JP2005351734A - Concentration detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、濃度検出装置に関する。 The present invention relates to a concentration detection apparatus.
内燃機関の精密な空燃比制御または触媒の劣化検出を目的として、排気ガス中の所定成分、例えばNOX、CO、HCをそれぞれ検出するための車載用の各種センサ(以下、「排気ガスセンサ」と称す)が提案されている。このような排気ガスセンサとしては、参照電極と検出電極とのNOX等の濃度差による起電力変化を利用するセンサ(以下、「起電力式センサ」と称す)や、金属酸化物半導体の電気抵抗がNOX等の濃度により変化することを利用するセンサ(以下、「半導体式センサ」と称す)が挙げられる。 For the purpose of precise air-fuel ratio control of an internal combustion engine or detection of catalyst deterioration, various in-vehicle sensors (hereinafter referred to as “exhaust gas sensors”) for detecting predetermined components in exhaust gas such as NO x , CO, and HC, respectively. Has been proposed. Examples of such an exhaust gas sensor include a sensor (hereinafter referred to as “electromotive force type sensor”) that uses a change in electromotive force due to a concentration difference such as NO x between the reference electrode and the detection electrode, and an electric resistance of a metal oxide semiconductor. Is a sensor (hereinafter referred to as a “semiconductor sensor”) that utilizes the fact that the concentration of NOx varies depending on the concentration of NO x or the like.
特許文献1には、起電力式センサが開示されている。このセンサでは、イオン伝導性の固体電解質の表面上にNOXに応答する検出電極とNOXに応答しない参照電極とが設けられ、両電極がともに同一の測定対象雰囲気に曝される。このように構成されたセンサでは、NOXに応答する検出電極とNOXに応答しない参照電極との間でNOX濃度に応じた起電力が発生する。この起電力を測定することでNOX濃度が検出される。
また、上記起電力式センサおよび半導体式センサでは、NOXの濃度変化のみならず、センサの素子温度変化によってもその出力が変化し、これらセンサの素子温度変化に対する出力変化は大きい。このため、これらセンサを用いる場合には、ヒータ等を用いてその温度を一定に維持することで、素子温度変化による出力変化を抑制している。 Further, in the above electromotive force type sensor and semiconductor sensor, not concentration change of the NO X only, the output by the element temperature change of the sensor changes, the output change with respect to the element temperature change of the sensors is large. For this reason, when using these sensors, the output change by the element temperature change is suppressed by maintaining the temperature constant using a heater or the like.
ところでNOXセンサは、低濃度から高濃度まで幅広い濃度範囲でのNOX濃度の検出が要求されることが多い。しかしながら、NOXセンサの素子温度を一定に維持して濃度検出を行った場合、低濃度における出力は小さいものとなる。したがって、低濃度においても高い出力を得るために、NOX濃度が低いときには増幅回路を介して出力を増幅させる手法が採用されている。 By the way, the NO x sensor is often required to detect the NO x concentration in a wide concentration range from a low concentration to a high concentration. However, when concentration detection is performed while keeping the element temperature of the NO x sensor constant, the output at a low concentration is small. Therefore, in order to obtain a high output even at a low concentration, a method of amplifying the output via an amplifier circuit when the NO x concentration is low is employed.
すなわち、NOXセンサの検出回路として低濃度検出回路と高濃度検出回路との二つの検出回路を設け、NOX濃度が低い場合には低濃度検出回路を介して出力し、NOX濃度が高い場合には高濃度検出回路を介して出力する。低濃度検出回路の増幅率は高濃度検出回路の増幅率よりも高い。こうすることで、NOX濃度が低く、よって発生する起電力が小さくても、高い出力を得ることができる。 That is, the two detection circuits and the low concentration detection circuit and the high-concentration detecting circuit is provided as a detection circuit of the NO X sensor, if NO X concentration is low and output through a low-concentration detecting circuit, NO X concentration is high In this case, the signal is output through a high concentration detection circuit. The amplification factor of the low concentration detection circuit is higher than the amplification factor of the high concentration detection circuit. In this way, NO X concentration is low, therefore even small generated electromotive force, it is possible to obtain a high output.
ところが、このような手法を用いると、検出回路全体が複雑化するため製造コストの上昇を招くといった問題や、NOX濃度が低いときに検出される出力を増幅することによって得られた値は増幅率が高いため誤差が大きいといった問題が生じる。 However, when using such a technique, problems and such causes an increase in manufacturing cost for the entire detection circuit is complicated, the value obtained by amplifying the output detected when NO X concentration is low amplification The problem is that the error is large due to the high rate.
そこで、本発明の目的は、広い濃度範囲において精度よく排気ガス中の所定成分の濃度を検出することができる低廉な濃度検出装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive concentration detection device that can accurately detect the concentration of a predetermined component in exhaust gas in a wide concentration range.
上記課題を解決するために、第1の発明では、対象雰囲気中の所定成分の濃度を検出する検出部を具備し、前記所定成分の濃度に対する上記検出部の出力が該検出部の温度に応じて異なる濃度検出装置において、上記検出部の温度を目標温度となるように制御する温度制御手段と、上記検出部の出力とは別のパラメータに基づいて上記所定成分がとり得る濃度範囲を推定する濃度範囲推定手段とをさらに具備し、上記温度制御手段は、上記濃度範囲推定手段によって推定された濃度範囲に対応する上記検出部の出力が所定出力範囲内に維持されるように上記目標温度を変更する。
第1の発明によれば、検出部の出力が所定出力範囲内に維持されるため、低濃度検出回路および高濃度検出回路の二つの検出回路を設ける必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、例え所定成分の濃度が低いときであっても、検出部の温度を調整することにより検出部の出力が所定出力範囲内に維持されるため、高い精度で所定成分の濃度を検出することができる。
なお、「対象雰囲気」とは下記実施形態では内燃機関の排気ガスを意味し、「所定成分」とは、排気ガス中の成分、特に窒素酸化物(NOX)、一酸化炭素(CO)または炭化水素(HC)を意味する。また、「検出部」とは、例えば、起電力式センサであれば二つの電極および固体電解質とを具備する電極構造体を意味し、半導体式センサであれば金属酸化物半導体を意味する。
In order to solve the above-described problem, the first invention includes a detection unit that detects a concentration of a predetermined component in a target atmosphere, and an output of the detection unit with respect to the concentration of the predetermined component depends on a temperature of the detection unit. In different concentration detection devices, a temperature control unit that controls the temperature of the detection unit to be a target temperature and a concentration range that the predetermined component can take are estimated based on parameters different from the output of the detection unit. Concentration range estimation means, and the temperature control means sets the target temperature so that the output of the detection unit corresponding to the concentration range estimated by the concentration range estimation means is maintained within a predetermined output range. change.
According to the first invention, since the output of the detection unit is maintained within a predetermined output range, it is not necessary to provide two detection circuits, a low concentration detection circuit and a high concentration detection circuit, and the manufacturing cost can be reduced. . Even when the concentration of the predetermined component is low, the output of the detection unit is maintained within the predetermined output range by adjusting the temperature of the detection unit, so that the concentration of the predetermined component can be detected with high accuracy. Can do.
In the following embodiment, “target atmosphere” means exhaust gas of an internal combustion engine, and “predetermined component” means components in the exhaust gas, particularly nitrogen oxide (NO x ), carbon monoxide (CO) or Means hydrocarbon (HC). In addition, the “detection unit” means, for example, an electrode structure including two electrodes and a solid electrolyte in the case of an electromotive force type sensor, and a metal oxide semiconductor in the case of a semiconductor type sensor.
第2の発明では、第1の発明において、上記温度制御手段は、上記検出部の出力が一定出力範囲内または一定値以上に維持されるように上記目標温度を調整する。
第2の発明では、検出部の出力が一定出力範囲または一定値以上に維持されるため、一定出力範囲より低い出力範囲または一定値未満の出力となることがない。したがって、検出部の出力が低い出力範囲または一定値未満の出力となった場合に用いるための増幅回路を設ける必要がない。
In a second invention, in the first invention, the temperature control means adjusts the target temperature so that the output of the detection unit is maintained within a certain output range or a certain value or more.
In the second invention, since the output of the detection unit is maintained at a certain output range or a certain value or more, an output range lower than the certain output range or an output less than the certain value does not occur. Therefore, there is no need to provide an amplifier circuit for use when the output of the detection unit is a low output range or an output less than a certain value.
第3の発明では、第1または2の発明において、上記対象雰囲気が内燃機関の排気ガスであると共に上記検出部の出力は該検出部の温度が高くなると小さくなり、上記温度制御手段は、内燃機関の通常運転時に比べて上記所定成分の濃度が高くなる高濃度制御が上記内燃機関において実行されることにより上記所定成分の濃度範囲高くなると推定される場合に、上記高濃度制御の実行開始前に上記目標温度を高くする。
高濃度制御の実行と検出部の昇温とを同時に開始すると、検出部の温度が高くなる前から所定成分の濃度が高くなってしまうことがある。この場合、検出部の出力が大きくなり過ぎてしまう。第3の発明によれば、高濃度制御の実行開始前に検出部の昇温が行われるため、このように検出部の出力が大きくなり過ぎるという事態が防止される。
なお、高濃度制御とは、例えば、NOX吸蔵還元触媒に吸蔵されているNOXを離脱させるNOX離脱制御、およびNOX吸蔵還元触媒に吸蔵されているSOXを離脱させる硫黄再生制御等である。
According to a third invention, in the first or second invention, the target atmosphere is exhaust gas of an internal combustion engine, and the output of the detection unit decreases as the temperature of the detection unit increases. When it is estimated that the concentration range of the predetermined component is increased by executing high-concentration control in which the concentration of the predetermined component is higher than that during normal operation of the engine in the internal combustion engine, before the start of execution of the high-concentration control. Increase the target temperature.
If the execution of the high concentration control and the temperature rise of the detection unit are started at the same time, the concentration of the predetermined component may increase before the temperature of the detection unit increases. In this case, the output of the detection unit becomes too large. According to the third aspect of the invention, since the temperature of the detection unit is raised before the execution of the high concentration control is started, a situation in which the output of the detection unit becomes too large in this way is prevented.
The high concentration and control, for example, the NO X storage reduction catalyst NO X leaving control to disengage the NO X occluded in the, and the NO X storage reduction catalyst sulfur regeneration control disengaging the SO X which is stored in such It is.
第4の発明では、第1〜第3のいずれか一つの発明において、上記対象雰囲気が内燃機関の排気ガスであり、上記濃度範囲推定手段は、内燃機関の運転状態に基づいて上記所定成分がとり得る濃度範囲が低濃度範囲であるかまたは該低濃度範囲よりも高い高濃度範囲であるかを推定し、上記温度制御手段は、上記濃度範囲推定手段により上記所定成分がとり得る濃度範囲が低濃度範囲であると推定された場合には予め定められた温度を目標温度とし、上記濃度範囲推定手段により上記所定成分がとり得る濃度範囲が高濃度範囲であると推定された場合には上記予め定められた温度とは異なる予め定められた温度を目標温度とする。
第4の発明によれば、濃度検出装置の行う制御は、内燃機関の運転状態が一定の条件を満たす場合(例えば、所定成分がとり得る濃度範囲が低濃度範囲である場合)には目標温度を予め定められた或る温度に設定し、内燃機関の運転状態が上記一定の条件を満たさない場合には目標温度を上記或る温度とは異なる予め定められた温度に設定するだけなので、濃度検出装置の制御回路は非常に簡単なものであり、よってその制御回路の製造コストを低く抑えることができる。
なお、「内燃機関の運転状態に基づいて」とは、例えば上述した高濃度制御を実行しているか否かに基づいての意である。また、濃度範囲推定手段により高濃度範囲であると推定される場合とは、例えば、NOX離脱制御を実行している場合を意味する。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the target atmosphere is an exhaust gas of an internal combustion engine, and the concentration range estimation means is configured such that the predetermined component is based on an operating state of the internal combustion engine. Estimating whether the concentration range that can be taken is a low concentration range or a high concentration range that is higher than the low concentration range, and the temperature control means determines the concentration range that the predetermined component can take by the concentration range estimation means. When it is estimated that the concentration range is a low concentration range, a predetermined temperature is set as a target temperature, and when the concentration range that can be taken by the predetermined component is estimated to be a high concentration range by the concentration range estimation means, A predetermined temperature different from the predetermined temperature is set as the target temperature.
According to the fourth aspect of the invention, the control performed by the concentration detection device performs the target temperature when the operating state of the internal combustion engine satisfies a certain condition (for example, when the concentration range that the predetermined component can take is the low concentration range). Is set to a predetermined temperature, and if the operating state of the internal combustion engine does not satisfy the certain condition, the target temperature is only set to a predetermined temperature different from the certain temperature. The control circuit of the detection device is very simple, so that the manufacturing cost of the control circuit can be kept low.
Note that “based on the operating state of the internal combustion engine” means, for example, based on whether or not the high concentration control described above is being executed. In addition, the case where the concentration range estimation unit estimates that the concentration range is a high concentration range means, for example, the case where NO X separation control is being executed.
上記課題を解決するために、第5の発明では、対象雰囲気中の所定成分の濃度を検出する検出部を具備し、前記所定成分の濃度に対する上記検出部の出力が該検出部の温度に応じて異なる濃度検出装置において、上記検出部の温度を目標温度となるように制御する温度制御手段をさらに具備し、該温度制御手段は上記検出部により検出される上記所定成分の濃度が一定値以上の場合と一定値未満の場合とで目標温度を変更する。
第5の発明によれば、検出されたNOX濃度に応じて検出部の目標温度が変更される。したがって、例えば、所定成分の濃度が高いときには所定成分の濃度に対する検出部の出力が小さくなるような目標温度とし、所定成分の濃度が低いときには所定成分の濃度に対する検出部の出力が大きくなるような目標温度とすれば、所定成分の濃度の高低に無関係に所定成分の濃度を高い精度で検出することができる。また、低濃度検出回路および高濃度検出回路の二つの検出回路を設ける必要がなく、製造コストを抑えることができる。
In order to solve the above problems, in the fifth aspect of the invention, a detection unit that detects the concentration of the predetermined component in the target atmosphere is provided, and the output of the detection unit with respect to the concentration of the predetermined component depends on the temperature of the detection unit. In the different concentration detection devices, temperature control means for controlling the temperature of the detection unit to be a target temperature is further provided, and the temperature control means has a concentration of the predetermined component detected by the detection unit equal to or higher than a predetermined value. The target temperature is changed depending on whether the value is less than a certain value.
According to the fifth aspect, the target temperature of the detection unit is changed according to the detected NO x concentration. Therefore, for example, when the concentration of the predetermined component is high, the target temperature is set so that the output of the detection unit with respect to the concentration of the predetermined component becomes small, and when the concentration of the predetermined component is low, the output of the detection unit with respect to the concentration of the predetermined component becomes large. With the target temperature, the concentration of the predetermined component can be detected with high accuracy regardless of the level of the concentration of the predetermined component. Also, it is not necessary to provide two detection circuits, a low concentration detection circuit and a high concentration detection circuit, and the manufacturing cost can be reduced.
第1〜第4の発明の濃度検出装置によれば、二つの検出回路を設ける必要がなく、また、所定成分の濃度が低くても高い精度で所定成分の濃度を検出することができる。このため、広い濃度範囲において精度よく排気ガス中の所定成分の濃度を検出することができる低廉な濃度検出装置が提供される。 According to the concentration detection apparatus of the first to fourth inventions, it is not necessary to provide two detection circuits, and the concentration of the predetermined component can be detected with high accuracy even if the concentration of the predetermined component is low. For this reason, an inexpensive concentration detection device that can accurately detect the concentration of a predetermined component in exhaust gas in a wide concentration range is provided.
第5の発明の濃度検出装置によれば、二つの検出回路を設ける必要がなく、また所定成分の濃度の高低に無関係に所定成分の濃度を高い精度で検出することができる。このため、広い濃度範囲において精度よく排気ガス中の所定成分の濃度を検出することができる低廉な濃度検出装置が提供される。 According to the concentration detection apparatus of the fifth aspect of the present invention, it is not necessary to provide two detection circuits, and the concentration of the predetermined component can be detected with high accuracy regardless of the concentration level of the predetermined component. For this reason, an inexpensive concentration detection device that can accurately detect the concentration of a predetermined component in exhaust gas in a wide concentration range is provided.
図1は、本発明の濃度検出装置が用いられる筒内噴射式の火花点火内燃機関を示している。以下では、この筒内噴射式の火花点火内燃機関を例に本発明を説明するが、圧縮着火式の内燃機関に本発明を適用することもできる。 FIG. 1 shows an in-cylinder spark ignition internal combustion engine in which the concentration detection device of the present invention is used. In the following, the present invention will be described by taking this in-cylinder spark ignition internal combustion engine as an example, but the present invention can also be applied to a compression ignition internal combustion engine.
図1を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はピストン、4はシリンダヘッド、5は燃焼室、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排気ポート、10は点火栓、11は燃料噴射弁、12はキャビティをそれぞれ示す。燃料噴射弁11は、燃焼室5内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド4に取り付けられている。
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a piston, 4 is a cylinder head, 5 is a combustion chamber, 6 is an intake valve, 7 is an intake port, 8 is an exhaust valve, 9 is an exhaust port,
各気筒の吸気ポート7は、それぞれ対応する吸気枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は、吸気ダクト15およびエアフロメータ16を介してエアクリーナ(図示せず)に連結される。吸気ダクト15内には、ステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。一方、各気筒の排気ポート9は、排気マニホルド19に連結され、この排気マニホルド19は、酸化触媒または三元触媒20を内蔵した触媒コンバータ21および排気管22を介してNOX吸蔵還元触媒23を内蔵したケーシング24に連結される。排気マニホルド19とサージタンク14とは、再循環排気ガス(以下、EGRガスという)導管26を介して互いに連結され、このEGRガス導管26内にはEGRガス制御弁27が配置される。
The intake port 7 of each cylinder is connected to a
電子制御ユニット31はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を具備する。エアフロメータ16は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。排気マニホルド19には、空燃比を検出するための空燃比センサ28が取り付けられ、この空燃比センサ28の出力信号が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、NOX吸蔵還元触媒23を内蔵したケーシング24の出口に接続された排気管25内には、排気ガス中のNOX濃度を検出可能なNOXセンサ29が配置され、NOXセンサ29の出力信号が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。
The
また、アクセルペダル40には、アクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続されている。負荷センサ41の出力電圧は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。クランク角センサ42は、例えば、クランクシャフトが30度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。CPU35では、このクランク角センサ42の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート37は、対応する駆動回路39を介して点火栓10、燃料噴射弁11、ステップモータ17、および、EGR制御弁27に接続される。
A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the
次に、図2を参照して図1に示したNOXセンサ29の構造について説明する。センサ29は、いわゆる起電力式NOXセンサであり、イオン導電性の固体電解質素子51と、この固体電解質素子51の片面に設けられた参照電極52および検出電極53とを具備する。固体電解質素子51は、例えば、イットリア、カルシア、セリア、あるいはマグネシア等で完全安定化または部分安定化したジルコニア等から形成される。参照電極52は排気管25内を流れる排気ガス中のNOX(すなわち排気ガス中の成分のうち濃度検出対象である成分)と反応しない電極として構成される。具体的には参照電極52は、例えば白金、金、パラジウム等の貴金属またはその合金から成り、固体電解質素子51の表面上に焼付け、蒸着等せしめられる。検出電極53は、固体電解質素子51の表面上に設けられる金属硝酸塩層53aと、この金属硝酸塩層53a上に設けられる貴金属あるいはその合金または導電性セラミックの層(以下、「貴金属層」と称す)53bとを有する。金属硝酸塩層53aとしては硝酸ナトリウム、硝酸バリウムやその複合塩などが使用され、例えば溶融塩を固体電解質素子51上に塗布することによって設けられる。貴金属層53bは、金属硝酸塩層53a上に焼付け、蒸着等せしめられる。
Next, the structure of the NO X sensor 29 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The
参照電極52および検出電極53は起電力測定回路54に接続される。起電力測定回路54は、参照電極52と検出電極53との間に生じる起電力に比例した電圧を出力部55に出力する。このように構成されたNOXセンサ29においては、検出電極53についてはNOXセンサ29が曝される排気ガス中のNOX濃度に応じて単極電位が変化するのに対し、参照電極52についてはNOX濃度に無関係に一定の単極電位が生じる。したがって、参照電極52と検出電極53との間にはNOXセンサ29が曝される排気ガス中のNOX濃度に応じた起電力が生じ、起電力測定回路54によってこれら電極52、53間に生じる起電力(以下、「電極間起電力」と称す)を測定することで、排気ガスのNOX濃度に応じた出力電圧を得ることができる。一般に、参照電極52と検出電極53との間にはNOX濃度の対数に比例した起電力が生じ、よってNOX濃度の対数に比例した出力電圧が得られる。
The
さらに、本実施形態のNOXセンサ29は、上記電極52、53が配置されている表面とは反対側の固体電解質素子51の表面上に絶縁層56を介して設けられたヒータ57を有する。ヒータ57は、固体電解質素子51、参照電極52および検出電極53から成る電極構造体(検出部)58を加熱、昇温する。このようなヒータ57は、従来から起電力式センサに用いられているが、これは以下の理由による。
Furthermore, the NO X sensor 29 of the present embodiment has a
すなわち、電極間起電力は、排気ガス中のNOX濃度のみならず、電極構造体の温度に応じても変化する。この様子を図3に示す。図3は、異なるNOX濃度について電極構造体の温度と起電力との関係を示す図である。図3から分かるように、電極構造体の温度が高くなると電極間起電力は小さくなり、逆に電極構造体の温度が低くなると電極間起電力は大きくなる。よって、電極構造体の温度を一定に維持しないと、センサによって排気ガス中のNOX濃度に応じた出力を得ることが困難であり、NOX濃度の検出精度が低いものとなってしまう。このため、ヒータにより電極構造体の温度をほぼ一定に保つように電極構造体を加熱することで、NOX濃度の検出精度を高く維持するようにしている。 That is, the inter-electrode electromotive force varies depending not only on the NO x concentration in the exhaust gas but also on the temperature of the electrode structure. This is shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature of the electrode structure and the electromotive force for different NO x concentrations. As can be seen from FIG. 3, the inter-electrode electromotive force decreases as the temperature of the electrode structure increases, and conversely, the inter-electrode electromotive force increases as the temperature of the electrode structure decreases. Therefore, unless the temperature of the electrode structure is kept constant, it is difficult to obtain an output corresponding to the NO x concentration in the exhaust gas by the sensor, and the detection accuracy of the NO x concentration is low. For this reason, the detection accuracy of the NO x concentration is kept high by heating the electrode structure so that the temperature of the electrode structure is kept substantially constant by the heater.
ところで、NOXセンサによる排気ガス中のNOX濃度の検出にあたっては、NOX濃度が比較的低い濃度範囲(以下、「低濃度範囲」と称す)にある場合であっても、比較的高い濃度範囲(以下、「高濃度範囲」と称す)にある場合であっても、NOX濃度を高精度に検出することができる必要がある。 By the way, when detecting the NO x concentration in the exhaust gas by the NO x sensor, even if the NO x concentration is in a relatively low concentration range (hereinafter referred to as “low concentration range”), a relatively high concentration is obtained. Even in the range (hereinafter referred to as “high concentration range”), it is necessary to be able to detect the NO x concentration with high accuracy.
例えば、内燃機関の排気管25に設けられたNOX吸蔵還元触媒23等の排気浄化触媒の劣化を判定する場合には、NOX吸蔵還元触媒23の劣化により浄化されずにNOX吸蔵還元触媒23の下流に流出することとなった微量(例えば、数十ppm以下)のNOXを検出する必要がある。すなわち、この場合、低濃度範囲にあるNOX濃度を高精度に検出することができる必要がある。
For example, when determining the deterioration of the exhaust gas purifying catalyst such as the NO X
一方、NOX吸蔵還元触媒23は、このNOX吸蔵還元触媒23に流入する排気ガスの空燃比(NOX吸蔵還元触媒23上流側の排気通路25、燃焼室5および吸気通路に供給された空気と燃料との比率)がリーンであるときには排気ガス中のNOXを吸蔵すると共にほぼ理論空燃比またはリッチになるとNOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されているNOXを離脱・還元させる。そしてNOX吸蔵還元触媒23では、そのNOX吸蔵能力を維持するために、NOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されているNOXを定期的に離脱させる必要があり、そのためにNOX吸蔵還元触媒23に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにする制御(以下、「NOX離脱制御」と称す)を行う必要がある。このNOX離脱制御を行う場合、NOX吸蔵還元触媒23からのNOXの離脱量が多いと、NOXが還元されずにNOX吸蔵還元触媒23の下流に流出する。流出したNOX量に基づいてNOX離脱制御の調整を行うのに、NOX吸蔵還元触媒23の下流に流出することとなったNOXの量を検出する必要がある。この場合、上述したNOX吸蔵還元触媒23の劣化を検出する場合に比べて高い濃度(例えば、1000ppm程度)でNOXが流出することがあり、特にそのような場合のNOX濃度の検出が必要であるため、高濃度範囲にあるNOX濃度を高精度に検出することができる必要がある。
Air On the other hand, the NO X
このように低濃度範囲および高濃度範囲のいずれの濃度範囲においてもNOX濃度を高精度に検出することについての要求に対し、従来では、二重の検出回路を設けることで対処してきた。すなわち、高濃度範囲にあるNOX濃度を検出すべきときには高濃度検出回路を用い、低濃度範囲にあるNOX濃度を検出すべきときには低濃度検出回路を用いる。NOX濃度が低いときの方が高いときに比べて電極間起電力が小さいことから、低濃度検出回路における増幅率は高濃度検出回路における増幅率よりも高く設定されている。 Thus, conventionally, the requirement for detecting the NO x concentration with high accuracy in both the low concentration range and the high concentration range has been dealt with by providing a double detection circuit. That is, the high concentration detection circuit is used when the NO x concentration in the high concentration range is to be detected, and the low concentration detection circuit is used when the NO x concentration in the low concentration range is to be detected. Since the inter-electrode electromotive force than when it is high when the NO X concentration is low is small, the amplification factor in the low concentration detection circuit is set to be higher than the amplification factor of the high density detection circuit.
しかしながら、このように二重の検出回路を設けると検出回路が複雑なものとなり、その製造に必要なコストも高いものとなる。さらに、低濃度検出回路を用いた場合には小さい電極間起電力を高い増幅率で増幅してNOXセンサからの出力とするため、排気ガス中のNOX濃度が低いときにはセンサ出力における誤差が大きくなってしまう。 However, when the double detection circuit is provided in this way, the detection circuit becomes complicated, and the cost required for its manufacture becomes high. Further, when the low concentration detection circuit is used, a small inter-electrode electromotive force is amplified with a high amplification factor to be output from the NO X sensor. Therefore, when the NO X concentration in the exhaust gas is low, an error in the sensor output occurs. It gets bigger.
ここで、上述したように起電力式のNOXセンサ29においては、電極構造体58の温度に応じて電極間起電力が変わり、これに伴ってNOXセンサ29の出力電圧も変わる。図3に示したように排気ガス中のNOX濃度が同一であっても、電極構造体58の温度が低くなると電極間起電力およびNOXセンサ29の出力電圧が大きくなる。
Here, in the electromotive force type NO x sensor 29 as described above, the inter-electrode electromotive force changes according to the temperature of the
図4は、排気ガス中のNOX濃度とNOXセンサ29の出力電圧との関係を電極構造体58の温度が異なるそれぞれの場合について示したものである。x軸は排気ガス中のNOX濃度の対数を示し、y軸はセンサの出力電圧を示す。図中の二本のグラフは、それぞれ電極構造体58の温度が高い場合(650℃)と電極構造体58の温度が低い場合(600℃)におけるNOX濃度とNOXセンサ29の出力との関係を示す。図4より、NOXセンサ29の出力電圧が排気ガス中のNOX濃度の対数に比例することが分かる。
FIG. 4 shows the relationship between the NO x concentration in the exhaust gas and the output voltage of the NO x sensor 29 for each case where the temperature of the
また、図4から分かるように、電極構造体58の温度が低い場合には電極構造体58の温度が高い場合に比べて、全NOX濃度域において出力電圧が大きく且つ全NOX濃度域においてNOX濃度の対数に対する出力電圧の比例係数が大きい。したがって、電極構造体58の温度が高い場合、排気ガス中のNOX濃度が高くてもNOXセンサ29の出力電圧が高くなり過ぎることはない。しかしながら、この場合、排気ガス中のNOX濃度が低いとNOX濃度変化に対するNOXセンサ29の出力電圧の変化が小さい。このため、電極構造体58の温度が高いときは、排気ガス中のNOX濃度が高いときにNOX濃度を検出するのに向いている。
Moreover, as it can be seen from Figure 4, when the temperature of the
一方、電極構造体58の温度が低い場合、排気ガス中のNOX濃度が低くても僅かなNOX濃度変化に対してNOXセンサ29の大きな出力電圧の変化を得られる。しかしながら、この場合、排気ガス中のNOX濃度が高いとNOXセンサ29の出力電圧が大きくなり過ぎてしまう。このため、電極構造体58の温度が低いときは、排気ガス中のNOX濃度が低いときにNOX濃度を検出するのに向いている。
On the other hand, if the temperature of the
そこで、本発明はこのような性質を利用して、NOXセンサ29の出力以外のパラメータに基づいて排気ガス中のNOXがとり得る濃度範囲(以下、「予想濃度範囲」と称す)を推定し、予想濃度範囲に対応するNOXセンサ29の出力が所定出力範囲内に維持されるように、電極構造体58の温度を調整するようにしている。すなわち、予想濃度範囲が低く、よって微量のNOXを検出しようとする場合には、電極構造体58の温度を比較的低温(例えば600℃。以下、「低設定温度」と称す)にして、NOX濃度に対するNOXセンサ29の出力電圧を高いものとする。一方、予想濃度範囲が高く、よって多量のNOXを検出しようとする場合には、電極構造体58の温度を比較的高温(例えば、650℃。以下、「高設定温度」と称す)にして、NOX濃度に対するNOXセンサ29の出力を低いものとする。
Therefore, the present invention uses such a property to estimate the concentration range (hereinafter referred to as “expected concentration range”) that NO X in the exhaust gas can take based on parameters other than the output of the NO X sensor 29. The temperature of the
このように、予想濃度範囲が低いときにNOX濃度に対するNOXセンサ29の出力電圧を上げ、予想濃度範囲が高いときにNOX濃度に対するNOXセンサ29の出力電圧を下げることで、結果的に、NOX濃度が各予想温度範囲にあるときにおけるNOX濃度に対するNOXセンサ29の出力範囲を所定の出力範囲内に維持することができる。すなわち、本発明の濃度検出装置によれば、予想濃度範囲に応じて電極構造体58の温度を変更することで、NOX濃度が予想濃度範囲にあるときにおけるNOXセンサ29の出力電圧が所定の出力範囲内に維持される。したがって、本発明の濃度検出装置では予想濃度範囲が低いときに用いる検出回路と予想濃度範囲が高いときに用いる検出回路との二重の検出回路を設けることなく、各予想濃度範囲におけるNOX濃度を高精度に検出することができる。
Thus, the expected concentration range increases the output voltage of the NO X sensor 29 for NO X concentration when low, by reducing the output voltage of the NO X sensor 29 for NO X concentration when expected concentration range is high, resulting , it is possible to maintain the output range of the NO X sensor 29 for NO X concentration definitive when NO X concentration is in each of the predicted temperature range within a predetermined output range. That is, according to the concentration detection device of the present invention, the temperature of the
本実施形態では、NOX吸蔵還元触媒23下流の排気管25にNOXセンサ29が設けられている。そして、上述した予想濃度範囲を推定するのに用いられるNOXセンサ29の出力以外のパラメータとしては、例えば内燃機関の運転状態を表すパラメータ(以下、「運転パラメータ」と称す)等が利用される。
In the present embodiment, the NO X sensor 29 is provided in the
例えば、内燃機関が通常運転を行っているときには、機関本体1から排出された排気ガス中のNOXはNOX吸蔵還元触媒23によって浄化されるため、NOXセンサ29に達する排気ガス中にはNOXはほとんど存在しない。したがって、各種運転パラメータにより内燃機関が通常運転を行っていると判断されるときには、NOX吸蔵還元触媒23下流を流れる排気ガス中のNOX濃度は低く、上述したようにNOX吸蔵触媒23の劣化を判定するのに適しており、予想濃度範囲が低濃度範囲とされる。
For example, when the internal combustion engine is operating normally, NO x in the exhaust gas discharged from the
一方、NOX離脱制御が行われているときには、上述したようにNOX吸蔵還元触媒23からのNOXの離脱量が多いとNOXがNOX吸蔵還元触媒23の下流に流出し、NOXセンサ29に達する排気ガス中のNOX濃度が高くなる。したがって、各種運転パラメータにより内燃機関がNOX離脱制御を行っていると判断されるときには、NOX吸蔵還元触媒23下流を流れる排気がガス中のNOX濃度が高くなる場合があり、予想濃度範囲が高濃度範囲とされる。なお、NOX離脱制御中、実際にはNOX濃度は低い場合もあるが、このような場合であっても予想濃度範囲は高濃度範囲とされる。
On the other hand, NO when X withdrawal control is performed, the NO X storage reduction NO X and NO X leaving a large amount of a
また、NOX離脱制御以外で、NOX吸蔵還元触媒23下流を流れる排気ガス中のNOXの予想濃度範囲が高濃度範囲とされる制御(高濃度制御)としては硫黄被毒再生制御等が挙げられる。ここで、硫黄被毒再生制御とは、NOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されたSOXを離脱させるために行う制御をいい、NOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されたNOXを離脱させるために行うNOX離脱制御とは異なる制御である。すなわち、NOX吸蔵還元触媒23は排気ガス中のNOXだけでなくSOXをも吸蔵し、吸蔵されたSOXはNOX離脱制御によっては離脱されないため、NOX離脱制御とは別に、吸蔵されたSOXを離脱させるために硫黄被毒再生制御が行われる。この硫黄被毒再生制御でもNOX離脱制御と同様にNOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されたNOXが離脱せしめられ、NOX吸蔵還元触媒23からのNOXの離脱量が多いと、NOXが還元されずにNOX吸蔵還元触媒23の下流に流出する。よって、硫黄被毒再生制御が行われているときにも排気ガス中のNOXの予想濃度範囲が高濃度範囲とされる。
In addition to NO X separation control, sulfur poisoning regeneration control or the like is performed as control (high concentration control) in which the expected concentration range of NO X in the exhaust gas flowing downstream of the NO X
上述したようにNOX濃度に対するNOXセンサ29の出力を変更するためには電極構造体58の温度を調整する必要があり、このような電極構造体58の温度の調整はヒータ57によって行われる。すなわち、電極構造体58の作動温度は、その温度を低設定温度とする場合であっても高設定温度とする場合であっても電極構造体58が配置される排気管25内を流れる排気ガスの温度よりも高く、したがっていずれの場合であってもヒータ57によって電極構造体58を昇温する必要がある。よって、電極構造体58の温度の調整は、電極構造体58の作動温度を高設定温度とする場合と低設定温度とする場合とでヒータ57から電極構造体58に加える熱量を変えることによって行われる。
As described above, in order to change the output of the NO X sensor 29 with respect to the NO X concentration, it is necessary to adjust the temperature of the
具体的には、電極構造体58を目標温度に調整するのは以下のような制御のうちのいずれかの制御によって行われる。一つ目の制御としては、ヒータ57の抵抗値が上記目標温度に応じて変わる所定値となるようにヒータ57の温度を制御するフィードバック制御が挙げられる。これは、ヒータ57の抵抗値がヒータ57の温度に応じて変わることを利用したものである。二つ目の制御としては、電極構造体58の温度を検出する温度センサ(例えば熱電対)によって電極構造体58の温度を実際に検出し、この温度センサによって検出される温度が上記目標温度となるようにヒータ57の温度を制御するフィードバック制御が挙げられる。三つ目の制御としては、NOXセンサ29のインピーダンスが上記目標温度に応じて変わる所定値となるようにヒータ57の温度を制御するフィードバック制御が挙げられる。これは、NOXセンサ29のインピーダンスが電極構造体58の温度に応じて変わることを利用したものである。
Specifically, the
なお、内燃機関が通常運転を行っているときにNOX離脱制御を開始しようとする場合、NOX離脱制御の実行開始前に電極構造体58の目標温度を高くし、NOX離脱制御の実行が開始されるときには電極構造体58の温度が高設定温度となっているようにする。すなわち、予想濃度範囲が低濃度範囲にあるときであってNOX離脱制御を開始することにより予想濃度範囲が高くなることが推定される場合には、NOX離脱制御の実行開始によりNOX濃度が実際に高くなる前に予め電極構造体58の目標温度が高温とされる。
The execution of NO when trying to start the X withdrawal control, and begins execution before the NO X withdrawal control higher the target temperature of the
すなわち、電極構造体58の温度を低設定温度から高設定温度にするのに多少の時間がかかるため、NOX離脱制御の実行開始と電極構造体58の目標温度の変更とを同時に行うと、電極構造体58の温度が高設定温度になる前から実際のNOX濃度が高くなってしまう場合がある。このため、NOXセンサ29の出力が大きくなり過ぎてしまう事態が生じる可能性がある。これに対して、本実施形態では、電極構造体58の温度を予め上昇させて、実際のNOX濃度が高濃度範囲に達したときには電極構造体58が高設定温度となっているようにすることで、NOXセンサ29の出力が大きくなり過ぎてしまう事態の発生を防止している。
That is, since it takes some time to change the temperature of the
図5は、電極構造体58の温度制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。まずステップ101では、NOX離脱制御が実行されているか否かが判定される。NOX離脱制御が実行されているか否かは、例えば燃料噴射量やスロットル開度等の内燃機関の運転パラメータを制御するECU31によりNOX離脱制御が実行されているか否かにより判定される。ステップ101においてNOX離脱制御が実行されていないと判定された場合には、ステップ102へと進む。ステップ102ではNOX離脱制御開始条件が成立しているか否かが判定される。NOX離脱制御開始条件は、例えばNOX吸蔵還元触媒23によるNOX吸蔵量が一定量を超えた等、NOX吸蔵還元触媒23からNOXを離脱させる必要があるときに成立する。
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine for temperature control of the
ステップ102においてNOX離脱制御開始条件が成立していないと判定された場合にはステップ103へと進む。ステップ103では電極構造体58の目標温度Ttrが低設定温度(本実施形態では600℃)に設定される。したがって、ヒータ57により電極構造体58の温度が低設定温度となるようにフィードバック制御が行われる。次いでステップ104では、高温フラグXTがセット解除状態(XT=0)とされる。高温フラグXTは、電極構造体58の温度が高温となっているときにセットされ、高温となっていないときにはセット解除されるフラグである。
If it is determined in
一方、ステップ102においてNOX離脱制御開始条件が成立していると判定された場合にはステップ105へと進む。ステップ105では電極構造体58の目標温度Ttrが高設定温度(本実施形態では650℃)に設定される。したがって、ヒータ57により電極構造体58の温度が高温となるようにフィードバック制御が行われる。次いで、ステップ106では、遅延制御が行われる。この遅延制御とは、NOX離脱制御開始条件が成立しているにも関わらず、NOX離脱制御の開始をその条件成立から一定時間遅らせる制御である。この一定時間は、電極構造体58の目標温度Ttrが低設定温度から高設定温度に変更されてからヒータ9により実際に電極構造体58の温度が高設定温度になるまでにかかると予想される時間であり、本実施形態では予め定められている。そして、この遅延制御の終了と共に、NOX離脱制御が開始される。次いで、ステップ107では、高温フラグXTがセットされる(XT=1)。
On the other hand, if it is determined in
NOX離脱制御が開始されると、次のルーチンにおいてステップ101からステップ108へと進む。ステップ108ではひき続き電極構造体58の目標温度Ttrが高設定温度に設定され、続くステップ109では高温フラグXTがセット状態に維持される(XT=1)。
When NO X separation control is started, the routine proceeds from step 101 to step 108 in the next routine. In
図6は、NOXセンサ29による濃度算出制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ151では、NOXセンサ29の出力電圧Vsが検出される。次いでステップ152では、上記温度制御で用いられる高温フラグXTがセットされているか否かが判定される。ステップ152において高温フラグXTがセットされていない(XT=0)と判定された場合、すなわち電極構造体58の温度が低設定温度となっている場合には、ステップ153へと進む。ステップ153では、ステップ151で検出された出力電圧Vsおよび低温用マップからNOX濃度が算出される。一方、ステップ152において高温フラグXTがセットされている(XT=1)と判定された場合、すなわち電極構造体58の温度が高設定温度となっている場合には、ステップ154へと進む。ステップ154では、ステップ151で検出された出力電圧Vsおよび高温用マップからNOX濃度が算出される。
FIG. 6 is a flowchart showing a control routine for concentration calculation control by the NO X sensor 29. First, at
なお、低温用マップおよび高温用マップは、NOXセンサ29の出力電圧VsとNOX濃度との関係を示した二次元マップであり、例えば図4に示したようなマップである。特に、低温用マップは図4の600℃の直線に対応するマップであり、高温用マップは図4の650℃の直線に対応するマップである。これらマップはECU31のROM34に格納されており、これらマップにおける出力電圧VsとNOX濃度との関係は、予め実験によりまたは計算により求められる。
The low temperature map and the high temperature map are two-dimensional maps showing the relationship between the output voltage Vs of the NO X sensor 29 and the NO X concentration, such as the map shown in FIG. In particular, the low temperature map is a map corresponding to the 600 ° C. straight line in FIG. 4, and the high temperature map is a map corresponding to the 650 ° C. straight line in FIG. These maps are stored in the ROM34 of the
なお、上記実施形態では、電極構造体の温度を低濃度範囲および高濃度範囲の二つの濃度範囲にそれぞれ対応する低設定温度と高設定温度のいずれかに調整する場合について説明しているが、このように三つまたはそれ以上の濃度範囲にそれぞれ対応する三つまたはそれ以上の温度に調整するようにしてもよい。この場合、ECU31には各設定温度毎に電極構造体の温度とNOX濃度との関係を示すマップが格納される。このように、設定温度を増やすことにより、各濃度範囲に対応するNOXセンサ29の出力範囲をより狭い範囲に限定することができるようになる。
In the above embodiment, the case where the temperature of the electrode structure is adjusted to either the low set temperature or the high set temperature corresponding to the two concentration ranges of the low concentration range and the high concentration range has been described. In this way, the temperature may be adjusted to three or more temperatures corresponding to three or more concentration ranges, respectively. In this case, the
次に、本発明の第二実施形態の濃度検出装置について説明する。第二実施形態の濃度検出装置の構成は基本的に第一実施形態の濃度検出装置の構成と同様である。 Next, the concentration detection apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the concentration detection device of the second embodiment is basically the same as the configuration of the concentration detection device of the first embodiment.
ただし、第二実施形態の濃度検出装置では、第一実施形態の濃度検出装置と異なり、センサによって検出されるNOX濃度が一定値以上である場合と、一定値未満の場合とで目標温度を変更するようにしている。すなわち、NOX濃度が一定値以上である場合には目標温度を高くし、NOX濃度が一定値未満である場合には目標温度を低くする。これにより、NOX濃度が高いときにはNOX濃度に対するセンサ出力が小さくなり、NOX濃度が低いときにはNOX濃度に対するセンサ出力が大きくなる。 However, a concentration detection apparatus of the second embodiment is different from the concentration detecting device of the first embodiment, the case NO X concentration detected by the sensor is equal to or greater than a predetermined value, the target temperature in the case of less than the predetermined value I am trying to change it. That is, when the NO x concentration is equal to or higher than a certain value, the target temperature is increased, and when the NO x concentration is less than the certain value, the target temperature is decreased. Thus, the sensor output becomes small with respect to NO X concentration when NO X concentration is high, the sensor output increases with respect to NO X concentration when NO X concentration is low.
具体的には、電極構造体の温度が低設定温度になっている場合にセンサの出力が上記一定値に対応する出力以上となった場合、すなわちNOX濃度が上記一定値以上になった場合には電極構造体の目標温度を高設定温度に変更する。逆に、電極構造体の温度が高設定温度になっている場合にセンサの出力が上記一定値に対応する出力未満となった場合、すなわちNOXの濃度が上記一定値未満になった場合には電極構造体の目標温度を低設定温度に変更する。 Specifically, when the temperature of the electrode structure is a low set temperature, when the output of the sensor is equal to or higher than the output corresponding to the above-mentioned constant value, that is, when the NO x concentration is above the above-mentioned constant value The target temperature of the electrode structure is changed to a high set temperature. On the contrary, when the temperature of the electrode structure is a high set temperature, when the output of the sensor becomes less than the output corresponding to the above-mentioned fixed value, that is, when the concentration of NO x becomes less than the above-mentioned fixed value. Changes the target temperature of the electrode structure to a low set temperature.
なお、上記各実施形態では、電極構造体58の温度が上昇するとNOX濃度に対するNOXセンサ29の出力電圧が小さくなる形式の起電力式センサを用いた場合について説明しているが、起電力式センサの構成によっては電極構造体58の温度が上昇するとNOX濃度に対するNOXセンサ29の出力電圧が大きくなる形式の起電力式センサも存在する。このような起電力式センサについても上記実施形態と同様に用いることが可能である。この場合、予想濃度範囲が低濃度範囲とされている場合、例えば内燃機関の通常運転時には電極構造体の温度を高温にし、一方、検出対象温度が高く設定されている場合、例えばNOX離脱制御実行時には電極構造体の温度を低温にすることとなる。
In each of the above embodiments, the case where an electromotive force type sensor in which the output voltage of the NO x sensor 29 is reduced with respect to the NO x concentration when the temperature of the
また、上記各実施形態では、検出電極と参照電極とを共に排気ガスに曝してNOXを検出する形態の起電力式センサを用いた場合について説明しているが、例えば検出電極のみを排気ガスに曝し、参照電極を排気ガスに曝さずに大気雰囲気に曝すようにした形態の起電力式センサ等、他のタイプの起電力式センサを用いてもよい。また、上記実施形態では、起電力式センサを用いた場合について説明しているが、他のタイプのセンサに用いてもよい。ただし、他のタイプの起電力式センサおよび他のタイプのセンサとしては、その出力値が対象雰囲気中のNOX等の濃度のみならず、センサの検出部の温度によって変化するようなセンサであることが必要である。 Further, in each of the above embodiments, the case where an electromotive force type sensor that detects NO x by exposing both the detection electrode and the reference electrode to the exhaust gas is described. For example, only the detection electrode is connected to the exhaust gas. Other types of electromotive force sensors may be used, such as an electromotive force sensor in a form in which the reference electrode is exposed to the atmosphere without being exposed to exhaust gas. Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where an electromotive force type sensor was used, you may use for another type of sensor. However, as the sensor of electromotive force type sensor and other types of other types, the output value is not only the concentration of such NO X in a subject atmosphere, is a sensor that varies with the temperature of the detecting portion of the sensor It is necessary.
他のタイプのセンサとしては、半導体式センサが挙げられる。半導体式センサとは、金属酸化物半導体の電気抵抗が対象雰囲気中のNOX等の濃度により変化することを利用し、金属酸化物半導体を対象雰囲気中に配置すると共にこの金属酸化物半導体に一定の電圧を印加して、流れる電流を測定することにより対象雰囲気中のNOX等の濃度を検出するセンサである。金属酸化物半導体の電気抵抗もNOX等の濃度のみならず、金属酸化物半導体自体の温度によっても変化するため、上記実施形態と同様に使用することができる。 Other types of sensors include semiconductor sensors. A semiconductor sensor utilizes the fact that the electrical resistance of a metal oxide semiconductor changes depending on the concentration of NO x or the like in the target atmosphere, and the metal oxide semiconductor is placed in the target atmosphere and is fixed to the metal oxide semiconductor. This is a sensor that detects the concentration of NO x or the like in the target atmosphere by measuring the flowing current by applying the above voltage. Since the electric resistance of the metal oxide semiconductor also changes depending on the temperature of the metal oxide semiconductor itself as well as the concentration of NO x or the like, it can be used in the same manner as in the above embodiment.
さらに、上記各実施形態では内燃機関の排気ガス中のNOX濃度を検出するための濃度検出装置の場合について説明しているが、濃度検出装置の対象雰囲気は内燃機関の排気ガス中に限られるものではない。また、濃度検出装置の対象雰囲気が内燃機関の排気ガスである場合でも、濃度検出対象成分はNOXに限られず、COやHC等の他の成分であってもよい。 Furthermore, the above-described embodiments have described the case of a concentration detecting device for detecting the concentration of NO X in exhaust gas of an internal combustion engine, but the subject an atmosphere of concentration detecting device is limited to an exhaust gas of an internal combustion engine It is not a thing. Further, even if the target atmosphere at a concentration detecting device is an exhaust gas of an internal combustion engine, the concentration detection target component is not limited to NO X, it may be other components such as CO and HC.
1…機関本体
23…NOX吸蔵還元触媒
25…排気管
29…NOXセンサ
31…ECU
51…固体電解質素子
52…参照電極
53…検出電極
54…起電力測定回路
56…絶縁体
57…ヒータ
58…電極構造体
1 ...
51 ...
Claims (5)
上記検出部の温度を目標温度となるように制御する温度制御手段と、上記検出部の出力とは別のパラメータに基づいて上記所定成分がとり得る濃度範囲を推定する濃度範囲推定手段とをさらに具備し、上記温度制御手段は、上記濃度範囲推定手段によって推定された濃度範囲に対応する上記検出部の出力が所定出力範囲内に維持されるように上記目標温度を変更する濃度検出装置。 In a concentration detection apparatus comprising a detection unit for detecting a concentration of a predetermined component in a target atmosphere, wherein the output of the detection unit with respect to the concentration of the predetermined component differs depending on the temperature of the detection unit,
Temperature control means for controlling the temperature of the detection unit to be a target temperature, and concentration range estimation means for estimating a concentration range that the predetermined component can take based on a parameter different from the output of the detection unit. And a temperature detecting unit configured to change the target temperature so that an output of the detection unit corresponding to the concentration range estimated by the concentration range estimating unit is maintained within a predetermined output range.
上記検出部の温度を目標温度となるように制御する温度制御手段をさらに具備し、該温度制御手段は上記検出部により検出される上記所定成分の濃度が一定値以上の場合と一定値未満の場合とで目標温度を変更する濃度検出装置。 In a concentration detection apparatus comprising a detection unit for detecting a concentration of a predetermined component in a target atmosphere, wherein the output of the detection unit with respect to the concentration of the predetermined component differs depending on the temperature of the detection unit,
The apparatus further comprises temperature control means for controlling the temperature of the detection unit so as to become a target temperature, and the temperature control means has a case where the concentration of the predetermined component detected by the detection unit is greater than or equal to a certain value and less than a certain value. A concentration detector that changes the target temperature depending on the case.
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