JP2016065862A - Sensor control method and sensor control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-gas sensor control method and a multi-gas sensor control device capable of curbing a reduction in detection accuracy of an ammonia concentration when using a multi-gas sensor for detecting concentrations of nitrogen oxide and ammonia in measurement object gas.SOLUTION: A multi-gas sensor control device allows a CPU of a microcomputer to calculate concentrations of ammonia, NOand NO in measurement object gas by executing a gas concentration calculation process. In the gas concentration calculation process, depending on whether or not a correction permitting condition is met (S200), the multi-gas sensor control device stores: a latest corrected ammonia concentration as a NHconcentration (latest) (S170); or a NHconcentration (reference) as the NHconcentration (latest) (S210). Thus, the multi-gas sensor control device can curb a reduction in detection accuracy of the ammonia concentration when detecting the same with a multi-gas sensor.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するのに適したセンサを制御するセンサ制御方法およびセンサ制御装置に関する。   The present invention relates to a sensor control method and a sensor control apparatus for controlling a sensor suitable for detecting a nitrogen oxide concentration and an ammonia concentration in a gas to be measured.

近年、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化する技術として、尿素SCR(選択触媒還元)システムが注目されている。尿素SCRシステムは、アンモニア(NH)と窒素酸化物(NOx)とを化学反応させて、窒素酸化物を窒素(N)に還元することにより、排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するシステムである。 In recent years, a urea SCR (selective catalytic reduction) system has attracted attention as a technology for purifying nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines. The urea SCR system purifies nitrogen oxides contained in exhaust gas by chemically reacting ammonia (NH 3 ) and nitrogen oxides (NOx) to reduce nitrogen oxides to nitrogen (N 2 ). System.

この尿素SCRシステムでは、窒素酸化物に対して供給されるアンモニアの量が過剰になると、未反応のアンモニアが排気ガスに含まれたまま外部に放出されるおそれがあった。このようなアンモニアの放出を抑制するために、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を測定するセンサ素子を含む複数種類のガス濃度を測定可能なセンサが尿素SCRシステムに用いられている。   In this urea SCR system, if the amount of ammonia supplied to the nitrogen oxides becomes excessive, unreacted ammonia may be discharged to the outside while being contained in the exhaust gas. In order to suppress such release of ammonia, a sensor capable of measuring a plurality of types of gas concentrations including a sensor element for measuring the concentration of ammonia contained in exhaust gas is used in the urea SCR system.

この尿素SCRシステムでは、上記のセンサで測定されるアンモニアの濃度、つまり排気ガスに含まれるアンモニアの濃度が所定範囲内になるように、窒素酸化物の還元に用いられるアンモニアの量が調節されている。   In this urea SCR system, the amount of ammonia used for the reduction of nitrogen oxides is adjusted so that the concentration of ammonia measured by the sensor, that is, the concentration of ammonia contained in the exhaust gas is within a predetermined range. Yes.

なお、このセンサとしては、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とを備えたものが挙げられる。また、このセンサとしては、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とが個別に備えられる形態や、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とを一体に備える形態(マルチガスセンサ)が挙げられる。このようなセンサを用いることで、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)およびアンモニア(NH)の検出が可能である。 In addition, as this sensor, what was provided with the NOx sensor part and the ammonia sensor part is mentioned. Moreover, as this sensor, the form with which a NOx sensor part and an ammonia sensor part are provided separately, and the form (multi-gas sensor) provided with a NOx sensor part and an ammonia sensor part integrally are mentioned. By using such a sensor, it is possible to detect nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), and ammonia (NH 3 ).

また、アンモニアセンサ部によるアンモニア濃度の検出においては、酸素濃度の影響によりアンモニア濃度が変動してしまいアンモニア濃度の検出精度が低下する可能性があるため、アンモニアセンサ部の出力信号および酸素濃度に基づき、修正アンモニア濃度を算出する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような修正アンモニア濃度を算出する技術によれば、被測定ガス中の酸素濃度の影響を低減でき、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Further, in the detection of the ammonia concentration by the ammonia sensor unit, the ammonia concentration may fluctuate due to the influence of the oxygen concentration and the detection accuracy of the ammonia concentration may be lowered. Therefore, based on the output signal of the ammonia sensor unit and the oxygen concentration. A technique for calculating a corrected ammonia concentration has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to such a technique for calculating the corrected ammonia concentration, the influence of the oxygen concentration in the gas to be measured can be reduced, and a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration can be suppressed.

特開2011−075546号公報JP 2011-075546 A

しかし、アンモニアセンサ部の出力信号および酸素濃度に基づき修正アンモニア濃度を算出する構成においては、実際のアンモニア濃度が変化していない状況下であっても酸素濃度が急峻に変動した場合には、修正アンモニア濃度が変動してしまい、アンモニア濃度の検出精度が低下する虞がある。   However, in the configuration in which the corrected ammonia concentration is calculated based on the output signal of the ammonia sensor unit and the oxygen concentration, the correction is made when the oxygen concentration changes sharply even under the situation where the actual ammonia concentration does not change. There is a possibility that the ammonia concentration fluctuates and the detection accuracy of the ammonia concentration is lowered.

例えば、実際の内燃機関においては、酸素濃度は運転条件により刻々と変化するため、酸素濃度変化に対してアンモニアセンサ部の反応速度と酸素濃度を算出するセンサもしくは予測値が同調するとは限らない。   For example, in an actual internal combustion engine, the oxygen concentration changes every moment depending on the operating conditions, so the reaction rate of the ammonia sensor unit and the sensor for calculating the oxygen concentration or the predicted value do not always synchronize with the oxygen concentration change.

とりわけ、リッチスパイクのような酸素濃度の瞬間的な変化が起きた場合、アンモニアセンサ部の出力変化に対する酸素濃度値の追従性が悪いと計算に大きな誤差を生じる可能性が高く、アンモニア濃度の検出精度が低下する場合がある。   In particular, when an oxygen concentration instantaneous change such as a rich spike occurs, it is highly possible that a large error will occur in the calculation if the followability of the oxygen concentration value to the output change of the ammonia sensor is poor. Accuracy may be reduced.

本発明は、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できるセンサ制御方法およびセンサ制御装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a sensor control method and a sensor control device that can suppress a decrease in detection accuracy of ammonia concentration when using a sensor that detects nitrogen oxide concentration and ammonia concentration in a gas to be measured.

本発明の1つの局面におけるセンサ制御方法は、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とを備えるセンサを制御するセンサ制御方法であり、酸素濃度演算ステップと、修正濃度演算ステップと、酸素濃度変化率演算ステップと、アンモニア濃度設定ステップと、を有する。   A sensor control method according to one aspect of the present invention is a sensor control method for controlling a sensor including a NOx sensor unit and an ammonia sensor unit, and includes an oxygen concentration calculation step, a corrected concentration calculation step, and an oxygen concentration change rate calculation step. And an ammonia concentration setting step.

NOxセンサ部は、第1ポンピングセルと、第2ポンピングセルと、を備える。
第1ポンピングセルは、測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う。
The NOx sensor unit includes a first pumping cell and a second pumping cell.
The first pumping cell pumps or pumps oxygen in the measurement gas introduced into the measurement chamber.

第2ポンピングセルは、第1ポンピングセルにて酸素濃度が調整された被測定ガス中のNOx濃度に応じて第2ポンピング電流が流れるように構成されている。
アンモニアセンサ部は、NOxセンサ部の外表面に形成されて、被測定ガス中のアンモニア濃度に応じたアンモニア濃度信号を出力する。
The second pumping cell is configured such that the second pumping current flows in accordance with the NOx concentration in the gas to be measured whose oxygen concentration is adjusted by the first pumping cell.
The ammonia sensor unit is formed on the outer surface of the NOx sensor unit and outputs an ammonia concentration signal corresponding to the ammonia concentration in the gas to be measured.

酸素濃度演算ステップでは、第1ポンピングセルに流れる第1ポンピング電流に基づいて被測定ガス中の酸素濃度を演算する。
修正濃度演算ステップでは、酸素濃度とアンモニアセンサ部のアンモニア濃度信号とに基づき、修正アンモニア濃度を演算する。
In the oxygen concentration calculation step, the oxygen concentration in the gas to be measured is calculated based on the first pumping current flowing through the first pumping cell.
In the corrected concentration calculation step, the corrected ammonia concentration is calculated based on the oxygen concentration and the ammonia concentration signal of the ammonia sensor unit.

酸素濃度変化率演算ステップでは、時間経過に伴う酸素濃度の変化率である酸素濃度変化率を演算する。
アンモニア濃度設定ステップでは、予め定められた修正許可条件を満たす場合には、修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定する。他方、アンモニア濃度設定ステップでは、修正許可条件を満たさない場合には、過去に演算した修正アンモニア濃度のうち、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定する。なお、アンモニア濃度設定ステップでは、酸素濃度変化率が予め定められた基準判定値未満である場合に、修正許可条件を満たすと判定し、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合に、修正許可条件を満たさないと判定する。
In the oxygen concentration change rate calculation step, an oxygen concentration change rate, which is a change rate of the oxygen concentration with time, is calculated.
In the ammonia concentration setting step, when a predetermined correction permission condition is satisfied, the corrected ammonia concentration is set as the detection result of the ammonia concentration. On the other hand, in the ammonia concentration setting step, if the correction permission condition is not satisfied, the correction ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied among the correction ammonia concentrations calculated in the past is set as the detection result of the ammonia concentration. . In the ammonia concentration setting step, when the oxygen concentration change rate is less than a predetermined reference determination value, it is determined that the correction permission condition is satisfied, and when the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value, correction is performed. It is determined that the permission condition is not satisfied.

このセンサ制御方法では、修正許可条件を満たすか否かによって、修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定するか、過去に演算した修正アンモニア濃度(詳細には、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度のうちいずれかの値)をアンモニア濃度の検出結果に設定するかを切り替えている。   In this sensor control method, the corrected ammonia concentration is set to the detection result of the ammonia concentration depending on whether the correction permission condition is satisfied, or the corrected ammonia concentration calculated in the past (in detail, when the correction permission condition is satisfied) It is switched whether to set one of the calculated corrected ammonia concentrations) as the ammonia concentration detection result.

なお、酸素濃度変化率が予め定められた基準判定値未満である場合に、修正許可条件を満たすと判定している。つまり、酸素濃度の変化が急峻になるに従い、酸素濃度変化率は大きくなるため、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合には、酸素濃度が急峻に変化したと判断でき、修正許可条件を満たさないと判定できる。なお、酸素濃度変化率の修正許可条件は、例えば、修正アンモニア濃度を演算する際にアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲(±5%、好ましくは±3%)となる酸素濃度変化率と、アンモニア濃度の検出誤差が許容範囲を逸脱する酸素濃度変化率と、の境界値が予め設定されている。   When the oxygen concentration change rate is less than a predetermined reference determination value, it is determined that the correction permission condition is satisfied. In other words, the oxygen concentration change rate increases as the oxygen concentration change becomes sharper. Therefore, when the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value, it can be determined that the oxygen concentration has changed sharply. It can be determined that the above is not satisfied. The oxygen concentration change rate correction permission condition includes, for example, an oxygen concentration change rate at which the detection error of the ammonia concentration falls within an allowable range (± 5%, preferably ± 3%) when calculating the corrected ammonia concentration, and ammonia A boundary value between the oxygen concentration change rate at which the concentration detection error deviates from the allowable range and the boundary value are set in advance.

つまり、酸素濃度変化率が予め定められた基準判定値未満となり、修正許可条件を満たす場合には、修正アンモニア濃度におけるアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となるため、修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定した場合に、アンモニア濃度の検出精度が低下することはない。   In other words, when the oxygen concentration change rate is less than a predetermined reference judgment value and the correction permission condition is satisfied, the detection error of the ammonia concentration at the corrected ammonia concentration is within the allowable range, so the corrected ammonia concentration is detected as the ammonia concentration. When set as a result, the detection accuracy of the ammonia concentration does not decrease.

他方、酸素濃度変化率が前記基準判定値以上となり、修正許可条件を満たさない場合には、修正アンモニア濃度におけるアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲を越えるため、その修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定した場合に、アンモニア濃度の検出精度が低下する。このような修正アンモニア濃度に代えて、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。   On the other hand, when the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value and the correction permission condition is not satisfied, the ammonia concentration detection error in the corrected ammonia concentration exceeds the allowable range. When set to, the detection accuracy of ammonia concentration decreases. By setting the past corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied instead of such corrected ammonia concentration as the ammonia concentration detection result, it is possible to suppress a decrease in ammonia concentration detection accuracy. .

つまり、実際のアンモニア濃度は大きく変化しておらず、かつ酸素濃度が変化した場合においては、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度は、実際のアンモニア濃度に近い値であると考えられる。このため、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。   In other words, when the actual ammonia concentration has not changed significantly and the oxygen concentration has changed, the past corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied is a value close to the actual ammonia concentration. it is conceivable that. For this reason, by setting the past corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied as the detection result of the ammonia concentration, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the ammonia concentration.

よって、このセンサ制御方法によれば、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control method, when using the sensor for detecting the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas to be measured, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

上述のセンサ制御方法においては、アンモニア濃度設定ステップでは、修正許可条件を満たさない場合には、過去に演算した修正アンモニア濃度のうち、修正許可条件を満たした際に演算した最新の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定してもよい。   In the sensor control method described above, if the correction permission condition is not satisfied in the ammonia concentration setting step, the latest corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied among the corrected ammonia concentrations calculated in the past is used. You may set to the detection result of ammonia concentration.

このように、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度であって、最新の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   As described above, the past corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied, and the latest corrected ammonia concentration is set as the ammonia concentration detection result, so that a decrease in detection accuracy of the ammonia concentration can be suppressed. .

つまり、実際のアンモニア濃度は大きく変化しておらず、かつ酸素濃度が変化した場合においては、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度のうち、最新の修正アンモニア濃度は、実際のアンモニア濃度に近い値であると考えられる。   In other words, when the actual ammonia concentration has not changed significantly and the oxygen concentration has changed, the latest corrected ammonia concentration of the past corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied is actually It is considered that the value is close to the ammonia concentration.

このため、上述のように、最新の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。
上述のセンサ制御方法においては、アンモニア濃度設定ステップでは、修正許可条件を満たさない場合には、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度を今回のアンモニア濃度の検出結果に設定してもよい。
For this reason, as described above, by setting the latest corrected ammonia concentration as the detection result of the ammonia concentration, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.
In the sensor control method described above, in the ammonia concentration setting step, when the correction permission condition is not satisfied, the ammonia concentration set in the previous detection result may be set as the detection result of the current ammonia concentration.

つまり、アンモニア濃度の検出結果に設定された数値は、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度であるため、前回の検出結果に設定されたアンモニア濃度についても、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度である。そして、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度は、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度のうち、最新の修正アンモニア濃度であるため、実際のアンモニア濃度に近い値であると考えられる。   In other words, the numerical value set in the detection result of ammonia concentration is the corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied. Therefore, the correction permission condition is also satisfied for the ammonia concentration set in the previous detection result. The corrected ammonia concentration calculated at the time. The ammonia concentration set in the previous detection result is the latest corrected ammonia concentration among the past corrected ammonia concentrations calculated when the correction permission condition is satisfied, and thus is close to the actual ammonia concentration. Conceivable.

このため、上述のように、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度を今回のアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。   For this reason, as described above, by setting the ammonia concentration set in the previous detection result as the detection result of the current ammonia concentration, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the ammonia concentration.

上述のセンサ制御方法においては、アンモニア濃度設定ステップでは、酸素濃度変化率が基準判定値未満であり、かつ、酸素濃度が予め定められた基準濃度を超える場合に、修正許可条件を満たすと判定し、酸素濃度変化率が基準判定値以上であること、および酸素濃度が基準濃度以下であること、のうち少なくとも一方が成立する場合に、修正許可条件を満たさないと判定してもよい。   In the sensor control method described above, in the ammonia concentration setting step, it is determined that the correction permission condition is satisfied when the oxygen concentration change rate is less than the reference determination value and the oxygen concentration exceeds a predetermined reference concentration. If at least one of the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value and the oxygen concentration is equal to or lower than the reference concentration, it may be determined that the correction permission condition is not satisfied.

このセンサ制御方法では、酸素濃度変化率だけでなく酸素濃度をも含めて修正許可条件を満たすか否かを判定し、修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定するか、過去に演算した修正アンモニア濃度(詳細には、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度)をアンモニア濃度の検出結果に設定するかを切り替えている。   In this sensor control method, it is determined whether the correction permission condition is satisfied including not only the oxygen concentration change rate but also the oxygen concentration, and the corrected ammonia concentration is set as the detection result of the ammonia concentration or the correction calculated in the past is performed. Whether the ammonia concentration (specifically, the corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied) is set as the ammonia concentration detection result is switched.

なお、修正許可条件のうち酸素濃度については、酸素濃度が予め定められた基準濃度を超えるか否かで判定している。つまり、酸素濃度が極めて低くなると、修正アンモニア濃度の誤差が大きくなる傾向があるため、酸素濃度が基準濃度以下である場合には、修正アンモニア濃度の誤差が大きいと判断できる。なお、酸素濃度の基準濃度は、例えば、修正アンモニア濃度を演算する際に、アンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となる酸素濃度と、アンモニア濃度の検出誤差が許容範囲を逸脱する酸素濃度と、の境界値が予め設定されている。例えば、基準濃度が4%に設定されている場合には、酸素濃度が4%以下である場合に、少なくとも修正許可条件を満たさないと判定する。   Note that the oxygen concentration in the correction permission conditions is determined by whether or not the oxygen concentration exceeds a predetermined reference concentration. That is, when the oxygen concentration becomes extremely low, the error in the corrected ammonia concentration tends to increase. Therefore, when the oxygen concentration is equal to or lower than the reference concentration, it can be determined that the error in the corrected ammonia concentration is large. The reference concentration of the oxygen concentration is, for example, an oxygen concentration at which the detection error of the ammonia concentration falls within an allowable range when the corrected ammonia concentration is calculated, and an oxygen concentration at which the detection error of the ammonia concentration deviates from the allowable range. A boundary value is set in advance. For example, when the reference concentration is set to 4%, it is determined that at least the correction permission condition is not satisfied when the oxygen concentration is 4% or less.

そして、このアンモニア濃度設定ステップでは、「酸素濃度変化率が基準判定値未満であること」および「酸素濃度が基準濃度を超えること」という2つの条件がいずれも成立する場合に、修正許可条件を満たすと判定する。また、このアンモニア濃度設定ステップでは、「酸素濃度変化率が基準判定値以上であること」および「酸素濃度が基準濃度以下であること」という2つの条件のうち少なくとも一方が成立する場合に、修正許可条件を満たさないと判定する。   In this ammonia concentration setting step, the correction permission condition is set when the two conditions of “the oxygen concentration change rate is less than the reference determination value” and “the oxygen concentration exceeds the reference concentration” are both satisfied. It is determined that it satisfies. In this ammonia concentration setting step, the correction is made when at least one of the two conditions “the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value” and “the oxygen concentration is equal to or lower than the reference concentration” is satisfied. It is determined that the permission condition is not satisfied.

つまり、酸素濃度および酸素濃度変化率に基づき定められる修正許可条件を満たす場合には、修正アンモニア濃度におけるアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となるため、修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定した場合に、アンモニア濃度の検出精度が低下することを抑制できる。   In other words, when the correction permission condition determined based on the oxygen concentration and the oxygen concentration change rate is satisfied, the detection error of the ammonia concentration at the corrected ammonia concentration is within the allowable range, so the corrected ammonia concentration is set as the detection result of the ammonia concentration. In this case, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the ammonia concentration.

他方、酸素濃度および酸素濃度変化率に基づき定められる修正許可条件を満たさない場合には、修正アンモニア濃度におけるアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲を越えるため、その修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定した場合に、アンモニア濃度の検出精度が低下する。このような修正アンモニア濃度に代えて、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下をより抑制することができる。   On the other hand, if the correction permission condition determined based on the oxygen concentration and the oxygen concentration change rate is not satisfied, the detection error of the ammonia concentration at the corrected ammonia concentration exceeds the allowable range. When set, the ammonia concentration detection accuracy decreases. Instead of such corrected ammonia concentration, setting the past corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied in the detection result of ammonia concentration can further suppress the decrease in detection accuracy of ammonia concentration. it can.

つまり、実際のアンモニア濃度は大きく変化しておらず、かつ酸素濃度が変化した場合においては、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度は、実際のアンモニア濃度に近い値であると考えられる。このため、上述の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下をより抑制することができる。   In other words, when the actual ammonia concentration has not changed significantly and the oxygen concentration has changed, the past corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied is a value close to the actual ammonia concentration. it is conceivable that. For this reason, the fall of the detection precision of ammonia concentration can be suppressed more by setting the above-mentioned correction ammonia concentration to the detection result of ammonia concentration.

よって、このセンサ制御方法によれば、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するセンサを用いるにあたり、酸素濃度変化率だけでなく酸素濃度をも含めて修正許可条件を満たすか否かを判定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下をより抑制できる。   Therefore, according to this sensor control method, in using the sensor for detecting the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas to be measured, whether the correction permission condition is satisfied including not only the oxygen concentration change rate but also the oxygen concentration. Therefore, it is possible to further suppress a decrease in detection accuracy of the ammonia concentration.

上述のセンサ制御方法においては、アンモニア濃度設定ステップでは、修正許可条件を満たさないと判定されてから、予め定められた停止期間が経過するまでは、修正許可条件を満たさないと判定してもよい。   In the sensor control method described above, in the ammonia concentration setting step, it may be determined that the correction permission condition is not satisfied until a predetermined stop period elapses after it is determined that the correction permission condition is not satisfied. .

つまり、修正許可条件を満たさないと判定された場合、その後の一定期間は酸素濃度の影響が残り、修正アンモニア濃度に誤差が生じる可能性が高い。
そこで、修正許可条件を満たさないと判定されてから停止期間が経過するまでは、修正許可条件を満たさないと判定することで、過去に演算した修正アンモニア濃度のうち、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定する。
That is, when it is determined that the correction permission condition is not satisfied, the influence of the oxygen concentration remains for a certain period thereafter, and there is a high possibility that an error occurs in the corrected ammonia concentration.
Therefore, when the correction permission condition is satisfied among the corrected ammonia concentrations calculated in the past by determining that the correction permission condition is not satisfied until the stop period elapses after it is determined that the correction permission condition is not satisfied. The corrected ammonia concentration calculated in step 1 is set as the ammonia concentration detection result.

これにより、誤差が生じている可能性の高い修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定することを回避できる。よって、このセンサ制御方法によれば、より一層、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   As a result, it is possible to avoid setting the corrected ammonia concentration that is likely to cause an error as the detection result of the ammonia concentration. Therefore, according to this sensor control method, it is possible to further suppress a decrease in detection accuracy of the ammonia concentration.

上述のセンサ制御方法においては、酸素濃度変化率演算ステップでは、前回演算した酸素濃度を今回演算した酸素濃度で除算した値を酸素濃度変化率として演算してもよい。
つまり、酸素濃度変化率を演算するにあたり、前回演算した酸素濃度を今回演算した酸素濃度で除算した値を酸素濃度変化率として演算することで、酸素濃度が低下したときに、酸素濃度変化率が大きな値となる。このため、酸素濃度のわずかな変化に対して酸素濃度変化率が大きく変化するため、酸素濃度変化率が変動したか否かの判定が容易となる。
In the sensor control method described above, in the oxygen concentration change rate calculating step, a value obtained by dividing the previously calculated oxygen concentration by the oxygen concentration calculated this time may be calculated as the oxygen concentration change rate.
In other words, when calculating the oxygen concentration change rate, the value calculated by dividing the previously calculated oxygen concentration by the oxygen concentration calculated this time is calculated as the oxygen concentration change rate. Large value. For this reason, since the oxygen concentration change rate greatly changes with respect to a slight change in oxygen concentration, it is easy to determine whether or not the oxygen concentration change rate has fluctuated.

よって、このセンサ制御方法によれば、酸素濃度変化率に基づく判定精度を向上でき、より一層、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。
上述のセンサ制御方法においては、センサは、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とを一体に備えるマルチガスセンサであってもよい。
Therefore, according to this sensor control method, the determination accuracy based on the oxygen concentration change rate can be improved, and the decrease in the ammonia concentration detection accuracy can be further suppressed.
In the sensor control method described above, the sensor may be a multi-gas sensor that integrally includes a NOx sensor unit and an ammonia sensor unit.

このようなマルチガスセンサは、NOxセンサ部およびアンモニアセンサ部を一体に備えるため、同一の被測定ガス中に含まれる窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出する用途に利用される。   Since such a multi-gas sensor is integrally provided with a NOx sensor part and an ammonia sensor part, it is used for detecting nitrogen oxide concentration and ammonia concentration contained in the same gas to be measured.

よって、このセンサ制御方法によれば、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するマルチガスセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control method, when using the multi-gas sensor that detects the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas to be measured, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

上述のセンサ制御方法においては、センサは、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とが個別に備えられるとともに、内燃機関の排気経路に配置される構成であってもよい。そして、排気経路は、排気ガスが透過可能な仕切部で仕切られた複数の空間を備えて構成されてもよい。NOxセンサ部およびアンモニアセンサ部は、複数の空間のうち同一空間に配置されてもよい。   In the above-described sensor control method, the sensor may be configured such that the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit are individually provided and arranged in the exhaust path of the internal combustion engine. The exhaust path may be configured to include a plurality of spaces partitioned by a partition portion through which exhaust gas can permeate. The NOx sensor unit and the ammonia sensor unit may be arranged in the same space among a plurality of spaces.

このようなセンサは、NOxセンサ部およびアンモニアセンサ部が排気経路のうち同一空間に配置されるため、同一の空間における被測定ガス中に含まれる窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出することができる。   In such a sensor, since the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit are arranged in the same space in the exhaust path, it is possible to detect the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration contained in the gas to be measured in the same space. .

よって、このセンサ制御方法によれば、同一の空間における被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control method, when using the sensor for detecting the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas under measurement in the same space, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とが個別に備えられる上述のセンサ制御方法においては、NOxセンサ部は、排気ガスの進行方向において、アンモニアセンサ部と同一位置か、アンモニアセンサ部よりも上流側に配置されてもよい。   In the above-described sensor control method in which the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit are separately provided, the NOx sensor unit is disposed at the same position as the ammonia sensor unit or upstream of the ammonia sensor unit in the exhaust gas traveling direction. May be.

NOxセンサ部とアンモニアセンサ部との相対的な位置関係がこのように定められることで、酸素濃度の検出位置は、アンモニア濃度の検出位置に比べて、排気ガスの進行方向における同一位置または上流側となる。この場合、修正アンモニア濃度を演算するにあたり、アンモニア濃度の検出位置と同一位置または上流側で検出した酸素濃度を用いることができる。これにより、酸素濃度の検出時期がアンモニア濃度の検出時期よりも遅れることがなくなり、修正アンモニア濃度を精度良く演算できる。   Since the relative positional relationship between the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit is determined in this manner, the oxygen concentration detection position is the same position or upstream side in the exhaust gas traveling direction compared to the ammonia concentration detection position. It becomes. In this case, in calculating the corrected ammonia concentration, the oxygen concentration detected at the same position as the detection position of the ammonia concentration or at the upstream side can be used. As a result, the oxygen concentration detection time is not delayed from the ammonia concentration detection time, and the corrected ammonia concentration can be calculated with high accuracy.

よって、このセンサ制御方法によれば、修正アンモニア濃度を精度良く演算できるため、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。
本発明の他の局面におけるセンサ制御装置は、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とを備えるセンサを制御するセンサ制御装置であり、酸素濃度演算部と、修正濃度演算部と、酸素濃度変化率演算部と、アンモニア濃度設定部と、を有する。
Therefore, according to this sensor control method, the corrected ammonia concentration can be calculated with high accuracy, so that a decrease in detection accuracy of the ammonia concentration can be suppressed.
A sensor control device according to another aspect of the present invention is a sensor control device that controls a sensor including a NOx sensor unit and an ammonia sensor unit, and includes an oxygen concentration calculation unit, a corrected concentration calculation unit, and an oxygen concentration change rate calculation unit. And an ammonia concentration setting unit.

NOxセンサ部は、第1ポンピングセルと、第2ポンピングセルと、を備える。
第1ポンピングセルは、測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う。
The NOx sensor unit includes a first pumping cell and a second pumping cell.
The first pumping cell pumps or pumps oxygen in the measurement gas introduced into the measurement chamber.

第2ポンピングセルは、第1ポンピングセルにて酸素濃度が調整された被測定ガス中のNOx濃度に応じて第2ポンピング電流が流れるように構成されている。
アンモニアセンサ部は、NOxセンサ部の外表面に形成されて、被測定ガス中のアンモニア濃度に応じたアンモニア濃度信号を出力する。
The second pumping cell is configured such that the second pumping current flows in accordance with the NOx concentration in the gas to be measured whose oxygen concentration is adjusted by the first pumping cell.
The ammonia sensor unit is formed on the outer surface of the NOx sensor unit and outputs an ammonia concentration signal corresponding to the ammonia concentration in the gas to be measured.

酸素濃度演算部は、第1ポンピングセルに流れる第1ポンピング電流に基づいて被測定ガス中の酸素濃度を演算する。
修正濃度演算部は、酸素濃度とアンモニアセンサ部のアンモニア濃度信号とに基づき、修正アンモニア濃度を演算する。
The oxygen concentration calculation unit calculates the oxygen concentration in the measurement gas based on the first pumping current flowing through the first pumping cell.
The corrected concentration calculation unit calculates a corrected ammonia concentration based on the oxygen concentration and the ammonia concentration signal of the ammonia sensor unit.

酸素濃度変化率演算部は、時間経過に伴う酸素濃度の変化率である酸素濃度変化率を演算する。
アンモニア濃度設定部は、予め定められた修正許可条件を満たす場合には、修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定する。他方、アンモニア濃度設定部は、修正許可条件を満たさない場合には、過去に演算した修正アンモニア濃度のうち、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定する。なお、アンモニア濃度設定部は、酸素濃度変化率が予め定められた基準判定値未満である場合に、修正許可条件を満たすと判定し、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合に、修正許可条件を満たさないと判定する。
The oxygen concentration change rate calculation unit calculates an oxygen concentration change rate that is a change rate of the oxygen concentration with time.
The ammonia concentration setting unit sets the corrected ammonia concentration as the detection result of the ammonia concentration when the predetermined correction permission condition is satisfied. On the other hand, when the correction permission condition is not satisfied, the ammonia concentration setting unit sets the corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied among the corrected ammonia concentrations calculated in the past as the detection result of the ammonia concentration. . The ammonia concentration setting unit determines that the correction permission condition is satisfied when the oxygen concentration change rate is less than a predetermined reference determination value, and corrects when the oxygen concentration change rate is equal to or greater than the reference determination value. It is determined that the permission condition is not satisfied.

このセンサ制御装置は、上述のセンサ制御方法と同様に、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するマルチガスセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Similar to the above-described sensor control method, this sensor control device can suppress a decrease in detection accuracy of ammonia concentration when using a multi-gas sensor that detects nitrogen oxide concentration and ammonia concentration in a gas to be measured.

上述のセンサ制御装置においては、アンモニア濃度設定部は、修正許可条件を満たさない場合には、過去に演算した修正アンモニア濃度のうち、修正許可条件を満たした際に演算した最新の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定してもよい。   In the sensor control apparatus described above, the ammonia concentration setting unit, when the correction permission condition is not satisfied, out of the corrected ammonia concentrations calculated in the past, the latest correction ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied. You may set to the detection result of ammonia concentration.

このセンサ制御装置は、上述のセンサ制御方法と同様に、最新の修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。   Similar to the above-described sensor control method, this sensor control device can suppress a decrease in ammonia concentration detection accuracy by setting the latest corrected ammonia concentration as the ammonia concentration detection result.

上述のセンサ制御装置においては、アンモニア濃度設定部は、修正許可条件を満たさない場合には、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度を今回のアンモニア濃度の検出結果に設定してもよい。   In the above-described sensor control device, the ammonia concentration setting unit may set the ammonia concentration set in the previous detection result as the detection result of the current ammonia concentration when the correction permission condition is not satisfied.

このセンサ制御装置は、上述のセンサ制御方法と同様に、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度を今回のアンモニア濃度の検出結果に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。   Similar to the above-described sensor control method, this sensor control device sets the ammonia concentration set in the previous detection result as the detection result of the current ammonia concentration, thereby suppressing a decrease in ammonia concentration detection accuracy. it can.

上述のセンサ制御装置においては、アンモニア濃度設定部は、酸素濃度変化率が基準判定値未満であり、かつ、酸素濃度が予め定められた基準濃度を超える場合に、修正許可条件を満たすと判定し、酸素濃度変化率が基準判定値以上であること、および酸素濃度が基準濃度以下であること、のうち少なくとも一方が成立する場合に、修正許可条件を満たさないと判定してもよい。   In the sensor control device described above, the ammonia concentration setting unit determines that the correction permission condition is satisfied when the oxygen concentration change rate is less than the reference determination value and the oxygen concentration exceeds a predetermined reference concentration. If at least one of the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value and the oxygen concentration is equal to or lower than the reference concentration, it may be determined that the correction permission condition is not satisfied.

このセンサ制御装置は、上述のセンサ制御方法と同様に、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するセンサを用いるにあたり、酸素濃度変化率だけでなく酸素濃度をも含めて修正許可条件を満たすか否かを判定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下をより抑制できる。   As with the sensor control method described above, this sensor control device permits modification including not only the oxygen concentration change rate but also the oxygen concentration when using a sensor that detects the nitrogen oxide concentration and ammonia concentration in the gas under measurement. By determining whether or not the condition is satisfied, a decrease in ammonia concentration detection accuracy can be further suppressed.

上述のセンサ制御装置においては、センサは、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とを一体に備えるマルチガスセンサであってもよい。
このようなマルチガスセンサは、NOxセンサ部およびアンモニアセンサ部を一体に備えるため、同一の被測定ガス中に含まれる窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出する用途に利用される。
In the above-described sensor control device, the sensor may be a multi-gas sensor integrally including a NOx sensor unit and an ammonia sensor unit.
Since such a multi-gas sensor is integrally provided with a NOx sensor part and an ammonia sensor part, it is used for detecting nitrogen oxide concentration and ammonia concentration contained in the same gas to be measured.

よって、このセンサ制御装置によれば、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するマルチガスセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control apparatus, when using the multi-gas sensor for detecting the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas to be measured, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

上述のセンサ制御装置においては、センサは、NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とが個別に備えられるとともに、内燃機関の排気経路に配置される構成であってもよい。そして、排気経路は、排気ガスが透過可能な仕切部で仕切られた複数の空間を備えて構成されてもよい。NOxセンサ部およびアンモニアセンサ部は、複数の空間のうち同一空間に配置されてもよい。   In the above-described sensor control device, the sensor may be configured such that the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit are individually provided and arranged in the exhaust path of the internal combustion engine. The exhaust path may be configured to include a plurality of spaces partitioned by a partition portion through which exhaust gas can permeate. The NOx sensor unit and the ammonia sensor unit may be arranged in the same space among a plurality of spaces.

このようなセンサは、NOxセンサ部およびアンモニアセンサ部が排気経路のうち同一空間に配置されるため、同一の空間における被測定ガス中に含まれる窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出することができる。   In such a sensor, since the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit are arranged in the same space in the exhaust path, it is possible to detect the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration contained in the gas to be measured in the same space. .

よって、このセンサ制御装置によれば、同一の空間における被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control device, when using the sensor that detects the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas under measurement in the same space, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

NOxセンサ部とアンモニアセンサ部とが個別に備えられる上述のセンサ制御装置においては、NOxセンサ部は、排気ガスの進行方向において、アンモニアセンサ部と同一位置か、アンモニアセンサ部よりも上流側に配置されてもよい。   In the above-described sensor control device in which the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit are separately provided, the NOx sensor unit is disposed at the same position as the ammonia sensor unit or upstream from the ammonia sensor unit in the exhaust gas traveling direction. May be.

NOxセンサ部とアンモニアセンサ部との相対的な位置関係がこのように定められることで、酸素濃度の検出位置は、アンモニア濃度の検出位置に比べて、排気ガスの進行方向における同一位置または上流側となる。この場合、修正アンモニア濃度を演算するにあたり、アンモニア濃度の検出位置と同一位置または上流側で検出した酸素濃度を用いることができる。これにより、酸素濃度の検出時期がアンモニア濃度の検出時期よりも遅れることがなくなり、修正アンモニア濃度を精度良く演算できる。   Since the relative positional relationship between the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit is determined in this manner, the oxygen concentration detection position is the same position or upstream side in the exhaust gas traveling direction compared to the ammonia concentration detection position. It becomes. In this case, in calculating the corrected ammonia concentration, the oxygen concentration detected at the same position as the detection position of the ammonia concentration or at the upstream side can be used. As a result, the oxygen concentration detection time is not delayed from the ammonia concentration detection time, and the corrected ammonia concentration can be calculated with high accuracy.

よって、このセンサ制御装置によれば、修正アンモニア濃度を精度良く演算できるため、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control device, the corrected ammonia concentration can be calculated with high accuracy, so that a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration can be suppressed.

本発明のセンサ制御方法およびセンサ制御装置によれば、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   According to the sensor control method and the sensor control apparatus of the present invention, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration when using the sensor that detects the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas to be measured.

マルチガスセンサ制御装置に備えられるマルチガスセンサの内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the multi gas sensor with which a multi gas sensor control apparatus is equipped. マルチガスセンサ制御装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of a multi-gas sensor control apparatus. アンモニアセンサ部の構成を示す展開図である。It is an expanded view which shows the structure of an ammonia sensor part. マルチガスセンサ制御装置のマイクロコンピュータに格納された各種データの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the various data stored in the microcomputer of a multi gas sensor control apparatus. アンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of an ammonia concentration output-ammonia concentration relational expression. ガス濃度演算処理の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of a gas concentration calculation process. マルチガスセンサ制御装置を用いてアンモニア濃度を測定した測定試験の測定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement result of the measurement test which measured ammonia concentration using the multi-gas sensor control apparatus. 変形形態1のマルチガスセンサ制御装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the multi-gas sensor control apparatus of the modification 1. センサ素子部における第1アンモニアセンサ部および第2アンモニアセンサ部の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the 1st ammonia sensor part in a sensor element part, and the 2nd ammonia sensor part. 変形形態2におけるガス濃度演算処理の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of the gas concentration calculation process in the modification 2. 変形形態3のセンサ制御装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the sensor control apparatus of the modification 3. 変形形態4のセンサ制御装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the sensor control apparatus of the modification 4.

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
In addition, this invention is not limited to the following embodiment at all, and it cannot be overemphasized that various forms may be taken as long as it belongs to the technical scope of this invention.

[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
第1実施形態として、自動車などの内燃機関に備えられるマルチガスセンサ制御装置1について説明する。
[1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
As a first embodiment, a multi-gas sensor control device 1 provided in an internal combustion engine such as an automobile will be described.

マルチガスセンサ制御装置1は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス(被測定ガス)に含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化する尿素SCRシステムに用いられるものである。より具体的には、排気ガスに含まれるNOxと、アンモニア(尿素)とを反応させた後の排気ガスに含まれる一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)およびアンモニアの濃度を測定するものである。 The multi-gas sensor control device 1 is used in a urea SCR system that purifies nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas (measured gas) discharged from a diesel engine. More specifically, the concentration of nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), and ammonia contained in the exhaust gas after reacting NOx contained in the exhaust gas with ammonia (urea) is measured. Is.

マルチガスセンサ制御装置1は、図1および図2に示すように、センサ本体であるマルチガスセンサ2と、マルチガスセンサ2を制御すると共にセンサ出力を演算処理することにより、NO、NOおよびアンモニアの濃度を演算する制御部3(演算部3)と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the multi-gas sensor control device 1 controls the multi-gas sensor 2 that is a sensor main body, and controls the multi-gas sensor 2 and performs arithmetic processing on the sensor output, so that the concentrations of NO, NO 2, and ammonia And a control unit 3 (calculation unit 3).

[1−2.マルチガスセンサ]
マルチガスセンサ2は、図1に示すように、センサ素子部10と、主体金具110と、セパレータ134と、接続端子138と、を主に備えている。なお、以下の説明では、マルチガスセンサ2のセンサ素子部10が配置されている側(図1の下側)を先端側、接続端子138が配置されている側(図1の上側)を後端側と表記する。
[1-2. Multi gas sensor]
As shown in FIG. 1, the multigas sensor 2 mainly includes a sensor element unit 10, a metal shell 110, a separator 134, and a connection terminal 138. In the following description, the side (lower side in FIG. 1) where the sensor element unit 10 of the multi-gas sensor 2 is arranged is the front end side, and the side where the connection terminal 138 is arranged (upper side in FIG. 1) is the rear end. It is written as side.

センサ素子部10は、軸線O方向に延びる板形状を有する。センサ素子部10の後端には電極端子部10A、10Bが配置されている。図1においては、図示を容易にするために、センサ素子部10に形成された電極端子部を、電極端子部10Aおよび電極端子部10Bのみとしているが、実際には、後述するNOxセンサ部11やアンモニアセンサ部21が有する電極等の数に応じて、複数の電極端子部が形成されている。なお、センサ素子部10のより詳細な説明は後述する。   The sensor element unit 10 has a plate shape extending in the axis O direction. Electrode terminal portions 10 </ b> A and 10 </ b> B are disposed at the rear end of the sensor element portion 10. In FIG. 1, for ease of illustration, the electrode terminal portions formed on the sensor element portion 10 are only the electrode terminal portion 10A and the electrode terminal portion 10B. A plurality of electrode terminal portions are formed according to the number of electrodes and the like that the ammonia sensor portion 21 has. A more detailed description of the sensor element unit 10 will be described later.

主体金具110は、マルチガスセンサ2をディーゼルエンジンの排気管に固定するネジ部111が外表面に形成された筒状の部材である。主体金具110には、軸線方向に貫通する貫通孔112と、貫通孔112の径方向内側に突出する棚部113と、が主に設けられている。棚部113は、貫通孔112の径方向外側から中心に向かって先端側へ近づく傾きを有する内向きのテ―パ面として形成されている。   The metal shell 110 is a cylindrical member in which a screw portion 111 that fixes the multi-gas sensor 2 to an exhaust pipe of a diesel engine is formed on the outer surface. The metal shell 110 is mainly provided with a through hole 112 penetrating in the axial direction and a shelf 113 projecting radially inward of the through hole 112. The shelf 113 is formed as an inwardly tapered surface having an inclination that approaches the front end side from the radially outer side of the through hole 112 toward the center.

また、主体金具110は、センサ素子部10の先端側を、貫通孔112から先端側に突出させ、センサ素子部10の後端側を貫通孔112の後端側に突出させた状態で保持するものである。   The metal shell 110 holds the sensor element unit 10 in a state where the front end side of the sensor element unit 10 protrudes from the through hole 112 to the front end side and the rear end side of the sensor element unit 10 protrudes to the rear end side of the through hole 112. Is.

主体金具110の貫通孔112の内部には、先端側から後端側に向かって順に、センサ素子部10の径方向周囲を取り囲む筒状の部材であるセラミックホルダ114、粉末充填層である滑石リング115,116、セラミックスリーブ117が積層されている。   Inside the through-hole 112 of the metal shell 110, in order from the front end side to the rear end side, a ceramic holder 114 that is a cylindrical member surrounding the radial periphery of the sensor element unit 10, and a talc ring that is a powder-filled layer 115 and 116 and a ceramic sleeve 117 are laminated.

セラミックスリーブ117と主体金具110の後端側の端部との間には、加締めパッキン118が配置されている。セラミックホルダ114と主体金具110の棚部113との間には、金属ホルダ119が配置されている。金属ホルダ119は、滑石リング115やセラミックホルダ114を保持するものである。主体金具110の後端側の端部は、加締めパッキン118を介してセラミックスリーブ117を先端側に向かって押し付けるように加締められる部分である。   A caulking packing 118 is disposed between the ceramic sleeve 117 and the end portion on the rear end side of the metal shell 110. A metal holder 119 is disposed between the ceramic holder 114 and the shelf 113 of the metal shell 110. The metal holder 119 holds the talc ring 115 and the ceramic holder 114. The end portion on the rear end side of the metal shell 110 is a portion that is crimped so as to press the ceramic sleeve 117 toward the distal end side via the crimping packing 118.

主体金具110の先端側の端部には、外部プロテクタ121および内部プロテクタ122が設けられている。外部プロテクタ121および内部プロテクタ122は、先端側の端部が閉塞されたステンレス鋼などの金属材料から形成された筒状の部材である。内部プロテクタ122は、センサ素子部10の先端側の端部を覆った状態で主体金具110に溶接され、外部プロテクタ121は、内部プロテクタ122を覆った状態で主体金具110に溶接されている。   An external protector 121 and an internal protector 122 are provided at the end of the metal shell 110 on the front end side. The external protector 121 and the internal protector 122 are cylindrical members formed of a metal material such as stainless steel whose end on the distal end side is closed. The internal protector 122 is welded to the metal shell 110 in a state where the end of the sensor element unit 10 on the front end side is covered, and the external protector 121 is welded to the metal shell 110 in a state where the internal protector 122 is covered.

主体金具110の後端側の端部には、筒状に形成された外筒131の先端側の端部が固定されている。さらに、外筒131の後端側の端部である開口には、当該開口を閉塞するグロメット132が配置されている。   At the end on the rear end side of the metal shell 110, the end portion on the front end side of the outer cylinder 131 formed in a cylindrical shape is fixed. Furthermore, a grommet 132 that closes the opening is disposed in an opening that is an end portion on the rear end side of the outer cylinder 131.

グロメット132には、リード線141が挿通されるリード線挿通孔133が形成されている。リード線141は、センサ素子部10の電極端子部10Aや、電極端子部10Bに電気的に接続されるものである。   The grommet 132 is formed with a lead wire insertion hole 133 through which the lead wire 141 is inserted. The lead wire 141 is electrically connected to the electrode terminal portion 10A of the sensor element portion 10 and the electrode terminal portion 10B.

セパレータ134は、センサ素子部10の後端側に配置された筒状に形成された部材である。セパレータ134の内部に形成された空間は、軸線方向に貫通する挿通孔135である。セパレータ134の外表面には、径方向外側に突出する鍔部136が形成されている。   The separator 134 is a cylindrical member disposed on the rear end side of the sensor element unit 10. A space formed inside the separator 134 is an insertion hole 135 penetrating in the axial direction. On the outer surface of the separator 134, a flange 136 that protrudes radially outward is formed.

セパレータ134の挿通孔135には、センサ素子部10の後端部が挿入され、電極端子部10A、10Bがセパレータ134の内部に配置される。
セパレータ134と外筒131との間には、筒状に形成された保持部材137が配置されている。保持部材137は、セパレータ134の鍔部136と当接すると共に、外筒131の内面とも当接することにより、セパレータ134を外筒131に対して固定保持するものである。
The rear end portion of the sensor element portion 10 is inserted into the insertion hole 135 of the separator 134, and the electrode terminal portions 10 </ b> A and 10 </ b> B are disposed inside the separator 134.
Between the separator 134 and the outer cylinder 131, a holding member 137 formed in a cylindrical shape is disposed. The holding member 137 contacts the flange 136 of the separator 134 and also contacts the inner surface of the outer cylinder 131, thereby fixing and holding the separator 134 with respect to the outer cylinder 131.

接続端子138は、セパレータ134の挿通孔135内に配置される部材であり、センサ素子部10の電極端子部10Aや電極端子部10Bと、リード線141と、をそれぞれ独立に電気的に接続する導電部材である。なお、図1では、図示を容易にするために、2つの接続端子138のみが図示されている。   The connection terminal 138 is a member disposed in the insertion hole 135 of the separator 134, and electrically connects the electrode terminal portion 10A and the electrode terminal portion 10B of the sensor element portion 10 and the lead wire 141 independently of each other. It is a conductive member. In FIG. 1, only two connection terminals 138 are shown for ease of illustration.

[1−3.センサ素子部]
ここで、センサ素子部10の構成の詳細について、図2を参照しながら説明する。なお、図2では説明の便宜のために、センサ素子部10の長手方向に沿う模式的な断面図のみを表示している。
[1-3. Sensor element section]
Here, the detail of a structure of the sensor element part 10 is demonstrated, referring FIG. For convenience of explanation, FIG. 2 shows only a schematic cross-sectional view along the longitudinal direction of the sensor element unit 10.

センサ素子部10には、NOxセンサ部11と、アンモニアセンサ部21と、が主に設けられている。本実施形態におけるNOxセンサ部11、アンモニアセンサ部21は、それぞれ公知のNOxセンサと同様な構成、公知のアンモニアセンサと同様な構成を有している。   The sensor element unit 10 is mainly provided with a NOx sensor unit 11 and an ammonia sensor unit 21. The NOx sensor unit 11 and the ammonia sensor unit 21 in the present embodiment have the same configuration as a known NOx sensor and the same configuration as a known ammonia sensor, respectively.

NOxセンサ部11は、主に、絶縁層10e、第1固体電解質体12a、絶縁層10d、第3固体電解質体16a、絶縁層10c、第2固体電解質体18a、及び絶縁層10b、絶縁層10aが、この順に積層された構造となっている。上述の各絶縁層10a、10b、10c、10d、10eはアルミナを主体として形成されている。   The NOx sensor unit 11 mainly includes an insulating layer 10e, a first solid electrolyte body 12a, an insulating layer 10d, a third solid electrolyte body 16a, an insulating layer 10c, a second solid electrolyte body 18a, an insulating layer 10b, and an insulating layer 10a. However, the structure is laminated in this order. Each of the insulating layers 10a, 10b, 10c, 10d, and 10e described above is formed mainly of alumina.

さらにNOxセンサ部11には、第1測定室S1が第1固体電解質体12aと第3固体電解質体16aとの層間に設けられ、NOx測定室に相当する第2測定室S2が、第1固体電解質体12aと第2固体電解質体18aとの層間に、第3固体電解質体16aを貫通して設けられている。   Further, in the NOx sensor unit 11, the first measurement chamber S1 is provided between the first solid electrolyte body 12a and the third solid electrolyte body 16a, and the second measurement chamber S2 corresponding to the NOx measurement chamber is provided in the first solid state. A third solid electrolyte body 16a is provided between the electrolyte body 12a and the second solid electrolyte body 18a.

被測定ガスが導入される第1測定室S1の入口端(図2の左側の端)には、第1拡散抵抗体14が配置されている。第1測定室S1における入口端と反対側の端(図2の右側の端)には、第1測定室S1と第2測定室S2とを区画する第2拡散抵抗体15が配置されている。上述の第1拡散抵抗体14および第2拡散抵抗体15はアルミナ等の多孔質物質から形成され、被測定ガスの透過性を有している。   A first diffusion resistor 14 is disposed at the inlet end (left end in FIG. 2) of the first measurement chamber S1 into which the gas to be measured is introduced. A second diffusion resistor 15 that partitions the first measurement chamber S1 and the second measurement chamber S2 is disposed at the end opposite to the inlet end in the first measurement chamber S1 (the right end in FIG. 2). . The first diffusion resistor 14 and the second diffusion resistor 15 described above are made of a porous material such as alumina, and have permeability to the gas to be measured.

NOxセンサ部11には、さらに、NOxセンサ部11や、アンモニアセンサ部21を活性温度にまで昇温し、それぞれのセンサを構成する固体電解質体における酸素イオンの導電性を高めるヒータ(ヒータ部)19が設けられている。ヒータ19は、白金または白金を含む合金を、センサ素子部10の長手方向に沿って延びる長尺板状に形成したものであり、絶縁層10bおよび絶縁層10aの間に埋設されるものである。   The NOx sensor unit 11 further includes a heater (heater unit) that raises the NOx sensor unit 11 and the ammonia sensor unit 21 to the activation temperature and increases the conductivity of oxygen ions in the solid electrolyte bodies constituting the sensors. 19 is provided. The heater 19 is formed of platinum or an alloy containing platinum in the shape of a long plate extending along the longitudinal direction of the sensor element unit 10, and is embedded between the insulating layer 10b and the insulating layer 10a. .

その他にNOxセンサ部11には、第1ポンピングセル12と、酸素濃度検出セル16と、第2ポンピングセル18と、が設けられている。
第1ポンピングセル12は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体とする第1固体電解質体12aと、白金を主体とする内側第1ポンピング電極(第1電極)12bおよび外側第1ポンピング電極(第1電極)12cと、から主に構成されている。
In addition, the NOx sensor unit 11 is provided with a first pumping cell 12, an oxygen concentration detection cell 16, and a second pumping cell 18.
The first pumping cell 12 includes a first solid electrolyte body 12a mainly composed of zirconia having oxygen ion conductivity, an inner first pumping electrode (first electrode) 12b mainly composed of platinum, and an outer first pumping electrode (first electrode). 1 electrode) 12c.

内側第1ポンピング電極12bは、第1固体電解質体12aにおける第1測定室S1に露出する面に設けられている。さらに内側第1ポンピング電極12bは、多孔質体からなる保護層12dによって第1測定室S1側の表面が覆われている。   The inner first pumping electrode 12b is provided on the surface of the first solid electrolyte body 12a exposed to the first measurement chamber S1. Further, the inner first pumping electrode 12b has a surface on the first measurement chamber S1 side covered with a protective layer 12d made of a porous body.

外側第1ポンピング電極12cは、内側第1ポンピング電極12bの対極となる電極であり、内側第1ポンピング電極12bとの間に第1固体電解質体12aを挟んで配置されるものである。絶縁層10eにおける外側第1ポンピング電極12cが配置された領域に相当する部分は、くり抜かれて多孔質体12eが充填されている。多孔質体12eは、外側第1ポンピング電極12cと外部との間でガス(酸素)の出入りを可能とするものである。   The outer first pumping electrode 12c is an electrode serving as a counter electrode for the inner first pumping electrode 12b, and is disposed with the first solid electrolyte body 12a sandwiched between the inner first pumping electrode 12b. A portion corresponding to a region where the outer first pumping electrode 12c is disposed in the insulating layer 10e is hollowed out and filled with the porous body 12e. The porous body 12e allows gas (oxygen) to enter and exit between the outer first pumping electrode 12c and the outside.

酸素濃度検出セル16は、第1ポンピングセル12の下流側で、かつ第2ポンピングセル18の上流側に配置されている。この酸素濃度検出セル16は、ジルコニアを主体とする第3固体電解質体16aと、白金を主体とし、第3固体電解質体16aを間に挟んで配置された検知電極16bおよび基準電極16cと、から主に構成されている。   The oxygen concentration detection cell 16 is disposed downstream of the first pumping cell 12 and upstream of the second pumping cell 18. The oxygen concentration detection cell 16 includes a third solid electrolyte body 16a mainly composed of zirconia, and a detection electrode 16b and a reference electrode 16c mainly composed of platinum and arranged with the third solid electrolyte body 16a interposed therebetween. It is mainly composed.

検知電極16bは、第3固体電解質体16aにおける第1測定室S1に露出する面であって、内側第1ポンピング電極12bよりも下流側、言い換えると、第2拡散抵抗体15側の領域に設けられている。   The detection electrode 16b is a surface exposed to the first measurement chamber S1 of the third solid electrolyte body 16a, and is provided downstream of the inner first pumping electrode 12b, in other words, in a region on the second diffusion resistor 15 side. It has been.

検知電極16bの対極である基準電極16cは、絶縁層10cを切り抜いて形成した基準酸素室17の内部に配置されている。この基準酸素室17の内部には、多孔質体が充填されている。基準酸素室17には、第1測定室S1から送りこまれた酸素が存在し、基準酸素室17内の酸素が酸素基準とされている。   A reference electrode 16c, which is a counter electrode of the detection electrode 16b, is disposed inside a reference oxygen chamber 17 formed by cutting out the insulating layer 10c. The reference oxygen chamber 17 is filled with a porous body. In the reference oxygen chamber 17, there is oxygen sent from the first measurement chamber S1, and oxygen in the reference oxygen chamber 17 is used as an oxygen reference.

第2ポンピングセル18は、ジルコニアを主体とする第2固体電解質体18aと、白金を主体とする内側第2ポンピング電極(第2電極)18bおよび第2ポンピング対電極(第2電極)18cと、から主に構成されている。   The second pumping cell 18 includes a second solid electrolyte body 18a mainly composed of zirconia, an inner second pumping electrode (second electrode) 18b mainly composed of platinum, and a second pumping counter electrode (second electrode) 18c. Consists mainly of.

内側第2ポンピング電極18bは、第2固体電解質体18aにおける第2測定室S2に露出する領域に設けられている。第2ポンピング対電極18cは、第2固体電解質体18aにおける基準酸素室17に露出する領域であって、基準電極16cと対向する部分に設けられている。   The inner second pumping electrode 18b is provided in a region exposed to the second measurement chamber S2 in the second solid electrolyte body 18a. The second pumping counter electrode 18c is a region exposed to the reference oxygen chamber 17 in the second solid electrolyte body 18a, and is provided in a portion facing the reference electrode 16c.

さらに、上述の内側第1ポンピング電極12b、検知電極16b、および、内側第2ポンピング電極18bは、それぞれ基準電位に接続されている。
その一方で、アンモニアセンサ部21は、NOxセンサ部11の外表面、より具体的には、絶縁層10eの上に形成されている。アンモニアセンサ部21は、NOxセンサ部11の長手方向(図2の左右方向)における基準電極16cと略同位置に配置されている。
Further, the inner first pumping electrode 12b, the detection electrode 16b, and the inner second pumping electrode 18b are each connected to a reference potential.
On the other hand, the ammonia sensor unit 21 is formed on the outer surface of the NOx sensor unit 11, more specifically, on the insulating layer 10e. The ammonia sensor unit 21 is disposed at substantially the same position as the reference electrode 16c in the longitudinal direction of the NOx sensor unit 11 (left and right direction in FIG. 2).

アンモニアセンサ部21は、アンモニアセンサ部用固体電解質体23の上に形成された一対の電極21aと、一対の電極21aを覆う選択反応層21bとを含み、一対の電極21a間の起電力変化によって被測定ガス中のアンモニア濃度を検出するように構成されている。   The ammonia sensor unit 21 includes a pair of electrodes 21 a formed on the solid electrolyte body 23 for the ammonia sensor unit and a selective reaction layer 21 b that covers the pair of electrodes 21 a, and changes in electromotive force between the pair of electrodes 21 a. The ammonia concentration in the measurement gas is detected.

また、多孔質からなる拡散層24(保護層24)が選択反応層21bを完全に覆うように形成され、外部からアンモニアセンサ部21に流入する被測定ガスの拡散速度を調整可能に構成されている。   A porous diffusion layer 24 (protective layer 24) is formed so as to completely cover the selective reaction layer 21b, and is configured to be capable of adjusting the diffusion rate of the gas to be measured flowing into the ammonia sensor unit 21 from the outside. Yes.

図3は、アンモニアセンサ部21の構成を示す展開図である。
一対の電極21aは、アンモニアセンサ部用固体電解質体23の上に配置された一対の電極21a1、21a2で構成されている。
FIG. 3 is a development view showing the configuration of the ammonia sensor unit 21.
The pair of electrodes 21a includes a pair of electrodes 21a1 and 21a2 disposed on the solid electrolyte body 23 for the ammonia sensor section.

各電極21a1、21a2からアンモニアセンサ部用固体電解質体23の長手方向に沿ってそれぞれリード21ax、21ayが延設されている。リード21ax、21ayは、絶縁層22で被覆されている。但し、リード21ax、21ayの右端(図示省略)は、絶縁層22で被覆されずに露出し、それぞれ所定の電極端子部を形成している。   Leads 21ax and 21ay are extended from the electrodes 21a1 and 21a2 along the longitudinal direction of the solid electrolyte body 23 for the ammonia sensor section, respectively. The leads 21ax and 21ay are covered with an insulating layer 22. However, the right ends (not shown) of the leads 21ax and 21ay are exposed without being covered with the insulating layer 22 to form predetermined electrode terminal portions, respectively.

電極21a1、21a2は、アンモニアセンサ部用固体電解質体23の短手方向に沿って離間して並んでいる。電極21a1は、金を主成分とする材料で構成されて検知電極として作用し、電極21a2は、白金を主成分とする材料で構成されて基準電極として作用する。基準電極21a2に比べ、検知電極21a1の方がアンモニアとの反応性が高いため、検知電極21a1と基準電極21a2との間で起電力が生じる。   The electrodes 21a1 and 21a2 are spaced apart from each other along the short direction of the solid electrolyte body 23 for the ammonia sensor section. The electrode 21a1 is made of a material whose main component is gold and functions as a detection electrode, and the electrode 21a2 is made of a material whose main component is platinum and functions as a reference electrode. Since the detection electrode 21a1 is more reactive with ammonia than the reference electrode 21a2, an electromotive force is generated between the detection electrode 21a1 and the reference electrode 21a2.

また、アンモニアセンサ部用固体電解質体23は、例えばZrO等の酸素イオン伝導性材料で構成され、リード21ax、21ayは、例えば白金を主成分とする材料で構成されている。 Further, the solid electrolyte body 23 for the ammonia sensor portion is made of an oxygen ion conductive material such as ZrO 2 , and the leads 21ax and 21ay are made of a material mainly containing platinum, for example.

選択反応層21bは、被測定ガス中のアンモニア以外の可燃性ガス成分を燃焼させる役割を持っている。選択反応層21bが存在すると、可燃性ガス成分の影響を受けずに被測定ガス中のアンモニアを検出することができる。選択反応層21bは、通常、金属酸化物を主成分とするが、特に酸化バナジウム(V)及び酸化ビスマス(Bi)を所定比で含む材料(例えば、酸化ビスマスバナジウム:BiVO)で形成してもよい。 The selective reaction layer 21b has a role of burning combustible gas components other than ammonia in the gas to be measured. When the selective reaction layer 21b is present, ammonia in the gas to be measured can be detected without being affected by the combustible gas component. The selective reaction layer 21b is usually composed of a metal oxide as a main component, but in particular, a material containing vanadium oxide (V 2 O 5 ) and bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) at a predetermined ratio (for example, bismuth vanadium oxide: BiVO). 4 ).

なお、選択反応層21bが検知電極21a1のみを覆っていても、上記した効果を発揮することができる。また、本実施形態では、検知電極21a1と選択反応層21bとを分けて設けているが、選択反応層21bを設けず、検知電極21a1に選択反応層21bを形成する材料(例えば、金属酸化物)を含有させてもよい。   Even if the selective reaction layer 21b covers only the detection electrode 21a1, the above-described effects can be exhibited. In the present embodiment, the detection electrode 21a1 and the selective reaction layer 21b are provided separately. However, the selective reaction layer 21b is not provided, and a material (for example, a metal oxide) that forms the selective reaction layer 21b on the detection electrode 21a1. ) May be included.

拡散層24としては、例えばアルミナ、スピネル(MgAl)、シリカアルミナ、及びムライトの群から選ばれる少なくとも1種が例示される。そして、拡散層24の厚み、粒径、粒度分布、気孔率、配合比等を適宜調整することで、選択反応層21b、及び電極21a1、21a2に到達するガス拡散時間が任意に調整可能である。 Examples of the diffusion layer 24 include at least one selected from the group consisting of alumina, spinel (MgAl 2 O 4 ), silica alumina, and mullite. The gas diffusion time reaching the selective reaction layer 21b and the electrodes 21a1 and 21a2 can be arbitrarily adjusted by appropriately adjusting the thickness, particle size, particle size distribution, porosity, blending ratio, and the like of the diffusion layer 24. .

本実施形態においては、酸素濃度検出セル16の温度が測定されており、この測定された温度をもとに、ヒータ19による加熱が行われる。なお、この実施形態において、NOxセンサ部11の第2固体電解質体18aの制御温度を700℃としたとき、アンモニアセンサ部21の温度が650℃となっている。   In this embodiment, the temperature of the oxygen concentration detection cell 16 is measured, and heating by the heater 19 is performed based on the measured temperature. In this embodiment, when the control temperature of the second solid electrolyte body 18a of the NOx sensor unit 11 is 700 ° C., the temperature of the ammonia sensor unit 21 is 650 ° C.

[1−4.制御部]
マルチガスセンサ制御装置1の制御部3は、図2に示すように、マルチガスセンサ制御装置1が搭載された車両の車両側制御装置であるECU200と電気的に接続されている。ECU200は、制御部3で演算された排気ガス中のNO濃度、NO濃度およびアンモニア濃度を示すデータを受信し、受信データに基づいてディーゼルエンジンの運転状態の制御処理を実行したり、触媒に蓄積されたNOxの浄化処理を実行したりするものである。
[1-4. Control unit]
As shown in FIG. 2, the control unit 3 of the multi-gas sensor control device 1 is electrically connected to an ECU 200 that is a vehicle-side control device of a vehicle on which the multi-gas sensor control device 1 is mounted. The ECU 200 receives data indicating the NO concentration, NO 2 concentration and ammonia concentration in the exhaust gas calculated by the control unit 3, and executes control processing of the operating state of the diesel engine based on the received data, or the catalyst The accumulated NOx purification process is executed.

制御部3には、図2に示すように、回路基板上に配置されたアナログ回路である制御回路50と、マイクロコンピュータ60と、が設けられている。
マイクロコンピュータ60は、制御部3の全体を制御するものである。マイクロコンピュータ60には、中央演算処理装置であるCPU61と、記憶手段であるRAM62およびROM63と、信号入出力部64と、A/Dコンバータ65と、クロック(図示せず。)と、が主に設けられている。マイクロコンピュータ60は、ROM63などに予め格納されたプログラムをCPU61が実行することにより、各種の処理を行うものである。
As shown in FIG. 2, the control unit 3 includes a control circuit 50 that is an analog circuit disposed on a circuit board, and a microcomputer 60.
The microcomputer 60 controls the entire control unit 3. The microcomputer 60 mainly includes a CPU 61 as a central processing unit, a RAM 62 and a ROM 63 as storage means, a signal input / output unit 64, an A / D converter 65, and a clock (not shown). Is provided. The microcomputer 60 performs various processes when the CPU 61 executes a program stored in advance in the ROM 63 or the like.

制御回路50は、基準電圧比較回路51と、Ip1ドライブ回路52と、Vs検出回路53と、Icp供給回路54と、Ip2検出回路55と、Vp2印加回路56と、ヒータ駆動回路57と、起電力検出回路58と、を主に備えて構成されている。   The control circuit 50 includes a reference voltage comparison circuit 51, an Ip1 drive circuit 52, a Vs detection circuit 53, an Icp supply circuit 54, an Ip2 detection circuit 55, a Vp2 application circuit 56, a heater drive circuit 57, and an electromotive force. The detection circuit 58 is mainly provided.

Ip1ドライブ回路52は、NOxセンサ部11の外側第1ポンピング電極12cに電気的に接続され、Vs検出回路53およびIcp供給回路54は、基準電極16cに電気的に接続されている。Ip2検出回路55およびVp2印加回路56は、第2ポンピング対電極18cに電気的に接続され、ヒータ駆動回路57は、ヒータ19に電気的に接続されている。   The Ip1 drive circuit 52 is electrically connected to the outer first pumping electrode 12c of the NOx sensor unit 11, and the Vs detection circuit 53 and the Icp supply circuit 54 are electrically connected to the reference electrode 16c. The Ip2 detection circuit 55 and the Vp2 application circuit 56 are electrically connected to the second pumping counter electrode 18c, and the heater drive circuit 57 is electrically connected to the heater 19.

起電力検出回路58は、アンモニアセンサ部21における一対の電極21a(検知電極21a1、基準電極21a2)に電気的に接続されている。起電力検出回路58は、検知電極21a1および基準電極21a2の間の起電力である、アンモニア起電力EMFを検出してマイクロコンピュータ60に出力している。   The electromotive force detection circuit 58 is electrically connected to the pair of electrodes 21a (the detection electrode 21a1 and the reference electrode 21a2) in the ammonia sensor unit 21. The electromotive force detection circuit 58 detects an ammonia electromotive force EMF, which is an electromotive force between the detection electrode 21a1 and the reference electrode 21a2, and outputs it to the microcomputer 60.

Ip1ドライブ回路52は、内側第1ポンピング電極12bと外側第1ポンピング電極12cとの間に第1ポンピング電流Ip1を供給するとともに、供給した第1ポンピング電流Ip1を検出するものである。   The Ip1 drive circuit 52 supplies the first pumping current Ip1 between the inner first pumping electrode 12b and the outer first pumping electrode 12c, and detects the supplied first pumping current Ip1.

Vs検出回路53は、検知電極16bと基準電極16cとの間の電圧Vsを検出し、検出した結果を基準電圧比較回路51に出力するものである。基準電圧比較回路51は、基準電圧(例えば、425mV)とVs検出回路53の出力(電圧Vs)とを比較し、比較した結果をIp1ドライブ回路52に出力するものである。   The Vs detection circuit 53 detects the voltage Vs between the detection electrode 16b and the reference electrode 16c, and outputs the detected result to the reference voltage comparison circuit 51. The reference voltage comparison circuit 51 compares the reference voltage (for example, 425 mV) with the output (voltage Vs) of the Vs detection circuit 53, and outputs the comparison result to the Ip1 drive circuit 52.

Ip1ドライブ回路52は、電圧Vsが上述の基準電圧と等しくなるようにIp1電流の流れる向きと、大きさとを制御するとともに、第1測定室S1内の酸素濃度をNOxが分解しない程度の所定値に調整するものである。   The Ip1 drive circuit 52 controls the flow direction and magnitude of the Ip1 current so that the voltage Vs becomes equal to the above-described reference voltage, and has a predetermined value that does not decompose the oxygen concentration in the first measurement chamber S1. To adjust.

Icp供給回路54は、検知電極16bと基準電極16cとの間に微弱な電流Icpを流すものであり、電流Icpを供給することで、酸素を第1測定室S1から基準酸素室17内に送り込み、基準電極16cを基準となる所定の酸素濃度に晒させるものである。   The Icp supply circuit 54 allows a weak current Icp to flow between the detection electrode 16b and the reference electrode 16c. By supplying the current Icp, oxygen is sent into the reference oxygen chamber 17 from the first measurement chamber S1. The reference electrode 16c is exposed to a predetermined oxygen concentration as a reference.

Vp2印加回路56は、内側第2ポンピング電極18bと第2ポンピング対電極18cとの間に、一定電圧Vp2(例えば、450mV)を印加し、NOxを窒素と酸素に分解させるものである。一定電圧Vp2は、被測定ガス中のNOxガスが酸素とNガスに分解する程度の電圧である。 The Vp2 application circuit 56 applies a constant voltage Vp2 (for example, 450 mV) between the inner second pumping electrode 18b and the second pumping counter electrode 18c, and decomposes NOx into nitrogen and oxygen. The constant voltage Vp2 is such a voltage that the NOx gas in the gas to be measured is decomposed into oxygen and N 2 gas.

Ip2検出回路55は、第2ポンピングセル18に流れる第2ポンピング電流Ip2を検出するものである。第2ポンピング電流Ip2は、NOxの分解により生じた酸素が第2測定室S2から第2固体電解質体18aを介して第2ポンピング対電極18c側に汲み出される際に流れる電流である。   The Ip2 detection circuit 55 detects the second pumping current Ip2 flowing through the second pumping cell 18. The second pumping current Ip2 is a current that flows when oxygen generated by the decomposition of NOx is pumped from the second measurement chamber S2 to the second pumping counter electrode 18c side through the second solid electrolyte body 18a.

Ip1ドライブ回路52は、検出した第1ポンピング電流Ip1の値をA/Dコンバータ65に出力するものであり、Ip2検出回路55は、検出した第2ポンピング電流Ip2の値をA/Dコンバータ65に出力するものである。A/Dコンバータ65は、第1ポンピング電流Ip1および第2ポンピング電流Ip2の値をデジタル変換し、信号入出力部64を介してCPU61に出力するものである。   The Ip1 drive circuit 52 outputs the detected value of the first pumping current Ip1 to the A / D converter 65, and the Ip2 detection circuit 55 supplies the detected value of the second pumping current Ip2 to the A / D converter 65. Output. The A / D converter 65 digitally converts the values of the first pumping current Ip1 and the second pumping current Ip2 and outputs them to the CPU 61 via the signal input / output unit 64.

[1−5.制御回路]
次に、制御回路50による制御について以下に説明する。
まず、エンジンが始動されて外部から制御回路50に電力が供給されると、ヒータ駆動回路57からヒータ19に電力が供給される。電力が供給されたヒータ19は熱を発生して、第1ポンピングセル12、酸素濃度検出セル16、および、第2ポンピングセル18を活性化温度まで加熱させる。
[1-5. Control circuit]
Next, control by the control circuit 50 will be described below.
First, when the engine is started and electric power is supplied to the control circuit 50 from the outside, electric power is supplied from the heater drive circuit 57 to the heater 19. The heater 19 supplied with electric power generates heat and heats the first pumping cell 12, the oxygen concentration detection cell 16, and the second pumping cell 18 to the activation temperature.

ヒータ19によってNOxセンサ部11が目標とする温度まで加熱されると、それに伴ってNOxセンサ部11の上に配置されたアンモニアセンサ部21も所望温度に昇温され、活性化される。   When the NOx sensor unit 11 is heated to a target temperature by the heater 19, the ammonia sensor unit 21 disposed on the NOx sensor unit 11 is also heated to a desired temperature and activated.

さらに、Icp供給回路54から、検知電極16bと基準電極16cとの間に電流Icpが供給される。すると酸素が酸素を第1測定室S1から基準酸素室17内に送り込まれ、送りこまれた酸素は酸素基準となる。   Further, the current Icp is supplied from the Icp supply circuit 54 between the detection electrode 16b and the reference electrode 16c. Then, oxygen is sent into the reference oxygen chamber 17 from the first measurement chamber S1, and the sent oxygen becomes the oxygen reference.

第1ポンピングセル12や、酸素濃度検出セル16や、第2ポンピングセル18が活性化温度に加熱されると、第1ポンピングセル12により、第1測定室S1内の酸素の汲み出しが行われる。つまり、第1測定室S1に流入した被測定ガス(排ガス)中の酸素が、第1ポンピングセル12の内側第1ポンピング電極12bから外側第1ポンピング電極12cに向かって汲み出される。   When the first pumping cell 12, the oxygen concentration detection cell 16, and the second pumping cell 18 are heated to the activation temperature, the first pumping cell 12 pumps out oxygen from the first measurement chamber S1. That is, oxygen in the gas to be measured (exhaust gas) flowing into the first measurement chamber S1 is pumped from the inner first pumping electrode 12b of the first pumping cell 12 toward the outer first pumping electrode 12c.

第1測定室S1内の酸素濃度は、酸素濃度検出セル16の電極間電圧Vsに対応した濃度になる。Ip1ドライブ回路52は、電極間電圧Vsが上述の基準電圧となるように、第1ポンピングセル12に流れる第1ポンピング電流Ip1を制御する。このようにすることで、第1測定室S1内の酸素濃度は、NOxが分解しない程度に調整される。   The oxygen concentration in the first measurement chamber S1 is a concentration corresponding to the interelectrode voltage Vs of the oxygen concentration detection cell 16. The Ip1 drive circuit 52 controls the first pumping current Ip1 flowing through the first pumping cell 12 so that the interelectrode voltage Vs becomes the above-described reference voltage. By doing so, the oxygen concentration in the first measurement chamber S1 is adjusted to such an extent that NOx is not decomposed.

第1測定室S1において酸素濃度が調整された被測定ガスは、次に、第2測定室S2に流入する。第2測定室S2において被測定ガスに含まれるNOxは、窒素と酸素に分解される。つまり、第2ポンピングセル18の電極間電圧として、Vp2印加回路56から一定電圧Vp2(例えば450mV)が印加されると、NOxは窒素と酸素に分解される。一定電圧Vp2は、被測定ガス中のNOxガスが酸素とN2ガスに分解する程度の電圧であり、酸素濃度検出セル16の制御電圧の値より高い電圧である。   The gas to be measured whose oxygen concentration is adjusted in the first measurement chamber S1 then flows into the second measurement chamber S2. In the second measurement chamber S2, NOx contained in the gas to be measured is decomposed into nitrogen and oxygen. That is, when a constant voltage Vp2 (for example, 450 mV) is applied from the Vp2 application circuit 56 as a voltage between the electrodes of the second pumping cell 18, NOx is decomposed into nitrogen and oxygen. The constant voltage Vp2 is such a voltage that the NOx gas in the measurement gas is decomposed into oxygen and N2 gas, and is higher than the control voltage value of the oxygen concentration detection cell 16.

NOxの分解により生じた酸素は、第2ポンピングセル18により第2測定室S2から汲み出される。このとき第2ポンピングセル18には、酸素を汲み出すために第2ポンピング電流Ip2が供給される。第2ポンピング電流Ip2とNOx濃度との間には直線比例関係があるため、Ip2検出回路55によって検知される第2ポンピング電流Ip2は、NOx濃度と直線比例する値となる。   Oxygen generated by the decomposition of NOx is pumped out of the second measurement chamber S2 by the second pumping cell 18. At this time, the second pumping cell 18 is supplied with a second pumping current Ip2 to pump out oxygen. Since there is a linear proportional relationship between the second pumping current Ip2 and the NOx concentration, the second pumping current Ip2 detected by the Ip2 detection circuit 55 is a value that is linearly proportional to the NOx concentration.

その一方で、アンモニアセンサ部21の検知電極21a1と基準電極21a2との間には、被測定ガスに含まれるアンモニア濃度に応じて起電力が発生する。起電力検出回路58は、検知電極21a1と基準電極21a2との間の起電力をアンモニア起電力として検出する。   On the other hand, an electromotive force is generated between the detection electrode 21a1 and the reference electrode 21a2 of the ammonia sensor unit 21 according to the ammonia concentration contained in the gas to be measured. The electromotive force detection circuit 58 detects an electromotive force between the detection electrode 21a1 and the reference electrode 21a2 as an ammonia electromotive force.

なお、第2ポンピング電流Ip2の値には、第2測定室S2における被測定ガスの酸素濃度、NO濃度およびアンモニア濃度の影響も含まれている。また、アンモニアセンサ部21から出力されるアンモニア起電力EMFには、被測定ガスの酸素濃度、NO濃度、NO濃度および各センサ部11、21の温度の影響も含まれている。本実施形態では、第2ポンピング電流Ip2およびアンモニア起電力から酸素濃度の影響を取り除いた後に、NO濃度、NO濃度およびアンモニア濃度を演算処理により求めている。なお、当該演算処理の詳細については後述する。また、酸素濃度は、第1ポンピング電流Ip1から関係式を用いて求められるものを用いている。 Note that the value of the second pumping current Ip2 includes the influence of the oxygen concentration, NO 2 concentration, and ammonia concentration of the gas to be measured in the second measurement chamber S2. Further, the ammonia electromotive force EMF output from the ammonia sensor unit 21 includes the influence of the oxygen concentration, NO concentration, NO 2 concentration, and temperature of each sensor unit 11, 21 of the gas to be measured. In this embodiment, after removing the influence of the oxygen concentration from the second pumping current Ip2 and the ammonia electromotive force, the NO concentration, the NO 2 concentration, and the ammonia concentration are obtained by arithmetic processing. The details of the calculation process will be described later. The oxygen concentration is obtained from the first pumping current Ip1 using a relational expression.

[1−6.マイクロコンピュータ]
ここで、マイクロコンピュータ60のROM63には、以下に説明する各種のデータが格納されている。CPU61は、ROM63から当該各種データを読み込み、第2ポンピング電流Ip2の値およびアンモニア起電力から酸素濃度の影響を取り除くなどの種々の演算処理を行う。
[1-6. Microcomputer]
Here, the ROM 63 of the microcomputer 60 stores various data described below. The CPU 61 reads various data from the ROM 63 and performs various arithmetic processes such as removing the influence of the oxygen concentration from the value of the second pumping current Ip2 and the ammonia electromotive force.

図4に模式的に示すように、ROM63には、「第1ポンピング電流(Ip1)−酸素濃度関係式」63a、酸素濃度別に複数設定された「アンモニア濃度出力(起電力EMF)−アンモニア濃度関係式」63b、アンモニア濃度別に複数設定された「第2ポンピング電流(Ip2)−NO濃度関係式」63c、「負のアンモニア濃度出力−NO濃度関係式」63d、「寄与第2ポンピング電流−NO濃度,NO濃度関係式」63e、並びに、酸素濃度及びNO濃度別に複数設定された「アンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式」63fが格納されている。 As schematically shown in FIG. 4, the ROM 63 includes a “first pumping current (Ip1) -oxygen concentration relational expression” 63a and a plurality of “ammonia concentration output (electromotive force EMF) -ammonia concentration relations set for each oxygen concentration”. 63b, “second pumping current (Ip2) -NO concentration relational expression” 63c, “negative ammonia concentration output-NO 2 concentration relational expression” 63d, “contributing second pumping current-NO” A concentration / NO 2 concentration relational expression 63e and a plurality of “ammonia concentration output-ammonia concentration relational expressions” 63f set for each of the oxygen concentration and the NO 2 concentration are stored.

なお、図4の例では、各種データ63a〜63fは所定の関係式として設定されているが、センサの出力から各種ガス濃度を算出するものであれば、例えばテーブル等であってもよい。又、各種データ63a〜63fは、例えば予めガス濃度が既知のモデルガスを用いて得られた値(関係式やテーブル等)とすることができる。   In the example of FIG. 4, the various data 63a to 63f are set as predetermined relational expressions, but may be a table or the like as long as various gas concentrations are calculated from the output of the sensor. Further, the various data 63a to 63f can be values (relational expressions, tables, etc.) obtained by using a model gas whose gas concentration is known in advance.

「第1ポンピング電流−酸素濃度関係式」63aは、第1測定室に導入された被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れに伴って第1ポンピングセル12に流れる第1ポンピング電流(Ip1)と、この被測定ガス中の酸素濃度との関係式である。図示はしないが、通常、Ip1と酸素濃度とはほぼ直線関係にある。「第1ポンピング電流−酸素濃度関係式」63aに基づき、被測定ガス中の酸素濃度を算出することができる。   The “first pumping current-oxygen concentration relational expression” 63a is a first pumping current (Ip1) that flows through the first pumping cell 12 as oxygen in the measurement gas introduced into the first measurement chamber is pumped or pumped. And the relationship between the oxygen concentration in the gas to be measured. Although not shown, normally, Ip1 and the oxygen concentration are in a substantially linear relationship. Based on the “first pumping current-oxygen concentration relational expression” 63a, the oxygen concentration in the measurement gas can be calculated.

「アンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式」63bは酸素濃度別に設定されており、アンモニアセンサ部のアンモニア濃度出力と、被測定ガス中のアンモニア濃度との関係式である。   "Ammonia concentration output-ammonia concentration relational expression" 63b is set for each oxygen concentration, and is a relational expression between the ammonia concentration output of the ammonia sensor unit and the ammonia concentration in the gas to be measured.

図5に、アンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式の一例を示す。本実施形態において、異なる酸素濃度毎にアンモニア濃度がEMFの3次式で表されている。EMFは酸素濃度によって変化するが、酸素濃度毎の「アンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式」63bに基づくことで、被測定ガス中の酸素濃度の影響を受けない正確なアンモニア濃度(特許請求の範囲の「修正アンモニア濃度」)を演算することができる。   FIG. 5 shows an example of an ammonia concentration output-ammonia concentration relational expression. In the present embodiment, the ammonia concentration is expressed by a cubic expression of EMF for each different oxygen concentration. Although the EMF varies depending on the oxygen concentration, it is based on the “ammonia concentration output-ammonia concentration relational expression” 63b for each oxygen concentration. "Corrected ammonia concentration") can be calculated.

なお、設定されていない酸素濃度におけるアンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式は、例えばその酸素濃度を挟む2つの酸素濃度でのアンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式から、外挿法によって計算することができる。   The ammonia concentration output-ammonia concentration relational expression at an unset oxygen concentration can be calculated by extrapolation from the ammonia concentration output-ammonia concentration relational expression at two oxygen concentrations sandwiching the oxygen concentration, for example. .

また、マイクロコンピュータ60は、「第2ポンピング電流(Ip2)−NO濃度関係式」63c、「負のアンモニア濃度出力−NO濃度関係式」63d、「寄与第2ポンピング電流−NO濃度,NO濃度関係式」63e、並びに、「アンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式」63fを用いて、NO濃度、NO濃度を演算する。 Further, the microcomputer 60 includes a “second pumping current (Ip2) —NO concentration relational expression” 63c, a “negative ammonia concentration output—NO 2 concentration relational expression” 63d, “contributing second pumping current—NO concentration, NO 2. Using the “concentration relational expression” 63e and the “ammonia concentration output-ammonia concentration relational expression” 63f, the NO concentration and the NO 2 concentration are calculated.

なお、NO濃度、NO濃度を演算するための公知の手法は、例えば、特開2011−075546号公報に記載されているため、ここでの詳細説明は省略する。
次に、マイクロコンピュータ60のCPU61において実行されるガス濃度演算処理について説明する。ガス濃度演算処理は、第2ポンピング電流Ip2およびアンモニア起電力EMFを用いて、被測定ガス中の各種ガス成分の濃度(NO濃度、NO濃度およびアンモニア濃度)を演算する処理である。
Incidentally, a known method for calculating the NO concentration, NO 2 concentration, for example, because it is described in JP 2011-075546, the detailed description thereof is omitted here.
Next, a gas concentration calculation process executed in the CPU 61 of the microcomputer 60 will be described. The gas concentration calculation process is a process for calculating the concentrations (NO concentration, NO 2 concentration and ammonia concentration) of various gas components in the measured gas using the second pumping current Ip2 and the ammonia electromotive force EMF.

なお、尿素SCRシステムにおいては、NOxを浄化するため、マルチガスセンサ2の検出結果に応じて尿素水を噴射しているが、NOxが浄化されたと判断された場合には尿素水の噴射を停止している。従って、尿素水の噴射を停止してから一定時間経過した場合、CPU61は「被測定ガス中のアンモニア濃度が0である」とみなしている。   In the urea SCR system, urea water is injected according to the detection result of the multi-gas sensor 2 in order to purify NOx, but when it is determined that NOx has been purified, the urea water injection is stopped. ing. Therefore, when a certain time has elapsed since the injection of urea water was stopped, the CPU 61 considers that “the ammonia concentration in the gas to be measured is 0”.

図6は、ガス濃度演算処理の処理内容を表すフローチャートである。
ガス濃度演算処理が起動されると、まず、S110(Sはステップを表す)では、ヒータ駆動回路57を動作させて、ヒータ19を発熱させる。
FIG. 6 is a flowchart showing the processing content of the gas concentration calculation processing.
When the gas concentration calculation process is started, first, in S110 (S represents a step), the heater drive circuit 57 is operated to cause the heater 19 to generate heat.

次のS120では、初期化処理が行われ、本処理で利用される内部変数の値や内部フラグの状態などがリセットされる。
次のS130では、ヒータ19によりマルチガスセンサ2(第1ポンピングセル12、酸素濃度検出セル16、第2ポンピングセル18、およびアンモニアセンサ部21)が活性化温度になったか否かを判定しており、肯定判定するとS140に移行し、否定判定すると同ステップを繰り返し実行することで待機する。
In the next S120, initialization processing is performed, and the values of internal variables and internal flags used in this processing are reset.
In next S130, it is determined whether or not the multi-gas sensor 2 (first pumping cell 12, oxygen concentration detection cell 16, second pumping cell 18, and ammonia sensor unit 21) has reached the activation temperature by the heater 19. If the determination is affirmative, the process proceeds to S140. If the determination is negative, the same step is repeatedly executed to wait.

S130で肯定判定されてS140に移行すると、第1ポンピング電流Ip1、第2ポンピング電流Ip2およびアンモニア起電力EMFの測定を行う。
次のS150では、酸素濃度の演算を行う。具体的には、酸素濃度の演算は、S140で測定した第1ポンピング電流Ip1およびROM63に記憶された関係式(第1ポンピング電流Ip1と酸素濃度との関係式(詳細には、「第1ポンピング電流(Ip1)−酸素濃度関係式」63a))を用いて実行される。このとき得られた酸素濃度を、「O濃度(今回)」として記憶する。
When an affirmative determination is made in S130 and the process proceeds to S140, the first pumping current Ip1, the second pumping current Ip2, and the ammonia electromotive force EMF are measured.
In the next S150, the oxygen concentration is calculated. Specifically, the calculation of the oxygen concentration is performed by calculating the relation between the first pumping current Ip1 measured in S140 and the relational expression stored in the ROM 63 (the relational expression between the first pumping current Ip1 and the oxygen concentration (for details, “first pumping This is executed using the current (Ip1) -oxygen concentration relational expression 63a)). The oxygen concentration obtained at this time is stored as “O 2 concentration (current)”.

次のS160では、CPU61での演算に用いられる内部変数の1つである「O濃度(前回)」に値が記憶されているか否かを判定しており、肯定判定するとS190に移行し、否定判定するとS170に移行する。 In the next S160, it is determined whether or not a value is stored in “O 2 concentration (previous)” which is one of internal variables used for calculation in the CPU 61. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S190. If a negative determination is made, the process proceeds to S170.

なお、「O濃度(前回)」は、後述するS180またはS250で値が記憶される内部変数である。つまり、S160では、S180での「O濃度(前回)」への値の記憶処理が実行されたか否かを判定している。このため、ガス濃度演算処理の起動後、S160の初回実行時は、否定判定され、S160の2回目以降の実行時は、肯定判定される。 The “O 2 concentration (previous)” is an internal variable whose value is stored in S180 or S250 described later. That is, in S160, it is determined whether or not the storage process of the value to “O 2 concentration (previous)” in S180 has been executed. For this reason, after starting the gas concentration calculation process, a negative determination is made at the first execution of S160, and an affirmative determination is made at the second and subsequent executions of S160.

S160で否定判定されてS170に移行すると、S170では、「NH濃度(今回)」、「NO濃度(今回)」、「NO濃度(今回)」の演算を行う。
詳細には、上述した「アンモニア濃度出力(起電力EMF)−アンモニア濃度関係式」63bを用いて、被測定ガス中の酸素濃度の影響を受けない正確なアンモニア濃度(特許請求の範囲の「修正アンモニア濃度」)を演算し、この修正アンモニア濃度を「NH濃度(今回)」の値として記憶する。このとき演算される修正アンモニア濃度は、酸素濃度の影響が除去されたアンモニア濃度を表している。
If a negative determination is made in S160 and the process proceeds to S170, the calculation of “NH 3 concentration (current)”, “NO 2 concentration (current)”, and “NO concentration (current)” is performed in S170.
Specifically, using the above-mentioned “ammonia concentration output (electromotive force EMF) -ammonia concentration relational expression” 63b, an accurate ammonia concentration that is not affected by the oxygen concentration in the gas to be measured (“correction of claims” "Ammonia concentration") is calculated, and this corrected ammonia concentration is stored as the value of "NH 3 concentration (current)". The corrected ammonia concentration calculated at this time represents the ammonia concentration from which the influence of the oxygen concentration has been removed.

また、S170では、上述した「第2ポンピング電流(Ip2)−NO濃度関係式」63c、「負のアンモニア濃度出力−NO2濃度関係式」63d、「寄与第2ポンピング電流−NO濃度,NO2濃度関係式」63e、「アンモニア濃度出力−アンモニア濃度関係式」63f、S140で測定した第2ポンピング電流Ip2など、を用いて、NO濃度およびNO濃度の演算を行い、それぞれを「NO濃度(今回)」、「NO濃度(今回)」の値として記憶する。なお、NO濃度、NO2濃度を演算するための公知の手法は、例えば、特開2011−075546号公報に記載されているため、ここでの詳細説明は省略する。 In S170, the above-mentioned “second pumping current (Ip2) -NO concentration relational expression” 63c, “negative ammonia concentration output-NO2 concentration relational expression” 63d, “contributing second pumping current-NO concentration, NO2 concentration relation”. wherein "63e," ammonia concentration output - such as the second pumping current Ip2 measured in ammonia concentration relationship "63f, S140, using, performs calculation of NO 2 concentration and NO concentration," NO 2 concentration (time respectively ) ”And“ NO concentration (current) ”. In addition, since the well-known method for calculating NO density | concentration and NO2 density | concentration is described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-075546, detailed description here is abbreviate | omitted.

次のS180では、「NH濃度(今回)」の値を「NH濃度(基準)」の値として記憶し、「NO濃度(今回)」の値を「NO濃度(基準)」の値として記憶し、「NO濃度(今回)」の値を「NO濃度(基準)」の値として記憶し、「O濃度(今回)」の値を「O濃度(前回)」の値として記憶する処理を実行する。 In the next S180, the value of “NH 3 concentration (current)” is stored as the value of “NH 3 concentration (reference)”, and the value of “NO 2 concentration (current)” is set to “NO 2 concentration (reference)”. As a value, the “NO concentration (current)” value is stored as the “NO concentration (reference)” value, and the “O 2 concentration (current)” value is stored as the “O 2 concentration (previous)” value. The process to memorize is executed.

なお、「NH濃度(基準)」は、過去に演算した修正アンモニア濃度であって、酸素濃度および酸素濃度変化率に基づき定められる修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度のうち最新の値を記憶するための内部変数である。また、「NO濃度(基準)」は、過去に演算したNO濃度であって、修正許可条件を満たした際に演算したNO濃度のうち最新の値を記憶するための内部変数である。さらに、「NO濃度(基準)」は、過去に演算したNO濃度であって、修正許可条件を満たした際に演算したNO濃度のうち最新の値を記憶するための内部変数である。 The “NH 3 concentration (reference)” is the corrected ammonia concentration calculated in the past, and is the latest of the corrected ammonia concentrations calculated when the correction permission condition determined based on the oxygen concentration and the oxygen concentration change rate is satisfied. Is an internal variable for storing the value of. Further, "NO 2 concentration (reference)" is a NO 2 concentration calculated in the past, is an internal variable for storing the latest value of the NO 2 concentration calculated at the time that satisfies the modified permission condition . Furthermore, “NO concentration (reference)” is an internal variable for storing the latest value of the NO concentration calculated in the past and calculated when the correction permission condition is satisfied.

他方、S160で肯定判定されてS190に移行すると、S190では、「O濃度(今回)」および「O濃度(前回)」を用いて、酸素濃度変化率RAの演算を行う。具体的には、[数1]を用いて、「O濃度(前回)」を「O濃度(今回)」で除算した値を酸素濃度変化率RAとして演算する。 On the other hand, when an affirmative determination is made in S160 and the process proceeds to S190, the oxygen concentration change rate RA is calculated using “O 2 concentration (current)” and “O 2 concentration (previous)” in S190. Specifically, using [Equation 1], a value obtained by dividing “O 2 concentration (previous)” by “O 2 concentration (current)” is calculated as the oxygen concentration change rate RA.

次のS200では、酸素濃度によりアンモニア濃度を修正する際の修正許可条件が満たされたか否かを判定しており、肯定判定するとS170に移行し、否定判定するとS210に移行する。 In the next S200, it is determined whether or not the correction permission condition for correcting the ammonia concentration based on the oxygen concentration is satisfied. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S170, and if a negative determination is made, the process proceeds to S210.

具体的には、「O濃度(今回)」が予め定められた基準濃度(本実施形態では、4%)を超え、かつ、酸素濃度変化率が予め定められた基準判定値(本実施形態では、1.5)未満の場合に、修正許可条件が満たされたと判定する(肯定判定)。なお、「O濃度(今回)」が基準濃度(本実施形態では、4%)以下である場合、あるいは、酸素濃度変化率が基準判定値(本実施形態では、1.5)以上である場合に、修正許可条件が満たされていない判定する(否定判定)。 Specifically, the “O 2 concentration (current)” exceeds a predetermined reference concentration (4% in this embodiment), and the oxygen concentration change rate is a predetermined reference determination value (this embodiment). Then, in the case of less than 1.5), it is determined that the correction permission condition is satisfied (positive determination). In addition, when the “O 2 concentration (current)” is equal to or less than the reference concentration (4% in the present embodiment), or the oxygen concentration change rate is equal to or greater than the reference determination value (1.5 in the present embodiment). In this case, it is determined that the correction permission condition is not satisfied (negative determination).

なお、酸素濃度の修正許可条件である基準濃度は、例えば、修正アンモニア濃度を演算する際にアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となる酸素濃度の数値範囲が予め設定されている。また、酸素濃度変化率の修正許可条件である基準判定値は、例えば、修正アンモニア濃度を演算する際にアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となる酸素濃度変化率の数値範囲が予め設定されている。   Note that the reference concentration, which is a condition for permitting correction of the oxygen concentration, is set in advance as a numerical range of the oxygen concentration in which the detection error of the ammonia concentration is within an allowable range when calculating the corrected ammonia concentration, for example. In addition, the reference determination value, which is a condition for permitting modification of the oxygen concentration change rate, is preset with a numerical range of the oxygen concentration change rate in which the ammonia concentration detection error is within an allowable range when calculating the corrected ammonia concentration, for example. .

S200で否定判定されてS210に移行すると、S210では、「NH濃度(今回)」の値として「NH濃度(基準)」の値を演算(代入)し、「NO濃度(今回)」の値として「NO濃度(基準)」の値を演算(代入)し、「NO濃度(今回)」の値として「NO濃度(基準)」の値を演算(代入)する処理を実行する。 After the transition to S210 is negative determination in S200, in S210, it computes the value of the "NH 3 concentration (reference)" as the value of the "NH 3 concentration (this)" (substituted) "NO 2 concentration (present)" A process of calculating (substituting) the value of “NO 2 concentration (reference)” as the value of “NO” and calculating (substituting) the value of “NO concentration (reference)” as the value of “NO concentration (current)” is executed.

次のS220では、タイマー処理を起動して、タイマーカウントをスタートする。
次のS230では、S220でのタイマーカウントのスタートを基点として、予め定められた停止期間が経過したか否かを判定しており、肯定判定するとS240に移行し、否定判定すると同ステップを繰り返し実行することで待機する。なお、本実施形態では、停止期間として5.0[sec]が設定されている。
In the next S220, the timer process is started and the timer count is started.
In the next S230, it is determined whether or not a predetermined stop period has elapsed with the start of the timer count in S220 as a starting point. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S240, and if a negative determination is made, the same step is repeatedly executed. To wait. In the present embodiment, 5.0 [sec] is set as the stop period.

S230で肯定判定されてS240に移行すると、S240では、タイマー処理を停止して、タイマーカウントをリセットする。
次のS250では、「O濃度(今回)」の値を「O濃度(前回)」の値として記憶する処理を実行する。
When an affirmative determination is made in S230 and the process proceeds to S240, the timer process is stopped and the timer count is reset in S240.
In the next S250, a process of storing the value of “O 2 concentration (current)” as the value of “O 2 concentration (previous)” is executed.

S180またはS250の処理が完了すると、再びS140に移行する。
このようにしてガス濃度演算処理を実行するCPU61は、「NH濃度(今回)」、「NH濃度(基準)」、「NO濃度(今回)」、「NO濃度(基準)」、「NO濃度(今回)」、「NO濃度(基準)」、「O濃度(今回)」、「O濃度(前回)」の各値を更新する。なお、ガス濃度演算処理は、内燃機関が停止されることで処理を終了する。
When the process of S180 or S250 is completed, the process proceeds to S140 again.
In this way, the CPU 61 that executes the gas concentration calculation processing is “NH 3 concentration (current)”, “NH 3 concentration (reference)”, “NO 2 concentration (current)”, “NO 2 concentration (reference)”, The values of “NO concentration (current)”, “NO concentration (reference)”, “O 2 concentration (current)”, and “O 2 concentration (previous)” are updated. The gas concentration calculation process ends when the internal combustion engine is stopped.

また、CPU61において別途実行される濃度出力処理では、「NH濃度(今回)」の値をアンモニア濃度として、「NO濃度(今回)」の値をNO濃度として、「NO濃度(今回)」の値をNO濃度として、それぞれECU200に出力する処理を実行する。なお、濃度出力処理は、所定周期毎に繰り返し実行される。 Further, in the concentration output process separately executed in the CPU 61, the value of “NH 3 concentration (current)” is set as the ammonia concentration, the value of “NO 2 concentration (current)” is set as the NO 2 concentration, and “NO concentration (current)”. ”Is set as the NO concentration, and the process of outputting to the ECU 200 is executed. It should be noted that the density output process is repeatedly executed every predetermined period.

[1−7.測定試験]
次に、マルチガスセンサ制御装置1を用いて、アンモニア濃度を測定した測定試験の測定結果について説明する。
[1-7. Measurement test]
Next, the measurement result of the measurement test which measured the ammonia concentration using the multi-gas sensor control device 1 will be described.

本測定試験では、被測定ガスとして、アンモニア濃度を一定濃度に制御しつつ、酸素濃度を変化させた試料ガスを用いた。また、比較例として、修正許可条件を用いた修正を行わない場合に演算されるアンモニア濃度についても測定した。   In this measurement test, a sample gas in which the oxygen concentration was changed while the ammonia concentration was controlled to a constant concentration was used as the gas to be measured. Further, as a comparative example, the ammonia concentration calculated when the correction using the correction permission condition is not performed was also measured.

図7に、試験結果を示す。なお、図7では、5つの波形を示しており、上側から順に、試料ガスにおける酸素濃度を示す波形(O2濃度[%])、酸素濃度変化率を示す波形(O2濃度変化率)、NH3センサ出力(アンモニア起電力EMF)を示す波形(NH3センサ出力EMF[mV])、修正許可条件を用いた修正を行わない場合に演算されるアンモニア濃度(NH3濃度(修正なし))を示す波形(NH3濃度[ppm])、本実施形態のマルチガスセンサ制御装置1を用いて演算されるアンモニア濃度(NH3濃度(修正あり))を示す波形(修正ありNH3濃度[ppm])、を示している。   FIG. 7 shows the test results. FIG. 7 shows five waveforms. From the top, the waveform showing the oxygen concentration in the sample gas (O2 concentration [%]), the waveform showing the oxygen concentration change rate (O2 concentration change rate), and the NH3 sensor. Waveform (NH3 sensor output EMF [mV]) indicating output (ammonia electromotive force EMF), waveform (NH3 concentration) indicating ammonia concentration (NH3 concentration (no correction)) calculated when correction using the correction permission condition is not performed Concentration [ppm]), and a waveform (NH3 concentration [ppm] with correction) indicating the ammonia concentration (NH3 concentration (with correction)) calculated using the multi-gas sensor control device 1 of the present embodiment.

また、NH3濃度(修正なし)およびNH3濃度(修正あり)を示す波形では、アンモニア分析計により測定したアンモニア濃度も併記している。
この測定結果によれば、本実施形態のアンモニア濃度(NH3濃度(修正あり))は、比較例のアンモニア濃度(NH3濃度(修正なし))に比べて、アンモニア分析計により測定したアンモニア濃度に近い波形を示している。
Further, in the waveforms showing the NH3 concentration (without correction) and the NH3 concentration (with correction), the ammonia concentration measured by an ammonia analyzer is also shown.
According to this measurement result, the ammonia concentration (NH3 concentration (with correction)) of this embodiment is closer to the ammonia concentration measured by the ammonia analyzer than the ammonia concentration (NH3 concentration (without correction)) of the comparative example. The waveform is shown.

とりわけ、経過時間が350secから550secの期間においては、酸素濃度が急峻に変化している回数が多く、酸素濃度変化率が大きく変動している回数も多いため、比較例のアンモニア濃度(NH3濃度(修正なし))では、この酸素濃度の急峻な変化の影響を受けて、瞬時的に値が変化している箇所が多く見られる。これに対して、本実施形態のアンモニア濃度(NH3濃度(修正あり))は、経過時間が350secから550secの期間において、瞬時的に値が変化している箇所は、比較例のアンモニア濃度(NH3濃度(修正なし))に比べて、少なくなっている。   In particular, in the period where the elapsed time is 350 sec to 550 sec, the oxygen concentration has changed abruptly many times and the oxygen concentration change rate has fluctuated a lot. Therefore, the ammonia concentration (NH3 concentration ( In the case of no correction)), there are many places where the value changes instantaneously under the influence of this sharp change in oxygen concentration. On the other hand, the ammonia concentration (NH3 concentration (with correction)) of the present embodiment has an instantaneous change in the elapsed time period of 350 sec to 550 sec. It is less than the density (no correction).

つまり、本実施形態のマルチガスセンサ制御装置1を用いることで、酸素濃度の急峻な変化の影響を抑制しつつ、アンモニア濃度の測定が可能となり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   That is, by using the multi-gas sensor control device 1 of the present embodiment, it is possible to measure the ammonia concentration while suppressing the influence of a steep change in the oxygen concentration, and it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

[1−8.効果]
以上説明したように、本実施形態のマルチガスセンサ制御装置1は、NOxセンサ部11とアンモニアセンサ部21とを備えるマルチガスセンサ2を制御する制御装置であり、マイクロコンピュータ60のCPU61がガス濃度演算処理を実行することで、被測定ガスにおけるアンモニア濃度、NO濃度、NO濃度の演算を行う。
[1-8. effect]
As described above, the multi-gas sensor control device 1 of the present embodiment is a control device that controls the multi-gas sensor 2 including the NOx sensor unit 11 and the ammonia sensor unit 21, and the CPU 61 of the microcomputer 60 performs the gas concentration calculation process. Is executed to calculate the ammonia concentration, NO 2 concentration, and NO concentration in the gas to be measured.

このうち、アンモニア濃度に関しては、「アンモニア濃度出力(起電力EMF)−アンモニア濃度関係式」63bを用いて、被測定ガス中の酸素濃度の影響を受けない正確なアンモニア濃度(修正アンモニア濃度)を演算している。   Among these, regarding the ammonia concentration, using the “ammonia concentration output (electromotive force EMF) -ammonia concentration relational expression” 63b, an accurate ammonia concentration (corrected ammonia concentration) that is not affected by the oxygen concentration in the gas to be measured is obtained. Arithmetic.

また、ガス濃度演算処理では、修正許可条件を満たすか否か(S200)によって、最新の修正アンモニア濃度を「NH濃度(今回)」の値として演算するか(S170)、「NH濃度(基準)」の値を「NH濃度(今回)」の値として演算(代入)するか(S210)、を切り替えている。 Further, in the gas concentration calculation process, whether the latest corrected ammonia concentration is calculated as the value of “NH 3 concentration (current)” (S 170) or “NH 3 concentration ( Whether the value of “reference)” is calculated (assigned) as the value of “NH 3 concentration (current)” (S210).

なお、酸素濃度の修正許可条件は、例えば、修正アンモニア濃度を演算する際にアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となる酸素濃度の数値範囲が予め設定されている。また、酸素濃度変化率の修正許可条件は、例えば、修正アンモニア濃度を演算する際にアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となる酸素濃度変化率の数値範囲が予め設定されている。   As the oxygen concentration correction permission condition, for example, when the corrected ammonia concentration is calculated, a numerical range of the oxygen concentration in which the detection error of the ammonia concentration is within an allowable range is set in advance. In addition, the oxygen concentration change rate correction permission condition is set in advance, for example, as a numerical range of the oxygen concentration change rate in which the ammonia concentration detection error is within an allowable range when calculating the corrected ammonia concentration.

つまり、酸素濃度および酸素濃度変化率に基づき定められる修正許可条件を満たす場合には、修正アンモニア濃度におけるアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となるため、修正アンモニア濃度を「NH濃度(今回)」(アンモニア濃度の検出結果)に設定した場合に、アンモニア濃度の検出精度が低下することはない。 In other words, when the correction permission condition determined based on the oxygen concentration and the oxygen concentration change rate is satisfied, the detection error of the ammonia concentration in the corrected ammonia concentration falls within an allowable range, so the corrected ammonia concentration is set to “NH 3 concentration (current)”. When it is set to (ammonia concentration detection result), the ammonia concentration detection accuracy does not decrease.

他方、酸素濃度および酸素濃度変化率のうち少なくとも一方が、修正許可条件を満たさない場合には、修正アンモニア濃度におけるアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲を越えるため、その修正アンモニア濃度を「NH濃度(今回)」に設定した場合に、アンモニア濃度の検出精度が低下する。このような修正アンモニア濃度に代えて、「NH濃度(基準)」(酸素濃度および酸素濃度変化率の両者が修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度のうち最新の値)を「NH濃度(今回)」に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。 On the other hand, at least one of, if not satisfied modification permission condition, since the detection error of the ammonia concentration in the modified ammonia concentration exceeds an allowable range, "NH 3 concentration the corrected ammonia concentration of oxygen concentration and oxygen concentration change rate (This time) ", the detection accuracy of ammonia concentration decreases. Instead of such corrected ammonia concentration, “NH 3 concentration (reference)” (the latest value of past corrected ammonia concentrations calculated when both oxygen concentration and oxygen concentration change rate satisfy the correction permission conditions) Is set to “NH 3 concentration (current)”, it is possible to suppress a decrease in ammonia concentration detection accuracy.

つまり、実際のアンモニア濃度は大きく変化しておらず、かつ酸素濃度が変化した場合には、「NH濃度(基準)」は、実際のアンモニア濃度に近い値であると考えられる。このため、「NH濃度(基準)」を「NH濃度(今回)」に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。 That is, when the actual ammonia concentration has not changed greatly and the oxygen concentration has changed, the “NH 3 concentration (reference)” is considered to be a value close to the actual ammonia concentration. For this reason, by setting “NH 3 concentration (reference)” to “NH 3 concentration (current)”, it is possible to suppress a decrease in ammonia concentration detection accuracy.

よって、このマルチガスセンサ制御装置1によれば、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するマルチガスセンサ2を用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this multi-gas sensor control device 1, when using the multi-gas sensor 2 that detects the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas to be measured, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

次に、マルチガスセンサ制御装置1においては、ガス濃度演算処理のS200において、酸素濃度(「O濃度(今回)」)が基準濃度を超え、かつ、酸素濃度変化率が基準判定値(本実施形態では、1.5)未満の場合に、修正許可条件が満たされたと判定(S200で肯定判定)する。他方、ガス濃度演算処理のS200において、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合、または、酸素濃度が予め定められた基準濃度以下である場合に、修正許可条件を満たさないと判定(S200で否定判定)している。 Next, in the multi-gas sensor control device 1, in S200 of the gas concentration calculation process, the oxygen concentration (“O 2 concentration (current)”) exceeds the reference concentration, and the oxygen concentration change rate is the reference determination value (this embodiment). In the embodiment, if it is less than 1.5), it is determined that the correction permission condition is satisfied (Yes determination in S200). On the other hand, in S200 of the gas concentration calculation process, when the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value, or when the oxygen concentration is equal to or lower than a predetermined reference concentration, it is determined that the correction permission condition is not satisfied (S200). Negative determination).

つまり、酸素濃度の変化が急峻になるに従い、酸素濃度変化率は大きくなるため、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合には、酸素濃度が急峻に変化したと判断でき、修正許可条件を満たさないと判定できる。なお、酸素濃度変化率の基準判定値は、例えば、修正アンモニア濃度を演算する際に、アンモニア濃度の検出誤差が許容範囲(±5%、好ましくは±3%)となる酸素濃度変化率と、アンモニア濃度の検出誤差が許容範囲を逸脱する酸素濃度変化率と、の境界値が予め設定されている。   In other words, the oxygen concentration change rate increases as the oxygen concentration change becomes sharper. Therefore, when the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value, it can be determined that the oxygen concentration has changed sharply. It can be determined that the above is not satisfied. The reference determination value of the oxygen concentration change rate is, for example, an oxygen concentration change rate at which the ammonia concentration detection error falls within an allowable range (± 5%, preferably ± 3%) when calculating the corrected ammonia concentration, A boundary value between the oxygen concentration change rate at which the detection error of the ammonia concentration deviates from the permissible range is set in advance.

また、酸素濃度が極めて低くなると、修正アンモニア濃度の誤差が大きくなる傾向があるため、酸素濃度が基準濃度以下である場合には、修正アンモニア濃度の誤差が大きいと判断でき、修正許可条件を満たさないと判定できる。なお、酸素濃度の基準濃度は、例えば、修正アンモニア濃度を演算する際に、アンモニア濃度の検出誤差が許容範囲となる酸素濃度と、アンモニア濃度の検出誤差が許容範囲を逸脱する酸素濃度と、の境界値が予め設定されている。   In addition, when the oxygen concentration is extremely low, the error in the corrected ammonia concentration tends to increase. Therefore, when the oxygen concentration is equal to or lower than the reference concentration, it can be determined that the error in the corrected ammonia concentration is large, and the correction permission condition is satisfied. It can be determined that there is no. The reference concentration of the oxygen concentration is, for example, an oxygen concentration at which the detection error of the ammonia concentration falls within an allowable range when the corrected ammonia concentration is calculated, and an oxygen concentration at which the detection error of the ammonia concentration deviates from the allowable range. A boundary value is set in advance.

つまり、このマルチガスセンサ制御装置1では、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合、または、酸素濃度が基準濃度以下である場合に、修正許可条件を満たさないと判定して、「NH濃度(基準)」を「NH濃度(今回)」に設定する。 That is, in the multi-gas sensor control device 1, when the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value or when the oxygen concentration is equal to or lower than the reference concentration, it is determined that the correction permission condition is not satisfied, and “NH 3 “Concentration (reference)” is set to “NH 3 concentration (current)”.

よって、マルチガスセンサ制御装置1によれば、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合、または、酸素濃度が基準濃度以下である場合に、修正許可条件を満たさないと判定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to the multi-gas sensor control device 1, when the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value, or when the oxygen concentration is equal to or lower than the reference concentration, it is determined that the correction permission condition is not satisfied, A decrease in density detection accuracy can be suppressed.

次に、マルチガスセンサ制御装置1においては、ガス濃度演算処理のS200において、修正許可条件を満たさないと判定されてから(S200で否定判定)、予め定められた停止期間が経過するまでは、修正許可条件を満たさないと判定している。詳細には、S200で否定判定されてから、停止期間が経過するまでは、「NH濃度(今回)」の更新を停止することで、「NH濃度(基準)」が「NH濃度(今回)」に設定された状態を維持する。 Next, in the multi-gas sensor control device 1, the correction is made until it is determined that the correction permission condition is not satisfied in S200 of the gas concentration calculation process (No determination in S200) until a predetermined stop period elapses. It is determined that the permission condition is not satisfied. Specifically, the update of “NH 3 concentration (current)” is stopped until the stop period elapses after the negative determination is made in S200, so that “NH 3 concentration (reference)” becomes “NH 3 concentration ( The state set to “This time” is maintained.

つまり、酸素濃度および酸素濃度変化率のうち少なくとも一方が修正許可条件を満たさないと判定された場合、その後の一定期間は酸素濃度の影響が残り、修正アンモニア濃度に誤差が生じる可能性が高い。   That is, when it is determined that at least one of the oxygen concentration and the oxygen concentration change rate does not satisfy the correction permission condition, the influence of the oxygen concentration remains for a certain period thereafter, and there is a high possibility of an error in the corrected ammonia concentration.

そこで、酸素濃度および酸素濃度変化率のうち少なくとも一方が修正許可条件を満たさないと判定されてから停止期間が経過するまでは、修正許可条件を満たさないと判定して、「NH濃度(基準)」が「NH濃度(今回)」に設定された状態を維持する。 Therefore, it is determined that the correction permission condition is not satisfied until at least one of the oxygen concentration and the oxygen concentration change rate does not satisfy the correction permission condition, and the “NH 3 concentration (standard ) ”Is set to“ NH 3 concentration (current) ”.

これにより、誤差が生じている可能性の高い修正アンモニア濃度を「NH濃度(今回)」に設定することを回避できる。よって、このマルチガスセンサ制御装置1によれば、より一層、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。 As a result, it is possible to avoid setting the corrected ammonia concentration at which an error is likely to occur to “NH 3 concentration (current)”. Therefore, according to the multi-gas sensor control device 1, it is possible to further suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

次に、マルチガスセンサ制御装置1においては、ガス濃度演算処理のS190において、前回演算した酸素濃度を今回演算した酸素濃度で除算した値を酸素濃度変化率として演算している。   Next, in the multi-gas sensor control device 1, in S190 of the gas concentration calculation process, a value obtained by dividing the previously calculated oxygen concentration by the oxygen concentration calculated this time is calculated as the oxygen concentration change rate.

つまり、酸素濃度変化率を演算するにあたり、「O濃度(前回)」(前回演算した酸素濃度)を「O濃度(今回)」(今回演算した酸素濃度)で除算した値を酸素濃度変化率として演算することで、酸素濃度が低下したときに、酸素濃度変化率が大きな値となる。このため、酸素濃度のわずかな変化に対して酸素濃度変化率が大きく変化するため、酸素濃度変化率が変動したか否かの判定が容易となる。 In other words, in calculating the oxygen concentration change rate, the value obtained by dividing “O 2 concentration (previous)” (previously calculated oxygen concentration) by “O 2 concentration (current)” (currently calculated oxygen concentration) is used. By calculating as a rate, the oxygen concentration change rate becomes a large value when the oxygen concentration decreases. For this reason, since the oxygen concentration change rate greatly changes with respect to a slight change in oxygen concentration, it is easy to determine whether or not the oxygen concentration change rate has fluctuated.

よって、マルチガスセンサ制御装置1によれば、酸素濃度変化率に基づく判定精度を向上でき、より一層、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。
[1−9.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
Therefore, according to the multi-gas sensor control device 1, it is possible to improve the determination accuracy based on the oxygen concentration change rate, and to further suppress the decrease in the ammonia concentration detection accuracy.
[1-9. Correspondence with Claims]
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described.

第1ポンピングセル12が第1ポンピングセルの一例に相当し、第2ポンピングセル18が第2ポンピングセルの一例に相当し、NOxセンサ部11がNOxセンサ部の一例に相当し、アンモニアセンサ部21がアンモニアセンサ部の一例に相当し、マルチガスセンサ2がマルチガスセンサの一例に相当し、マルチガスセンサ制御装置1がセンサ制御装置の一例に相当する。   The first pumping cell 12 corresponds to an example of a first pumping cell, the second pumping cell 18 corresponds to an example of a second pumping cell, the NOx sensor unit 11 corresponds to an example of a NOx sensor unit, and the ammonia sensor unit 21 Corresponds to an example of an ammonia sensor unit, the multi-gas sensor 2 corresponds to an example of a multi-gas sensor, and the multi-gas sensor control device 1 corresponds to an example of a sensor control device.

ガス濃度演算処理のS150が酸素濃度演算ステップの一例に相当し、ガス濃度演算処理のS170が修正濃度演算ステップの一例に相当し、ガス濃度演算処理のS190が酸素濃度変化率演算ステップの一例に相当し、ガス濃度演算処理のS200、S180,S210,S220,S230,S240がアンモニア濃度設定ステップの一例に相当する。   S150 of the gas concentration calculation process corresponds to an example of an oxygen concentration calculation step, S170 of the gas concentration calculation process corresponds to an example of a corrected concentration calculation step, and S190 of the gas concentration calculation process corresponds to an example of an oxygen concentration change rate calculation step. Correspondingly, S200, S180, S210, S220, S230, and S240 of the gas concentration calculation process correspond to an example of the ammonia concentration setting step.

ガス濃度演算処理のS150を実行するマイクロコンピュータ60が酸素濃度演算部の一例に相当し、ガス濃度演算処理のS170を実行するマイクロコンピュータ60が修正濃度演算部の一例に相当し、ガス濃度演算処理のS190を実行するマイクロコンピュータ60が酸素濃度変化率演算部の一例に相当する。ガス濃度演算処理のS200、S180,S210,S220,S230,S240を実行するマイクロコンピュータ60がアンモニア濃度設定部の一例に相当する。   The microcomputer 60 that executes S150 of the gas concentration calculation process corresponds to an example of an oxygen concentration calculation unit, and the microcomputer 60 that executes S170 of the gas concentration calculation process corresponds to an example of a correction concentration calculation unit, and the gas concentration calculation process. The microcomputer 60 that executes S190 corresponds to an example of an oxygen concentration change rate calculation unit. The microcomputer 60 that executes S200, S180, S210, S220, S230, and S240 of the gas concentration calculation processing corresponds to an example of an ammonia concentration setting unit.

[2.変形形態1]
次に、本発明の変形形態1について説明する。なお、変形形態1のマルチガスセンサ制御装置201は、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1のうち、センサ素子部10の構成(特に、アンモニアセンサ部21の構成)が異なり、さらに、アンモニアセンサ部21の構成の違いに起因する制御部3、及びマイクロコンピュータ60のROM63に格納されるデータが異なるものである。
[2. Variant 1]
Next, variant 1 of the present invention will be described. The multi-gas sensor control device 201 according to the first modification differs from the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment in the configuration of the sensor element unit 10 (particularly, the configuration of the ammonia sensor unit 21). The data stored in the control unit 3 and the ROM 63 of the microcomputer 60 due to the difference in the configuration of 21 are different.

以下の、変形形態1のマルチガスセンサ制御装置201の説明では、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と異なる点について説明し、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と同じ点については、第1実施形態と同符号を用いて説明するか、説明を省略する。   In the following description of the multi-gas sensor control device 201 according to the first modification, differences from the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment will be described, and the same points as the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment will be described. Description will be made using the same reference numerals as those in the first embodiment, or description thereof will be omitted.

[2−1.センサ素子部]
図8は、変形形態1のマルチガスセンサ制御装置201のセンサ素子部10の長手方向に沿う模式的な断面図のみを表示している。
[2-1. Sensor element section]
FIG. 8 shows only a schematic cross-sectional view along the longitudinal direction of the sensor element unit 10 of the multi-gas sensor control device 201 of the first modification.

センサ素子部10には、NOxセンサ部11と、第1アンモニアセンサ部221、第2アンモニアセンサ部222と、が主に設けられている。変形形態1のNOxセンサ部11は、第1実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。   The sensor element unit 10 is mainly provided with a NOx sensor unit 11, a first ammonia sensor unit 221, and a second ammonia sensor unit 222. Since the NOx sensor unit 11 of the first modification has the same configuration as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

第1アンモニアセンサ部221および第2アンモニアセンサ部222は、NOxセンサ部11の長手方向(図8の左右方向)における基準電極16cと略同位置において、NOxセンサ部11の幅方向(図8の奥行き方向)の位置が互いに異なるように並列に配置されている。   The first ammonia sensor unit 221 and the second ammonia sensor unit 222 are arranged at substantially the same position as the reference electrode 16c in the longitudinal direction of the NOx sensor unit 11 (left and right direction in FIG. 8) (in the width direction of FIG. They are arranged in parallel so that their positions in the depth direction are different from each other.

図9は、第1アンモニアセンサ部221および第2アンモニアセンサ部222の構成を表す断面図である。なお、図9における左右方向が、NOxセンサ部11の幅方向に相当する。   FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the first ammonia sensor unit 221 and the second ammonia sensor unit 222. The left-right direction in FIG. 9 corresponds to the width direction of the NOx sensor unit 11.

第1アンモニアセンサ部221および第2アンモニアセンサ部222は、図8、図9に示すように、NOxセンサ部11の外表面、より具体的には、絶縁層10eの上に形成されている。第1アンモニアセンサ部221は、絶縁層10eの上に第1基準電極221aが形成され、第1基準電極221aの上面及び側面を覆って第1固体電解質体221bが形成されている。さらに、第1固体電解質体221bの表面に第1検知電極221cが形成されている。そして、第1基準電極221aおよび第1検知電極221cの間の起電力変化によって被測定ガス中のアンモニア濃度を検出するようになっている。   As shown in FIGS. 8 and 9, the first ammonia sensor part 221 and the second ammonia sensor part 222 are formed on the outer surface of the NOx sensor part 11, more specifically, on the insulating layer 10e. In the first ammonia sensor unit 221, a first reference electrode 221a is formed on the insulating layer 10e, and a first solid electrolyte body 221b is formed so as to cover an upper surface and a side surface of the first reference electrode 221a. Further, a first detection electrode 221c is formed on the surface of the first solid electrolyte body 221b. The ammonia concentration in the gas to be measured is detected by the change in electromotive force between the first reference electrode 221a and the first detection electrode 221c.

同様に、第2アンモニアセンサ部222は、絶縁層10eの上に第2基準電極222aが形成され、第2基準電極222aの上面及び側面を覆って第2固体電解質体222bが形成されている。さらに、第2固体電解質体222bの表面に第2検知電極222cが形成されている。   Similarly, in the second ammonia sensor unit 222, a second reference electrode 222a is formed on the insulating layer 10e, and a second solid electrolyte body 222b is formed to cover the upper surface and the side surface of the second reference electrode 222a. Further, a second detection electrode 222c is formed on the surface of the second solid electrolyte body 222b.

第1検知電極221cおよび第2検知電極222cとしては、Auを主成分(例えば70質量%以上)含有する材料から形成することができる。第1基準電極221aおよび第2基準電極222aとしては、Pt単体であるか、Ptを主成分(例えば70質量%以上)含有する材料から形成することができる。第1固体電解質体221b、第2固体電解質体222bは、例えば部分安定化ジルコニア(YSZ)で構成されている。   The first detection electrode 221c and the second detection electrode 222c can be formed from a material containing Au as a main component (for example, 70% by mass or more). The first reference electrode 221a and the second reference electrode 222a can be made of Pt alone or a material containing Pt as a main component (for example, 70% by mass or more). The first solid electrolyte body 221b and the second solid electrolyte body 222b are made of, for example, partially stabilized zirconia (YSZ).

また、多孔質からなる拡散層24(保護層24)が第1検知電極221c、第1固体電解質体221b、第2検知電極222c、及び第2固体電解質体222bを完全に覆うように形成され、外部から第1アンモニアセンサ部221および第2アンモニアセンサ部222に流入する被測定ガスの拡散速度を調整可能に構成されている。   A porous diffusion layer 24 (protective layer 24) is formed so as to completely cover the first detection electrode 221c, the first solid electrolyte body 221b, the second detection electrode 222c, and the second solid electrolyte body 222b, The diffusion rate of the gas to be measured flowing into the first ammonia sensor unit 221 and the second ammonia sensor unit 222 from the outside can be adjusted.

拡散層24としては、第1実施形態と同様に、例えばアルミナ、スピネル(MgAl)、シリカアルミナ、及びムライトの群から選ばれる少なくとも1種が例示される。
[2−2.制御部]
マルチガスセンサ制御装置201の制御部3の制御回路50は、基準電圧比較回路51と、Ip1ドライブ回路52と、Vs検出回路53と、Icp供給回路54と、Ip2検出回路55と、Vp2印加回路56と、ヒータ駆動回路57と、第1起電力検出回路58aと、第2起電力検出回路58bを主に備えて構成されている。変形形態の制御回路50のうち、基準電圧比較回路51と、Ip1ドライブ回路52と、Vs検出回路53と、Icp供給回路54と、Ip2検出回路55と、Vp2印加回路56と、ヒータ駆動回路57は、第1実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。
The diffusion layer 24 is exemplified by at least one selected from the group of alumina, spinel (MgAl 2 O 4 ), silica alumina, and mullite, as in the first embodiment.
[2-2. Control unit]
The control circuit 50 of the control unit 3 of the multi-gas sensor control device 201 includes a reference voltage comparison circuit 51, an Ip1 drive circuit 52, a Vs detection circuit 53, an Icp supply circuit 54, an Ip2 detection circuit 55, and a Vp2 application circuit 56. And a heater drive circuit 57, a first electromotive force detection circuit 58a, and a second electromotive force detection circuit 58b. Among the modified control circuits 50, the reference voltage comparison circuit 51, the Ip1 drive circuit 52, the Vs detection circuit 53, the Icp supply circuit 54, the Ip2 detection circuit 55, the Vp2 application circuit 56, and the heater drive circuit 57. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

第1起電力検出回路58aは、第1アンモニアセンサ部221における第1検知電極221c、第1基準電極221aに電気的に接続されている。第2起電力検出回路58bは、第2アンモニアセンサ部222における第2検知電極222c、第2基準電極222aに電気的に接続されている。第1起電力検出回路58aは、第1検知電極221cおよび第1基準電極221aの間の起電力である、第1アンモニア起電力EMFを検出してマイクロコンピュータ60に出力している。また、第2起電力検出回路58bは、第2検知電極222cおよび第2基準電極222aの間の起電力である、第2アンモニア起電力EMFを検出してマイクロコンピュータ60に出力している。   The first electromotive force detection circuit 58a is electrically connected to the first detection electrode 221c and the first reference electrode 221a in the first ammonia sensor unit 221. The second electromotive force detection circuit 58b is electrically connected to the second detection electrode 222c and the second reference electrode 222a in the second ammonia sensor unit 222. The first electromotive force detection circuit 58a detects a first ammonia electromotive force EMF, which is an electromotive force between the first detection electrode 221c and the first reference electrode 221a, and outputs it to the microcomputer 60. The second electromotive force detection circuit 58b detects a second ammonia electromotive force EMF, which is an electromotive force between the second detection electrode 222c and the second reference electrode 222a, and outputs it to the microcomputer 60.

[2−3.マイクロコンピュータ]
マイクロコンピュータ60のROM63には、以下に説明する各種のデータ(関係式)が格納されている。CPU61は、ROM63から当該各種データを読み込み、第1ポンピング電流Ip1の値、第2ポンピング電流Ip2の値、第1アンモニア起電力および第2アンモニア起電力から種々の演算処理を行う。
[2-3. Microcomputer]
Various data (relational expressions) described below are stored in the ROM 63 of the microcomputer 60. The CPU 61 reads the various data from the ROM 63 and performs various arithmetic processes from the value of the first pumping current Ip1, the value of the second pumping current Ip2, the first ammonia electromotive force, and the second ammonia electromotive force.

ROM63には、「第1アンモニア濃度出力(起電力EMF)−第1アンモニア濃度関係式」、「第2アンモニア濃度出力(起電力EMF)−第2アンモニア濃度関係式」、「第1ポンピング電流(Ip1)−酸素濃度関係式」、「第2ポンピング電流(Ip2)−NOx濃度関係式」、「第1アンモニア濃度&第2アンモニア濃度&酸素濃度−修正アンモニア濃度関係式」(補正式(1):下記参照)、「第1アンモニア濃度&第2アンモニア濃度&酸素濃度出カ−修正NO濃度関係式」(補正式(2))、「NOx濃度&修正アンモニア濃度&修正NO濃度−修正NO濃度関係式」(補正式(3))が格納されている。 The ROM 63 includes “first ammonia concentration output (electromotive force EMF) —first ammonia concentration relational expression”, “second ammonia concentration output (electromotive force EMF) —second ammonia concentration relational expression”, “first pumping current ( "Ip1) -oxygen concentration relational expression", "second pumping current (Ip2) -NOx concentration relational expression", "first ammonia concentration & second ammonia concentration & oxygen concentration-corrected ammonia concentration relational expression" (correction formula (1) : See below), "First ammonia concentration & second ammonia concentration & oxygen concentration output-corrected NO 2 concentration relational expression" (correction formula (2)), "NOx concentration & corrected ammonia concentration & corrected NO 2 concentration-corrected “NO concentration relational expression” (correction expression (3)) is stored.

なお、各種データは、上述のように所定の関係式として設定されていてもよいし、センサの出力から各種ガス濃度を算出するものであればよく、例えばテーブルとして設定されていてもよい。その他にも、予めガス濃度が既知のガスモデルを用いて得られた値(関係式やテーブルなど)とされていてもよい。   The various data may be set as a predetermined relational expression as described above, or may be set as a table, for example, as long as various gas concentrations are calculated from the output of the sensor. In addition, values (relational expressions, tables, etc.) obtained using a gas model whose gas concentration is known in advance may be used.

「第1アンモニア濃度出カ−第1アンモニア濃度関係式」及び「第2アンモニア濃度出カ−第2アンモニア濃度関係式」は、第1アンモニアセンサ部221および第2アンモニアセンサ部222から出力されたアンモニア濃度出力と、被測定ガス中のアンモニア濃度との関係を表す式である。   The “first ammonia concentration output-first ammonia concentration relational expression” and the “second ammonia concentration output-second ammonia concentration relational expression” are output from the first ammonia sensor unit 221 and the second ammonia sensor unit 222. It is a formula showing the relationship between the ammonia concentration output and the ammonia concentration in the gas to be measured.

「第1ポンピング電流−酸素濃度関係式」は、第1ポンピング電流と、被測定ガス中の酸素濃度との関係を表す式である。また、「第2ポンピング電流−NOx濃度関係式」は、第2ポンピング電流と、被測定ガス中のNOx濃度との関係を表す式である。   The “first pumping current-oxygen concentration relational expression” is an expression representing the relation between the first pumping current and the oxygen concentration in the gas to be measured. The “second pumping current-NOx concentration relational expression” is an expression representing the relation between the second pumping current and the NOx concentration in the gas to be measured.

「第1アンモニア濃度&第2アンモニア濃度&酸素濃度−修正アンモニア濃度関係式」は、酸素濃度及びNO濃度の影響を受けたアンモニア濃度(第1、第2)と、酸素濃度及びNO濃度の影響を除去した修正アンモニア濃度出力の関係を表す式である。また、「第1アンモニア濃度&第2アンモニア濃度&酸素濃度−修正NO濃度関係式」は、酸素濃度及びアンモニア濃度の影響を受けたNO濃度と、酸素濃度及びアンモニア濃度の影響を除去した修正NO濃度出力の関係を表す式である。さらに、「NOx濃度&修正アンモニア濃度&修正NO濃度−修正NO濃度関係式」は、アンモニア濃度及びNO濃度の影響を受けたNOx濃度と、アンモニア濃度及びNO濃度の影響を除去、修正した正確な修正NO濃度の関係を表す式である。 "The first ammonia concentration & second ammonia concentration and the oxygen concentration - Fixed ammonia concentration relationship", the oxygen concentration and NO 2 concentration ammonia concentration affected (first, second) and, oxygen concentration and NO 2 concentration It is a formula showing the relationship of the correction | amendment ammonia concentration output which remove | eliminated the influence of (3). In addition, the “first ammonia concentration & second ammonia concentration & oxygen concentration−corrected NO 2 concentration relational expression” has removed the NO 2 concentration affected by the oxygen concentration and ammonia concentration, and the influence of the oxygen concentration and ammonia concentration. is an expression that represents the corrected NO 2 concentration output relationship. Furthermore, "NOx concentration & corrected ammonia concentration & fix NO 2 concentration - Fixed NO concentration relationship" is a NOx concentration affected the ammonia concentration and NO 2 concentration, removing the influence of ammonia concentration and NO 2 concentration, modified It is a formula showing the relationship of the correct corrected NO concentration.

次に、マイクロコンピュータ60のCPU61において実行される、第1ポンピング電流Ip1、第2ポンピング電流Ip2、第1アンモニア濃度出力および第2アンモニア濃度出力から、修正NO濃度、修正NO濃度および修正アンモニア濃度を求める演算処理について説明する。 Next, from the first pumping current Ip1, the second pumping current Ip2, the first ammonia concentration output and the second ammonia concentration output, which are executed by the CPU 61 of the microcomputer 60, the corrected NO concentration, the corrected NO 2 concentration and the corrected ammonia concentration are obtained. A calculation process for obtaining the above will be described.

CPU61は、第1ポンピング電流Ip1、第2ポンピング電流Ip2、第1アンモニア濃度出力および第2アンモニア濃度出力が入力されると、酸素濃度、NOx濃度、第1アンモニア濃度および第2アンモニア濃度、を求める演算処理を行う。具体的には、ROM63から「第1アンモニア濃度出カ−第1アンモニア濃度関係式」、「第2アンモニア濃度出カ−第2アンモニア濃度関係式」、「第1ポンピング電流Ip1−酸素濃度関係式」、「第2ポンピング電流Ip2−NOx濃度関係式」を呼び出し、当該関係式を用いて各濃度出力を算出する処理を行う。そして、酸素濃度、NOx濃度、第1アンモニア濃度および第2アンモニア濃度が求められると、CPU61は、以下に説明する補正式を用いた演算を行うことで、修正アンモニア濃度、修正NO濃度、及び修正NO濃度を求める。 When the first pumping current Ip1, the second pumping current Ip2, the first ammonia concentration output, and the second ammonia concentration output are input, the CPU 61 obtains the oxygen concentration, the NOx concentration, the first ammonia concentration, and the second ammonia concentration. Perform arithmetic processing. Specifically, from the ROM 63, “first ammonia concentration output-first ammonia concentration relational expression”, “second ammonia concentration output-second ammonia concentration relational expression”, “first pumping current Ip1—oxygen concentration relational expression. ”,“ Second pumping current Ip2-NOx concentration relational expression ”, and processing for calculating each concentration output using the relational expression is performed. When the oxygen concentration, the NOx concentration, the first ammonia concentration, and the second ammonia concentration are obtained, the CPU 61 performs a calculation using the correction formula described below, thereby correcting the corrected ammonia concentration, the corrected NO concentration, and the correction. Determine the NO 2 concentration.

補正式(1):x=F(A、B、D)
=(eA−c)*(jB−h−fA+d)/(eA−c−iB+g)+fA−d
補正式(2):y=F’(A、B、D)
=(jB−h−fA+d)/(eA−c−iB+g)
補正式(3):z=C−ax+by
ここで、xは修正アンモニア濃度であり、は修正NO濃度であり、zは修正NO濃度である。また、Aは第1アンモニア濃度であり、Bは第2アンモニア濃度であり、CはNOx濃度であり、Dは酸素濃度である。そして、補正式(1)、(2)のF及びF’は、xが(A,B、D)の関数であることを表す。さらに、a、bは補正係数、c、d、e、f、g、h、i、jは酸素濃度Dを用いて計算される係数である(Dによって決まる係数)。
Correction formula (1): x = F (A, B, D)
= (EA-c) * (jB-h-fA + d) / (eA-c-iB + g) + fA-d
Correction formula (2): y = F ′ (A, B, D)
= (JB-h-fA + d) / (eA-c-iB + g)
Correction formula (3): z = C−ax + by
Here, x is the corrected ammonia concentration, is the corrected NO 2 concentration, and z is the corrected NO concentration. A is the first ammonia concentration, B is the second ammonia concentration, C is the NOx concentration, and D is the oxygen concentration. Then, F and F ′ in the correction equations (1) and (2) indicate that x is a function of (A, B, D). Further, a and b are correction coefficients, and c, d, e, f, g, h, i, and j are coefficients calculated using the oxygen concentration D (coefficient determined by D).

上述の補正式(1)〜(3)に、第1アンモニア濃度、第2アンモニア濃度、NOx濃度および酸素濃度を各代入して演算することによって、被測定ガスの修正アンモニア濃度、修正NO濃度、及び修正NO濃度を求める。 By substituting and calculating the first ammonia concentration, the second ammonia concentration, the NOx concentration, and the oxygen concentration in the correction equations (1) to (3), the corrected ammonia concentration and the corrected NO 2 concentration of the gas to be measured. , And the corrected NO concentration.

なお、補正式(1)及び(2)は、第1アンモニアセンサ部221、第2アンモニアセンサ部222の特性に基づいて定まる式であり、補正式(3)はNOxセンサ部11の特性に基づいて定まる式である。そして、補正式(1)〜(3)は、あくまでも補正式の一例を示したものであり、ガス検知特性に応じて、他の補正式や、係数等を適宜変更しても良い。   The correction formulas (1) and (2) are formulas determined based on the characteristics of the first ammonia sensor unit 221 and the second ammonia sensor unit 222, and the correction formula (3) is based on the characteristics of the NOx sensor unit 11. It is a formula to be determined. The correction expressions (1) to (3) are merely examples of the correction expression, and other correction expressions, coefficients, and the like may be changed as appropriate according to the gas detection characteristics.

[2−4.効果]
変形形態1のマルチガスセンサ制御装置201によれば、マルチガスセンサ制御装置1と同様に、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するマルチガスセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。
[2-4. effect]
According to the multi-gas sensor control device 201 of the first modification, similarly to the multi-gas sensor control device 1, when using the multi-gas sensor for detecting the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas to be measured, the accuracy of detecting the ammonia concentration is lowered. Can be suppressed.

[3.変形形態2]
次に、本発明の変形形態2について説明する。なお、変形形態2のマルチガスセンサ制御装置は、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1のうち、ガス濃度演算処理が異なるものである。以下の、変形形態2のマルチガスセンサ制御装置の説明では、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と異なる点について説明し、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と同じ点については、第1実施形態と同符号を用いて説明するか、説明を省略する。
[3. Variation 2]
Next, variant 2 of the present invention will be described. The multi-gas sensor control device according to the second modification is different from the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment in the gas concentration calculation process. In the following description of the multi-gas sensor control device according to the second modification, the differences from the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment will be described, and the same points as the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment will be described. The description will be made using the same reference numerals as in the embodiment, or the description will be omitted.

図10は、ガス濃度演算処理の処理内容を表すフローチャートである。なお、S110からS170、S190からS200、及びS220からS240までは、第1実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。   FIG. 10 is a flowchart showing the processing content of the gas concentration calculation processing. Note that S110 to S170, S190 to S200, and S220 to S240 have the same configuration as that of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

変形形態2のガス濃度演算処理は、S180では、「NH濃度(今回)」の値を「NH濃度(前回)」の値として記憶し、「NO濃度(今回)」の値を「NO濃度(前回)」の値として記憶し、「NO濃度(今回)」の値を「NO濃度(前回)」の値として記憶し、「0濃度(今回)」の値を「0濃度(前回)」の値として記憶する処理を実行する。 Gas density arithmetic processing variations 2, in S180, the value of the value of the "NH 3 concentration (this)" is stored as the value of the "NH 3 concentration (last)", "NO 2 concentration (this)"" NO 2 is stored as the value of the concentration (last) "," NO concentrations stores the value of the (present) "as the value of" NO concentration (last) "," 0 2 concentration (present) value of "" 0 2 The process of storing the value of “density (previous)” is executed.

また、変形形態2のガス濃度演算処理は、S200で否定判定されてS210に移行すると、S210では、「NH濃度(今回)」の値として「NH濃度(前回)」の値を演算(代入)し、「NO濃度(今回)」の値として「NO濃度(前回)」の値を演算(代入)し、「NO濃度(今回)」の値として「NO濃度(前回)」の値を演算(代入)する処理を実行する。 Moreover, the gas concentration calculation process variant 2, when the process proceeds to S210 are negative determination in S200, computes the value of the "NH 3 concentration (last)" as the value of the S210, "NH 3 concentration (this)" ( assignment) and, as the value of "NO 2 concentration (this time)" and "NO 2 concentration (last)" calculates the value of (assignment), as the value of "NO concentration (this)""NO concentration (last)" Executes processing to calculate (substitute) a value.

また、変形形態2のガス濃度演算処理は、S240では、タイマー処理を停止して、タイマーカウントをリセットしたら、S180に移行する。
このように構成された変形形態2のマルチガスセンサ制御装置は、修正許可条件を満たす場合(S200で肯定判定)には、今回の修正アンモニア濃度を今回のアンモニア濃度の検出結果(NH濃度(今回))に設定する(S170)。また、マルチガスセンサ制御装置は、修正許可条件を満たさない場合(S200で否定判定)には、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度(NH濃度(前回))を今回のアンモニア濃度の検出結果(NH濃度(今回))に設定する(S210)。
In addition, in the gas concentration calculation process according to the second modification, when the timer process is stopped and the timer count is reset in S240, the process proceeds to S180.
In the multi-gas sensor control device according to the second modification configured as described above, when the correction permission condition is satisfied (Yes in S200), the current corrected ammonia concentration is detected as the current ammonia concentration detection result (NH 3 concentration (current time)). )) (S170). If the correction permission condition is not satisfied (No in S200), the multi-gas sensor control device uses the ammonia concentration (NH 3 concentration (previous)) set in the previous detection result as the current ammonia concentration detection result ( NH 3 concentration (this time)) is set (S210).

つまり、アンモニア濃度の検出結果(NH濃度(今回))に設定された数値は、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度であるため、前回の検出結果に設定されたアンモニア濃度(NH濃度(前回))についても、修正許可条件を満たした際に演算した修正アンモニア濃度である。そして、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度(NH濃度(前回))は、修正許可条件を満たした際に演算した過去の修正アンモニア濃度のうち、最新の修正アンモニア濃度であるため、実際のアンモニア濃度に近い値である。 That is, the numerical value set in the ammonia concentration detection result (NH 3 concentration (current)) is the corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied, and therefore the ammonia concentration (set in the previous detection result ( The NH 3 concentration (previous)) is also the corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied. The ammonia concentration (NH 3 concentration (previous)) set in the previous detection result is the latest corrected ammonia concentration among the past corrected ammonia concentrations calculated when the correction permission condition is satisfied. This value is close to the ammonia concentration.

このため、上述のように、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度(NH濃度(前回))を今回のアンモニア濃度の検出結果(NH濃度(今回))に設定することで、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制することができる。 Therefore, as described above, by setting the ammonia concentration (NH 3 concentration (previous)) set in the previous detection result to the current ammonia concentration detection result (NH 3 concentration (current)), the ammonia concentration A decrease in detection accuracy can be suppressed.

よって、変形形態2のマルチガスセンサ制御装置によれば、マルチガスセンサ制御装置1と同様に、被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するマルチガスセンサを用いるにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to the multi-gas sensor control apparatus of the modified embodiment 2, as with the multi-gas sensor control apparatus 1, when using the multi-gas sensor for detecting the nitrogen oxide concentration and the ammonia concentration in the gas to be measured, the detection accuracy of the ammonia concentration is improved. Reduction can be suppressed.

[4.変形形態3]
次に、本発明の変形形態3について説明する。なお、変形形態3のセンサ制御装置301は、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と比べて、マルチガスセンサ2に代えて、分離型センサ540を備えている点が異なっている。分離型センサ540は、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542が個別に備えられており、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542のそれぞれを分離して個別に配置することができる。
[4. Variation 3]
Next, modification 3 of the present invention will be described. The sensor control device 301 according to the third modification is different from the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment in that a separate sensor 540 is provided instead of the multi-gas sensor 2. The separation type sensor 540 includes a NOx sensor 541 and an ammonia sensor 542 separately, and the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 can be separately disposed separately.

以下の、変形形態3のセンサ制御装置301の説明では、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と異なる点について説明し、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と同じ点については、第1実施形態と同符号を用いて説明するか、説明を省略する。   In the following description of the sensor control device 301 according to the third modification, the differences from the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment will be described, and the same points as the multi-gas sensor control device 1 according to the first embodiment will be described. The description will be made using the same reference numerals as in the embodiment, or the description will be omitted.

[4−1.センサ制御装置]
図11は、変形形態3のセンサ制御装置301の構成を説明するブロック図である。
センサ制御装置301は、分離型センサ540(NOxセンサ541、アンモニアセンサ542)と、センサを制御すると共にセンサ出力を演算処理することにより、NO、NOおよびアンモニアの濃度を演算する制御部3(演算部3)と、を備えている。
[4-1. Sensor control device]
FIG. 11 is a block diagram illustrating the configuration of the sensor control device 301 according to the third modification.
The sensor control device 301 is a separation type sensor 540 (NOx sensor 541, ammonia sensor 542) and a control unit 3 that calculates the concentrations of NO, NO 2 and ammonia by controlling the sensors and calculating the sensor output. And an arithmetic unit 3).

分離型センサ540(NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542)は、車両の内燃機関であるエンジン500(ディーゼルエンジン500)の排気管502(排気経路502)に設けられている。   The separation type sensor 540 (NOx sensor 541 and ammonia sensor 542) is provided in an exhaust pipe 502 (exhaust path 502) of an engine 500 (diesel engine 500) that is an internal combustion engine of a vehicle.

制御部3は、第1実施形態の制御部3と同様であるため、説明を省略する。
[4−2.排気浄化装置]
エンジン500の排気管502の途中には、エンジン500から排出される排気ガスを浄化するための排気浄化装置550が取付けられている。排気浄化装置550は、上流側排気浄化装置510(「DPF装置510」ともいう)と、下流側排気浄化装置520(「SCR装置520」ともいう)と、尿素水添加ノズル531と、を有している。上流側排気浄化装置510は、排気管502において、下流側排気浄化装置520の上流側に配置されている。尿素水添加ノズル531は、上流側排気浄化装置510と下流側排気浄化装置520との間に設けられている。
Since the control part 3 is the same as that of the control part 3 of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
[4-2. Exhaust purification device]
An exhaust purification device 550 for purifying exhaust gas discharged from the engine 500 is attached in the middle of the exhaust pipe 502 of the engine 500. The exhaust purification device 550 includes an upstream side exhaust purification device 510 (also referred to as “DPF device 510”), a downstream side exhaust purification device 520 (also referred to as “SCR device 520”), and a urea water addition nozzle 531. ing. The upstream side exhaust purification device 510 is disposed upstream of the downstream side exhaust purification device 520 in the exhaust pipe 502. The urea water addition nozzle 531 is provided between the upstream side exhaust purification device 510 and the downstream side exhaust purification device 520.

DPF装置510は、上流側から順に、酸化触媒512(Diesel Oxidation Catalyst、以下、「DOC512」)と、パティキュレートフィルタ514(Diesel Particulate Filter、以下、「DPF514」)とを、排気管502の筒状のケーシング内に配置して構成されている。DPF514は、粒子状物質(PM)を捕集する例えば多孔質のフィルタ(例えば、セラミックフィルタ)を備えている。DOC512は、金属,セラミックス等からなるハニカム状の担体に、NOをNOに酸化する触媒物質を担持してなる。そして、DOC512が排気ガス中のNOをNOに酸化し、このNOを利用してDPF514で捕集したPMを酸化して燃焼除去することで、DPF514を連続再生することができる。なお、DPF514の再生制御は、ECU200によって行われる。 The DPF device 510 includes, in order from the upstream side, an oxidation catalyst 512 (Diesel Oxidation Catalyst, hereinafter referred to as “DOC512”) and a particulate filter 514 (Diesel Particulate Filter, hereinafter referred to as “DPF514”). It is arranged and arranged in the casing. The DPF 514 includes, for example, a porous filter (for example, a ceramic filter) that collects particulate matter (PM). The DOC 512 is formed by supporting a catalyst material that oxidizes NO into NO 2 on a honeycomb-shaped carrier made of metal, ceramics, or the like. Then, the DOC 512 oxidizes NO in the exhaust gas into NO 2 , and the PM collected by the DPF 514 is oxidized and burned and removed using this NO 2 , so that the DPF 514 can be continuously regenerated. The regeneration control of the DPF 514 is performed by the ECU 200.

SCR装置520は、上流側から順に、選択還元型触媒522(Selective Catalytic Reduction、以下、「SCR522」)と、後段酸化触媒524(Clean Up Catalyst、以下、「CUC524」と略称する)とを、排気管502の筒状のケーシング内に配置して構成されている。SCR装置520は、上流側から供給されるアンモニアを還元剤として排気ガス中のNOxをNへ還元する触媒であり、例えばゼオライト系,バナジウム系等の触媒を用いることができる。CUC524は、SCR522で反応しなかったアンモニアを除去する酸化触媒である。 The SCR device 520 exhausts, in order from the upstream side, a selective catalytic reduction catalyst 522 (Selective Catalytic Reduction, hereinafter referred to as “SCR522”) and a post-stage oxidation catalyst 524 (Clean Up Catalyst, hereinafter referred to as “CUC524”). The tube 502 is arranged in a cylindrical casing. The SCR device 520 is a catalyst for reducing NOx in the exhaust gas to N 2 using ammonia supplied from the upstream side as a reducing agent. For example, a zeolite-based or vanadium-based catalyst can be used. CUC524 is an oxidation catalyst that removes ammonia that has not reacted in SCR522.

尿素水添加ノズル531は、尿素水タンク535内の尿素水を添加装置533により、SCR522の上流側で排気ガス中に噴射する。SCR522の上流で排気ガス中に噴射された尿素水は、加水分解されてアンモニアとなり、SCR522で還元剤として作用する。尿素水の添加の制御は、ECU200によって行われる。   The urea water addition nozzle 531 injects urea water in the urea water tank 535 into the exhaust gas on the upstream side of the SCR 522 by the addition device 533. The urea water injected into the exhaust gas upstream of the SCR 522 is hydrolyzed into ammonia and acts as a reducing agent in the SCR 522. The ECU 200 controls the addition of urea water.

ECU200は、SCR522を通過した後の排気ガス中のNO、NOおよびアンモニアの濃度を制御部3から受信すると共に、エンジンの各種制御や、DOC512の劣化判定や、DPF514の再生制御や、尿素水の添加制御などを行う。なお、ECU200は、CPU(中央制御装置)、RAM,ROM等を備えたマイクロコンピュータと、所定のアナログ回路とから構成された電子制御ユニット(ECU)とを備えており、ROMに格納されたコンピュータプログラムをCPUが実行することで、各種処理を行う。 The ECU 200 receives the concentrations of NO, NO 2 and ammonia in the exhaust gas after passing through the SCR 522 from the control unit 3, various controls of the engine, DOC 512 deterioration determination, DPF 514 regeneration control, urea water And so on. The ECU 200 includes a microcomputer including a CPU (Central Control Unit), RAM, ROM, and the like, and an electronic control unit (ECU) configured by a predetermined analog circuit, and is a computer stored in the ROM. Various processes are performed by the CPU executing the program.

排気経路502は、DOC512、DPF514、SCR522、CUC524で仕切られた複数の空間を備えて構成されている。DOC512、DPF514、SCR522、CUC524は、それぞれ排気ガスを透過可能に構成されている。   The exhaust path 502 includes a plurality of spaces partitioned by DOC 512, DPF 514, SCR 522, and CUC 524. Each of the DOC 512, DPF 514, SCR 522, and CUC 524 is configured to be able to transmit exhaust gas.

[4−3.NOxセンサおよびアンモニアセンサ]
排気経路502に備えられる複数の空間のうち、SCR522とCUC524との間の空間に、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542が配置されている。NOxセンサ541は、排気ガスの進行方向において、アンモニアセンサ542よりも上流側に配置されている。
[4-3. NOx sensor and ammonia sensor]
The NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 are arranged in a space between the SCR 522 and the CUC 524 among a plurality of spaces provided in the exhaust path 502. The NOx sensor 541 is disposed upstream of the ammonia sensor 542 in the exhaust gas traveling direction.

分離型センサ540は、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542が排気経路502のうち同一空間に配置される構成であるため、同一の空間における被測定ガス中に含まれる窒素酸化物濃度(NO濃度、NO濃度)及びアンモニア濃度を検出することができる。 Since the separation type sensor 540 is configured such that the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 are arranged in the same space in the exhaust path 502, the nitrogen oxide concentration (NO concentration, NO concentration) contained in the gas to be measured in the same space. 2 concentration) and ammonia concentration can be detected.

NOxセンサ541は、図示は省略するが、センサ素子部と、主体金具と、セパレータと、接続端子と、を主に備えている。NOxセンサ541のセンサ素子部は、第1実施形態におけるNOxセンサ部11と同等のセンサ部を有する板型状のセンサ素子部として形成されている。NOxセンサ541は、公知のNOxセンサを用いて構成することができ、公知のNOxセンサは、例えば、特開2011−164086号公報に記載されているため、ここでの詳細説明は省略する。   Although not shown, the NOx sensor 541 mainly includes a sensor element portion, a metal shell, a separator, and a connection terminal. The sensor element part of the NOx sensor 541 is formed as a plate-shaped sensor element part having a sensor part equivalent to the NOx sensor part 11 in the first embodiment. The NOx sensor 541 can be configured by using a known NOx sensor. Since the known NOx sensor is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-164086, detailed description thereof is omitted here.

アンモニアセンサ542は、図示は省略するが、センサ素子部と、主体金具と、セパレータと、接続端子と、を主に備えている。アンモニアセンサ542のセンサ素子部は、第1実施形態におけるアンモニアセンサ部21と同等のセンサ部を有する板型状のセンサ素子部として形成されている。例えば、図3に示す各構成要素を用いることでアンモニアセンサ部を形成できる。アンモニアセンサ542は、公知のアンモニアセンサを用いて構成することができ、公知のアンモニアセンサは、例えば、特開2013−068607号公報に記載されているため、ここでの詳細説明は省略する。   Although not shown, the ammonia sensor 542 mainly includes a sensor element portion, a metal shell, a separator, and a connection terminal. The sensor element portion of the ammonia sensor 542 is formed as a plate-shaped sensor element portion having a sensor portion equivalent to the ammonia sensor portion 21 in the first embodiment. For example, an ammonia sensor part can be formed by using each component shown in FIG. The ammonia sensor 542 can be configured using a known ammonia sensor. Since the known ammonia sensor is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2013-068607, detailed description thereof is omitted here.

NOxセンサ541のセンサ素子部およびアンモニアセンサ542のセンサ素子部は、第1実施形態のNOxセンサ部11およびアンモニアセンサ部21と同様に、それぞれ制御部3に接続されている。   The sensor element unit of the NOx sensor 541 and the sensor element unit of the ammonia sensor 542 are connected to the control unit 3 in the same manner as the NOx sensor unit 11 and the ammonia sensor unit 21 of the first embodiment.

センサ制御装置301の制御部3は、第1実施形態の制御部3と同様に、制御回路50と、マイクロコンピュータ60と、が設けられている。そして、制御部3は、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542を制御するとともに各センサの出力を演算処理することで、NO、NOおよびアンモニアの各濃度を演算する。 The control unit 3 of the sensor control device 301 is provided with a control circuit 50 and a microcomputer 60 as in the control unit 3 of the first embodiment. Then, the control unit 3, by processing the outputs of the sensors to control the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542, NO, calculates the respective concentrations of NO 2 and ammonia.

[4−4.効果]
以上説明したように、センサ制御装置301は、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と比べて、マルチガスセンサ2に代えて、分離型センサ540を備えている点で相違しているが、ガス濃度演算処理を実行することで、被測定ガスにおけるアンモニア濃度、NO濃度、NO濃度の演算を行う点で共通している。
[4-4. effect]
As described above, the sensor control device 301 is different from the multi-gas sensor control device 1 of the first embodiment in that the sensor control device 301 includes the separation type sensor 540 instead of the multi-gas sensor 2. By executing the concentration calculation process, the calculation is common in the ammonia concentration, NO 2 concentration, and NO concentration in the gas to be measured.

分離型センサ540のうちNOxセンサ541およびアンモニアセンサ542は、排気経路502における複数の空間のうち同一空間に配置されており、NOxセンサ541は、排気ガスの進行方向において、アンモニアセンサ542よりも上流側に配置されている。このような分離型センサ540は、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542が排気経路502のうち同一空間に配置されるため、同一の空間における被測定ガス中(排気ガス中)に含まれる窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出することができる。   Among the separated sensors 540, the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 are arranged in the same space among the plurality of spaces in the exhaust path 502, and the NOx sensor 541 is upstream of the ammonia sensor 542 in the exhaust gas traveling direction. Arranged on the side. In such a separate sensor 540, since the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 are disposed in the same space in the exhaust path 502, the concentration of nitrogen oxides contained in the gas to be measured (in the exhaust gas) in the same space And ammonia concentration can be detected.

よって、センサ制御装置301は、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542を有する分離型センサ540を用いることで、第1実施形態のマルチガスセンサ制御装置1と同様に、同一の空間における被測定ガス中の窒素酸化物濃度及びアンモニア濃度を検出するにあたり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, the sensor control device 301 uses the separation type sensor 540 having the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542, so that the nitrogen in the measured gas in the same space is the same as the multi-gas sensor control device 1 of the first embodiment. In detecting the oxide concentration and the ammonia concentration, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration.

また、NOxセンサ541は、排気ガスの進行方向において、アンモニアセンサ542よりも上流側に配置されている。NOxセンサ541とアンモニアセンサ542との相対的な位置関係がこのように定められることで、酸素濃度の検出位置は、アンモニア濃度の検出位置に比べて、排気ガスの進行方向における上流側となる。この場合、修正アンモニア濃度を演算するにあたり、アンモニア濃度の検出位置よりも上流側で検出した酸素濃度を用いることができる。これにより、酸素濃度の検出時期がアンモニア濃度の検出時期よりも遅れることがなくなり、修正アンモニア濃度を精度良く演算できる。   The NOx sensor 541 is disposed upstream of the ammonia sensor 542 in the exhaust gas traveling direction. Since the relative positional relationship between the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 is determined in this way, the oxygen concentration detection position is upstream in the exhaust gas traveling direction as compared with the ammonia concentration detection position. In this case, when calculating the corrected ammonia concentration, the oxygen concentration detected upstream of the ammonia concentration detection position can be used. As a result, the oxygen concentration detection time is not delayed from the ammonia concentration detection time, and the corrected ammonia concentration can be calculated with high accuracy.

よって、センサ制御装置301によれば、修正アンモニア濃度を精度良く演算できるため、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。
また、ECU200は、SCR522を通過した後の排気ガス中のNO、NOおよびアンモニアの濃度を制御部3から受信すると共に、エンジンの各種制御や、DOC512の劣化判定や、DPF514の再生制御や、尿素水の添加制御などを行う。これにより、ECU200は、制御部3での検出結果(NO、NOおよびアンモニアの濃度)に基づいて排気ガスの状態を適切に判断できるとともに、エンジンの各種制御、DOC512の劣化判定、DPF514の再生制御、尿素水の添加制御などを適切に実行できる。
Therefore, according to the sensor control device 301, the corrected ammonia concentration can be calculated with high accuracy, so that a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration can be suppressed.
Further, the ECU 200 receives the concentrations of NO, NO 2 and ammonia in the exhaust gas after passing through the SCR 522 from the control unit 3, various controls of the engine, DOC 512 deterioration determination, DPF 514 regeneration control, Perform urea water addition control. Thus, the ECU 200 can appropriately determine the state of the exhaust gas based on the detection results (NO, NO 2 and ammonia concentrations) in the control unit 3, various controls of the engine, DOC 512 deterioration determination, and regeneration of the DPF 514. Control, urea water addition control, etc. can be executed appropriately.

[4−5.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
分離型センサ540がセンサの一例に相当し、NOxセンサ541がNOxセンサ部の一例に相当し、アンモニアセンサ542がアンモニアセンサ部の一例に相当し、センサ制御装置301がセンサ制御装置の一例に相当する。排気管502(排気経路502)が排気経路の一例に相当し、酸化触媒512,パティキュレートフィルタ514,選択還元型触媒522,後段酸化触媒524が仕切部の一例に相当する。
[4-5. Correspondence with Claims]
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described.
The separation type sensor 540 corresponds to an example of a sensor, the NOx sensor 541 corresponds to an example of a NOx sensor unit, the ammonia sensor 542 corresponds to an example of an ammonia sensor unit, and the sensor control device 301 corresponds to an example of a sensor control device. To do. The exhaust pipe 502 (exhaust path 502) corresponds to an example of an exhaust path, and the oxidation catalyst 512, the particulate filter 514, the selective reduction catalyst 522, and the post-stage oxidation catalyst 524 correspond to an example of a partition part.

[5.他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
[5. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記第1実施形態および変形形態2では、ガス濃度演算処理においてS220,S230,S240を実行することで、予め定められた停止期間が経過したか否かを判定する構成であるが、ガス濃度演算処理でのステップとしてS220,S230,S240を省略した構成であっても良い。   For example, the first embodiment and the second modification are configured to determine whether or not a predetermined stop period has elapsed by executing S220, S230, and S240 in the gas concentration calculation process. A configuration in which S220, S230, and S240 are omitted as steps in the density calculation processing may be used.

つまり、S200で否定判定されてから停止期間が経過するまで、修正アンモニア濃度の演算および「NH濃度(今回)」の更新を停止するのではなく、修正アンモニア濃度の演算および「NH濃度(今回)」の更新を継続して実行しても良い。これにより、修正アンモニア濃度の演算が繰り返し実行されるとともに、S200での判定結果に応じて「NH濃度(今回)」の更新が継続されることになり、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。 That is, the calculation of the corrected ammonia concentration and the update of the “NH 3 concentration (current)” are not stopped until the stop period elapses after the negative determination is made in S200, but the calculation of the corrected ammonia concentration and the “NH 3 concentration ( You may continue to update this time. As a result, the calculation of the corrected ammonia concentration is repeatedly executed, and the update of “NH 3 concentration (current)” is continued according to the determination result in S200, thereby suppressing a decrease in detection accuracy of the ammonia concentration. it can.

また、上記第1実施形態及び変形形態2では、ガス濃度演算処理においてS160を実行し、S160で否定判定された場合にS170を実行していたが、ガス濃度演算処理でのステップとしてS150を実行した後、S170を実行し、その後S160を実行する構成であっても良い。   In the first embodiment and the second modification, S160 is executed in the gas concentration calculation process, and S170 is executed when a negative determination is made in S160. However, S150 is executed as a step in the gas concentration calculation process. After that, S170 may be executed, and then S160 may be executed.

つまり、S150にて酸素濃度の演算を行った後、S170に移行し、まず「NH濃度(今回)」、「NO濃度(今回)」、「NO濃度(今回)」の演算を行う。その後、S160に移行し、CPU61での演算に用いられる内部変数の1つである「0濃度(前回)」に値が記憶されているか否かを判定してもよい。なお、このガス濃度演算処理では、S160で否定判定された場合、又はS200で肯定判定された場合には、S180に移行する。 That is, after the oxygen concentration is calculated in S150, the process proceeds to S170, and first, “NH 3 concentration (current)”, “NO 2 concentration (current)”, and “NO concentration (current)” are calculated. Thereafter, the flow proceeds to S160, the value in the one of the internal variable "0 2 concentration (last)" used for the operation in the CPU61 may determine whether it has been stored. In this gas concentration calculation process, if a negative determination is made in S160 or a positive determination is made in S200, the process proceeds to S180.

また、上記第1実施形態及び変形形態2では、ガス濃度演算処理のS200における修正許可条件が、酸素濃度および酸素濃度変化率に基づき定められる構成であったが、このような構成に限られることはない。例えば、修正許可条件が酸素濃度変化率のみに基づいて定められていてもよい。具体的には、S200において、酸素濃度変化率が予め定められた基準判定値未満の場合に、修正許可条件が満たされたと判定し(肯定判定)、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合に、修正許可条件を満たさないと判定(否定判定)してもよい。   Moreover, in the said 1st Embodiment and the modification 2, although the correction permission conditions in S200 of gas concentration calculation processing were the structures determined based on oxygen concentration and oxygen concentration change rate, it is restricted to such a structure. There is no. For example, the correction permission condition may be determined based only on the oxygen concentration change rate. Specifically, in S200, when the oxygen concentration change rate is less than a predetermined reference determination value, it is determined that the correction permission condition is satisfied (positive determination), and the oxygen concentration change rate is equal to or greater than the reference determination value. In this case, it may be determined that the correction permission condition is not satisfied (negative determination).

つまり、酸素濃度の変化が急峻になるに従い、酸素濃度変化率は大きくなるため、酸素濃度変化率が基準判定値以上である場合には、酸素濃度が急峻に変化したと判断でき、修正許可条件を満たさないと判定できる。よって、酸素濃度変化率のみに基づいて修正許可条件を定めても、修正アンモニア濃度を演算する際にアンモニア濃度の検出誤差が許容範囲であるか否かを判定することができる。   In other words, the oxygen concentration change rate increases as the oxygen concentration change becomes sharper. Therefore, when the oxygen concentration change rate is equal to or higher than the reference determination value, it can be determined that the oxygen concentration has changed sharply. It can be determined that the above is not satisfied. Therefore, even if the correction permission condition is determined based only on the oxygen concentration change rate, it is possible to determine whether or not the ammonia concentration detection error is within the allowable range when calculating the corrected ammonia concentration.

また、本発明のマルチガスセンサ制御装置が適用されるエンジンは、上述のディーゼルエンジンに限られることはなく、ガソリンエンジンにも適用することができ、特にエンジンの形式を限定するものではない。   The engine to which the multi-gas sensor control device of the present invention is applied is not limited to the diesel engine described above, but can be applied to a gasoline engine, and the type of the engine is not particularly limited.

次に、上記の変形形態3では、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542が個別に備えられる分離型センサ540を備える構成として、NOxセンサ541が、排気ガスの進行方向において、アンモニアセンサ542よりも上流側に配置されている構成について説明したが、このような構成に限られることはない。   Next, in the third modification, the NOx sensor 541 is arranged upstream of the ammonia sensor 542 in the exhaust gas traveling direction as a configuration including the separation type sensor 540 in which the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 are individually provided. Although the structure arrange | positioned in was demonstrated, it is not restricted to such a structure.

例えば、図12に示す変形形態4のように、NOxセンサ541が、排気ガスの進行方向において、アンモニアセンサ542と同一位置に配置される構成であってもよい。なお、この場合でも、NOxセンサ541およびアンモニアセンサ542は、排気経路502のうち同一空間に配置されている。   For example, as in Modification 4 shown in FIG. 12, the NOx sensor 541 may be arranged at the same position as the ammonia sensor 542 in the exhaust gas traveling direction. Even in this case, the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 are arranged in the same space in the exhaust path 502.

NOxセンサ541とアンモニアセンサ542との相対的な位置関係がこのように定められることで、酸素濃度の検出位置は、アンモニア濃度の検出位置に比べて、排気ガスの進行方向における同一位置となる。この場合、修正アンモニア濃度を演算するにあたり、アンモニア濃度の検出位置と同一位置で検出した酸素濃度を用いることができる。これにより、酸素濃度の検出時期がアンモニア濃度の検出時期よりも遅れることがなくなり、修正アンモニア濃度を精度良く演算できる。   Since the relative positional relationship between the NOx sensor 541 and the ammonia sensor 542 is determined in this manner, the oxygen concentration detection position is the same position in the exhaust gas traveling direction as compared with the ammonia concentration detection position. In this case, when calculating the corrected ammonia concentration, the oxygen concentration detected at the same position as the ammonia concentration detection position can be used. As a result, the oxygen concentration detection time is not delayed from the ammonia concentration detection time, and the corrected ammonia concentration can be calculated with high accuracy.

よって、このセンサ制御装置によれば、修正アンモニア濃度を精度良く演算できるため、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control device, the corrected ammonia concentration can be calculated with high accuracy, so that a decrease in the detection accuracy of the ammonia concentration can be suppressed.

1…マルチガスセンサ制御装置、2…マルチガスセンサ、3…制御部(演算部)、10…センサ素子部、11…NOxセンサ部、12…第1ポンピングセル、12a…第1固体電解質体、12b…内側第1ポンピング電極、12c…外側第1ポンピング電極、16…酸素濃度検出セル、16a…第3固体電解質体、16b…検知電極、16c…基準電極、18…第2ポンピングセル、18a…第2固体電解質体、18b…内側第2ポンピング電極、18c…第2ポンピング対電極、19…ヒータ、21…アンモニアセンサ部、21a…電極、21a1…検知電極、21a2…基準電極、60…マイクロコンピュータ、61…CPU、62…RAM、63…ROM、64…信号入出力部、301…センサ制御装置、540…分離型センサ、541…NOxセンサ、542…アンモニアセンサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multi gas sensor control apparatus, 2 ... Multi gas sensor, 3 ... Control part (calculation part), 10 ... Sensor element part, 11 ... NOx sensor part, 12 ... 1st pumping cell, 12a ... 1st solid electrolyte body, 12b ... Inner first pumping electrode, 12c ... outer first pumping electrode, 16 ... oxygen concentration detection cell, 16a ... third solid electrolyte body, 16b ... detection electrode, 16c ... reference electrode, 18 ... second pumping cell, 18a ... second Solid electrolyte body, 18b ... Inner second pumping electrode, 18c ... Second pumping counter electrode, 19 ... Heater, 21 ... Ammonia sensor part, 21a ... Electrode, 21a1 ... Detection electrode, 21a2 ... Reference electrode, 60 ... Microcomputer, 61 ... CPU, 62 ... RAM, 63 ... ROM, 64 ... signal input / output unit, 301 ... sensor control device, 540 ... separate sensor, 54 ... NOx sensor, 542 ... ammonia sensor.

Claims (16)

測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う第1ポンピングセルと、該第1ポンピングセルにて酸素濃度が調整された被測定ガス中のNOx濃度に応じて第2ポンピング電流が流れる第2ポンピングセルと、を備えたNOxセンサ部と、
前記NOxセンサ部の外表面に形成されて、前記被測定ガス中のアンモニア濃度に応じたアンモニア濃度信号を出力するアンモニアセンサ部と、
を備えるセンサを制御するセンサ制御方法であって、
前記第1ポンピングセルに流れる第1ポンピング電流に基づいて前記被測定ガス中の酸素濃度を演算する酸素濃度演算ステップと、
前記酸素濃度と前記アンモニアセンサ部の前記アンモニア濃度信号とに基づき、修正アンモニア濃度を演算する修正濃度演算ステップと、
時間経過に伴う前記酸素濃度の変化率である酸素濃度変化率を演算する酸素濃度変化率演算ステップと、
予め定められた修正許可条件を満たす場合には、前記修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定し、前記修正許可条件を満たさない場合には、過去に演算した前記修正アンモニア濃度のうち、前記修正許可条件を満たした際に演算した前記修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定するアンモニア濃度設定ステップと、
を有し、
前記アンモニア濃度設定ステップでは、前記酸素濃度変化率が予め定められた基準判定値未満である場合に、前記修正許可条件を満たすと判定し、前記酸素濃度変化率が前記基準判定値以上である場合に、前記修正許可条件を満たさないと判定すること、
を特徴とするセンサ制御方法。
A first pumping cell that pumps or pumps oxygen in the gas to be measured introduced into the measurement chamber, and a second gas according to the NOx concentration in the gas to be measured whose oxygen concentration is adjusted in the first pumping cell. A NOx sensor unit comprising: a second pumping cell through which a pumping current flows;
An ammonia sensor part that is formed on the outer surface of the NOx sensor part and outputs an ammonia concentration signal corresponding to the ammonia concentration in the gas under measurement;
A sensor control method for controlling a sensor comprising:
An oxygen concentration calculating step of calculating an oxygen concentration in the measurement gas based on a first pumping current flowing in the first pumping cell;
A corrected concentration calculating step for calculating a corrected ammonia concentration based on the oxygen concentration and the ammonia concentration signal of the ammonia sensor unit;
An oxygen concentration change rate calculating step for calculating an oxygen concentration change rate that is a change rate of the oxygen concentration with time;
If the predetermined correction permission condition is satisfied, the correction ammonia concentration is set to the detection result of the ammonia concentration, and if the correction permission condition is not satisfied, the correction ammonia concentration calculated in the past, An ammonia concentration setting step for setting the corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied in the detection result of the ammonia concentration;
Have
In the ammonia concentration setting step, when the oxygen concentration change rate is less than a predetermined reference determination value, it is determined that the correction permission condition is satisfied, and the oxygen concentration change rate is greater than or equal to the reference determination value Determining that the modification permission condition is not satisfied,
A sensor control method characterized by the above.
前記アンモニア濃度設定ステップでは、前記修正許可条件を満たさない場合には、過去に演算した前記修正アンモニア濃度のうち、前記修正許可条件を満たした際に演算した最新の前記修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定すること、
を特徴とする請求項1に記載のセンサ制御方法。
In the ammonia concentration setting step, when the correction permission condition is not satisfied, the latest corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied among the corrected ammonia concentrations calculated in the past is set to the ammonia concentration. To set the detection result,
The sensor control method according to claim 1.
前記アンモニア濃度設定ステップでは、前記修正許可条件を満たさない場合には、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度を今回のアンモニア濃度の検出結果に設定すること、
を特徴とする請求項1に記載のセンサ制御方法。
In the ammonia concentration setting step, when the correction permission condition is not satisfied, the ammonia concentration set in the previous detection result is set as the detection result of the current ammonia concentration;
The sensor control method according to claim 1.
前記アンモニア濃度設定ステップでは、前記酸素濃度変化率が前記基準判定値未満であり、かつ、前記酸素濃度が予め定められた基準濃度を超える場合に、前記修正許可条件を満たすと判定し、前記酸素濃度変化率が前記基準判定値以上であること、および前記酸素濃度が予め定められた基準濃度以下であること、のうち少なくとも一方が成立する場合に、前記修正許可条件を満たさないと判定すること、
を特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のセンサ制御方法。
In the ammonia concentration setting step, when the oxygen concentration change rate is less than the reference determination value and the oxygen concentration exceeds a predetermined reference concentration, it is determined that the correction permission condition is satisfied, and the oxygen concentration Determining that the correction permission condition is not satisfied when at least one of the rate of change in concentration is equal to or higher than the reference determination value and the oxygen concentration is equal to or lower than a predetermined reference concentration. ,
The sensor control method according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記アンモニア濃度設定ステップでは、前記修正許可条件を満たさないと判定されてから、予め定められた停止期間が経過するまでは、前記修正許可条件を満たさないと判定すること、
を特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のセンサ制御方法。
In the ammonia concentration setting step, it is determined that the correction permission condition is not satisfied until a predetermined stop period elapses after it is determined that the correction permission condition is not satisfied.
The sensor control method according to claim 1, wherein:
前記酸素濃度変化率演算ステップでは、前回演算した前記酸素濃度を今回演算した前記酸素濃度で除算した値を前記酸素濃度変化率として演算すること、
を特徴とする請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載のセンサ制御方法。
In the oxygen concentration change rate calculating step, a value obtained by dividing the previously calculated oxygen concentration by the oxygen concentration calculated this time is calculated as the oxygen concentration change rate;
The sensor control method according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記センサは、前記NOxセンサ部と前記アンモニアセンサ部とを一体に備えるマルチガスセンサであること、
を特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載のセンサ制御方法。
The sensor is a multi-gas sensor integrally including the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit;
The sensor control method according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記センサは、前記NOxセンサ部と前記アンモニアセンサ部とが個別に備えられるとともに、内燃機関の排気経路に配置されており、
前記排気経路は、排気ガスが透過可能な仕切部で仕切られた複数の空間を備えて構成されており、
前記NOxセンサ部および前記アンモニアセンサ部は、前記複数の空間のうち同一空間に配置されること、
を特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載のセンサ制御方法。
The sensor is provided with the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit separately, and is disposed in an exhaust path of the internal combustion engine,
The exhaust path is configured to include a plurality of spaces partitioned by a partition portion through which exhaust gas can permeate.
The NOx sensor unit and the ammonia sensor unit are disposed in the same space among the plurality of spaces;
The sensor control method according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記NOxセンサ部は、前記排気ガスの進行方向において、前記アンモニアセンサ部と同一位置か、前記アンモニアセンサ部よりも上流側に配置されること、
を特徴とする請求項8に記載のセンサ制御方法。
The NOx sensor unit is disposed at the same position as the ammonia sensor unit or upstream of the ammonia sensor unit in the direction of travel of the exhaust gas;
The sensor control method according to claim 8.
測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う第1ポンピングセルと、該第1ポンピングセルにて酸素濃度が調整された被測定ガス中のNOx濃度に応じて第2ポンピング電流が流れる第2ポンピングセルと、を備えたNOxセンサ部と、
前記NOxセンサ部の外表面に形成されて、前記被測定ガス中のアンモニア濃度に応じたアンモニア濃度信号を出力するアンモニアセンサ部と、
を備えるセンサを制御するセンサ制御装置であって、
前記第1ポンピングセルに流れる第1ポンピング電流に基づいて前記被測定ガス中の酸素濃度を演算する酸素濃度演算部と、
前記酸素濃度と前記アンモニアセンサ部の前記アンモニア濃度信号とに基づき、修正アンモニア濃度を演算する修正濃度演算部と、
時間経過に伴う前記酸素濃度の変化率である酸素濃度変化率を演算する酸素濃度変化率演算部と、
予め定められた修正許可条件を満たす場合には、前記修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定し、前記修正許可条件を満たさない場合には、過去に演算した前記修正アンモニア濃度のうち、前記修正許可条件を満たした際に演算した前記修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定するアンモニア濃度設定部と、
を有し、
前記アンモニア濃度設定部は、前記酸素濃度変化率が予め定められた基準判定値未満である場合に、前記修正許可条件を満たすと判定し、前記酸素濃度変化率が前記基準判定値以上である場合に、前記修正許可条件を満たさないと判定すること、
を特徴とするセンサ制御装置。
A first pumping cell that pumps or pumps oxygen in the gas to be measured introduced into the measurement chamber, and a second gas according to the NOx concentration in the gas to be measured whose oxygen concentration is adjusted in the first pumping cell. A NOx sensor unit comprising: a second pumping cell through which a pumping current flows;
An ammonia sensor part that is formed on the outer surface of the NOx sensor part and outputs an ammonia concentration signal corresponding to the ammonia concentration in the gas under measurement;
A sensor control device for controlling a sensor comprising:
An oxygen concentration calculator that calculates an oxygen concentration in the gas under measurement based on a first pumping current flowing through the first pumping cell;
Based on the oxygen concentration and the ammonia concentration signal of the ammonia sensor unit, a corrected concentration calculating unit that calculates a corrected ammonia concentration;
An oxygen concentration change rate calculating unit that calculates an oxygen concentration change rate that is a change rate of the oxygen concentration over time;
If the predetermined correction permission condition is satisfied, the correction ammonia concentration is set to the detection result of the ammonia concentration, and if the correction permission condition is not satisfied, the correction ammonia concentration calculated in the past, An ammonia concentration setting unit for setting the corrected ammonia concentration calculated when the correction permission condition is satisfied in the detection result of the ammonia concentration;
Have
The ammonia concentration setting unit determines that the correction permission condition is satisfied when the oxygen concentration change rate is less than a predetermined reference determination value, and the oxygen concentration change rate is greater than or equal to the reference determination value Determining that the modification permission condition is not satisfied,
A sensor control device.
前記アンモニア濃度設定部は、前記修正許可条件を満たさない場合には、過去に演算した前記修正アンモニア濃度のうち、前記酸素濃度変化率が前記修正許可条件を満たした際に演算した最新の前記修正アンモニア濃度をアンモニア濃度の検出結果に設定すること、
を特徴とする請求項10に記載のセンサ制御装置。
The ammonia concentration setting unit, when the correction permission condition is not satisfied, out of the corrected ammonia concentrations calculated in the past, the latest correction calculated when the oxygen concentration change rate satisfies the correction permission condition Setting the ammonia concentration to the detection result of the ammonia concentration;
The sensor control device according to claim 10.
前記アンモニア濃度設定部は、前記修正許可条件を満たさない場合には、前回の検出結果に設定したアンモニア濃度を今回のアンモニア濃度の検出結果に設定すること、
を特徴とする請求項10に記載のセンサ制御装置。
If the ammonia concentration setting unit does not satisfy the correction permission condition, the ammonia concentration set in the previous detection result is set as the detection result of the current ammonia concentration;
The sensor control device according to claim 10.
前記アンモニア濃度設定部は、前記酸素濃度変化率が前記基準判定値未満であり、かつ、前記酸素濃度が予め定められた基準濃度を超える場合に、前記修正許可条件を満たすと判定し、前記酸素濃度変化率が前記基準判定値以上であること、および前記酸素濃度が予め定められた基準濃度以下であること、のうち少なくとも一方が成立する場合に、前記修正許可条件を満たさないと判定すること、
を特徴とする請求項10から請求項12のうちいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
The ammonia concentration setting unit determines that the correction permission condition is satisfied when the oxygen concentration change rate is less than the reference determination value and the oxygen concentration exceeds a predetermined reference concentration; Determining that the correction permission condition is not satisfied when at least one of the rate of change in concentration is equal to or higher than the reference determination value and the oxygen concentration is equal to or lower than a predetermined reference concentration. ,
The sensor control device according to any one of claims 10 to 12, wherein
前記センサは、前記NOxセンサ部と前記アンモニアセンサ部とを一体に備えるマルチガスセンサであること、
を特徴とする請求項10から請求項13のうちいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
The sensor is a multi-gas sensor integrally including the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit;
The sensor control device according to any one of claims 10 to 13, characterized by:
前記センサは、前記NOxセンサ部と前記アンモニアセンサ部とが個別に備えられるとともに、内燃機関の排気経路に配置されており、
前記排気経路は、排気ガスが透過可能な仕切部で仕切られた複数の空間を備えて構成されており、
前記NOxセンサ部および前記アンモニアセンサ部は、前記複数の空間のうち同一空間に配置されること、
を特徴とする請求項10から請求項13のうちいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
The sensor is provided with the NOx sensor unit and the ammonia sensor unit separately, and is disposed in an exhaust path of the internal combustion engine,
The exhaust path is configured to include a plurality of spaces partitioned by a partition portion through which exhaust gas can permeate.
The NOx sensor unit and the ammonia sensor unit are disposed in the same space among the plurality of spaces;
The sensor control device according to any one of claims 10 to 13, characterized by:
前記NOxセンサ部は、前記排気ガスの進行方向において、前記アンモニアセンサ部と同一位置か、前記アンモニアセンサ部よりも上流側に配置されること、
を特徴とする請求項15に記載のセンサ制御装置。
The NOx sensor unit is disposed at the same position as the ammonia sensor unit or upstream of the ammonia sensor unit in the direction of travel of the exhaust gas;
The sensor control device according to claim 15.
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