoff-Elementteil) 2, ein zweites Elementteil (Ammoniak-Elementteil) 3 etc. sind in dem Sensorelement 10 ausgebildet. Die Gehäuseeinhausung 61 steht mit einem Anbringungsteil 711 des Abgasrohrs 71 in Eingriff. Die Abdeckung 62 auf der oberen Endseite ist an der oberen Endseite der Gehäuseeinhausung 61 montiert, um so das Sensorelement 10 zu schützen. Die Abdeckung 63 auf der Basisendseite ist an der Basisendseite der Gehäuseeinhausung 61 montiert, um so die elektrischen Drähte des Sensorelements 10 zu schützen.
Die Gehäuseeinhausung 61 beinhaltet ein Schraubenspindelteil 611, das mit einem Hohlschraubenteil 712 des Anbringungsteils 711 des Abgasrohrs 71 in Eingriff stehen soll, durch welches das Zielgas G strömt, das erfasst werden soll. Die Abdeckung 62 auf der oberen Endseite beinhaltet ein zylindrisches Teil 621 und ein Basisteil 622. Das zylindrische Teil 621 ist an der Gehäuseeinhausung 61 montiert. Das Basisteil 622 verstopft ein oberes Endteil des zylindrischen Teils 621. In dem zylindrischen Teil 621 und dem Basisteil 622 sind Durchgangslöcher 623 ausgebildet, durch welche das Zielgas G strömt, das erfasst werden soll. Die Durchgangslöcher 623 sind entlang einer Umfangsrichtung des zylindrischen Teils 621 ausgebildet.
7 zeigt eine schematische Ansicht, welche die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 zeigt. Es ist möglich, dass diese verschiedene Formen der Abdeckung 62 auf der oberen Endseite und der Durchgangslöcher 623 aufweist, die in der Abdeckung 62 auf der oberen Endseite ausgebildet sind. Es ist zum Beispiel annehmbar, dass die Abdeckung 62 auf der oberen Endseite eine doppelte Abdeckungsstruktur aufweist, die aus einer innenseitigen Abdeckung und einer außenseitigen Abdeckung, die an der Außenumfangsseite der innenseitigen Abdeckung angeordnet ist, zusammengesetzt ist.
Das Sensorelement 100
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, beinhaltet das Sensorelement 10 das erste Elementteil (Sauerstoff-Elementteil) 2 und das zweite Elementteil (Ammoniak-Elementteil) 3. Das erste Elementteil 2 erfasst eine Sauerstoffkonzentration und eine NO_x-Konzentration. Das zweite Elementteil 3 erfasst die Ammoniak-Konzentration. Ferner beinhaltet das Sensorelement 10 den ersten Festelektrolytkörper 21 und den zweiten Festelektrolytkörper 31. Der erste Festelektrolytkörper 21 bildet das erste Elementteil 2 aus. Der zweite Festelektrolytkörper 31 bildet das zweite Elementteil 3 aus. Wie in 1 bis 3 gezeigt wird, ist ein Heizvorrichtungsteil 4 in dem Sensorelement 10 ausgebildet, um so das erste Elementteil 2 und das zweite Elementteil 3 zu erwärmen.
Das Sensorelement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine rechteckige Form auf, die in einer Richtung eine lange Seite aufweist. Ein Diffusionswiderstands-Teil 251 ist an dem Teil auf der oberen Endseite des Sensorelements 10 in dessen Längsrichtung ausgebildet. Wie in 1 gezeigt wird, gibt ein Bezugszeichen D die Längsrichtung des Sensorelements 10 an, ein Bezugszeichen D1 gibt die obere Endseite in der Längsrichtung D an, und ein Bezugszeichen D2 gibt die Basisendseite in der Längsrichtung D an. Die obere Endseite der Gehäuseeinhausung 61 und die obere Endseite D1 in der Längsrichtung D des Sensorelements 10 sind auf der gleichen Seite angeordnet.
Der erste Festelektrolytkörper 21 und der zweite Festelektrolytkörper 31 weisen eine rechteckige Parallelepiped-Plattenform auf. Die Isolatorplatten 26, 35 und 42 sind auf dem ersten Festelektrolytkörper 21 und dem zweiten Festelektrolytkörper 31 gestapelt. Ein Referenzgas-Leitungskanal 34 ist in der Leitungskanal-Isolatorplatte 35 ausgebildet, die zwischen dem ersten Festelektrolytkörper 21 und dem zweiten Festelektrolytkörper 31 gestapelt ist. Eine zweite Referenzelektrode 33 ist in dem Referenzgas-Leitungskanal 34 angeordnet. Auf einer Außenoberfläche 311 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ist die Ammoniak-Elektrode 32 ausgebildet. Die Außenoberfläche 311 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ist eine der Außenoberflächen (äußersten Oberflächen) des Sensorelements 10, in welches das Zielgas G, das erfasst werden soll, mit einer vorgegebenen Rate strömt.
Das erste Elementteil 2 und das zweite Elementteil 3
Wie in 1 bis 4 gezeigt wird, sind die Pumpelektrode 22 und die NO_x-Elektrode 23 auf der Außenoberfläche 211 des ersten Festelektrolytkörpers 21 ausgebildet, benachbart zu welcher die Gaskammer 25 angeordnet ist. Die Gaskammer 25 nimmt die Pumpelektrode 22 und die NO_x-Elektrode 23 auf. Die Pumpelektrode 22 passt eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G, das erfasst werden soll, in der Gaskammer 25 an. Die NO_x-Elektrode 23 erfasst eine NO_x-Konzentration in dem Zielgas G in der Gaskammer 25, nachdem die Pumpelektrode 22 die Sauerstoffkonzentration anpasst. Der Referenzgas-Leitungskanal 34 und die erste Referenzelektrode 24 sind auf der Innenoberfläche 212 des ersten Festelektrolytkörpers 21 ausgebildet, die hinsichtlich einer Stelle gegenüber der Außenoberfläche angeordnet ist, die benachbart zu der Gaskammer 25 angeordnet ist. Das Referenzgas A wird in den Referenzgas-Leitungskanal 34 eingeführt. Der Referenzgas-Leitungskanal 34 nimmt die erste Referenzelektrode 24 auf. Das Paar von ersten Elektroden 22 und 24 ist aus der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 zusammengesetzt. Das erste Erfassungsteil 51 ist dazu konfiguriert, eine Sauerstoffkonzentration als eine erste Gaskomponenten-Konzentration zu erfassen.
Das Sauerstoff-Elementteil 2 als das erste Elementteil 2 ist aus dem ersten Festelektrolytkörper 21, der Pumpelektrode 22, der NO_x-Elektrode 23, der ersten Referenzelektrode 24, der Gaskammer 25 und dem Diffusionswiderstands-Teil 251 zusammengesetzt. Die vorliegende Ausführungsform verwendet die erste Elektrode, welche zu dem Zielgas G in der Gaskammer 25 freigelegt ist, als die Pumpelektrode 22, und verwendet die erste Elektrode, die in dem Referenzgas-Leitungskanal 34 angeordnet ist und zu dem Referenzgas A freigelegt ist, als die erste Referenzelektrode 24. Es ist zudem annehmbar, die erste Elektrode, die zu dem Zielgas G in der Gaskammer 25 freigelegt ist, als die NO_x-Elektrode 23 zu verwenden.
Auf der Außenoberfläche 311 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ist die Ammoniak-Elektrode als eine Mischpotential-Elektrode ausgebildet. Die Ammoniak-Elektrode erfasst ein Mischpotential, das erzeugt wird, wenn eine elektrochemische Reduktionsreaktion von Sauerstoff, der in dem Zielgas G enthalten ist, und eine elektrochemische Oxidationsreaktion von Ammoniak, das in dem Zielgas G enthalten ist, ausgeglichen sind. Die zweite Referenzelektrode 33, die in dem Referenzgas-Leitungskanal 34 untergebracht ist, ist auf der Innenoberfläche 312 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ausgebildet. Die zweite Referenzelektrode 33 ist benachbart zu dem Referenzgas-Leitungskanal 34 auf der Innenoberfläche 312 angeordnet.
Das Ammoniak-Elementteil 3 als das zweite Elementteil 3 ist aus dem zweiten Festelektrolytkörper 31, der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 zusammengesetzt. Eine des Paars von zweiten Elektroden 32 und 33 wirkt als die Ammoniak-Elektrode (Mischpotential-Elektrode) 32, die zu dem Zielgas G freigelegt ist, das erfasst werden soll. Die andere des Paars von zweiten Elektroden 32 und 33 wirkt als die zweite Referenzelektrode 33, die in dem Referenzgas-Leitungskanal 34 angeordnet ist, welche zu dem Referenzgas A freigelegt ist.
Das erste Erfassungsteil 51 und das zweite Erfassungsteil 52
Wie in 1 und 5 gezeigt wird, erfasst das erste Erfassungsteil 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Sauerstoffkonzentration als die erste Gaskomponenten-Konzentration. Das erste Erfassungsteil 51 ist aus einem Pumpteil 511, einem Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und einem Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 zusammengesetzt. Das Pumpteil 511 wird später beschrieben werden. Das zweite Erfassungsteil 52 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfasst eine Ammoniak-Konzentration als die zweite Gaskomponenten-Konzentration. Das zweite Erfassungsteil 52 ist aus einem Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 und einem Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 zusammengesetzt. Das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 wird später beschrieben werden. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet eine Variation hinsichtlich einer Sauerstoffkonzentration als die gemeinsame Gaskomponente.
Wie bei der zweiten Ausführungsform gezeigt werden wird, ist es möglich, eine Struktur aufzuweisen, bei welcher das erste Erfassungsteil 51 eine NO_x-Konzentration als die erste Gaskomponenten-Konzentration erfasst. Bei dieser Struktur ist das erste Erfassungsteil 51 aus einem NO_x-Erfassungsteil 514 und einen NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 zusammengesetzt, welche später beschrieben werden.
Sauerstoff in dem Zielgas G, das erfasst werden soll, wird durch die Gaskammer 25 in dem Pumpteil 511 abgeführt. Das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 erfasst einen Beschränkungsstrom, der zwischen der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 erzeugt wird. Das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 berechnet eine Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage des Beschränkungsstroms.
Das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst ein Mischpotential (Potentialdifferenz) ΔV, das zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 erzeugt wird. Das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 berechnet auf der Grundlage des Mischpotentials eine Ammoniak-Konzentration.
Die Sensor-Steuereinheit 5
Wie in 1 und 5 gezeigt wird, sind das erste Erfassungsteil 51 und das zweite Erfassungsteil 52 in der Sensor-Steuereinheit in der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ausgebildet. Die Sensor-Steuereinheit 5 weist ein Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 auf, welches einen Fehler der Potentialdifferenz ΔV oder der zweiten Gaskomponenten-Konzentration korrigiert. Die Potentialdifferenz ΔV wird aufgrund einer Empfindlichkeitsverschiebung von Ammoniak erzeugt, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird. Die Sensor-Steuereinheit 5 weist ein Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 auf, welches einer Heizvorrichtung 41, die das Heizvorrichtungsteil 4 ausbildet, elektrische Leistung zuführt.
Detaillierte Erläuterung des Ammoniak-Elementteils 3 als das zweite Elementteil 3
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, ist das Ammoniak-Elementteil 3 als das zweite Elementteil 3 ein Teil des Sensorelements 10, welches eine Ammoniak-Konzentration erfasst. Das Ammoniak-Elementteil 3 ist aus dem zweiten Festelektrolytkörper 31, der eine Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweist, der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 zusammengesetzt. Auf der Außenoberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ist die Ammoniak-Elektrode 32 ausgebildet und zu dem Zielgas G freigelegt, das erfasst werden soll. Auf der Innenoberfläche 312 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ist die zweite Referenzelektrode 33 ausgebildet und zu dem Referenzgas A freigelegt. Das Paar von zweiten Elektroden 32 und 33 ist aus der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 zusammengesetzt.
Der zweite Festelektrolytkörper 31 weist eine Plattenform auf und ist aus einem Zirconiumdioxid-Material hergestellt, das bei einer vorgegebenen Temperatur eine Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweist. Das Zirconiumdioxid-Material kann aus verschiedenen Materialien, z. B. Zirconiumdioxid als ein Hauptmaterial, zusammengesetzt sein. Es ist möglich, ein Seltenerdmetalloxid, z. B. Yttriumoxid, als das Zirconiumdioxid-Material zu verwenden, oder ein stabilisiertes Zirconiumdioxid oder ein teilweise stabilisiertes Zirconiumdioxid zu verwenden, bei welchem ein Teil des Zirconiumdioxids durch ein Erdalkalimetall ersetzt wird.
Die Ammoniak-Elektrode 32 ist aus einem Edelmetallmaterial hergestellt, das Gold (Au) enthält, das eine katalytische Aktivität gegenüber Ammoniak und Sauerstoff aufweist. Es ist möglich, dass die Ammoniak-Elektrode 32 Edelmetallmaterialien aufweist, die aus einer Pt-(Platin-)Au-(Gold-)Legierung, Pt-Pd (Palladium), Au-Pd-Legierung etc. zusammengesetzt sind. Die zweite Referenzelektrode 33 ist aus einem Edelmetallmaterial, z. B. Platin (Pt), zusammengesetzt, das eine katalytische Aktivität gegenüber Sauerstoff aufweist. Es ist annehmbar, dass die Ammoniak-Elektrode 32 und die zweite Referenzelektrode 33 ein Zirconiumdioxid-Material enthalten, welche zu einem gemeinsamen Material werden, wenn diese mit dem zweiten Festelektrolytkörper 31 gesintert werden.
Die Außenoberfläche 311 des zweiten Festelektrolytkörpers 31, die zu dem Zielgas G freigelegt sein soll, das erfasst werden soll, bildet die äußerste Oberfläche des Sensorelements 10 der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 aus. Die Ammoniak-Elektrode 32, die auf der Außenoberfläche 311 ausgebildet ist, steht geeignet mit dem Zielgas G in Kontakt. Auf der Oberfläche der Ammoniak-Elektrode 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist keine Schutzschicht ausgebildet, die aus einem porösen Körper etc. zusammengesetzt ist. Die Ammoniak-Elektrode 32 steht ohne Diffusions- und Geschwindigkeitsbeschränkungen mit dem Zielgas G in Kontakt. Es ist möglich, auf der Oberfläche der Ammoniak-Elektrode 32 eine Schutzschicht auszubilden, welche die Strömungsrate des Zielgases G nicht beschränkt.
Die zweite Referenzelektrode 32, die auf der Innenoberfläche 312 des zweiten Festelektrolytkörpers 312 ausgebildet ist, ist zur Luft als das Referenzgas A freigelegt. Ein Referenz-Leitungskanal (Luft-Leitungskanal) 34, in welchen Luft eingeführt wird, ist in der Innenoberfläche 312 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ausgebildet.
Das Potential-Erfassungsteil 512 und die Potentialdifferenz ΔV
Wie in 1 gezeigt wird, ist eine Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird, welches das zweite Erfassungsteil 52 ausbildet, ein Mischpotential, das erzeugt wird, wenn eine elektrochemische Reduktionsreaktion (nachfolgend kurz Reduktionsreaktion) von Sauerstoff, der in dem Zielgas G enthalten ist, und eine elektrochemische Oxidationsreaktion (nachfolgend kurz Oxidationsreaktion) von Ammoniak, das in dem Zielgas G enthalten ist, ausgeglichen sind. Das zweite Erfassungsteil 52 ist eine Vorrichtung eines Mischpotential-Typs als ein Potentialdifferenz-Typ. Das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 ist dazu konfiguriert, eine Potentialdifferenz ΔV zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 zu erfassen, die erzeugt wird, wenn ein Reduktionsstrom der Reduktionsreaktion an der Ammoniak-Elektrode 32 gleich einem Oxidationsstrom der Oxidationsreaktion von Ammoniak wird.
Das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfasst eine Potentialdifferenz ΔV zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33, die erzeugt wird, wenn an der Ammoniak-Elektrode 32 ein Mischpotential erzeugt wird. Eine Oxidationsreaktion von Ammoniak und eine Reduktionsreaktion von Sauerstoff treten an der Ammoniak-Elektrode 32 gleichzeitig auf, wenn Ammoniak und Sauerstoff in dem Zielgas G vorhanden sind, das erfasst werden soll, welches mit der Ammoniak-Elektrode 32 in Kontakt steht. Es ist möglich, die Oxidationsreaktion von Ammoniak als 2NH₃ + 3O^2- → N₂ + 3H₂O + 6e^- darzustellen. Es ist auch möglich, die Reduktionsreaktion von Sauerstoff als O₂ + 4e^- = → 2O^2- darzustellen. Ein Mischpotential von Ammoniak und Sauerstoff an der Ammoniak-Elektrode 32 wird als ein elektrisches Potential erzeugt, wenn die Oxidationsreaktion(srate) von Ammoniak gleich der Reduktionsreaktion(srate) von Sauerstoff wird.
8 zeigt eine Ansicht, die ein Mischpotential erläutert, das an der Ammoniak-Elektrode 32 erzeugt wird. Die Längsachse in 8 stellt ein elektrisches Potential (Potentialdifferenz ΔV) der Ammoniak-Elektrode 32 bezüglich der zweiten Referenzelektrode 33 dar, und die vertikale Achse stellt einen Strom dar, der zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 fließt, um so eine Variation des Mischpotentials zu zeigen. Eine erste Linie L1 in 8 stellt eine Beziehung zwischen einem elektrischen Potential und einem Strom dar, wenn die Oxidationsreaktion von Ammoniak an der Ammoniak-Elektrode 32 auftritt. Eine zweite Linie L2 in 8 stellt eine Beziehung zwischen einem elektrischen Potential und einem Strom dar, wenn die Reduktionsreaktion von Sauerstoff an der Ammoniak-Elektrode 32 auftritt. In 8 steigen die erste Linie L1 und die zweite Linie L2 stetig.
Die Potentialdifferenz ΔV von 0 (null) stellt dar, dass das elektrische Potential der Ammoniak-Elektrode 32 gleich dem elektrischen Potential der zweiten Referenzelektrode 33 ist. Ein Mischpotential ist ein elektrisches Potential, wenn ein Strom an einer positiven Seite auf der ersten Linie L1, welche die Oxidationsreaktion von Ammoniak darstellt, mit einem Strom an einer negativen Seite der zweiten Linie L2, welche die Reduktionsreaktion von Sauerstoff darstellt, ausgeglichen wird. Das Mischpotential an der Ammoniak-Elektrode 32 wird als ein elektrisches Potential an einer negativen Seite zu der zweiten Referenzelektrode 33 erfasst.
Wie in 9 gezeigt wird, weist die erste Linie L1, welche die Oxidationsreaktion von Ammoniak darstellt, eine große Neigung 0 auf, wenn das Zielgas G, das erfasst werden soll, eine hohe Ammoniak-Konzentration aufweist. In diesem Fall wird das elektrische Potential hin zu der negativen Seite verschoben, wenn der Strom an der positiven Seite auf der ersten Linie L1 mit dem Strom an der negativen Seite auf der zweiten Linie L2 ausgeglichen wird. Entsprechend wird das elektrische Potential an der Ammoniak-Elektrode 32 relativ zu der zweiten Referenzelektrode 33, die hin zu der negativen Seite der Ammoniak-Elektrode 32 verschoben ist, hin zu der negativen Seite verschoben, je höher die Ammoniak-Konzentration wird. Mit anderen Worten ist die Potentialdifferenz (Mischpotential) ΔV zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 umso größer, je höher die Ammoniak-Konzentration ist. Das heißt, je höher die Ammoniak-Konzentration ist, desto größer wird die Potentialdifferenz ΔV. Entsprechend ist es möglich, auf der Grundlage der Erfassung der Potentialdifferenz ΔV eine Ammoniak-Konzentration in dem Zielgas G zu erfassen.
Wie in 10 gezeigt wird, weist die zweite Linie L2, welche die Reduktionsreaktion von Sauerstoff darstellt, eine große Neigung θs auf, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G hoch wird. In diesem Fall wird das elektrische Potential hin zu null auf der negativen Seite verschoben, wenn der Strom an der positiven Seite auf der ersten Linie L1 mit dem Strom an der negativen Seite auf der zweiten Linie L2 ausgeglichen wird. Entsprechend wird das elektrische Potential an der negativen Seite der Ammoniak-Elektrode 32 zu der zweiten Referenzelektrode 33 umso stärker reduziert, je höher die Sauerstoffkonzentration wird. Mit anderen Worten wird die Potentialdifferenz (Mischpotential) ΔV zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 umso kleiner, je höher die Sauerstoffkonzentration ist. Je höher die Sauerstoffkonzentration wird, ist es entsprechend möglich, die Erfassungsgenauigkeit der Ammoniak-Konzentration zu steigern, indem die Korrektur des elektrischen Potentials ΔV oder der Ammoniak-Konzentration durchgeführt wird.
Detaillierte Erläuterung des Sauerstoff-Elementteils 2 als das erste Elementteil 2
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, ist das Sauerstoff-Elementteil 2 als das erste Elementteil 2 ein Teil des Sensorelements 10, um eine Sauerstoffkonzentration und eine NO_x-Konzentration zu erfassen. Das Sauerstoff-Elementteil 2 beinhaltet den ersten Festelektrolytkörper 21 mit Sauerstoffionenleitfähigkeit, die Pumpelektrode 22 und die NO_x-Elektrode 23 sowie die erste Referenzelektrode 24. Auf der Außenoberfläche 211 des ersten Festelektrolytkörpers 21 sind die Pumpelektrode 22 und die NO_x-Elektrode 23 ausgebildet und zu dem Zielgas G freigelegt, das erfasst werden soll. Auf der Innenoberfläche 212 des ersten Festelektrolytkörpers 21 ist die erste Referenzelektrode 24 ausgebildet und zu dem Referenzgas A freigelegt. Das Paar von ersten Elektroden 22 und 24 ist aus der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 zusammengesetzt. Das Sauerstoff-Elementteil 2 weist die Gaskammer 25 auf, in welcher die Pumpelektrode 22 und die NO_x-Elektrode 23 aufgenommen bzw. untergebracht sind. Das Zielgas G, das erfasst werden soll, wird durch das Diffusionswiderstands-Teil 251 in die Gaskammer 25 eingeführt.
Der erste Festelektrolytkörper 21 ist dem zweiten Festelektrolytkörper 31 durch den Referenzgas-Leitungskanal 34 zugewandt angeordnet. Der erste Festelektrolytkörper 21 weist eine Plattenform auf und ist aus einem Zirconiumdioxid-Material hergestellt, das bei einer vorgegebenen Temperatur eine Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweist. Dieses Zirconiumdioxid-Material ist das gleiche wie das des zweiten Festelektrolytkörpers 31.
Wie in 1, 2 und 4 gezeigt wird, ist die Gaskammer 25 in Kontakt mit der Außenoberfläche 211 des ersten Festelektrolytkörpers 21 ausgebildet. Die Gaskammer 25 wird unter Verwendung eines Gaskammer-Isolators 26 ausgebildet. Der Gaskammer-Isolator 26 ist aus einem Keramikmaterial hergestellt, z. B. Aluminiumoxid etc. Das Diffusionswiderstands-Teil 251 ist als eine poröse Keramikschicht ausgebildet, durch welche das Zielgas G, das erfasst werden soll, eingeführt wird. Das Diffusionswiderstands-Teil 251 beschränkt eine Diffusionsrate des Zielgases G.
Auf der Außenoberfläche 211 des ersten Festelektrolytkörpers 21 ist die Pumpelektrode 22 ausgebildet. Die Pumpelektrode 22 ist in der Gaskammer 25 untergebracht und zu dem Zielgas G freigelegt. Auf der Außenoberfläche 211 des ersten Festelektrolytkörpers 21 ist die NO_x-Elektrode 23 ausgebildet. Die NO_x-Elektrode 23 ist in der Gaskammer 25 untergebracht und zu dem Zielgas G freigelegt, nachdem die Pumpelektrode 22 die Sauerstoffkonzentration anpasst. Auf der Innenoberfläche 212 des ersten Festelektrolytkörpers 21, welche gegenüber der Außenoberfläche 211 ausgebildet ist, ist die erste Referenzelektrode 24 ausgebildet.
Die Pumpelektrode 22 ist aus einem Edelmetallmaterial hergestellt, das eine katalytische Aktivität gegenüber Sauerstoff und keine Aktivität gegenüber NO_x aufweist. Es ist möglich, die Pumpelektrode 22 unter Verwendung eines Edelmetallmaterials, z. B. einer Pt-Au-Legierung, oder eines Materials, das Pt oder Au enthält, auszubilden. Die NO_x-Elektrode 23 ist aus einem Edelmetallmaterial hergestellt, das eine katalytische Aktivität gegenüber NO_x und Sauerstoff aufweist. Es ist möglich, die NO_x-Elektrode 23 unter Verwendung eines Edelmetallmaterials, das eine Pt-Rh-(Rhodium-)Legierung enthält, oder eines Materials, das Pt oder Rh enthält, auszubilden. Die erste Referenzelektrode 24 ist unter Verwendung eines Edelmetallmaterials, z. B. Pt, ausgebildet, das eine katalytische Aktivität gegenüber Sauerstoff aufweist. Es ist annehmbar, dass die Pumpelektrode 22, die NO_x-Elektrode 23 und die erste Referenzelektrode 24 ein Zirconiumdioxid-Material als ein gemeinsames Material beinhalten, wenn diese mit dem ersten Festelektrolytkörper 21 gesintert werden.
Die erste Referenzelektrode 24 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist gegenüber der Stelle der Pumpelektrode 22 durch den ersten Festelektrolytkörper 21 sowie an einer Stelle gegenüber der Stelle der NO_x-Elektrode 23 durch den ersten Festelektrolytkörper 21 ausgebildet. Es ist annehmbar, die erste Referenzelektrode 24 auf der ganzen Fläche einer der Stellen gegenüber der Pumpelektrode 22 und der Stelle gegenüber der NO_x-Elektrode 23 auszubilden.
Wie in 1 bis 3 gezeigt wird, ist die erste Referenzelektrode 24, die auf der Innenoberfläche 212 des ersten Festelektrolytkörpers 21 ausgebildet ist, zur Luft als dem Referenzgas A freigelegt. Der erste Festelektrolytkörper 21 und der zweite Festelektrolytkörper 31 sind durch die Leitungskanal-Isolatorplatte 35 gestapelt, welche den Referenzgas-Leitungskanal 34 ausbildet. Die Leitungskanal-Isolatorplatte 35 ist aus einem Keramikmaterial hergestellt, z. B. Aluminiumoxid etc.
Der Referenzgas-Leitungskanal 34 ist derart ausgebildet, dass dieser eine Struktur aufweist, bei welcher die erste Referenzelektrode 24, die auf der Innenoberfläche 212 des ersten Festelektrolytkörpers 21 ausgebildet ist, und die zweite Referenzelektrode 33, die auf der Innenoberfläche 312 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 ausgebildet ist, zur Luft freigelegt sind. Die erste Referenzelektrode 24 und die zweite Referenzelektrode 33 sind in dem Referenzgas-Leitungskanal 34 untergebracht.
Der Referenzgas-Leitungskanal 34 ist ausgehend von einer Basisendseite des Sensorelements 10 zu einer Stelle gegenüber der Stelle der Gaskammer 25 ausgebildet.
Wie in 7 gezeigt wird, wird das Referenzgas A durch Öffnungslöcher, die in der Abdeckung 63 auf der Basisendseite des Sensorkörpers 100 ausgebildet sind, in die Innenseite der Abdeckung 63 auf der Basisendseite eingeführt. Das Referenzgas A wird durch das Öffnungsteil an der Basisendseite des Referenzgas-Leitungskanals 34 ferner in das Innere des Referenzgas-Leitungskanals 34 eingeführt. Das Sensorelement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist den Referenzgas-Leitungskanal 34 auf, der zwischen dem ersten Festelektrolytkörper 21 und dem zweiten Festelektrolytkörper 31 ausgebildet ist. Diese Struktur ermöglicht es, dass die gesamte erste Referenzelektrode 24 und die zweite Referenzelektrode 33 zur Luft freigelegt sind.
Das Pumpteil 511, das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513
Wie in 1 und 5 gezeigt wird, ist das Pumpteil 511 derart ausgebildet, dass dieses dem Zielgas G in der Gaskammer 25 Sauerstoff entzieht, wenn zwischen der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 ein Gleichstrom zugeführt wird. Wenn zwischen der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 ein Gleichstrom zugeführt wird, wandern Sauerstoffionen von dem Sauerstoff, das in dem Zielgas G in der Gaskammer 25 enthalten ist, durch den ersten Festelektrolytkörper 21 zu der ersten Referenzelektrode 24, und werden ausgehend von der ersten Referenzelektrode 24 zu dem Referenzgas-Leitungskanal 34 abgeführt. Dies passt eine Sauerstoffkonzentration in der Gaskammer 25 an deren notwendige Konzentration an, um so NO_x zu erfassen.
Das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 ist dazu konfiguriert, einen Beschränkungsstrom als einen Gleichstrom (Pumpenstrom) zu erfassen, welcher zwischen der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 fließt, wenn das Pumpteil 511 zwischen der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 einen Gleichstrom vorsieht. Das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 ist dazu konfiguriert, eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G auf der Grundlage eines Beschränkungsstroms zu erfassen, der durch das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 erfasst wird. Das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 erfasst einen Gleichstrom, welcher proportional zu einer Sauerstoffmenge ist, die durch das Pumpteil 511 ausgehend von der Gaskammer 25 zu dem Referenzgas-Leitungskanal 34 abgeführt wird.
Das Pumpteil 511 führt Sauerstoff in der Gaskammer 25 zu dem Referenzgas-Leitungskanal 34 ab, bis die Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G in der Gaskammer 25 zu einer vorgegebenen Konzentration verändert wird. Entsprechend ist es möglich, dass das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G berechnet, welches das Sauerstoff-Elementteil 2 und das Ammoniak-Elementteil 3 erreicht, während der Beschränkungsstrom überwacht wird, der durch das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 erfasst wird.
Das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 korrigiert auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration, die durch das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 berechnet wird, eine Ammoniak-Konzentration.
Das NO_x-Erfassungsteil 514 und das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515
Wie in 1 und 5 gezeigt wird, ist das NO_x-Erfassungsteil 514 dazu konfiguriert, einen Gleichstrom (Sensorstrom) zu erfassen, welcher zwischen der NO_x-Elektrode 23 und der ersten Referenzelektrode 24 fließt, wenn zwischen der NO_x-Elektrode 23 und der ersten Referenzelektrode 24 als einer positiven Seite ein Gleichstrom zugeführt wird. Das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil515 berechnet eine nicht korrigierte NO_x-Konzentration in dem Zielgas G auf Grundlage des Beschränkungsstroms, der durch das NO_x-Erfassungsteil 514 erfasst wird. Das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 berechnet eine korrigierte NO_x-Konzentration, die ermittelt wird, indem eine Ammoniak-Konzentration, die durch das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 erfasst wird, von einer nicht korrigierten NO_x-Konzentration subtrahiert wird. Das NO_x-Erfassungsteil 514 erfasst zusätzlich zu NO_x das Vorhandensein von Ammoniak. Das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil515 ermittelt eine Ist-Erfassungsmenge von NO_x, indem dieses die erfasste Menge von Ammoniak von der erfassten Menge von NO_x subtrahiert.
Das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil515 sieht zwei Typen einer NO_x-Konzentration vor. Die NO_x-Konzentration, die auf Grundlage eines Stroms berechnet wird, der in dem NO_x-Erfassungsteil 514 erzeugt wird, ist eine nicht korrigierte NO_x-Konzentration. Die nicht korrigierte NO_x-Konzentration enthält eine Ammoniak-Konzentration von Ammoniak, die an der NO_x-Elektrode 23 reagiert. Andererseits wird die korrigierte NO_x-Konzentration ermittelt, indem die Ammoniak-Konzentration, die durch das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 ermittelt wird, von der nicht korrigierten NO_x-Konzentration, die durch das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 ermittelt wird, subtrahiert wird. Die korrigierte NO_x-Konzentration stellt eine NO_x-Konzentration ohne irgendeinen Einfluss von Ammoniak dar.
Die NO_x-Elektrode 23 steht mit dem Zielgas G in Kontakt, bei welchem eine Sauerstoffkonzentration durch die Pumpelektrode 22 angepasst wird. Wenn zwischen der NO_x-Elektrode 23 und der ersten Referenzelektrode 24 ein Gleichstrom angelegt wird, wird NO_x, das mit der NO_x-Elektrode 23 in Kontakt steht, zu Stickstoff und Sauerstoff zersetzt. Sauerstoff wird zu Sauerstoffionen, und die Sauerstoffionen treten durch die erste Referenzelektrode 24 in den ersten Festelektrolytkörpers 21 ein. Die Sauerstoffionen werden ausgehend von der ersten Referenzelektrode 24 zu dem Referenzgas-Leitungskanal 34 abgeführt. NO_x, das durch Oxidation von Ammoniak erzeugt wird, erreicht die NO_x-Elektrode 23. Dieses NO_x wird zu Stickstoff und Sauerstoff zersetzt. Das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 überwacht den Beschränkungsstrom, der durch das NO_x-Erfassungsteil 514 erfasst wird, und berechnet eine nicht korrigierte NO_x-Konzentration in dem Zielgas G, welches das Sauerstoff-Elementteil2 erreicht. Das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil515 berechnet eine korrigierte NO_x-Konzentration, die ermittelt wird, indem die Ammoniak-Konzentration von der nicht korrigierten NO_x-Konzentration subtrahiert wird.
Die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 weist einen Gassensor mit mehreren Komponenten zum Erfassen einer Ammoniak-Konzentration und einer Sauerstoffkonzentration, sowie einer NO_x-Konzentration auf. Diese Struktur ermöglicht es, die Anzahl von Komponenten zu reduzieren, welche die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung erfordert, die in dem Abgasrohr 71 angeordnet ist. Zudem ist es möglich, dass das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 unter Verwendung der Pumpelektrode 22 und des Pumpteils 511, die zum Erfassen einer NO_x-Konzentration verwendet werden sollen, eine Sauerstoffkonzentration erfassen.
Das Pumpteil 511, das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und das NO_x-Erfassungsteil 514 werden umgesetzt, wobei diese in der Sensor-Steuereinheit 5 Verstärker beinhalten. Das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 und das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 werden in Computern umgesetzt, die in der Sensor-Steuereinheit 5 angeordnet sind.
1 zeigt der Einfachheit halber das Pumpteil 511, das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512, das NO_x-Erfassungsteil 514 und das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 unabhängig von der Sensor-Steuereinheit 5. Tatsächlich sind diese Teile in der Innenseite bzw. dem Inneren der Sensor-Steuereinheit 5 angeordnet. Ein nicht näher dargestelltes Anschlussleitungsteil der elektrischen Verbindung jeder der Elektroden 22, 23, 24, 32 und 33 ist an der Basisendseite des Sensorelements 10 ausgebildet.
Das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522
Wie in 1 und 5 gezeigt wird, ist das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 dazu konfiguriert, auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration, die durch das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 erfasst wird, und der Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 berechnet wird, eine Ammoniak-Konzentration in dem Zielgas G, das erfasst werden soll, welche auf Grundlage der Sauerstoffkonzentration korrigiert wurde, zu berechnen.
11 zeigt die Variation hinsichtlich einer Potentialdifferenz (Mischpotentials) ΔV aufgrund der Sauerstoffkonzentration zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 ermittelt wird, die gemäß der Variation hinsichtlich einer Ammoniak-Konzentration in dem Zielgas G erfasst wird. Wie in 11 gezeigt wird, wird die Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird (als ein kleiner negativer Wert erfasst wird), gemäß der Reduktion der Sauerstoffkonzentration reduziert. Der Grund dafür wurde bereits unter Verwendung der Neigung θs erläutert, die in 10 gezeigt wird.
Wie in 12 gezeigt wird, verwendet das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 eine Beziehungs-Speicherabbildung M1, die eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G als einen Parameter verwendet. Die Beziehungs-Speicherabbildung M1 zeigt eine Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird, und eine Ammoniak-Konzentration C1, nachdem die Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird, welche gemäß einer Sauerstoffkonzentration korrigiert wurde. Die Beziehungs-Speicherabbildung M1 zeigt eine Beziehung zwischen der Potentialdifferenz ΔV (Ammoniak-Konzentration, bevor die Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird) bei einer vorgegebenen Sauerstoffkonzentration und der Ammoniak-Konzentration C1, nachdem die Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird. Das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 gleicht die Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G und die Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird, mit Daten der Beziehungs-Speicherabbildung M1 ab, um so die Ammoniak-Konzentration C1 in dem Zielgas G zu berechnen, nachdem die Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird.
Genauer gesagt gleicht das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 die Sauerstoffkonzentration, die durch das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 ermittelt wird, und die Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 ermittelt wird, mit einer Sauerstoffkonzentration und einer Potentialdifferenz ΔV in der Beziehungs-Speicherabbildung M1 ab. Das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 liest die Ammoniak-Konzentration C1, nachdem die Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird, an der Potentialdifferenz ΔV in der Beziehungs-Speicherabbildung M1 ab. Das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 korrigiert die Ammoniak-Konzentration, sodass eine Ammoniak-Konzentration C1, nachdem eine Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird, umso höher ist, je höher eine Sauerstoffkonzentration ist. Wie in 5 gezeigt wird, wird die Ammoniak-Konzentration C1, nachdem eine Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird, zu einer korrigierten Ammoniak-Konzentration, welche auf Grundlage der Sauerstoffkonzentration korrigiert wurde, die ausgehend von der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ausgegeben wird. Es ist annehmbar, die Potentialdifferenz ΔV als die Ammoniak-Konzentration C0 zu verwenden, bevor in der Beziehungs-Speicherabbildung M1 die Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird.
12 zeigt die Beziehungs-Speicherabbildung M1, wenn das Zielgas G zum Beispiel die Sauerstoffkonzentrationen von 5 [Vol.-%], 10 [Vol.-%] und 20 [Vol.-%] aufweist. Es ist möglich, die Ammoniak-Konzentration C1 oder die Potentialdifferenz ΔV in Übereinstimmung mit der Sauerstoffkonzentration in einfacher Weise zu korrigieren. Es ist möglich, die Beziehungs-Speicherabbildung M1 zwischen der Potentialdifferenz ΔV und der Ammoniak-Konzentration C1, nachdem die Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird, beim Vorbereiten eines Versuchs der oder beim Durchführen eines Experiments der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 im Voraus zu ermitteln.
Es ist möglich, bei jeder Temperatur der Ammoniak-Elektrode 32 die Beziehungs-Speicherabbildung M1 vorzubereiten, die in 12 gezeigt wird. Es ist möglich, die Ammoniak-Konzentration C1, nachdem eine Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird, in Übereinstimmung mit der Sauerstoffkonzentration bei jeder Temperatur der Ammoniak-Elektrode 32 zu berechnen. Zusätzlich ist es möglich, die Ammoniak-Konzentration C1, nachdem die Sauerstoffkorrektur durchgeführt wird, zu korrigieren, die unter Verwendung der Beziehungs-Speicherabbildung M1 unter Verwendung eines Temperatur-Korrekturkoeffizienten berechnet wird, welcher gemäß einer Temperatur der Ammoniak-Elektrode 32 bestimmt wird.
Das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 und das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 sind in der Sensor-Steuereinheit (SCU) 5 angeordnet, die elektrisch mit der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 verbunden ist. Das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 ist aus einem Verstärker etc. zusammengesetzt, der eine Potentialdifferenz ΔV zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 erfasst. Das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 ist aus einem Computer etc. zusammengesetzt. Die Sensor-Steuereinheit 5 ist mit einer Maschinensteuereinheit (ECU) 50 der Maschine 7 mit interner Verbrennung verbunden, um so den Betrieb der Maschine 7 mit interner Verbrennung sowie der Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 etc. zu steuern.
Beim Korrigieren einer Ammoniak-Konzentration in Übereinstimmung mit einer Sauerstoffkonzentration ist es möglich, dass das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 die Ammoniak-Konzentration korrigiert, während eine korrigierte NO_x-Konzentration oder eine nicht korrigierte NO_x-Konzentration berücksichtigt werden, die durch das NO_x-Erfassungsteil 514 erfasst werden. Die NO_x-Elektrode 23 in dem Sauerstoff-Elementteil 2 weist zusätzlich zu katalytischer Aktivität gegenüber NO_x katalytische Aktivität gegenüber Ammoniak auf. Entsprechend ist es möglich, die nicht korrigierte NO_x-Konzentration an der NO_x-Elektrode 23 als die Ammoniak-Konzentration zu erfassen. Dies ermöglicht es, dass das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 unter Verwendung der Potentialdifferenz ΔV auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration und der nicht korrigierten NO_x-Konzentration die Ammoniak-Konzentration korrigiert.
Das Heizvorrichtungsteil 4 und das Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53
Wie in 1 bis 4 gezeigt wird, ist das Heizvorrichtungsteil 4 auf der Oberfläche des ersten Festelektrolytkörpers 21 gegenüber der Oberfläche gestapelt, auf welcher der zweite Festelektrolytkörper 31 gestapelt ist. Das Heizvorrichtungsteil 4 erwärmt den ersten Festelektrolytkörper 21 und den zweiten Festelektrolytkörper 31. Mit anderen Worten ist das Heizvorrichtungsteil 4 an der Seite des Sauerstoff-Elementteils 2 auf der Oberfläche gestapelt, welche sich gegenüber der Oberfläche befindet, auf welcher das Ammoniak-Elementteil 3 gestapelt ist.
Das Heizvorrichtungsteil 4 ist aus der Heizvorrichtung 41 und einem Heizvorrichtungs-Isolator 42 zusammengesetzt. Die Heizvorrichtung 41 erzeugt Wärmeenergie, wenn diese elektrische Leistung aufnimmt. Die Heizvorrichtung 41 ist in den Heizvorrichtungs-Isolator 42 eingebettet.
Der Heizvorrichtungs-Isolator 42 ist aus einem Keramikmaterial hergestellt, wie beispielsweise Aluminiumoxid etc. Der Referenzgas-Leitungskanal 34, in welchen das Referenzgas A eingeführt wird, ist zwischen dem Sauerstoff-Elementteil 2 und dem Ammoniak-Elementteil 3 ausgebildet. Der Referenzgas-Leitungskanal 34 nimmt die erste Referenzelektrode 24 und die zweite Referenzelektrode 33 auf.
Wie in 1 bis 4 gezeigt wird, ist die Heizvorrichtung 41 aus einem Heizteil 411 und einem Anschlussleitungsteil 412, das mit dem Heizteil 411 verbunden ist, zusammengesetzt. Das Heizteil 411 ist an einer Stelle angeordnet, die in einer Stapelrichtung, in welcher die Festelektrolytkörper 21 und 22 sowie die Isolatoren 26, 35 und 42 gestapelt sind, den Elektroden 22, 23, 24, 32 und 33 zugewandt angeordnet ist. Die Heizvorrichtung 41 ist mit dem Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 verbunden, welches der Heizvorrichtung 41 elektrische Leistung zuführt. Es ist möglich, dass das Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 eine Spannung anpasst, die an die Heizvorrichtung 41 angelegt werden soll, um so eine Leistungszufuhrmenge in die Heizvorrichtung 41 anzupassen. Das Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 ist aus einer Antriebsschaltung etc. zum Zuführen einer angepassten Spannung zu der Heizvorrichtung 41 auf Grundlage von PWM (Pulsweitenmodulation) zusammengesetzt. Das Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 ist in der Sensor-Steuereinheit 5 angeordnet.
Ein Abstand zwischen dem Ammoniak-Elementteil 3 und dem Heizvorrichtungsteil 4 ist länger als ein Abstand zwischen dem Sauerstoff-Elementteil 2 und dem Heizvorrichtungsteil 4. Die Heizvorrichtung 4 führt dem Ammoniak-Elementteil 3 Wärmeenergie zu, deren Temperatur niedriger ist als eine Temperatur von Wärmeenergie, die dem Sauerstoff-Elementteil 2 zugeführt wird. Die Pumpelektrode 22 und die NO_x-Elektrode 23 in dem Sauerstoff-Elementteil 2 werden bei einer Betriebstemperatur innerhalb eines Bereichs von 600 bis 900 °C verwendet. Die Ammoniak-Elektrode 32 in dem Ammoniak-Elementteil 3 wird bei einer Betriebstemperatur innerhalb eines Bereichs von 400 bis 600 °C verwendet.
Eine Temperatur der Ammoniak-Elektrode 32 wird bei einer Temperatur innerhalb eines Betriebstemperaturbereichs von 400 bis 600 °C angepasst. Das Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 ist dazu konfiguriert, die Betriebstemperatur der NO_x-Elektrode 23 innerhalb des Bereichs von 600 bis 900 °C anzupassen, um so die Ammoniak-Elektrode 32 an deren Soll-Steuertemperatur anzupassen. Diese Struktur ermöglicht es, dass das Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 die Wärmesteuerung des Heizvorrichtungsteils 4 durchführt, um so sowohl die Ammoniak-Elektrode 32 des Ammoniak-Elementteils 3 als auch die NO_x-Elektrode 23 des Sauerstoff-Elementteils 2 bei deren notwendiger Temperatur zu erwärmen, um Ammoniak und NO_x zu erfassen.
Ferner ist der Referenzgas-Leitungskanal 34 zwischen dem Sauerstoff-Elementteil 2 und dem Ammoniak-Elementteil 3 ausgebildet. Diese Struktur ermöglicht es, dass der Referenzgas-Leitungskanal 34 als eine Isolationsschicht verwendet wird, wenn das Heizvorrichtungsteil 4 das Sauerstoff-Elementteil 2 und das Ammoniak-Elementteil 3 erwärmt. Dies ermöglicht es, eine Temperatur der Ammoniak-Elektrode 32 in dem Ammoniak-Elementteil 3 verglichen mit einer Temperatur der NO_x-Elektrode 23 in dem Ammoniak-Elementteil 3 zu reduzieren. Die Leistungszufuhr-Steuerung des Leistungszufuhr-Steuerungsteils 53 ermöglicht, dass das Sauerstoff-Elementteil 2 und das Ammoniak-Elementteil 3 deren Soll-Temperatur aufweisen.
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54
Wie in 7 gezeigt wird, wird der Sensor-Hauptkörper 100 um das Anbringungsteil 711 des Abgasrohrs 71 durch das Schraubenspindelteil 611 der Gehäuseeinhausung 61 gedreht, wenn der Sensor-Hauptkörper 100, der das Sensorelement 10 und die Gehäuseeinhausung 61 aufweist, an dem Anbringungsteil 711 des Abgasrohrs 71 montiert ist. Eine Anordnungsstelle der Außenoberfläche 311 des Sensorelements 10, das die Ammoniak-Elektrode 32 aufweist, variiert auf dem Abgasrohr 71. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 ist dazu konfiguriert, einen Fehler zu korrigieren, der bei dem zweiten Erfassungsteil 52 aufgrund einer Winkeldifferenz zwischen der stromaufwärtigen Richtung J hinsichtlich der Strömung des Zielgases G und einer Oberflächenrichtung E der Außenoberfläche 311 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 erzeugt wird.
Mit anderen Worten korrigiert das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Erfassungsfehler aufgrund einer Empfindlichkeitsvariation auf der Grundlage des Gesichtspunkts, bei welchem die Ammoniak-Erfassungs-Empfindlichkeit des Ammoniak-Elementteils 3 als das zweite Elementteil 3, das die Ammoniakelektrode 32 aufweist, aufgrund einer Richtung der Außenoberfläche 311 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 variiert, der mit der Ammoniakelektrode 32 ausgestattet ist, die hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G freigelegt ist, wenn der Sensor-Hauptkörper 100 an dem Anbringungsteil 711 des Abgasrohrs 71 montiert ist.
Die Ammoniak-Elektrode 32 des Ammoniak-Elementteils 3 gibt ein Mischpotential (Potentialdifferenz ΔV) als eine Sensorausgabe aus, wenn eine Strömung des Zielgases G, welches mit der Ammoniak-Elektrode 32 in Kontakt steht, mit anderen Worten, eine notwendige Menge des Zielgases G, das der Ammoniak-Elektrode 32 zugeführt werden soll, beibehalten wird. Wenn der Sensor-Hauptkörper 100 an dem Anbringungsteil 711 des Abgasrohrs 71 montiert ist, steht das Schraubenspindelteil 611 der Gehäuseeinhausung 61 mit dem Hohlschraubenteil 712 des Anbringungsteils 711 in Eingriff. Zu dieser Zeit wird die Richtung des Sensorelements 100 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G bestimmt, nachdem das Schraubenspindelteil 611 in das Hohlschraubenteil 712 eingepasst ist und das Schraubenspindelteil 611 mit dem Hohlschraubenteil 712 in Eingriff steht, während der Sensor-Hauptkörper 100 um eine Mittelachse gedreht wird, die durch einen Mittelpunkt des Schraubenspindelteils 611 und einen Mittelpunkt des Sensorelements 10 verläuft.
Beziehung zwischen der Richtung des Sensorelements 10 und einer Sensorausgabe
Die Richtung der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Seite der Strömung von Abgas variiert gemäß der Richtung (Winkel) des Sensorelements 10 des Sensor-Hauptkörpers 100, der an dem Anbringungsteil 711 des Abgasrohrs 71 angebracht ist. 13 zeigt eine Variation der Sensorausgabe, die durch die Mischspannung (Potentialdifferenz ΔV) des zweiten Erfassungsteils 52 verursacht wird, das die Ammoniak-Elektrode 32 und die zweite Referenzelektrode 33 verwendet, während ein Winkel (Richtung) der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32, die in dem Ammoniak-Elementteil 3 des Sensorelements 10 angeordnet ist, hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G verändert wird. 13 zeigt zudem einen Variationsbetrag der Sensorausgabe aufgrund des Beschränkungsstroms des ersten Erfassungsteils 51, das die Pumpelektrode 22 und die erste Referenzelektrode 24 verwendet.
In 13 enthält das Zielgas G, das dem Sensor-Hauptkörper 100 zugeführt werden soll, Ammoniak mit 100 ppm und Sauerstoff von 10 Vol.-% in Stickstoff. Das Zielgas G, das dem Sensor-Hauptkörper 100 zugeführt werden soll, enthält NO_x mit 100 ppm und Sauerstoff von 10 Vol.-% in Stickstoff, wenn ein Beschränkungsstrom des ersten Erfassungsteils 51 erfasst wird. 13 zeigt eine Reduzierungsmenge der Sensorausgabe des ersten Erfassungsteils 51 und des zweiten Erfassungsteils 52 gemäß einer Variation bzw. Abweichung der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 ausgehend von deren Referenzwert, wobei der Referenzwert der Sensorausgabe der Ausgabe entspricht, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 90 ° hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G aufweist. Das heißt, 13 zeigt die Reduzierungsmenge der Sensorausgabe des ersten Erfassungsteils 51 und des zweiten Erfassungsteils 52 aufgrund einer Differenz zwischen der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 und dem Referenzwinkel von 90 °. Das Zielgas G weist während verschiedener Zustände, in welchen die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 variiert, eine konstante Strömungsrate und eine konstante Temperatur davon auf.
14a zeigt einen Zustand, in welchem die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 des Ammoniak-Elementteils 3 in dem Sensorelement 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G 90 ° aufweist. Dieser Zustand ermöglicht, dass Abgas in einfacher Weise mit der vorderen Oberfläche der Ammoniak-Elektrode 32 zusammenstößt. Das heißt, dieser Zustand ermöglicht, dass das Abgas in einfacher Weise der Ammoniak-Elektrode 32 zugeführt wird. Der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 45 ° aufweist, weist die gleichen Ergebnisse auf wie der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 90 ° beträgt.
Ferner zeigt 14b einen Zustand, in welchem die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 des Ammoniak-Elementteils 3 in dem Sensorelement 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G 135° aufweist. 14c zeigt einen Zustand, in welchem die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 des Ammoniak-Elementteils 3 in dem Sensorelement 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G 180° aufweist. Diese Zustände stellen eine Bedingung her, bei welcher das Abgas in einfacher Weise in einer diagonalen Richtung und einer seitlichen Richtung mit der Ammoniak-Elektrode 32 zusammenstößt. Der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 360 ° aufweist, weist die gleichen Ergebnisse auf wie der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 180 ° aufweist. Der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 405 ° aufweist, weist die gleichen Ergebnisse auf wie der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 135 ° aufweist.
14d zeigt einen Zustand, in welchem die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 des Ammoniak-Elementteils 3 in dem Sensorelement 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G 225 ° aufweist. 14e zeigt einen Zustand, in welchem die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 des Ammoniak-Elementteils 3 in dem Sensorelement 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G 270 ° aufweist. In diesen Zuständen ist es schwierig, dass Abgas mit der Ammoniak-Elektrode 32 zusammenstößt. Insbesondere der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 270 ° aufweist, erschwert es am stärksten, dass das Abgas mit der Ammoniak-Elektrode 32 zusammenstößt. Der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 315 ° aufweist, weist die gleichen Ergebnisse auf wie der Zustand, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 270 ° aufweist.
In 13 ist die Sensorausgabe aufgrund des Beschränkungsstroms des ersten Erfassungsteils 51 im Wesentlichen unverändert, selbst falls die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 variiert. Dies bedeutet, dass die Sensorausgabe des ersten Erfassungsteils 51, die eine Sauerstoffkonzentration darstellt, nicht aufgrund einer Richtwirkung des Sensorelements 10 beeinflusst wird. Es ist ersichtlich, dass die Sensorausgabe des ersten Erfassungsteils 51 als eine Empfindlichkeitsvariation der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 verwendet werden kann. Der Erfassungszustand, wenn das erste Erfassungsteil 51 eine NO_x-Konzentration auf Grundlage eines Beschränkungsstroms erfasst, der zwischen der NO_x-Elektrode 32 und der ersten Referenzelektrode 24 erzeugt wird, weist ebenfalls das gleiche Ergebnis auf.
Wie in 13 gezeigt wird, sieht das zweite Erfassungsteil 52 dessen Sensorausgabe als das Mischpotential vor, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 135 ° und 180 ° aufweist, welche ungefähr die gleiche ist wie die Sensorausgabe, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 90 ° als den Referenzwert aufweist. Diese Fälle führen der Ammoniak-Elektrode 32 eine geeignete Menge des Zielgases G zu, das erfasst werden soll, und ermöglichen, dass das zweite Erfassungsteil 52 korrekt ein Mischpotential ausgibt.
Andererseits sieht das zweite Erfassungsteil 52 dessen Sensorausgabe als das Mischpotential vor, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 225 ° und 270 ° aufweist, welche niedriger ist die Sensorausgabe, wenn die Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 90 ° als den Referenzwert aufweist.
Diese Fälle führen der Ammoniak-Elektrode 32 nicht eine geeignete Menge des Zielgases G zu und reduzieren die Erfassungs-Empfindlichkeit des zweiten Erfassungsteils 52 gegenüber Ammoniak.
Die Reduzierung der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52, welche eine Ammoniak-Konzentration darstellt, wird durch die Bewegung des Zielgases G verursacht, bei welcher das Zielgas G um das Sensorelement 10 strömt und an der Ammoniak-Elektrode 32 ankommt. Die Reduzierung der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 ruft eine Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils 52 hervor, wenn eine Variation der Ammoniak-Konzentration erfasst wird. Mit anderen Worten besteht eine starke Beziehung zwischen der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 und der Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils 52. Aus diesem Grund erfasst das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 eine Verzögerung der Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils 52 und korrigiert einen Verlust einer Empfindlichkeit hinsichtlich einer Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52.
Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 speichert eine Reduzierungsmenge bzw. einen Reduzierungsbetrag der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 aufgrund der Richtwirkung des zweiten Erfassungsteils 52 als einen Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K. Der Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K wird dazu verwendet, die Reduzierungsmenge aus der Sensorausgabe zu beseitigen bzw. entfernen. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 multipliziert die Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird, mit dem Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K, um so die korrigierte Potentialdifferenz ΔV zu berechnen. Das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 berechnet auf der Grundlage der korrigierten Potentialdifferenz ΔV und der Sauerstoffkonzentration die korrigierte Ammoniak-Konzentration. Der Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K wird später unter Verwendung einer Korrektur-Speicherabbildung erläutert werden, die in 18 gezeigt wird.
Beziehung zwischen einer Richtung des Sensorelements 10, einer ersten Reaktionszeit T1 und einer zweiten Reaktionszeit T2, wenn Sauerstoff als eine gemeinsame Gaskomponente verwendet wird
15 zeigt eine zweite Reaktionszeit T2, welche erforderlich ist, damit das zweite Erfassungsteil 52 auf Grundlage eines Mischpotentials (Potentialdifferenz ΔV) eine Variation einer Sauerstoffkonzentration korrekt erfasst, wenn ein Winkel (Richtung) der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 in dem Ammoniak-Elementteil 3 in dem Sensorelement 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G variiert. In diesem Fall zeigt 15 ebenfalls eine erste Reaktionszeit T1, welche erforderlich ist, damit das Pumpteil 511, das die Pumpelektrode 22 und die erste Referenzelektrode 24 verwendet, sowie das erste Erfassungsteil 51, welches das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 verwendet, auf Grundlage eines Beschränkungsstroms eine Variation der Sauerstoffkonzentration korrekt erfassen.
Die erste Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51 und die zweite Reaktionszeit T2 des zweiten Erfassungsteils 52 basieren auf dem Referenzwert, welcher ermittelt wird, wenn der Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G 90 ° beträgt. Die erste Reaktionszeit T1 und die zweite Reaktionszeit T2 stellen eine erhöhte Zeit ab dem Referenzwert aufgrund einer Variation des Winkels der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 von 90 ° dar. Die Zusammensetzung des verwendeten Zielgases G und der Winkel der Oberflächenrichtung der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G sind die gleichen wie die, welche in 13 gezeigt werden.
Wie in 16 gezeigt wird, stellen die erste Reaktionszeit T1 und die zweite Reaktionszeit T2 eine Zeit dar, die ab einer Zeit, wenn sich die Sensorausgabe-Variation um 10 % bezüglich der finalen Ausgabe nach einer Konzentrationsveränderung während der Variation der Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G verändert, bis zu einer Zeit gezählt bzw. gemessen wird, wenn sich die Sensorausgabe-Variation um 90 % hin zu der finalen Ausgabe nach der Konzentrationsveränderung verändert. Sowohl die erste Reaktionszeit T1 als auch die zweite Reaktionszeit T2 werden ermittelt, nachdem das erste Erfassungsteil 51 und das zweite Erfassungsteil 52 die Sensorausgabe vor einer Variation und die Sensorausgabe nach einer Variation erfasst haben. Es ist möglich, sowohl die erste Reaktionszeit T1 als auch die zweite Reaktionszeit T2 auf der Grundlage einer Zeitdifferenz ΔT zwischen einer Zeit, wenn sich die Sensorausgabe-Variation um 10 % bezüglich eines Ausgabe-Variationsbetrags verändert, welcher ermittelt wird, indem die Sensorausgabe nach einer Variation von der Sensorausgabe vor einer Variation subtrahiert wird, und einer Zeit, wenn sich die Sensorausgabe-Variation um 90 % verändert, zu ermitteln. Es ist möglich, die Ausgabezeit zu verändern, die dem Ausgabe-Variationsbetrag entspricht, wenn sowohl die erste Reaktionszeit T1 als auch die zweite Reaktionszeit T2 ermittelt werden.
Wie in 15 gezeigt wird, erfasst die erste Reaktionszeit T1, welche für das erste Erfassungsteil 51 erforderlich ist, im Wesentlichen keine Variation einer Sauerstoffkonzentration, selbst falls der Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G variiert. Weil das Diffusionswiderstands-Teil 251, durch welches das Zielgas in das Innere der Gaskammer 25 eingeführt wird, an dem vorderen Endteil des Sensorelements 10 ausgebildet ist, werden die Sensorausgabe und die erste Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51 nicht durch die Variation des Anordnungswinkels des Sensorelements 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G beeinflusst. Zusätzlich wird das erste Erfassungsteil 51 wegen der Verwendung eines Beschränkungsstroms nicht durch den Anordnungswinkel des Sensorelements 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G beeinflusst.
Die zweite Reaktionszeit T2, wenn das zweite Erfassungsteil 52 eine Variation einer Ammoniak-Konzentration bei dem Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 von 135 ° und 180 ° erfasst, ist im Wesentlichen gleich der bei dem Referenzwert von 90 °. Andererseits wird die zweite Reaktionszeit T2, wenn das zweite Erfassungsteil 52 eine Variation einer Ammoniak-Konzentration bei dem Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 von 225 ° und 270 ° erfasst, länger als die bei dem Referenzwert von 90 °. Der Grund dafür ist der gleiche wie in dem Fall, der in 13 gezeigt wird.
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 korrigiert die Ammoniak-Konzentration als die Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 auf der Grundlage der Zeitdifferenz ΔT zwischen der zweiten Reaktionszeit T2 des zweiten Erfassungsteils 52 und der ersten Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51. Weil die erste Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51 nicht durch den Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 beeinflusst wird, wird auf Grundlage der ersten Reaktionszeit T1 eine Verzögerung der zweiten Reaktionszeit T2 ermittelt, die in dem zweiten Erfassungsteil 52 erzeugt wird.
16 zeigt einen Fall, bei welchem die Variation der Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils 51 als auch des zweiten Erfassungsteils 52 erhöht ist. Andererseits zeigt 17 einen Fall, bei welchem die Variation der Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils 51 als auch des zweiten Erfassungsteils 52 reduziert ist. Ähnlich wie in 16 gezeigt wird, ist es bei dem Fall, der in 17 gezeigt wird, möglich, eine Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 zu ermitteln.
Beziehungsgraph N1 und Korrektur-Speicherabbildung N2, wenn die gemeinsame Gaskomponente Sauerstoff ist
Bei einem Test vor der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ist es notwendig, eine Beziehung zwischen einem Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Abgases und einer Reduzierungsmenge der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 zu ermitteln. Bei dem Test ist das erste Erfassungsteil 51 aus dem Pumpteil 511, dem Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und dem Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 zusammengesetzt und verwendet die Pumpelektrode 22 und die erste Referenzelektrode 24. Sauerstoff wird als die gemeinsame Gaskomponente verwendet, die der Pumpelektrode 22 und der Ammoniak-Elektrode 32 zugeführt werden soll. Während des Tests ist es notwendig, eine Beziehung zwischen dem Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Abgases, der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 zu ermitteln.
In diesem Fall wird die zweite Reaktionszeit T2, wie in 15 gezeigt wird, auf Grundlage der Beziehung, bei welcher die Reaktionsgeschwindigkeit des zweiten Erfassungsteils 52 langsamer ist als die Reaktionsgeschwindigkeit des ersten Erfassungsteils 51, das eine Sauerstoffkonzentration erfasst, derart erfasst, dass diese größer ist als die erste Reaktionszeit T1. Es ist möglich, eine Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 als einen absoluten Wert zu verwenden. Das heißt, es ist möglich, die Zeitdifferenz ΔT als ΔT = |T1 - T2| zu berechnen. Wie in 18 gezeigt wird, wird bei dem Test der Beziehungsgraph N1 ermittelt, welcher eine Beziehung zwischen der Sensorausgabe und der Zeitdifferenz ΔT bei einer Mehrzahl von Winkeln der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 darstellt. In diesem Beziehungsgraphen N1 ist die Sensorausgabe umso kleiner, je länger die Zeitdifferenz ΔT ist.
Wie in 18 gezeigt wird, wird bei dem Test die Korrektur-Speicherabbildung N2 als die Reziproke des Beziehungsgraphen N1 ermittelt. In der Korrektur-Speicherabbildung N2 wird die Zeitdifferenz ΔT gemäß der Erhöhung des Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage der maximalen Sensorausgabe in dem Beziehungsgraphen N1 reduziert. Diese Korrektur-Speicherabbildung N2, welche eine Reduzierungsmenge der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 ausdrückt, welche erzeugt wird, wenn der Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G größer als 180 ° ist, wird während der Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 auf eine Größe der Sensorausgabe des regulären Erfassungsteils reguliert, wenn der Winkel der Oberflächenrichtung E 90 ° beträgt.
Bei dem Test der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 speichert das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 die Korrektur-Speicherabbildung N2. Es ist möglich, den Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K als einen vorgegebenen Koeffizienten zu ermitteln, wenn sich die Zeitdifferenz ΔT auf die Korrektur-Speicherabbildung N2 bezieht, die während des Tests vor der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ermittelt wird.
Wie in 18 gezeigt wird, korrigiert das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 während der Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 die Ammoniak-Konzentration als die Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52, indem die Zeitdifferenz ΔT, die auf der Grundlage der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 ermittelt wird, in die Korrektur-Speicherabbildung N2 eingesetzt wird. Dies ermöglicht es, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 die Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 korrigiert, welche die Ammoniak-Konzentration darstellt, selbst falls der Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Zielgases G 180 ° übersteigt, wenn das Sensorelement 100 an dem Anbringungsteil 711 des Abgasrohrs 71 angebracht ist. Dies ermöglicht es zu verhindern, dass die Ammoniak-Konzentration, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird, durch einen Zusammenbauzustand des Sensor-Hauptkörpers 100 in dem Abgasrohr 71 variiert.
Die Erfassungs-Reaktionsgeschwindigkeit des Pumpenstrom-Erfassungsteils 512, das einen Pumpenstrom erfasst, ist höher als die Reaktionsgeschwindigkeit des Potentialdifferenz-Erfassungsteils 521, das eine Zeitdifferenz ΔT erfasst, und ist zudem höher als die Reaktionsgeschwindigkeit des NO_x-Erfassungsteils 514, das NO_x erfasst.
Erste Ausgabe-Veränderungszeit B1 und zweite Ausgabe-Veränderungszeit B2
Es ist möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 verschiedene Zeitdifferenzen ΔT verwendet, anstatt die Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 zu verwenden. Zum Beispiel kann, wie in 19 gezeigt wird, das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 eine Zeitdifferenz ΔT zwischen einer ersten Ausgabe-Variations-Zeit B1 des ersten Erfassungsteils 51 und einer zweiten Ausgabe-Variations-Zeit B2 verwenden. Es ist möglich, die Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Ausgabe-Variations-Zeit B1 und der zweiten Ausgabe-Variations-Zeit B2 als einen absoluten Wert zu verwenden. Das heißt, es ist möglich, eine Formel ΔT = |B1 - B2 als die Zeitdifferenz ΔT| zu verwenden. Es ist möglich, sowohl die erste Ausgabe-Variations-Zeit B1 als auch die zweite Ausgabe-Variations-Zeit B2 als eine Startzeit zu verwenden, wenn die Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils 51 als auch des zweiten Erfassungsteils 52 variiert. Es ist möglich, in diesem Fall eine Zeitdifferenz ΔT zwischen einer Startzeit der ersten Ausgabe-Variation des ersten Erfassungsteils 51 und einer Startzeit der zweiten Ausgabe-Variation des zweiten Erfassungsteils 52 als die Zeitdifferenz ΔT zu verwenden.
Es ist möglich, ein letztes Mal, wenn die Variation bzw. Abweichung der Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils 51 als auch des zweiten Erfassungsteils 52 abgeschlossen ist, als sowohl die erste Ausgabe-Variations-Zeit B1 als auch die zweite Ausgabe-Variations-Zeit B2 zu verwenden. Es ist möglich, in diesem Fall eine Zeitdifferenz ΔT zwischen einer Abschlusszeit der ersten Ausgabe-Variation des ersten Erfassungsteils 51 und einer Abschlusszeit der zweiten Ausgabe-Variation des zweiten Erfassungsteils 52 als die Zeitdifferenz ΔT zu verwenden. Ferner ist es möglich, eine Zeit, wenn sich die Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils 51 als auch des zweiten Erfassungsteils 52 um 50 % bezüglich der letzten Ausgabe nach einer Variation bzw. Abweichung verändert, als sowohl die erste Ausgabe-Variations-Zeit B1 als auch die zweite Ausgabe-Variations-Zeit B2 zu verwenden. Es ist möglich, in diesem Fall eine Zeitdifferenz ΔT zwischen einer Zeit, wenn die erste Ausgabe des ersten Erfassungsteils 51 50 % erreicht, und einer Zeit, wenn die zweite Ausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 50 % erreicht, als die Zeitdifferenz ΔT zu verwenden.
Erste Reaktionsgeschwindigkeit U1 und zweite Reaktionsgeschwindigkeit U2
Ferner ist es möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 eine Geschwindigkeitsdifferenz ΔU, die in 20 gezeigt wird, zwischen der ersten Reaktionsgeschwindigkeit U1 des ersten Erfassungsteils 51 und der zweiten Reaktionsgeschwindigkeit U2 des zweiten Erfassungsteils 52 verwendet, anstatt die Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 zu verwenden. Es ist möglich, einen Wert, der ermittelt wird, indem ein Variationsbetrag, wenn die Sensorausgabe von sowohl dem ersten Erfassungsteil 51 als auch dem zweiten Erfassungsteil 52 variiert, durch die Zeit geteilt wird, als sowohl die erste Reaktionsgeschwindigkeit U1 als auch die zweite Reaktionsgeschwindigkeit U2 zu verwenden. Mit anderen Worten ist möglich, eine Neigung des Beziehungsgraphen N1 zwischen der Zeit und der Sensorausgabe als sowohl die erste Reaktionsgeschwindigkeit U1 als auch die zweite Reaktionsgeschwindigkeit U2 zu verwenden. Es ist möglich, die Geschwindigkeitsdifferenz ΔU zwischen der ersten Reaktionsgeschwindigkeit U1 und der zweiten Reaktionsgeschwindigkeit U2 als einen absoluten Wert zu verwenden. Das heißt, es ist möglich, die Geschwindigkeitsdifferenz ΔU als ΔU = U1 - U2 zu ermitteln. Ähnlich wie bei der Verwendung von sowohl der ersten Reaktionszeit T1 als auch der zweiten Reaktionszeit T2 ist es möglich, den Beziehungsgraphen N1 und die Korrektur-Speicherabbildung N2 auszubilden, wenn sowohl die erste Reaktionsgeschwindigkeit U1 als auch die zweite Reaktionsgeschwindigkeit U2 verwendet werden.
In dem Fall, bei welchem sowohl die erste Ausgabe-Variations-Zeit B1 als auch die zweite Ausgabe-Variations-Zeit B2 oder die erste Reaktionsgeschwindigkeit U1 und die zweite Reaktionsgeschwindigkeit U2 ermittelt werden, ist es annehmbar, dass die Variation bzw. Abweichung der Sensorausgabe sowohl des ersten Erfassungsteils 51 als auch des zweiten Erfassungsteils 52 zusätzlich dazu, dass diese erhöht wird, reduziert wird.
In einer Variations-Ausbildungs-Dauer, in welcher eine Sauerstoffkonzentration als die gemeinsame Gaskomponente stärker variiert als der Referenz-Variationsbetrag
Es ist möglich, die folgenden verschiedenen Zeitpunkte zu verwenden, um so die Variations-Dauer-Zeit zu bestimmen, wenn die Konzentration des gemeinsamen Gases variiert. Zum Beispiel in einem Fall, welcher das erste Erfassungsteil 51 zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration verwendet, das aus dem Pumpteil 511, dem Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und dem Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 zusammengesetzt ist, und Sauerstoff als die gemeinsame Gaskomponente verwendet, ist es möglich, eine Startzeit oder eine Abschlusszeit eines Kraftstoff-Unterbrechungs-Betriebs der Maschine 7 mit interner Verbrennung eines Fahrzeugs als die Variations-Dauer-Zeit zu bestimmen.
Zu einer Startzeit des Kraftstoff-Unterbrechungs-Betriebs wird eine Kraftstoffeinspritzung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung etc., welche einen Kraftstoff in jeden Zylinder der Maschine 7 mit interner Verbrennung zuführt, gestoppt. Zu der Startzeit weist die chemische Zusammensetzung von Abgas, das ausgehend von jedem Zylinder der Maschine 7 mit interner Verbrennung in das Abgasrohr 71 abgeführt wird, ausgehend von einer vorherigen niedrigen Sauerstoffkonzentration eine hohe Sauerstoffkonzentration auf. Es ist möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 den Korrekturbetrieb auf Grundlage dieser Variations-Zeit verwendet.
An dem Ende des Kraftstoff-Unterbrechungs-Betriebs startet die Kraftstoffeinspritzvorrichtung etc. erneut eine Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder der Maschine 7 mit interner Verbrennung. Zu dieser Zeit weist eine chemische Zusammensetzung von Abgas, das ausgehend von jedem Zylinder der Maschine 7 mit interner Verbrennung in das Abgasrohr 71 abgeführt wird, ausgehend von einer hohen Sauerstoffkonzentration eine niedrige Sauerstoffkonzentration auf. Es ist möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 unter Verwendung einer Zeit, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas stärker als der Referenz-Variationsbetrag zu einem Zustand mit niedriger Sauerstoffkonzentration verändert wird, die Korrektur durchführt.
Zum Beispiel wenn das erste Erfassungsteil 51 unter Verwendung von Sauerstoff als die gemeinsame Referenzgas-Komponente eine Sauerstoffkonzentration erfasst, ist es möglich, eine Abschlusszeit eines Leerlaufbetriebs der Maschine 7 mit interner Verbrennung eines Fahrzeugs als die Variations-Dauer-Zeit zu verwenden, wobei das erste Erfassungsteil 51 aus der Pumpelektrode 22, der ersten Referenzelektrode 24, dem Pumpteil 511, dem Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und dem Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 zusammengesetzt ist.
Zu der Abschlusszeit des Leerlaufbetriebs erhöht die Kraftstoffeinspritzvorrichtung etc. eine Einspritzmenge von Kraftstoff, der jedem Zylinder der Maschine 7 mit interner Verbrennung zugeführt werden soll, weil ein Fahrer das Gaspedal des Fahrzeugs herunterdrückt. Zu dieser Zeit wird eine chemische Zusammensetzung von Abgas als das Zielgas G, das erfasst werden soll, das ausgehend von jedem Zylinder der Maschine 7 mit interner Verbrennung in das Abgasrohr 71 ausgestoßen wird, ausgehend von einem Zustand mit hoher Sauerstoffkonzentration zu einem Zustand mit niedriger Sauerstoffkonzentration verschoben. Es liegt ein möglicher Variations-Zeitpunkt vor, bei welchem Abgas eine hohe Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als dem Referenz-Variationsbetrag aufweist. Es ist möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 unter Verwendung dieses Variations-Zeitpunkts die Korrektur durchführt.
Zeitpunkt, um den Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K zu ermitteln
Es ist möglich, dass die Sensor-Steuereinheit 5 pro Erfassung eine Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird, einen Pumpenstrom (Beschränkungsstrom), der durch das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 erfasst wird, und einen Sensorstrom (Beschränkungsstrom), der durch das NO_x-Erfassungsteil 514 erfasst wird, speichert. Es ist möglich, dass die Sensor-Steuereinheit 5 ein Empfindlichkeits-Korrektursignal empfängt, welches eine Startzeit oder eine Abschlusszeit des Kraftstoff-Unterbrechungs-Betriebs und eine Abschlusszeit des Leerlauf-Betriebs darstellt, das ausgehend von der Maschinensteuereinheit 50 übertragen wird. Ferner ist möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 nach dem Empfang des Empfindlichkeits-Korrektursignals auf der Grundlage von Daten bezüglich einer Potentialdifferenz ΔV, eines Pumpenstroms und eines Sensorstroms während einer vorgegebenen vergangenen Dauer, welche gespeichert worden sind, eine Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 ermittelt. Es ist möglich, auf der Grundlage der Zeitdifferenz ΔT den Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K zu ermitteln, um so eine Potentialdifferenz ΔV und eine Ammoniak-Konzentration zu korrigieren.
Zudem ist es möglich, die erste Ausgabe-Variations-Zeit B1 und die zweite Ausgabe-Variations-Zeit B2 oder die erste Reaktionsgeschwindigkeit U1 und die zweite Reaktionsgeschwindigkeit U2 wie zuvor beschrieben zu ermitteln.
Steuerverfahren der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1
Als nächstes wird eine Beschreibung der Erläuterung eines Beispiels des Steuerverfahrens der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, das in 21 gezeigt wird, angegeben werden.
Beim Starten einer Verbrennung der Maschine 7 mit interner Verbrennung, wenn ein Fahrzeug startet, starten auch der Betrieb der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 und der Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73. Das Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 in der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 führt der Heizvorrichtung 41 eine elektrische Leistung zu, bis eine Temperatur des Sensorelements 10 dessen Aktivierungstemperatur beträgt. Nach der Aktivierung des Sensorelements 10 beginnt die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1, eine Ammoniak-Konzentrations-Erfassung, eine NO_x-Konzentrations-Erfassung und eine Sauerstoffkonzentrations-Erfassung durchzuführen (Schritt S101).
Genauer gesagt erfasst das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 in der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 eine Potentialdifferenz ΔV zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33, und das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 erfasst einen Pumpenstrom, der zwischen der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 fließt. Ferner erfasst das NO_x-Erfassungsteil 514 einen Sensorstrom, der zwischen der NO_x-Elektrode 23 und der ersten Referenzelektrode 24 fließt (Schritt S102).
Ferner berechnet das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G auf der Grundlage des Pumpenstroms, der durch das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 erfasst wird. Ferner multipliziert das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 die Potentialdifferenz ΔV, die mit dem Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird, um so die korrigierte Ammoniak-Konzentration des Zielgases G zu ermitteln, die auf Grundlage der Sauerstoffkonzentration und des Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K korrigiert wird (Schritt S104). Der Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K weist einen Wert von 1 auf, der keine Korrektur in einem anfänglichen bzw. Ausgangszustand vor der Veränderung des Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K darstellt. Das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 berechnet eine nicht korrigierte NO_x-Konzentration in dem Zielgas G auf der Grundlage des Sensorstroms, der durch das NO_x-Erfassungsteil 514 erfasst wird. Das NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 subtrahiert die korrigierte Ammoniak-Konzentration von der nicht korrigierten NO_x-Konzentration, um so die korrigierte NO_x-Konzentration zu berechnen (Schritt S105).
Die Sensor-Steuereinheit 5 speichert die Potentialdifferenz ΔV (Mischpotential), die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird, und den Pumpenstrom (Beschränkungsstrom), der durch das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 erfasst wird, während der vorgegebenen Dauer ab der Erfassungszeit der Potentialdifferenz ΔV und des Pumpenstroms (Schritt S 106). Als nächstes wird beurteilt, ob die Empfindlichkeits-Korrekturbedingung erfüllt ist, um so die Empfindlichkeit des zweiten Erfassungsteils 52 zu korrigieren, das eine Ammoniak-Konzentration erfasst (Schritt S107). Genauer gesagt stellt die Empfindlichkeits-Korrekturbedingung eine Zeit dar, wenn der Kraftstoff-Unterbrechungs-Betrieb startet, bei welchem eine Sauerstoffkonzentration als die gemeinsame Gaskomponente nicht geringer als der vorgegebene Referenz-Variationsbetrag wird.
Wenn die Empfindlichkeits-Korrekturbedingung erfüllt ist, d. h. wenn die Sensor-Steuereinheit 5 Informationen empfängt, welche die Initiierung des Kraftstoff-Unterbrechungs-Betriebs darstellen, die ausgehend von der Maschinensteuereinheit 50 übertragen werden, ermittelt das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 auf der Grundlage von Daten bezüglich des Pumpenstroms, die während der vorgegebenen Dauer gespeichert werden, die erste Reaktionszeit T1, und ermittelt auf der Grundlage von Daten bezüglich der Potentialdifferenz ΔV, die während der vorgegebenen Dauer gespeichert werden, die zweite Reaktionszeit T2 (Schritt S108). Ferner ermittelt das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 auf der Grundlage der Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 einen Korrekturkoeffizienten, der zum Korrigieren der Potentialdifferenz ΔV verwendet werden soll. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 korrigiert den Korrekturkoeffizienten K auf der Grundlage des Korrekturkoeffizienten (Schritt S109). Der Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K wird verwendet, wenn das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 die Zeitdifferenz ΔT in die Korrektur-Speicherabbildung N2 einfügt.
Als nächstes multipliziert das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 bei Schritt S104 die Potentialdifferenz ΔV mit dem Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K, wenn das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 auf der Grundlage der Potentialdifferenz ΔV, die durch das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 erfasst wird, eine Ammoniak-Konzentration in dem Zielgas G berechnet, um so die Potentialdifferenz ΔV zu korrigieren. Dies ermöglicht es, einen Ammoniak-Konzentrationsfehler aufgrund einer Empfindlichkeitsverschiebung (Reduktion bzw. Reduzierung) des zweiten Erfassungsteils 52 zu korrigieren, die durch eine Ausrichtung des Sensorelements 10 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung von Abgas verursacht wird. Danach wird eine Wiederholung der Schritte S101 bis S106 durchgeführt, um eine Ammoniak-Konzentration zu berechnen, und die Ammoniak-Konzentration wird unter Verwendung des Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K korrigiert.
Es ist möglich, einen Mittelwert einer Mehrzahl von Werten, die ermittelt werden, wenn bei Schritt S107 die Empfindlichkeits-Korrekturbedingung erfüllt ist, als den Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K zu verwenden. Beim Stoppen der Verbrennung der Maschine 7 mit interner Verbrennung schließt die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 die Erfassung einer Ammoniak-Konzentration, einer NO_x-Konzentration und einer Sauerstoffkonzentration ab.
Aktion und Wirkungen
Die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das erste Erfassungsteil 51 und das zweite Erfassungsteil 52 auf. Das erste Erfassungsteil 51 erfasst auf der Grundlage eines Beschränkungsstroms (Pumpenstroms) eine Sauerstoffkonzentration. Das zweite Erfassungsteil 52 erfasst auf der Grundlage einer Potentialdifferenz (Mischpotentials) ΔV eine Ammoniak-Konzentration. Die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 korrigiert die Ammoniak-Konzentration, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird, unter Verwendung einer Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51 und der zweiten Reaktionszeit T2 des zweiten Erfassungsteils 52, wenn das erste Erfassungsteil 51 und das zweite Erfassungsteil 52 Sauerstoff als die gemeinsame Gaskomponente erfassen.
Das Pumpteil 511, das Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513, welche das erste Erfassungsteil 51 ausbilden, verwenden einen Beschränkungsstrom, der erfasst wird, wenn eine Strömungsrate des Zielgases G reguliert (beschränkt) wird und zwischen der Pumpelektrode 22 und der ersten Referenzelektrode 24 eine Gleichstrom-Spannung zugeführt wird. Entsprechend erfasst das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 eine Sauerstoffkonzentration ohne irgendeinen Einfluss der Katalysator-Performance der Pumpelektrode 22. Das Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 kann eine Sauerstoffkonzentration im Wesentlichen ohne Fehler erfassen.
Andererseits verwendet das zweite Erfassungsteil 52, das aus dem Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 und dem Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 zusammengesetzt ist, eine Potentialdifferenz ΔV, die erfasst wird, wenn die Ammoniak-Elektrode 32 mit dem Zielgas G in Kontakt steht. Entsprechend wird die Erfassung der Potentialdifferenz ΔV drastisch durch die Katalysator-Performance der Ammoniak-Elektrode 32 beeinflusst. Das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 ruft in einfacher Weise einen Ammoniak-Konzentrations-Erfassungsfehler hervor.
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 verwendet die erste Reaktionszeit T1, die verwendet werden soll, wenn das erste Erfassungsteil 51 eine Sauerstoffkonzentration erfasst, d. h. eine Konzentration der gemeinsamen Gaskomponente erfasst, als die Referenzzeit, um so die Erfassungs-Empfindlichkeit des zweiten Erfassungsteils 52 zu korrigieren. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 erfasst eine Zeitdifferenz der zweiten Reaktionszeit T2 ab der ersten Reaktionszeit T1, wobei die zweite Reaktionszeit T2 erfasst wird, wenn das zweite Erfassungsteil 52 eine Sauerstoffkonzentration als die gemeinsame Gaskomponente erfasst. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 bestimmt auf der Grundlage der erfassten Zeitdifferenz einen Korrekturbetrag der Ammoniak-Konzentration, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird.
Genauer gesagt ermittelt das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 die erste Reaktionszeit T1 und die zweite Reaktionszeit T2, wenn eine Konzentration von Sauerstoff als die gemeinsame Gaskomponente, welche mit der Pumpelektrode 22 und der Ammoniak-Elektrode 32 in Kontakt steht, nicht weniger als der vorgegebene Referenz-Variationsbetrag variiert. Die Empfindlichkeit des Potentialdifferenz-Erfassungsteils 521 gegenüber Ammoniak wird durch die Katalysator-Performance der Ammoniak-Elektrode 32 beeinflusst. Es besteht eine Beziehung zwischen einer Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 sowie der Erfassungs-Empfindlichkeit des Potentialdifferenz-Erfassungsteils 521, wenn Ammoniak erfasst wird.
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 in der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet eine Beziehung zwischen der Zeitdifferenz ΔT und der Empfindlichkeit des Potentialdifferenz-Erfassungsteils 521 gegenüber Ammoniak. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 verwendet die Zeitdifferenz ΔT, um so die Ammoniak-Konzentration zu korrigieren, die durch das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 erfasst wird, weil die Zeitdifferenz ΔT die Erfassungs-Empfindlichkeit des Potentialdifferenz-Erfassungsteils 521 gegenüber Ammoniak darstellt.
Die Empfindlichkeit des Potentialdifferenz-Erfassungsteils 521 gegenüber Ammoniak variiert aufgrund des Einflusses des Winkels der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung von Abgas. Wegen dieser Richtwirkung korrigiert das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 die Ammoniak-Konzentration, die durch das Ammoniak-Konzentrations-Berechnungsteil 522 erfasst wird. Es ist entsprechend möglich, einen Erfassungsfehler der Ammoniak-Konzentration in der Ausgabe der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 zu reduzieren.
Entsprechend ist es möglich, dass die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verhindert, dass ein Fehler der Ammoniak-Ausgaben-Konzentration, die auf Grundlage der Potentialdifferenz ΔV ermittelt wird, verursacht wird, wenn die Sauerstoffkonzentration und die Ammoniak-Konzentration erfasst werden.
Es ist möglich, Stickstoffdioxid (NO₂) zu verwenden, anstatt Ammoniak zu verwenden, das durch das zweite Erfassungsteil 52 als die zweite Gaskomponente erfasst werden soll. Dieser Fall verwendet eine Elektrode, die eine katalytische Aktivität gegenüber Stickstoffdioxid aufweist, als die Mischpotential-Elektrode in dem zweiten Elementteil 3. In diesem Fall erfasst die Mischpotential-Elektrode ein Mischpotential, das erzeugt wird, wenn die elektrochemische Reduktionsreaktion von Sauerstoff, der in dem Zielgas G enthalten ist, mit der elektrochemischen Oxidationsreaktion von Stickstoffdioxid, das in dem Zielgas G enthalten ist, ausgeglichen wird. Dieser Fall kann die gleichen Aktionen und Effekte erzielen wie der Fall, welcher eine zuvor erläuterte Ammoniak-Konzentration erfasst.
Zweite Ausführungsform
Wie in 22 gezeigt wird, zeigt die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur, bei welcher das erste Erfassungsteil 51 aus dem NO_x-Erfassungsteil514 und dem NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 zusammengesetzt ist, und das erste Erfassungsteil 51 eine NO_x-Konzentration als die erste Gaskomponenten-Konzentration erfasst. Bei der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfasst das erste Erfassungsteil 51 eine NO_x-Konzentration, anstatt dass die zweite Gaskomponenten-Konzentration korrigiert wird, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird. Das Sensorelement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Struktur auf, welche die gleiche ist wie die gemäß der ersten Ausführungsform.
Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente, welche gegenüber dem NO_x-Erfassungsteil 514 und dem Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 empfindlich ist. Zum Beispiel wird Ammoniak bei einer hohen Temperatur von nicht weniger als 600 °C oxidiert, um NO_x zu erzeugen. Der erste Festelektrolytkörper 21, die Pumpelektrode 22 und das Diffusionswiderstands-Teil 251, welche bei einer Temperatur von nicht weniger als 600 °C erwärmt wurden, oxidieren Ammoniak zu NO_x, und NO_x wandert und erreicht die NO_x-Elektrode 23. Es ist entsprechend möglich, Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente zu verwenden, gegenüber welcher das NO_x-Erfassungsteil 514 und das Potentialdifferenz-Erfassungsteil 521 die Erfassungs-Empfindlichkeit aufweisen.
Wenn Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente verwendet wird, ist die erste Reaktionszeit T1 eine Zeit, die erforderlich ist, damit das erste Erfassungsteil 51 unter Verwendung der NO_x-Elektrode 23, der ersten Referenzelektrode 24, des NO_x-Erfassungsteils 514 und des NO_x-Konzentrations-Berechnungsteils 515 eine Ammoniak-Konzentration erfasst. Das erste Erfassungsteil 51 erfasst NO_x, das aus der Oxidation von Ammoniak erzeugt wird. Die zweite Reaktionszeit T2 ist eine Zeit, welche notwendig ist, damit das zweite Erfassungsteil 52 auf der Grundlage eines Mischpotentials (Potentialdifferenz ΔV) eine Variation einer Ammoniak-Konzentration erfasst.
Beziehungsgraph N1 und Korrektur-Speicherabbildung N2, wenn Ammoniak die gemeinsame Gaskomponente ist
Bei einem Test vor deren anfänglicher Verwendung ermittelt die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Beziehung zwischen einer Reduzierungsmenge der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 und dem Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Abgases in dem Abgasrohr 71. Bei dem Test ermittelt die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 eine Beziehung zwischen einer Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2, sowie dem Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Abgases.
Wie in 23 gezeigt wird, wird in diesem Fall, bei welchem das erste Erfassungsteil 51, das NO_x erfasst, das durch Oxidation von Ammoniak hergestellt wird, eine Reaktionsgeschwindigkeit aufweist, welche langsamer ist als eine Reaktionsgeschwindigkeit des zweiten Erfassungsteils 52, die erste Reaktionszeit T1 länger als die zweite Reaktionszeit T2. Es ist möglich, die Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 als einen absoluten Wert zu verwenden. Wie in 24 gezeigt wird, wird mit der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 während des Tests, der eine Mehrzahl von Winkeln aufweist, der Beziehungsgraph N1 zwischen der Sensorausgabe und der Zeitdifferenz ΔT ermittelt. Dieser Beziehungsgraph N1 stellt eine Beziehung dar, bei welcher die Sensorausgabe umso größer ist, je länger die Zeitdifferenz ΔT ist.
Wie in 24 gezeigt wird, wird bei dem Test die Korrektur-Speicherabbildung N2 als die Reziproke des Beziehungsgraphen N1 ermittelt. In der Korrektur-Speicherabbildung N2 wird die Zeitdifferenz ΔT gemäß der Erhöhung des Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage der maximalen Sensorausgabe in dem Beziehungsgraphen N1 reduziert. Diese Korrektur-Speicherabbildung N2, welche eine Reduzierungsmenge der Sensorausgabe des zweiten Erfassungsteils 52 ausdrückt, welche erzeugt wird, wenn der Winkel der Oberflächenrichtung E der Ammoniak-Elektrode 32 hin zu der stromaufwärtigen Richtung J in der Strömung des Abgases 180° übersteigt, wird während der Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 auf eine Größe der Sensorausgabe des regulären Erfassungsteils reguliert. Bei dem Test der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 speichert das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 die Korrektur-Speicherabbildung N2.
Variations-Ausbildungs-Dauer, in welcher eine Konzentration von Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente nicht weniger als der Referenz-Variationsbetrag verändert wird
Wenn das erste Erfassungsteil 51, das aus dem NOX-Erfassungsteil 514 und dem NO_x-Konzentrations-Berechnungsteil 515 zusammengesetzt ist, Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente verwendet, um so eine Ammoniak-Konzentration zu erfassen, ist es möglich, dass das erste Erfassungsteil 51 die Variations-Ausbildungs-Dauer bestimmt, in welcher eine Konzentration von Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente um nicht weniger als den Referenz-Variationsbetrag während eines Kraftstoff-Unterbrechungs-Betriebs oder eines Leerlaufbetriebs der Maschine 7 mit interner Verbrennung eines Fahrzeugs variiert.
Ammoniak als das Reduktionsmittel K in dem Katalysator 72, das dem Abgasrohr 71 der Maschine 7 mit interner Verbrennung ausgehend von der Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 zugeführt wird, wird in das Abgasrohr 71 abgeführt, wenn Ammoniak nicht an dem Katalysator 72 anhaftet. Zu dieser Zeit liegt ein möglicher Fall vor, bei welchem die Konzentration von Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird, um nicht weniger als den Referenz-Variationsbetrag erhöht wird. Ferner liegt ein möglicher Fall vor, bei welchem die Konzentration von Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird, um nicht weniger als den Referenz-Variationsbetrag reduziert wird, wenn eine Ammoniak-Menge, die ausgehend von dem Katalysator 72 in das Abgasrohr 71 vorgesehen wird, reduziert wird. Es ist möglich, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 diese Variations-Zeit verwendet, um so dessen Korrekturbetrieb durchzuführen.
Falls die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73 ein Harnwasser einspritzt, das eine überschüssige Menge von Ammoniak enthält, das an dem Katalysator 72 anhaften soll, ist es möglich, das überschüssige Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente zu verwenden, das von dem Katalysator 72 in das Zielgas G als die gemeinsame Gaskomponente abgeführt wird. Dieser Fall ermöglicht es, dass eine Ammoniak-Konzentrations-Variation von nicht weniger als dem Referenz-Variationsbetrag in dem Zielgas G auftritt.
Die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt den gleichen Steuerungsbetrieb durch wie die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Es ist möglich, dass die vorliegende Ausführungsform die Variations-Ausbildungs-Dauer verwendet, welche bei Schritt S107, der in 21 gezeigt wird, bei dem Kraftstoff-Unterbrechungs-Betrieb oder dem Leerlaufbetrieb die Empfindlichkeits-Korrekturbedingung erfüllt.
Wenn die Ammoniak-Elektrode 32 NO_x in dem Zielgas G erfasst, ist es annehmbar, dass das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 NO_x als die gemeinsame Gaskomponente verwendet.
Andere Komponenten, Aktion und Wirkungen etc. der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie jene der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die gleichen Bezugsziffern und -zeichen bei der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform stellen die gleichen Komponenten dar.
Dritte Ausführungsform
Wie in 25 gezeigt wird, weist die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu dem Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 etc. ein Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 auf. Das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 erfasst ein Auftreten einer Verschlechterung des Ammoniak-Elementteils 3 als das zweite Elementteil 3. Das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 erfasst eine Zeitdifferenz ΔTc zwischen einer anfänglichen Zeitdifferenz ΔTa und einer Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb, wenn eine chemische Zusammensetzung von Abgas als das Zielgas G, das ausgehend von der Maschine 7 mit interner Verbrennung zu dem Abgasrohr 71 ausgestoßen wird, etwas variiert. Die anfängliche Zeitdifferenz ΔTa wird bei der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ermittelt. Die Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb wird nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Verwendungs-Zeit ermittelt, die ab der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gezählt wird.
Die anfängliche Zeitdifferenz ΔTa wird als eine Zeitdifferenz ΔT bei der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 zwischen der ersten Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51 und der zweiten Reaktionszeit T2 des zweiten Erfassungsteils 52 ermittelt. Die Verwendungs-Zeitdifferenz Δb wird als eine Zeitdifferenz ΔT nach dem Verstreichen der vorgegebenen Verwendungs-Zeit der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 zwischen der ersten Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51 und der zweiten Reaktionszeit T2 des zweiten Erfassungsteils 52 ermittelt.
Es ist möglich, dass das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 beurteilt, dass sich das Ammoniak-Elementteil 2 verschlechtert hat, wenn die Zeitdifferenz ΔTc zwischen der anfänglichen Zeitdifferenz ΔTa und der Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb mehr als eine vorgegebene Zeitdifferenz Δ0 beträgt. Ferner ist möglich, dass das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 beurteilt, dass in dem Ammoniak-Element 3 keine Verschlechterung auftritt, oder dass der verschlechterte Zustand des Ammoniak-Elements 3 annehmbar ist, wenn die Zeitdifferenz ΔTc zwischen der anfänglichen Zeitdifferenz ΔTa und der Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb innerhalb der vorgegebenen Zeitdifferenz Δ0 liegt. Es ist möglich, die Zeitdifferenz ΔTc als einen absoluten Wert zu ermitteln, der durch eine Formel ΔTc = |ΔT_a - ΔT_b| dargestellt wird.
Es ist es möglich, eine Zeit, wenn ein Fahrzeug, das mit der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ausgestattet ist, eine vorgegebene Strecke gefahren ist, als die vorgegebene Zeit zu verwenden, die verwendet werden soll, um die Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb zu bestimmen. Es ist möglich, dass das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 auf der Grundlage der Zeitdifferenz ΔTc zwischen der anfänglichen Zeitdifferenz ΔTa und der Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb, einem Verhältnis der Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb zu der anfänglichen Zeitdifferenz ΔTa etc. einen Verschlechterungszustand des Ammoniak-Elementteils 3 erfasst.
Ähnlich wie bei dem Fall der ersten Ausführungsform ist es möglich, dass das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 die erste Ausgabe-Variations-Zeit B1 und die zweite Ausgabe-Variations-Zeit B2 verwendet, anstatt die erste Reaktionszeit T1 und die zweite Reaktionszeit T2 zu verwenden. In diesem Fall ist es möglich, dass das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 auf der Grundlage der Zeitdifferenz ΔTc das Vorliegen einer Verschlechterung oder einen Grad einer Verschlechterung beurteilt. Die Zeitdifferenz ΔTc ist eine Zeitdifferenz zwischen der anfänglichen Zeitdifferenz ΔTa und der Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb, wobei die anfängliche Zeitdifferenz ΔTa eine Zeitdifferenz zwischen der ersten Ausgabe-Variations-Zeit B1, die durch das erste Erfassungsteil 51 erfasst wird, und der zweiten Ausgabe-Variations-Zeit B2, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird, bei der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 darstellt, und die Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb eine Zeitdifferenz zwischen der ersten Ausgabe-Variations-Zeit B1, die durch das erste Erfassungsteil 51 erfasst wird, und der zweiten Ausgabe-Variations-Zeit B2, die durch das zweite Erfassungsteil 52 erfasst wird, nach dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit darstellt, die ab der anfänglichen Verwendungs-Zeit der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gezählt wird.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist es möglich, dass das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 die erste Reaktionsgeschwindigkeit U1 und die zweite Reaktionsgeschwindigkeit U2 verwendet, anstatt die erste Reaktionszeit T1 und die zweite Reaktionszeit T2 zu verwenden. In diesem Fall ist es möglich, dass das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsdifferenz ΔUc zwischen einer anfänglichen Geschwindigkeitsdifferenz ΔUa und einer Verwendungs-Geschwindigkeitsdifferenz ΔUb, wobei die anfängliche Geschwindigkeitsdifferenz ΔUa eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten Reaktionsgeschwindigkeit U1 des ersten Erfassungsteils 51 und der zweiten Reaktionsgeschwindigkeit U2 des zweiten Erfassungsteils 52 darstellt, die bei der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 ermittelt wird, und die Verwendungs-Geschwindigkeitsdifferenz ΔUb eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten Reaktionsgeschwindigkeit U1 des ersten Erfassungsteils 51 und der zweiten Reaktionsgeschwindigkeit U2 des zweiten Erfassungsteils 52 nach dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit darstellt, die ab der anfänglichen Verwendungs-Zeit der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gezählt wird, das Vorliegen einer Verschlechterung oder einen Grad einer Verschlechterung beurteilt.
Wenn Sauerstoff als die gemeinsame Gaskomponente verwendet wird, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, ist es möglich, das erste Erfassungsteil 51 unter Verwendung des Pumpteils 511, des Pumpenstrom-Erfassungsteils 512 und des Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteils 513 auszubilden. Wenn Ammoniak als die gemeinsame Gaskomponente verwendet wird, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, ist es möglich, das erste Erfassungsteil 51 unter Verwendung des NO_x-Erfassungsteils 514 und des NO_x-Konzentrations-Berechnungsteils 515 auszubilden.
Steuerverfahren der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1
Als nächstes wird eine Beschreibung eines Beispiels des Steuerverfahrens der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, das in 26 und 27 gezeigt wird, angegeben werden.
Ähnlich wie Schritt S101, der in 21 gemäß der ersten Ausführungsform gezeigt wird, beginnt die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 nach der Aktivierung des Sensorelements 10, eine Ammoniak-Konzentrations-Erfassung, eine NO_x-Konzentrations-Erfassung und eine Sauerstoffkonzentrations-Erfassung durchzuführen (Schritt S201, der in 26 gezeigt wird). Beim Starten einer Verbrennung der Maschine 7 mit interner Verbrennung, wenn ein Fahrzeug startet, starten auch der Betrieb der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 und der Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung 73. Das Leistungszufuhr-Steuerungsteil 53 in der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 führt der Heizvorrichtung 41 eine elektrische Leistung zu, bis eine Temperatur des Sensorelements 10 dessen Aktivierungstemperatur erreicht. Nach der Aktivierung des Sensorelements 10 beginnt die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 die Erfassung einer Ammoniak-Konzentration, einer NO_x-Konzentration und einer Sauerstoffkonzentration (Schritt S101). Als nächstes werden Schritt S251 bis Schritt S255 als die Erfassungsroutine durchgeführt, ähnlich wie Schritt S101 bis Schritt S106, die in 21 gemäß der ersten Ausführungsform gezeigt werden.
Als nächstes wird nach dem Betrieb der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 erfasst, ob die vorgegebene Zeitdauer verstrichen ist, um so die Verschlechterungserfassung durchzuführen (Schritt S203). Vor dem Verstreichen der vorgegebenen Zeitdauer wird erfasst, ob die Empfindlichkeits-Korrekturbedingung erfüllt ist, um so für das zweite Erfassungsteil 52 die Empfindlichkeit zu korrigieren, wobei das zweite Erfassungsteil 52 eine Ammoniak-Konzentration erfasst (Schritt S204). Ähnlich wie Schritt S108 und Schritt S109, die in 21 gemäß der ersten Ausführungsform gezeigt werden, werden Schritt S205 und Schritt S206 durchgeführt, die in 26 gezeigt werden, wenn die Empfindlichkeits-Korrekturbedingung erfüllt ist. In Schritt S205 und Schritt S206 stellt die anfängliche Zeitdifferenz ΔTa eine Zeitdifferenz zwischen der ersten Reaktionszeit T1 und der zweiten Reaktionszeit T2 dar, die durch das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 erfasst wird.
Andererseits ermittelt das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 bei Schritt S203, wenn das Verstreichen der vorgegebenen Zeitdauer erfasst wird, eine Zeitdifferenz ΔT zwischen der ersten Reaktionszeit T1 des ersten Erfassungsteils 51 und der zweiten Reaktionszeit T2 des zweiten Erfassungsteils 52 (Schritt S207) als die Zeitdifferenz ΔTb. Als nächstes erfasst das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55, ob die Zeitdifferenz ΔTc zwischen der anfänglichen Zeitdifferenz ΔTa und der Verwendungs-Zeitdifferenz ΔTb die vorgegebene Zeitdifferenz ΔT0 übersteigt (Schritt S208). Die Zeitdifferenz ΔTc wird unter Verwendung einer Formel |ΔT_a -ΔT_b| ermittelt.
Bei Schritt S208 erfasst das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55, dass in dem Ammoniak-Elementteil 3 keine Verschlechterung auftritt (Schritt S209), wenn die Zeitdifferenz ΔTc innerhalb der vorgegebenen Zeitdifferenz ΔT0 liegt. Das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 setzt die vorgegebene Zeit zurück, die zum Bestimmen einer Verschlechterungs-Bestimmungsdauer verwendet werden soll (Schritt S210), um so eine Wiederholung der Erfassungsroutine von Schritt S202 durchzuführen.
Bei Schritt S208 sieht das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 Informationen bezüglich des Auftretens einer Verschlechterung des Ammoniak-Elementteils 3 vor (Schritt S211), wenn die Zeitdifferenz ΔTc die vorgegebene Zeitdifferenz ΔT0 übersteigt. Es ist möglich, dass das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 eine Lampenanzeige verwendet, um so eine Warnung vor dem Auftreten einer Verschlechterung des Ammoniak-Elementteils 3 vorzusehen (Schritt S212). In diesem Fall setzt das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 die vorgegebene Zeit zurück, die zum Bestimmen einer Verschlechterungs-Bestimmungsdauer verwendet werden soll (Schritt S210), um so eine Wiederholung der Erfassungsroutine von Schritt S202 durchzuführen.
Aktion und Wirkungen
Die Ammoniak-Elektrode 32 in dem Ammoniak-Elementteil 3 erfasst ein Mischpotential, und eine Verschlechterung der Katalysator-Performance beeinflusst in einfacher Weise deren Erfassungsgenauigkeit. Die Verschlechterung der Ammoniak-Elektrode 32 schreitet aufgrund einer Wärmeenergie und toxischer Stoffe etc. fort, die im Abgas als das Zielgas G enthalten sind. Die Ammoniak-Konzentrationserfassung durch das zweite Erfassungsteil 52 in dem Ammoniak-Elementteil 3 ruft aufgrund der Katalysator-Performance der Ammoniak-Elektrode 32 in einfacher Weise einen Erfassungsfehler hervor.
Bei der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform korrigiert das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 die Empfindlichkeit des Empfindlichkeits-Korrekturteils 54, und das Verschlechterungs-Erfassungsteil 55 erfasst ein Auftreten einer Verschlechterung des Ammoniak-Elementteils 3. Wenn in dem Ammoniak-Elementteil 3 die Verschlechterung auftritt, welche die Ammoniak-Konzentrations-Erfassungsgenauigkeit reduziert, erzeugt die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 eine Warnung für den Fahrer eines Fahrzeugs, damit dieser einen Wartungsbetrieb der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 durchführt.
Andere Komponenten, Aktion und Wirkungen etc. der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie jene der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform. Die gleichen Bezugsziffern und -zeichen bei der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform stellen die gleichen Komponenten dar.
Vierte Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform zeigt das Sensorelement 10 zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration und einer Ammoniak-Konzentration. Andererseits weist das Sensorelement 10 keine NO_x-Erfassungsfunktion auf. Wie in 28 und 29 gezeigt wird, sind die Pumpelektrode 22 und die erste Referenzelektrode 24 auf dem ersten Festelektrolytkörper 21 ausgebildet. Auf dem ersten Festelektrolytkörper 21 ist keine NO_x-Elektrode 23 ausgebildet. Das Sauerstoff-Elementteil 2 ist aus dem ersten Festelektrolytkörper 21, der Pumpelektrode 22, der ersten Referenzelektrode 24, der Gaskammer 25 und dem Diffusionswiderstands-Teil 251 zusammengesetzt. Das Ammoniak-Elementteil 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die gleiche Struktur auf wie die gemäß der ersten Ausführungsform.
Das erste Erfassungsteil 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist aus dem Pumpteil 511, dem Pumpenstrom-Erfassungsteil 512 und dem Sauerstoffkonzentrations-Berechnungsteil 513 zusammengesetzt, um so eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas G zu erfassen, das erfasst werden soll. Das Empfindlichkeits-Korrekturteil 54 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die gleiche Struktur auf wie die gemäß der ersten Ausführungsform. Die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die gleiche Struktur auf wie die gemäß der ersten Ausführungsform, abgesehen von der NO_x-Erfassungsfunktion.
Andere Komponenten, Aktion und Wirkungen etc. der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie jene der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform. Die gleichen Bezugsziffern und -zeichen bei der vorliegenden Ausführungsform und der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform stellen die gleichen Komponenten dar.
Es ist möglich, bei der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform den Referenzgas-Leitungskanal 34 ausgehend von dem Sensorelement 10 zu vermeiden.
Ferner ist es möglich, die zweite Referenzelektrode 33 in dem Ammoniak-Elementteil 3 aus dem Referenzgas-Leitungskanal 34 zu entfernen. In diesem Fall ist es möglich, die Ammoniak-Elektrode 32 und die zweite Referenzelektrode 33 auf der Außenoberfläche 311 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 anzuordnen. Die Außenoberfläche 311 des zweiten Festelektrolytkörpers 31 bildet die Außenoberfläche des Sensorelements 10 aus. Dieser Fall ermöglicht es, auf der Grundlage eines Unterschieds bzw. einer Differenz hinsichtlich einer Katalysator-Aktivierung zwischen der Ammoniak-Elektrode 32 und der zweiten Referenzelektrode 33 eine Ammoniak-Konzentration in dem Zielgas G zu erfassen.
Während jede der spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert beschrieben worden ist, wird vom Fachmann anerkannt, dass im Lichte der Gesamtlehre dieser Offenbarung verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Details entwickelt werden könnten. Entsprechend sind die offenbarten besonderen Anordnungen lediglich zur Veranschaulichung gedacht und sind nicht auf den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränkt, welcher die volle Breite der folgenden Ansprüche und aller dazugehörigen Äquivalenten zuerkannt werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019001753 [0001]
JP 2013040959 [0006]

Claims

Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1), aufweisend: ein erstes Elementteil (2), ein erstes Erfassungsteil (51), ein zweites Elementteil (3), ein zweites Erfassungsteil (52) und ein Empfindlichkeits-Korrekturteil (54), wobei das erste Elementteil (2) einen ersten Festelektrolytkörper (21) mit einer Ionenleitfähigkeit, ein Paar von ersten Elektroden (22, 23, 24), die auf dem ersten Festelektrolytkörper angeordnet sind, sowie ein Diffusionswiderstands-Teil (251) und eine Gaskammer (25) aufweist, die Gaskammer eine des Paars von ersten Elektroden aufnimmt, wobei die Gaskammer dazu konfiguriert ist, über das Diffusionswiderstands-Teil ein Zielgas (G) aufzunehmen, das erfasst werden soll, das erste Erfassungsteil (51) dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage eines Gleichstroms, der zwischen dem Paar von ersten Elektroden fließt, eine erste Gaskonzentration zu erfassen, die in dem Zielgas enthalten ist, wenn eine Strömungsmenge des Zielgases in die Gaskammer durch das Diffusionswiderstands-Teil angepasst wird und eine Gleichstrom-Spannung an das Paar von ersten Elektroden angelegt wird, das zweite Elementteil (3) einen zweiten Festelektrolytkörper (31) mit einer Ionenleitfähigkeit sowie ein Paar von zweiten Elektroden (32, 33) aufweist, der zweite Festelektrolytkörper durch einen Isolator (35) auf dem ersten Elektrolytkörper laminiert ist, und das Paar von zweiten Elektroden auf dem zweiten Festelektrolytkörper angeordnet ist, das zweite Erfassungsteil (52) dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass das erste Erfassungsteil und das zweite Erfassungsteil eine Variation hinsichtlich einer Konzentration einer gemeinsamen Gaskomponente, die in dem Zielgas enthalten ist, von mehr als einem Referenz-Variationsbetrag, der in dem Zielgas enthalten ist, erfassen, auf der Grundlage einer Potentialdifferenz (ΔV), die zwischen dem Paar von zweiten Elektroden erzeugt wird, eine zweite Gaskomponenten-Konzentration zu erfassen, die in dem Zielgas enthalten ist, wenn zumindest eine des Paars von zweiten Elektroden auf einer Außenoberfläche (311) des zweiten Elektrolytkörpers angeordnet ist und zu dem Zielgas freigelegt ist, das Empfindlichkeits-Korrekturteil (54) dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage einer Ausgabe-Variations-Zeitdifferenz (ΔT) und entweder einer Reaktionszeitdifferenz (ΔT) oder einer Reaktionsgeschwindigkeitsdifferenz (ΔU) die zweite Gaskomponenten-Konzentration zu korrigieren, die durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird, die Ausgabe-Variations-Zeitdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Ausgabe-Variations-Zeit (B1), die durch das erste Erfassungsteil erfasst wird, und einer zweiten Ausgabe-Variations-Zeit (B2), die durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird, angibt, und die Reaktionszeitdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Reaktionszeit (T1) des ersten Erfassungsteils und einer zweiten Reaktionszeit (T2) des zweiten Erfassungsteils angibt, und die Reaktionsgeschwindigkeitsdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Reaktionsgeschwindigkeit (U1) des ersten Erfassungsteils und einer zweiten Reaktionsgeschwindigkeit (U2) des zweiten Erfassungsteils angibt.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Sensorelement (10) das erste Elementteil und das zweite Elementteil aufweist, die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung ferner eine Gehäuseeinhausung (61) aufweist, welche ein Schraubenspindelteil (611) aufweist, das mit einem Abgasrohr (71) in Eingriff stehen soll, durch welches das Zielgas strömt, das Empfindlichkeits-Korrekturteil dazu konfiguriert ist, einen Fehler zu korrigieren, der bei dem zweiten Erfassungsteil aufgrund einer Winkeldifferenz zwischen einer stromaufwärtigen Richtung (J) hinsichtlich einer Strömung des Zielgases und einer Oberflächenrichtung (E) der Außenoberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers erzeugt wird.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: ein Verschlechterungs-Erfassungsteil (55), das dazu konfiguriert ist, ein Auftreten einer Verschlechterung oder einen Grad einer Verschlechterung des zweiten Elementteils auf der Grundlage einer Zeitdifferenz zwischen einer anfänglichen Zeitdifferenz (ΔTa) und entweder einer Verwendungs-Zeitdifferenz (ΔTb) oder einer Reaktionsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen einer anfänglichen Reaktionsgeschwindigkeit und einer Verwendungs-Reaktionsgeschwindigkeit zu erfassen, wobei die anfängliche Zeitdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Ausgabe-Variations-Zeit, die durch das erste Erfassungsteil erfasst wird, und einer zweiten Ausgabe-Variations-Zeit, die durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird, darstellt, die bei einer anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung ermittelt wird, und die Verwendungs-Zeitdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Ausgabe-Variations-Zeit, die durch das erste Erfassungsteil erfasst wird, und einer zweiten Ausgabe-Variations-Zeit, die durch das zweite Erfassungsteil erfasst wird, darstellt, welche nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Verwendungs-Zeit ermittelt wird, die ab der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gezählt wird, die anfängliche Zeitdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Reaktionszeit des ersten Erfassungsteils und einer zweiten Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils darstellt, die bei der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung ermittelt wird, und die Verwendungs-Zeitdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Reaktionszeit des ersten Erfassungsteils und einer zweiten Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils darstellt, welche nach dem Verstreichen der vorgegebenen Verwendungs-Zeit ermittelt werden, die ab der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gezählt wird, und die Reaktionsgeschwindigkeitsdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Reaktionszeit des ersten Erfassungsteils und einer zweiten Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils darstellt, die bei der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung ermittelt wird, und die Verwendungs-Zeitdifferenz eine Differenz zwischen einer ersten Reaktionszeit des ersten Erfassungsteils und einer zweiten Reaktionszeit des zweiten Erfassungsteils darstellt, welche nach dem Verstreichen der vorgegebenen Verwendungs-Zeit ermittelt werden, die ab der anfänglichen Verwendung der Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung gezählt wird.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Pumpelektrode (22) und eine NO_x-Elektrode (23) auf der Oberfläche des ersten Festelektrolytkörpers ausgebildet sind, benachbart zu welcher die Gaskammer angeordnet ist, die Gaskammer die Pumpelektrode und die NO_x-Elektrode aufnimmt, die Pumpelektrode eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas in der Gaskammer angepasst, die NO_x-Elektrode eine NO_x-Konzentration in dem Zielgas in der Gaskammer erfasst, nachdem die Pumpelektrode die Sauerstoffkonzentration angepasst hat, ein Referenzgas-Leitungskanal (34) und eine erste Referenzelektrode (24) auf der Oberfläche des ersten Festelektrolytkörpers ausgebildet sind, die hinsichtlich einer Stelle gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, die benachbart zu der Gaskammer angeordnet ist, ein Referenzgas in den Referenzgas-Leitungskanal eingeführt wird, der die erste Referenzelektrode aufnimmt, das Paar von ersten Elektroden aus der Pumpelektrode und der ersten Referenzelektrode zusammengesetzt ist, das erste Erfassungsteil dazu konfiguriert ist, eine Sauerstoffkonzentration als eine erste Gaskomponenten-Konzentration zu erfassen, eine Mischpotential-Elektrode (32) auf der Außenoberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers ausgebildet ist, die Mischpotential-Elektrode ein Mischpotential erfasst, das erzeugt wird, wenn eine elektrochemische Reduktionsreaktion von Sauerstoff, der in dem Zielgas enthalten ist, und eine elektrochemische Oxidation von Ammoniak oder Stickstoffdioxid, die in dem Zielgas enthalten sind, ausgeglichen sind, eine zweite Referenzelektrode (33), die in dem Referenzgas-Leitungskanal untergebracht ist, auf der Oberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers ausgebildet ist, der benachbart zu dem Referenzgas-Leitungskanal angeordnet ist, die Mischpotential-Elektrode und die zweite Referenzelektrode das Paar von zweiten Elektroden ausbilden, das zweite Erfassungsteil dazu konfiguriert ist, eine Ammoniak-Konzentration oder eine Stickstoffdioxid-Konzentration als eine zweite Gaskomponenten-Konzentration zu erfassen, und das Empfindlichkeits-Korrekturteil unter Verwendung einer Variation hinsichtlich einer Konzentration von Sauerstoff als der gemeinsamen Gaskomponente, welche um nicht weniger als den Referenz-Variationsbetrag variiert, eine Korrektur durchführt.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Pumpelektrode (22) und eine NO_x-Elektrode (23) auf der Oberfläche des ersten Festelektrolytkörpers ausgebildet sind, benachbart zu welcher die Gaskammer angeordnet ist, die Gaskammer die Pumpelektrode und die NO_x-Elektrode aufnimmt, die Pumpelektrode eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas in der Gaskammer angepasst, die NO_x-Elektrode eine NO_x-Konzentration in dem Zielgas in der Gaskammer erfasst, nachdem die Pumpelektrode die Sauerstoffkonzentration angepasst hat, ein Referenzgas-Leitungskanal (34) und eine erste Referenzelektrode (24) auf der Oberfläche des ersten Festelektrolytkörpers ausgebildet sind, die hinsichtlich einer Stelle gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, die benachbart zu der Gaskammer angeordnet ist, und ein Referenzgas in den Referenzgas-Leitungskanal eingeführt wird, der die erste Referenzelektrode aufnimmt, das Paar von ersten Elektroden aus der NO_x-Elektrode und der ersten Referenzelektrode zusammengesetzt ist, das erste Erfassungsteil dazu konfiguriert ist, eine NO_x-Konzentration als eine erste Gaskomponenten-Konzentration zu erfassen, eine Mischpotential-Elektrode (32) auf der Außenoberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers ausgebildet ist, die Mischpotential-Elektrode ein Mischpotential erfasst, das erzeugt wird, wenn eine elektrochemische Reduktionsreaktion von Sauerstoff, der in dem Zielgas enthalten ist, und eine elektrochemische Oxidation von Ammoniak oder Stickstoffdioxid, die in dem Zielgas enthalten sind, ausgeglichen sind, eine zweite Referenzelektrode (33), die in dem Referenzgas-Leitungskanal untergebracht ist, auf der Oberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers ausgebildet ist, der benachbart zu dem Referenzgas-Leitungskanal angeordnet ist, die Mischpotential-Elektrode und die zweite Referenzelektrode das Paar von zweiten Elektroden ausbilden, das zweite Erfassungsteil dazu konfiguriert ist, eine Ammoniak-Konzentration oder eine Stickstoffdioxid-Konzentration als eine zweite Gaskomponenten-Konzentration zu erfassen, und das Empfindlichkeits-Korrekturteil auf Grundlage einer Variation hinsichtlich einer Konzentration von Ammoniak oder Stickstoffdioxid als der gemeinsamen Gaskomponente, welche um nicht weniger als den Referenz-Variationsbetrag variiert, eine Korrektur durchführt.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Pumpelektrode (22) auf der Oberfläche des ersten Festelektrolytkörpers ausgebildet ist, benachbart zu welcher die Gaskammer angeordnet ist, die Gaskammer die Pumpelektrode aufnimmt, die Pumpelektrode eine Sauerstoffkonzentration in dem Zielgas in der Gaskammer anpasst, ein Referenzgas-Leitungskanal (34) und eine erste Referenzelektrode (24) auf der Oberfläche des ersten Festelektrolytkörpers ausgebildet sind, die hinsichtlich einer Stelle gegenüber der Oberfläche angeordnet ist, die benachbart zu der Gaskammer angeordnet ist, ein Referenzgas in den Referenzgas-Leitungskanal eingeführt wird, der die erste Referenzelektrode aufnimmt, das Paar von ersten Elektroden aus der Pumpelektrode und der ersten Referenzelektrode zusammengesetzt ist, das erste Erfassungsteil dazu konfiguriert ist, eine Sauerstoffkonzentration als eine erste Gaskomponenten-Konzentration zu erfassen, eine Mischpotential-Elektrode (32) auf der Außenoberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers ausgebildet ist, die Mischpotential-Elektrode ein Mischpotential erfasst, das erzeugt wird, wenn eine elektrochemische Reduktionsreaktion von Sauerstoff, der in dem Zielgas enthalten ist, und eine elektrochemische Oxidation von Ammoniak oder Stickstoffdioxid, die in dem Zielgas enthalten sind, ausgeglichen sind, eine zweite Referenzelektrode (33), die in dem Referenzgas-Leitungskanal untergebracht ist, auf der Oberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers ausgebildet ist, der benachbart zu dem Referenzgas-Leitungskanal angeordnet ist, die Mischpotential-Elektrode und die zweite Referenzelektrode das Paar von zweiten Elektroden ausbilden, das zweite Erfassungsteil dazu konfiguriert ist, eine Ammoniak-Konzentration oder eine Stickstoffdioxid-Konzentration als eine zweite Gaskomponenten-Konzentration zu erfassen, und das Empfindlichkeits-Korrekturteil auf Grundlage einer Variation hinsichtlich einer Konzentration von Ammoniak oder Stickstoffdioxid als der gemeinsamen Gaskomponente, welche um nicht weniger als den Referenz-Variationsbetrag variiert, eine Korrektur durchführt.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 6, wobei die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, in einem Abgasrohr (71) einer Maschine (7) mit interner Verbrennung verwendet zu werden, auf welchem eine Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung (73) angeordnet ist, die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung einem Katalysator (72) zum Reduzieren von NO_x ein Reduktionsmittel (K) zuführt, das Ammoniak enthält, und das Empfindlichkeits-Korrekturteil unter Verwendung einer Variation, welche nicht geringer ist als ein Referenz-Variationsbetrag von Sauerstoff als der gemeinsamen Gaskomponente zu einer Startzeit oder einer Abschlusszeit eines Kraftstoff-Unterbrechungs-Betriebs der Maschine mit interner Verbrennung, eine Korrektur durchführt.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 6, wobei die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, in einem Abgasrohr (71) einer Maschine (7) mit interner Verbrennung verwendet zu werden, auf welchem eine Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung (73) angeordnet ist, die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung einem Katalysator (72) zum Reduzieren von NO_x ein Reduktionsmittel (K) zuführt, das Ammoniak enthält, und das Empfindlichkeits-Korrekturteil unter Verwendung einer Variation, welche nicht geringer ist als ein Referenz-Variationsbetrag von Sauerstoff als der gemeinsamen Gaskomponente zu einer Abschlusszeit eines Leerlaufbetriebs der Maschine mit interner Verbrennung, eine Korrektur durchführt.
Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Gaskonzentrations-Erfassungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, in einem Abgasrohr (71) einer Maschine (7) mit interner Verbrennung verwendet zu werden, auf welchem eine Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung (73) angeordnet ist, die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung einem Katalysator (72) zum Reduzieren von NO_x ein Reduktionsmittel (K) zuführt, das Ammoniak enthält, und das Empfindlichkeits-Korrekturteil unter Verwendung einer Variation, welche nicht geringer ist als ein Referenz-Variationsbetrag von Ammoniak als der gemeinsamen Gaskomponente während eines Kraftstoff-Unterbrechungs-Betriebs oder eines Leerlaufbetriebs der Maschine mit interner Verbrennung, eine Korrektur durchführt.