JP2013539043A5

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Publication number: JP2013539043A5
Application number: JP2013532114A
Authority: JP
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2031-09-23

Description

監視ステップにおけるパラメータの検査は、上述したように、様々な手法で構成され得る。これらの手法は任意に相互に組み合わせることが可能である。とりわけパラメータの検査には次のような問合せが含まれる。すなわち当該パラメータ（このもとでは上述したように個別の値、複数の値、導出された値、時間経過、又は類似の値と理解されたい）が少なくとも１つの固定的に設定された閾値若しくは動的に設定された閾値に達しているか、下回っているか、又は上回っているかに関する問合せと、場合によっては任意にそれらがどのくらいの期間に該当しているかについての問合せが含まれる。例えば少なくとも１つの条件は、パラメータは、所定の閾値を下回るべき、若しくは、所定の閾値を上回らないべき、であってもよい。また１つの条件は、パラメータは、所定の閾値を上回るべき、若しくは所定の閾値を下回らないべき、であってもよい。ここでの閾値は固定的に設定されてもよいし、可変に、つまり動的に、例えば１つ若しくは複数の外的な開ループ制御量に整合させて、及び／又は、他の外的なパラメータに整合させて設定してもよい。代替的若しくは補足的に、前記検査は次のような問合せを含んでいてもよい。すなわち、測定期間にわたるパラメータの時間的変動量が、所定の最大変動量を下回っているか、又は、所定の最大変動量に達しているか、又は、所定の最大変動量を上回っているかに関する問合せと、場合によっては任意にそれがどれくらいの期間に該当していたかについての問い合わせを含んでいてもよい。相応にここでも前記変動量に関して所定の条件を設定することが可能である。すなわち、代替的若しくは補足的に、前記監視ステップが次のような形態の検査を含んでいてもよい。すなわち前記パラメータの時間的経過と少なくとも１つの目標経過とを比較する形態の検査である。この種の比較は例えば、複数の特性曲線の比較、複数の関数の比較、個々の値の比較、複数の値の比較、あるいはこれらに類似したやり方で行ってもよい。例えば、所定の経過と目標経過との間の一致、及び／又は、偏差を定量化するために、偏差、最小二乗法、相関関数、あるいはこれらに類似のものが用いられてもよい。また前述してきた検査を相互に組み合わせて実施してもよいし、及び／又は、別の検査と組み合わせて実施してもよい。その例については以下で詳細に説明する。

本発明のさらに別の有利な実施形態は、監視ステップにおける開ループ制御量の作用の種類に該当する。それにより当該作用は、とりわけ１つ若しくは複数の以下に述べるような作用を含み得る。例えば前記作用は、前記パラメータの個々の値若しくは複数の値の拒否、及び／又は、その結果から生じる開ループ制御量の作用を含み得る。とりわけ前記パラメータの大きく変動する時間的な測定値の拒否が起こり得る。例えば、所定の雇用偏差領域外、例えば時間的平均値周りの所定の許容偏差領域外にあるパラメータの測定値の拒否が起こり得る。代替的若しくは付加的に、実際値のフィルタリングと、その結果から生じる開ループ制御量の作用が生じ得る。ここでのフィルタリングとして例えばローパスフィルタリング及び／又はバンドパスフィルタリングが行われてもよい。ここでも代替的若しくは付加的に、前記作用は、実際値の少なくとも１つの平均値形成と、その結果として生じる開ループ制御量の作用とを含んでいてもよい。そのため例えば実際値が所定の期間にわたって平均化され、その際には例えば幾何学的手段、及び／又は、演算手段が形成されてもよい。ここでも代替的若しくは付加的に、前記開ループ制御量が固定的若しくは動的に設定される最小値又は最大値によって置き換えられてもよい。例えば固定の下限値及び／又は上限値が少なくとも１つの開ループ制御量のために設定されていてもよい。動的な設定は、例えば開ループ制御が閉ループ制御に重畳する場合には、開ループ制御量−操作量に関する偏差として行われてもよい。それにより例えば開ループ制御値−操作値に関する許容偏差領域が設定され、開ループ制御量がこの領域内に収められる。これらの例は以下の明細書でも詳細に説明する。さらに代替的若しくは付加的に、前記開ループ制御量は、初期値、例えば０値若しくは最大値よりも小さい値に設定されていてもよい。このことは加熱装置への加熱エネルギーの印加を遮断することによって行われてもよい。さらに代替的若しくは付加的に、前記開ループ制御量を所定の値分だけ低減させることも、所定の補正係数分だけ低減させることも可能である。また代替的若しくは付加的に、前記開ループ制御量を少なくとも１つの補正関数を用いて可変の開ループ制御量に変換してもよい。この少なくとも１つの補正関数は、基本的には任意の補正、例えば１つ若しくは複数の補正値、補正関数、補正マップ、若しくは当業者に基本的に公知の類似の補正を含み得る。再び代替的若しくは付加的に、前記作用は、温度設定のための少なくとも１つの閉ループ制御回路の変更を含み得る。とりわけ閉ループ制御回路の積分成分の遮断を含み得る。ここでも代替的若しくは付加的に、前記作用は閉ループ制御の完全な遮断及び／又は部分的な遮断を含み、例えば加熱装置の開ループ制御への完全な切り替えが行われ、例えば前述したような種別の開ループ制御が行われる。

Claims

測定ガス空間（１１２）内のガスの少なくとも１つの特性を検出するための、加熱装置（１２４）を用いて加熱可能なセンサ素子（１１８）の温度調整を行うための方法であって、
前記方法は、前記加熱装置（１２４）の少なくとも１つの閉ループ制御を含んでおり、
前記閉ループ制御には、
ａ）前記センサ素子（１１８）の少なくとも１つの閉ループ制御量の少なくとも１つの実際値を検出するステップと、
ｂ）前記少なくとも１つの閉ループ制御量の目標値を求めるステップと、
ｃ）前記目標値と前記実際値との比較を用いて前記加熱装置（１２４）の少なくとも１つの操作量を形成するステップと、
ｄ）少なくとも１つの監視ステップを実行するステップとが含まれ、
前記監視ステップでは、温度の設定に用いられる少なくとも１つのパラメータが検査され、当該検査に依存して前記少なくとも１つの操作量に作用が及ぼされ、さらに、
前記監視ステップにおけるパラメータの検査には、以下のような１つ又は複数の検査が含まれている、すなわち、
前記パラメータが、固定的若しくは動的に設定された少なくとも１つの閾値に達しているか又は前記少なくとも１つの閾値を下回っているか又は前記少なくとも１つの閾値を上回っているかに関する問合せを行う検査と、
測定期間にわたる前記パラメータの時間的変動量が所定の最大変動量を下回っているか又は所定の最大変動量に達しているか又は所定の最大変動量を上回っているかに関する問合せを行う検査と、
前記パラメータの時間的経過と前記少なくとも１つの閾値の時間的経過との比較を行う検査と、
のうち、１つ又は複数の検査が含まれ、さらに
前記パラメータが前記少なくとも１つの閾値に達しているか又は前記少なくとも１つの閾値を下回っているか又は前記少なくとも１つの閾値を上回っているかに関する前記問合せは、どのくらいの期間に亘って、前記パラメータが前記少なくとも１つの閾値に達しているか又は前記少なくとも１つの閾値を下回っているか又は前記少なくとも１つの閾値を上回っているかについての問合せを含み、
前記測定期間にわたる前記パラメータの時間的変動量が所定の最大変動量を下回っているか又は所定の最大変動量に達しているか又は所定の最大変動量を上回っているかに関する前記問合せは、どのくらいの期間に亘って、前記測定期間にわたる前記パラメータの時間的変動量が所定の最大変動量を下回っているか又は所定の最大変動量に達しているか又は所定の最大変動量を上回っているかについての問合せを含み、
前記監視ステップにおける前記操作量の作用には、以下の１つ又は複数の作用が含まれている、すなわち、
前記パラメータの個々若しくは複数の値の拒否及びその結果から生じる操作量の作用と、
前記実際値のフィルタリング及びその結果から生じる操作量の作用と、
前記実際値の平均値形成及びその結果から生じる操作量の作用と、
固定的若しくは動的に設定される最小値若しくは最大値による操作量の制限と、
操作量の初期値への設定と、
操作量の所定の絶対値分若しくは補正係数分の低減と、
操作量の、少なくとも１つの補正関数を用いて変更された操作量への変換と、
温度設定のための少なくとも１つの閉ループ制御回路（１５４）の変更と、
閉ループ制御の遮断と、
のうち、１つ又は複数の作用が含まれており、
前記パラメータの個々若しくは複数の値の拒否及びその結果から生じる操作量の前記作用は、前記パラメータの、時間的に隣接し変動量の大きい測定値の拒否であり、
温度設定のための少なくとも１つの閉ループ制御回路（１５４）の前記変更は、閉ループ制御回路の積分成分の遮断である、
ことを特徴とする方法。
前記方法は、前記加熱装置（１２４）のさらに１つの開ループ制御を含み、該開ループ制御に前記閉ループ制御が少なくとも一時的に重畳される、請求項１記載の方法。
さらに少なくとも１つの開ループ制御量が検出され、該開ループ制御量は、前記センサ素子（１１８）の周辺環境が前記センサ素子（１１８）の温度に及ぼす作用を特徴付けている、請求項２記載の方法。
前記少なくとも１つの開ループ制御量は、以下のパラメータ、すなわち、
前記センサ素子（１１８）の周辺温度と、
ガスを含有若しくは生成若しくは利用する装置の作動パラメータと、
前記センサ素子（１１８）の周辺で発生するガス流を特徴付けるパラメータと、
前記センサ素子（１１８）の周辺に生じる温度を特徴付けるパラメータと、
触媒温度及び／又は管壁温度と、
エンジン回転数と、
エンジン負荷状態と、
から選択される、請求項３記載の方法。
前記作動パラメータは、内燃機関の作動領域であり、
前記温度を特徴付けるパラメータは、前記温度を定量化するパラメータである、請求項４記載の方法。
前記内燃機関の前記作動領域は、エンジン作動点であり、
前記温度を定量化するパラメータは、排ガス温度である、請求項５記載の方法。
前記加熱装置（１２４）の開ループ制御は、前記開ループ制御量を考慮して行われる、請求項２から６いずれか１項記載の方法。
前記目標値の算出は、前記開ループ制御量を考慮して行われる、請求項２から７いずれか１項記載の方法。
前記少なくとも１つの閉ループ制御量は、以下のグループから選択されている、すなわち、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも１つの内部抵抗と、
前記センサ素子（１１８）の温度と、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電圧と、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電流と、
導電性構造部の電気抵抗と、
から選択されている、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
前記センサ素子（１１８）の少なくとも１つの内部抵抗は、前記センサ素子（１１８）の少なくとも１つの電気化学的セル（１３４）の内部抵抗であり、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電圧は、前記センサ素子（１１８）の電気化学的セル（１３４）の２つの電極（１２６，１３０）間の電圧であり、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電流は、前記センサ素子（１１８）の電気化学的セル（１３４）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電流であり、
前記導電性構造部の電気抵抗は、前記センサ素子（１１８）の導電性構造部の電気抵抗である、請求項９記載の方法。
前記操作量は、以下のグループから選択されている、すなわち、
前記加熱装置（１２４）に印加される加熱電圧と、
前記加熱装置（１２４）に印加される加熱電力と、
前記加熱装置（１２４）に供給される加熱電流と、
前記加熱装置（１２４）に印加される加熱電力のパルス幅変調のパラメータと、
から選択されている、請求項１から１０いずれか１項記載の方法。
前記監視ステップにおいて検査されるパラメータは以下のパラメータ、すなわち、
前記閉ループ制御量の実際値と、
前記閉ループ制御量の目標値と、
前記操作量と、
開ループ制御量と、
から選択され、前記開ループ制御量は、前記センサ素子（１１８）の周辺環境が前記センサ素子（１１８）の温度に及ぼす作用を特徴付けている、請求項１から１１いずれか１項記載の方法。
前記少なくとも１つの特性は、前記ガス中の少なくとも１つのガス成分の割合である、請求項１から１２いずれか１項記載の方法。
測定ガス空間（１１２）内のガスの少なくとも１つの特性を検出するためのセンサ装置（１１０）であって、
前記センサ装置（１１０）が、
前記特性を検出するための少なくとも１つのセンサ素子（１１８）と、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも一部を加熱するための少なくとも１つの加熱装置（１２４）と、
前記加熱装置（１２４）を駆動制御するための少なくとも１つの駆動制御装置（１１４）と、
を備え、
前記駆動制御装置（１１４）は、前記加熱装置（１２４）の閉ループ制御を行う閉ループ制御部を備え、
前記閉ループ制御部は、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも１つの閉ループ制御量の少なくとも１つの実際値を検出する閉ループ制御量検出手段と、
前記少なくとも１つの閉ループ制御量の目標値を算出する算出手段と、
前記目標値と前記実際値との比較を用いて前記加熱装置（１２４）の少なくとも１つの操作量を形成する形成手段と、
少なくとも１つの監視ステップを実行する監視手段と、
を備え、
前記監視手段は、温度の設定に用いられる少なくとも１つのパラメータを検査し、当該検査に依存して前記少なくとも１つの操作量に作用が及ぼされるようにし、さらに、
前記監視手段において実施される前記パラメータの検査には、以下のような１つ又は複数の検査が含まれている、すなわち、
前記パラメータが、固定的若しくは動的に設定された少なくとも１つの閾値に達しているか又は前記少なくとも１つの閾値を下回っているか又は前記少なくとも１つの閾値を上回っているかに関する問合せを行う検査と、
測定期間にわたる前記パラメータの時間的変動量が所定の最大変動量を下回っているか又は所定の最大変動量に達しているか又は所定の最大変動量を上回っているかに関する問合せを行う検査と、
前記パラメータの時間的経過と前記少なくとも１つの閾値の時間的経過との比較を行う検査と、
のうち、１つ又は複数の検査が含まれており、さらに
前記パラメータが前記少なくとも１つの閾値に達しているか又は前記少なくとも１つの閾値を下回っているか又は前記少なくとも１つの閾値を上回っているかに関する前記問合せは、どのくらいの期間に亘って、前記パラメータが前記少なくとも１つの閾値に達しているか又は前記少なくとも１つの閾値を下回っているか又は前記少なくとも１つの閾値を上回っているかについての問合せを含み、
前記測定期間にわたる前記パラメータの時間的変動量が所定の最大変動量を下回っているか又は所定の最大変動量に達しているか又は所定の最大変動量を上回っているかに関する前記問合せは、どのくらいの期間に亘って、前記測定期間にわたる前記パラメータの時間的変動量が所定の最大変動量を下回っているか又は所定の最大変動量に達しているか又は所定の最大変動量を上回っているかについての問合せを含み、
前記監視手段による前記監視ステップにおける前記操作量の作用には、以下の１つ又は複数の作用が含まれている、すなわち、
前記パラメータの個々若しくは複数の値の拒否及びその結果から生じる操作量の作用と、
前記実際値のフィルタリング及びその結果から生じる操作量の作用と、
前記実際値の平均値形成及びその結果から生じる操作量の作用と、
固定的若しくは動的に設定される最小値若しくは最大値による操作量の制限と、
操作量の初期値への設定と、
操作量の所定の絶対値分若しくは補正係数分の低減と、
操作量の、少なくとも１つの補正関数を用いて変更された操作量への変換と、
温度設定のための少なくとも１つの閉ループ制御回路（１５４）の変更と、
閉ループ制御の遮断と、
のうち、１つ又は複数の作用が含まれており、
前記パラメータの個々若しくは複数の値の拒否及びその結果から生じる操作量の前記作用は、前記パラメータの、時間的に隣接し変動量の大きい測定値の拒否であり、
温度設定のための少なくとも１つの閉ループ制御回路（１５４）の前記変更は、閉ループ制御回路の積分成分の遮断である、
ことを特徴とするセンサ装置（１１０）。
前記駆動制御装置（１１４）は、前記加熱装置（１２４）の開ループ制御を行う開ループ制御部をさらに備え、前記開ループ制御部による前記開ループ制御に前記閉ループ制御部による前記閉ループ制御が少なくとも一時的に重畳される、請求項１４記載のセンサ装置（１１０）。
前記開ループ制御部は、少なくとも１つの開ループ制御量を検出する開ループ制御量検出手段を備え、該開ループ制御量は、前記センサ素子（１１８）の周辺環境が前記センサ素子（１１８）の温度に及ぼす作用を特徴付けている、請求項１５記載のセンサ装置（１１０）。
前記少なくとも１つの開ループ制御量は、以下のパラメータ、すなわち、
前記センサ素子（１１８）の周辺温度と、
前記ガスを含有若しくは生成若しくは利用する装置の作動パラメータと、
前記センサ素子（１１８）の周辺で発生するガス流を特徴付けるパラメータと、
前記センサ素子（１１８）の周辺に生じる温度を特徴付けるパラメータと、
触媒温度及び／又は管壁温度と、
エンジン回転数と、
エンジン負荷状態と、
から選択される、請求項１６記載のセンサ装置（１１０）。
前記作動パラメータは、内燃機関の作動領域であり、
前記温度を特徴付けるパラメータは、前記温度を定量化するパラメータである、請求項１７記載のセンサ装置（１１０）。
前記内燃機関の前記作動領域は、エンジン作動点であり、
前記温度を定量化するパラメータは、排ガス温度である、請求項１８記載のセンサ装置（１１０）。
前記開ループ制御部は、前記開ループ制御量を考慮して前記加熱装置（１２４）の開ループ制御を行う、請求項１５から１９いずれか１項記載のセンサ装置（１１０）。
前記算出手段は、前記開ループ制御量を考慮して前記目標値の算出を行う、請求項１５から２０いずれか１項記載のセンサ装置（１１０）。
前記少なくとも１つの閉ループ制御量は、以下のグループから選択されている、すなわち、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも１つの内部抵抗と、
前記センサ素子（１１８）の温度と、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電圧と、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電流と、
導電性構造部の電気抵抗と、
から選択されている、請求項１４から２１いずれか１項記載のセンサ装置（１１０）。
前記センサ素子（１１８）の少なくとも１つの内部抵抗は、前記センサ素子（１１８）の少なくとも１つの電気化学的セル（１３４）の内部抵抗であり、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電圧は、前記センサ素子（１１８）の電気化学的セル（１３４）の２つの電極（１２６，１３０）間の電圧であり、
前記センサ素子（１１８）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電流は、前記センサ素子（１１８）の電気化学的セル（１３４）の少なくとも２つの電極（１２６，１３０）間の電流であり、
前記導電性構造部の電気抵抗は、前記センサ素子（１１８）の導電性構造部の電気抵抗である、請求項２２に記載のセンサ装置（１１０）。
前記操作量は、以下のグループから選択されている、すなわち、
前記加熱装置（１２４）に印加される加熱電圧と、
前記加熱装置（１２４）に印加される加熱電力と、
前記加熱装置（１２４）に供給される加熱電流と、
前記加熱装置（１２４）に印加される加熱電力のパルス幅変調のパラメータと、
から選択されている、請求項１４から２３いずれか１項記載のセンサ装置（１１０）。
前記監視手段が前記監視ステップにおいて検査するパラメータは、以下のパラメータ、すなわち、
前記閉ループ制御量の実際値と、
前記閉ループ制御量の目標値と、
前記操作量と、
開ループ制御量と、
から選択され、前記開ループ制御量は、前記センサ素子（１１８）の周辺環境が前記センサ素子（１１８）の温度に及ぼす作用を特徴付けている、請求項１４から２４いずれか１項記載のセンサ装置（１１０）。
前記少なくとも１つの特性は、前記ガス中の少なくとも１つのガス成分の割合である、請求項１４から２５いずれか１項記載のセンサ装置（１１０）。