JP4374796B2

JP4374796B2 - ＮＯｘ濃度検出装置

Info

Publication number: JP4374796B2
Application number: JP2001121461A
Authority: JP
Inventors: 裕介鈴木; 慎治池田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2021-04-19
Also published as: JP2002310984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＮＯ_X 濃度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X ）を検出するためのＮＯ_X 濃度センサが特開平１１−１４８９１０号公報に開示されている。このＮＯ_X 濃度センサでは流入する排気ガス中のＮＯ_X をＮＯに還元すると共に排気ガス中の酸素濃度を一定濃度以下にまで低下させ、次いで排気ガス中のＮＯを窒素と酸素とに分解し、このときに排気ガス中の酸素濃度に比例して流れる電流の量と、排気ガス中のＮＯ_X 濃度が零であるときに流れる電流の量（以下、基準電流量と称す。）とに基づいて排気ガス中のＮＯ_X 濃度を算出するようにしている。
【０００３】
ところでＮＯ_X 濃度センサにおいて排気ガス中のＮＯ_X 濃度を正確に検出するためには基準電流量が正確でなければならない。しかしながらこの基準電流量は様々な要因によりずれることがある。そこで上記特開平１１−１４８９１０号公報では内燃機関の燃焼室内に供給する燃料量が零とされたときに燃焼室下流に配置されたＮＯ_X 濃度センサにおいて電流量を検出し、このときに検出された電流量を基準電流量とするようにしている。すなわち燃焼室内に供給される燃料量が零とされたときには燃焼室内にてＮＯ_X は生成されず、ＮＯ_X 濃度センサに流入する排気ガス中のＮＯ_X 濃度は零のはずである。したがってこのときに検出される電流量はＮＯ_X 濃度が零であるときの電流量、すなわち基準電流量であると推定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記公報に開示されているようにして基準電流量を設定した場合においてもなお設定された基準電流量がＮＯ_X 濃度が零であるときの電流量を正確に表していないことがある。すなわち燃焼室内に供給される燃料量が零とされても暫くの間はＮＯ_X 濃度センサには排気ガスと共にＮＯ_X が流入する。すなわち燃焼室内に供給される燃料量が零とされても機関排気通路内に残留しているＮＯ_X がＮＯ_X 濃度センサに流入する。このため燃焼室内に供給される燃料量が零とされたときにＮＯ_X 濃度センサにより検出される電流量は必ずしも基準電流量を表していないことになる。
【０００５】
仮に上記公報に記載の技術を用いて基準電流量を正確に得ようとする場合には機関排気通路内に残留しているＮＯ_X が完全になくなるまで燃焼室内に供給される燃料量を零とする処理を機関運転要求とは無関係に暫く継続させる必要がある。しかしながらこれは内燃機関の運転自体には好ましいことではない。結局のところ基準電流量を正確に得ることはできず、したがってＮＯ_X 濃度センサにより排気ガス中のＮＯ_X 濃度を正確に検出することができない。こうした事情に鑑み本発明の目的は排気ガス中のＮＯ_X 濃度を正確に検出することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために１番目の発明では、第１の電圧を印加することにより排気ガス中のＮＯ_X をＮＯに還元すると共に排気ガス中の酸素を排気ガスから排出して排気ガス中の酸素濃度を一定濃度にまで低下させる第１の手段と、第２の電圧を印加することにより該第１の手段により処理された排気ガス中のＮＯを酸素と窒素とに分解すると共に排気ガス中の酸素濃度に応じた量の電流が流れるように構成された第２の手段と、該第２の手段内を流れる電流量を検出するための検出手段と、排気ガス中のＮＯ_X 濃度が零であるときに該検出手段により検出された検出電流量を基準電流量とし、該基準電流量に基づいた検出電流量とＮＯ_X 濃度との関係から排気ガス中のＮＯ_X 濃度を算出する算出手段とを具備するＮＯ_X 濃度検出装置において、上記基準電流量を上記検出手段により検出する際には、排気ガス中のＮＯ_X を酸素と窒素とに分解することができる電圧を上記第１の手段により印加させて該第１の手段により処理された排気ガス中のＮＯ _X 濃度をほぼ零とする。すなわち第１の手段において排気ガス中のＮＯ_X が窒素と酸素とに分解されるので第２の手段において処理される排気ガス中のＮＯ_X 濃度は零である。
【０００７】
２番目の発明では１番目の発明において、排気ガス中のＮＯ_X を酸素と窒素とに分解することができる電圧が第１の電圧よりも高い。
３番目の発明では、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中のＮＯ_X 濃度を検出するために機関排気通路に配置された１番目の発明のＮＯ_X 濃度検出装置において、燃焼室内への燃料供給が停止されている間において上記第１の手段により印加させる電圧を零とし、このときに上記検出手段により検出される検出電流量と上記基準電流量とに基づいて上記検出電流値とＮＯ_X 濃度との関係を決定する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を筒内噴射式火花点火機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明は圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。図１を参照すると１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５はピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポートを夫々示す。図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火栓１０が配置され、シリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。またピストン３の頂面上には燃料噴射弁１１の下方から点火栓１０の下方まで延びるキャビティ１２が形成されている。
【０００９】
各気筒の吸気ポート７は夫々対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージタンク１４は吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気ダクト１５内にはステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホルド１９に連結され、この排気マニホルド１９は三元触媒２０を内蔵した触媒コンバータ２１および排気管２２を介してＮＯ_X 吸収剤２３を内蔵したケーシング２４に連結される。排気マニホルド１９とサージタンク１４とは再循環排気ガス（以下、ＥＧＲガスという）導管２６を介して互いに連結され、このＥＧＲガス導管２６内にはＥＧＲガス制御弁２７が配置される。
【００１０】
電子制御ユニット３１はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備する。エアフロメータ１６は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。排気マニホルド１９には空燃比を検出するための空燃比センサ２８が取付けられ、この空燃比センサ２８の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。またＮＯ_X 吸収剤２３を内蔵したケーシング２４の出口に接続された排気管２５内には排気ガス中のＮＯ_X 濃度およびアンモニア濃度を共に検出可能なＮＯ_X アンモニアセンサ２９と、空燃比センサ３０とが配置され、これらＮＯ_X アンモニアセンサ２９および空燃比センサ３０の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００１１】
またアクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。クランク角センサ４２は例えばクランクシャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこのクランク角センサ４２の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９を介して点火栓１０、燃料噴射弁１１、ステップモータ１７およびＥＧＲ制御弁２７に接続される。
【００１２】
次に図２を参照しつつ図１に示したＮＯ_X アンモニアセンサ２９のセンサ部の構造について簡単に説明する。図２を参照するとＮＯ_X アンモニアセンサ２９のセンサ部は互いに積層された６つの酸化ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなり、これら６つの固体電解質層を以下、上から順に第１層Ｌ₁ 、第２層Ｌ₂ 、第３層Ｌ₃ 、第４層Ｌ₄ 、第５層Ｌ₅ 、第６層Ｌ₆ と称する。
【００１３】
図２を参照すると第１層Ｌ₁ と第３層Ｌ₃ との間に例えば多孔質のまたは細孔が形成されている第１の拡散律速部材５０と第２の拡散律速部材５１とが配置されており、これら拡散律速部材５０，５１間には第１室５２が形成され、第２の拡散律速部材５１と第２層Ｌ₂ との間には第２室５３が形成されている。また第３層Ｌ₃ と第５層Ｌ₅ との間には外気に連通している大気室５４が形成されている。一方、第１の拡散律速部材５０の外端面は排気ガスと接触している。したがって排気ガスは第１の拡散律速部材５０を介して第１室５２内に流入し、斯くして第１室５２内は排気ガスで満たされている。
【００１４】
一方、第１室５２に面する第１層Ｌ₁ の内周面上には陰極側第１ポンプ電極５５が形成され、第１層Ｌ₁ の外周面上には陽極側第１ポンプ電極５６が形成されており、これら第１ポンプ電極５５，５６間には第１ポンプ電圧源５７により電圧が印加される。第１ポンプ電極５５，５６間に電圧が印加されると第１室５２内の排気ガス中に含まれる酸素が陰極側第１ポンプ電極５５と接触して酸素イオンとなり、この酸素イオンは第１層Ｌ₁ 内を陽極側第１ポンプ電極５６に向けて流れる。したがって第１室５２内の排気ガス中に含まれる酸素は第１層Ｌ₁ 内を移動して外部に汲み出されることになり、このとき外部に汲み出される酸素量は第１ポンプ電圧源５７の電圧が高くなるほど多くなる。
【００１５】
一方、大気室５４に面する第３層Ｌ₃ の内周面上には基準電極５８が形成されている。ところで酸素イオン伝導性固体電解質では固体電解質層の両側において酸素濃度に差があると酸素濃度の高い側から酸素濃度の低い側に向けて固体電解質層内を酸素イオンが移動する。図２に示した例では大気室５４内の酸素濃度の方が第１室５２内の酸素濃度よりも高いので大気室５４内の酸素は基準電極５８と接触することにより電荷を受け取って酸素イオンとなり、この酸素イオンは第３層Ｌ₃ 、第２層Ｌ₂ および第１層Ｌ₁ 内を移動し、陰極側第１ポンプ電極５５において電荷を放出する。その結果、基準電極５８と陰極側第１ポンプ電極５５との間に符号５９で示した電圧Ｖ₀ が発生する。この電圧Ｖ₀ は大気室５４内と第１室５２内との酸素濃度差に比例する。
【００１６】
図２に示した例ではこの電圧Ｖ₀ が第１室５２内の酸素濃度が１p.p.m.のときに生ずる電圧に一致するように第１ポンプ電圧源５７の電圧がフィードバック制御される。すなわち、第１室５２内の酸素は第１室５２内の酸素濃度が１p.p.m.となるように第１層Ｌ₁ を通って汲み出され、それによって第１室５２内の酸素濃度が１p.p.m.に維持される。
【００１７】
なお陰極側第１ポンプ電極５５はＮＯ_X に対しては還元性の低い材料、例えば金Ａｕと白金Ｐｔとの合金から形成されており、したがって排気ガス中に含まれるＮＯ_X は第１室５２内ではほとんど還元されず、ＮＯ₂ をＮＯに還元する程度である。したがってこのＮＯ_X は第２の拡散律速部材５１を通って第２室５３内に流入する。
【００１８】
一方、第２室５３に面する第１層Ｌ₁ の内周面上には陰極側第２ポンプ電極６０が形成されており、この陰極側第２ポンプ電極６０と陽極側第１ポンプ電極５５６との間には第２ポンプ電圧源６１により電圧が印加される。これらポンプ電極６０，５６間に電圧が印加されると第２室５３内の排気ガス中に含まれる酸素が陰極側第２ポンプ電極６０と接触して酸素イオンとなり、この酸素イオンは第１層Ｌ₁ 内を陽極側第１ポンプ電極５６に向けて流れる。したがって第２室５３内の排気ガス中に含まれる酸素は第１層Ｌ₁ 内を移動して外部に汲み出されることになり、このとき外部に汲み出される酸素量は第２ポンプ電圧源６１の電圧が高くなるほど多くなる。
【００１９】
一方、前述したように酸素イオン伝導性固体電解質では固体電解質層の両側において酸素濃度に差があると酸素濃度の高い側から酸素濃度の低い側に向けて固体電解質層内を酸素イオンが移動する。図２に示した例では大気室５４内の酸素濃度の方が第２室５３内の酸素濃度よりも高いので大気室５４内の酸素は基準電極５８と接触することにより電荷を受け取って酸素イオンとなり、この酸素イオンは第３層Ｌ₃ 、第２層Ｌ₂ および第１層Ｌ₁ 内を移動し、陰極側第２ポンプ電極６０において電荷を放出する。その結果、基準電極５８と陰極側第２ポンプ電極６０との間に符号６２で示した電圧Ｖ₁ が発生する。この電圧Ｖ₁ は大気室５４内と第２室５３内との酸素濃度差に比例する。
【００２０】
図２に示した例ではこの電圧Ｖ₁ が第２室５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.のときに生ずる電圧に一致するように第２ポンプ電圧源６１の電圧がフィードバック制御される。すなわち第２室５３内の酸素は第２室５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.となるように第１層Ｌ₁ を通って汲み出され、それによって第２室５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.に維持される。
【００２１】
なお陰極側第２ポンプ電極６０もＮＯ_X に対しては還元性の低い材料、例えば金Ａｕと白金Ｐｔとの合金から形成されており、したがって排気ガス中に含まれるＮＯ_X は陰極側第２ポンプ電極６０と接触してもほとんど還元されない。
一方、第２室５３に面する第３層Ｌ₃ の内周面上にはＮＯ_X 検出用の陰極側ポンプ電極６３が形成されている。この陰極側ポンプ電極６３はＮＯ_X に対して強い還元性を有する材料、例えばロジウムＲｈや白金Ｐｔから形成されている。したがって第２室５３内のＮＯ_X 、実際には大部分を占めるＮＯが陰極側ポンプ電極６３上においてＮ₂ とＯ₂ とに分解される。図２に示したようにこの陰極側ポンプ電極６３と基準電極５８との間には一定電圧６４が印加されており、したがって陰極側ポンプ電極６３上において分解生成されたＯ₂ は酸素イオンとなって第３層Ｌ₃ 内を基準電極５８に向けて移動する。このとき陰極側ポンプ電極６３と基準電極５８との間にはこの酸素イオン量に比例した符号６５で示した電流Ｉ₁ が流れる。
【００２２】
前述したように第１室５２内ではＮＯ_X はほとんど還元されず、また第２室５３内には酸素はほとんど存在しない。したがって電流Ｉ₁ は排気ガス中に含まれるＮＯ_X 濃度に比例することになり、斯くして電流Ｉ₁ から排気ガス中のＮＯ_X 濃度を検出できることになる。
一方、排気ガス中に含まれるアンモニアＮＨ₃ は第１室５２内においてＮＯとＨ₂ Ｏとに分解され（４ＮＨ₃ ＋５Ｏ₂ →４ＮＯ＋６Ｈ₂ Ｏ）、この分解されたＮＯは第２の拡散律速部材５１を通って第２室５３内に流入する。このＮＯは陰極側ポンプ電極６３上においてＮ₂ とＯ₂ とに分解され、分解生成されたＯ₂ は酸素イオンとなって第３層Ｌ₃ 内を基準電極５８に向けて移動する。このときにも電流Ｉ₁ は排気ガス中に含まれるＮＨ₃ 濃度に比例し、斯くして電流Ｉ₁ から排気ガス中のＮＨ₃ 濃度を検出できることになる。
【００２３】
図３は電流Ｉ₁ と排気ガス中のＮＯ_X 濃度およびＮＨ₃ 濃度との関係を示している。図３から電流Ｉ₁ は排気ガス中のＮＯ_X 濃度およびＮＨ₃ 濃度に比例していることがわかる。
一方、排気ガス中の酸素濃度が高いほど、すなわち空燃比がリーンであるほど第１室５２から外部に汲み出される酸素量が多くなり、符号６６で示した電流Ｉ₂ が増大する。したがってこの電流Ｉ₂ から排気ガスの空燃比を検出することができる。
【００２４】
なお第５層Ｌ₅ と第６層Ｌ₆ との間にはＮＯ_X アンモニアセンサ２９のセンサ部を加熱するための電気ヒータ６７が配置されており、この電気ヒータ６７によってＮＯ_X アンモニアセンサ２９のセンサ部は７００℃から８００℃に加熱される。
上述したＮＯ_X アンモニアセンサ２９により検出されるのは直接的には排気ガス中のＮＯ_X 濃度ではなく、電流Ｉ₁ の量である。すなわち排気ガス中のＮＯ_X 濃度を知るためにはＮＯ_X アンモニアセンサ２９により検出される電流Ｉ₁ の量をＮＯ_X 濃度に換算する必要がある。ここで本実施例では排気ガス中のＮＯ_X 濃度が零であるときにＮＯ_X アンモニアセンサ２９により検出される電流値の量Ｉ₁ を基準電流量Ｉ₀ とし、ＮＯ_X 濃度が変化したときにその変化量に応じて変化する電流Ｉ₁ の量、すなわち単位ＮＯ_X 濃度に相当する電流Ｉ₁ の量を単位電流量Ｉ_u として図３に示したようなＮＯ_X アンモニアセンサ２９により検出される検出電流量Ｉ₁ とＮＯ_X 濃度との関係を導き出し、この関係に基づいてＮＯ_X 濃度を推定するようにしている。
【００２５】
ところが上記基準電流量Ｉ₀ はＮＯ_X アンモニアセンサ２９ごとに異なる。また上記基準電流量Ｉ₀ はＮＯ_X アンモニアセンサ２９の経時的な劣化により徐々に変化する。ここで基準電流量Ｉ₀ を常に正確に把握していなければＮＯ_X アンモニアセンサ２９により正確なＮＯ_X 濃度を検出することはできない。云い換えればＮＯ_X アンモニアセンサ２９によりＮＯ_X 濃度を正確に検出するためには常に電流量Ｉ₁ に基づいてＮＯ_X 濃度を算出するときに正確な基準電流量Ｉ₀ を用いる必要がある。
【００２６】
そこで本実施例では以下の方法に従って基準電流量Ｉ₀ を適宜、更新して常に正確な基準電流量Ｉ₀ を用いてＮＯ_X 濃度を算出するようにする。図４に図２の符号５７で示した電圧源の電圧Ｖと符号６６で示した電流Ｉ₂ との関係を示した。図４においてＡ／Ｆ＝１６で示した曲線は排気ガスの空燃比が１６であるときの電圧Ｖと電流Ｉ₂ との間の関係を示し、Ａ／Ｆ＝１８で示した曲線は排気ガスの空燃比が１８であるときの電圧Ｖと電流Ｉ₂ との間の関係を示し、Ａｉｒで示した曲線は排気ガス中の酸素濃度が大気中の酸素濃度に等しいときの電圧Ｖと電流Ｉ₂ との間の関係を示している。
【００２７】
図４から判るように電圧Ｖが零から増大すると電流Ｉ₂ も徐々に増大し、電圧Ｖが一定の範囲内に到達すると電流Ｉ₂ は略一定の値となり、さらに電圧Ｖがこの一定の範囲を超えて増大すると電流Ｉ₂ は再び徐々に増大する。この傾向はいずれの曲線においても同じであるが電圧Ｖに関係なく略一定の値をとったときの電流Ｉ₂ の値が各曲線で異なる。したがって電圧Ｖを変化させたときの電流Ｉ₂ の変化がほとんどない電圧Ｖを第１ポンプ電極５５，５６間に印加するようにすればそのときに検出される電流Ｉ₂ の値から排気ガス中の酸素濃度を知ることができる。
【００２８】
ところで電圧Ｖが曲線Ａ／Ｆ＝１６に関しては電圧Ｖａ、曲線Ａ／Ｆ＝１８に関しては電圧Ｖｂ、曲線Ａｉｒに関しては電圧Ｖｃを超えると電流Ｉ₂ が若干増大する。これは電圧Ｖが一定値以上とされたことにより排気ガス中のＮＯ_X が窒素Ｎ₂ と酸素Ｏ₂ とに分解されて排気ガス中の酸素濃度が増大したためである。すなわち第１ポンプ電極５５はＮＯ_X に対して還元性の低い材料から形成されているが第１ポンプ電極５５，５６間に一定値以上の電圧を印加すればＮＯ_X は第１ポンプ電極５５により窒素Ｎ₂ と酸素Ｏ₂ とに分解される。
【００２９】
そこで本実施例では基準電流量Ｉ₀ を更新すべきとき、或いは基準電流量Ｉ₀ を更新するための処理を実行しても内燃機関の運転自体に影響を及ぼさないときに第１室５２内において排気ガス中のＮＯ_X をほとんど全て窒素Ｎ₂ と酸素Ｏ₂ とに分解するのに十分な電圧を第１ポンプ電極５５，５６間に印加し、斯くして第１室５２内の排気ガス中のＮＯ_X 濃度をほぼ零とする。これによれば第２の拡散律速部材５１を通過して第２室５３に流入する排気ガス中のＮＯ_X 濃度がほぼ零となるので陰極側ポンプ電極６３により窒素Ｎ₂ と酸素Ｏ₂ とに分解されるＮＯ_X はほとんどない。このため符号６５で示した電流値Ｉ₁ は排気ガス中のＮＯ_X 濃度がほぼ零であり、したがって排気ガス中の酸素濃度がほぼ零であるときの電流の量、すなわち基準電流量Ｉ₀ に相当する。そして本実施例によれば斯くして得られた基準電流量Ｉ₀ が現在の基準電流量Ｉ₀ と置き換えられる。こうして本実施例によれば正確な基準電流量Ｉ₀ を用いて正確なＮＯ_X 濃度が算出される。
【００３０】
また本実施例によればＮＯ_X アンモニアセンサ２９の基準電流量Ｉ₀ を更新するために内燃機関の運転状態を変更する必要がないので本実施例に従ったＮＯ_X アンモニアセンサ２９の基準電流量Ｉ₀ の更新は内燃機関の運転に対しても好ましい。
ところで基準電流量Ｉ₀ だけでなく単位電流量Ｉ_u もＮＯ_X アンモニアセンサ２９ごとに異なり、またＮＯ_X アンモニアセンサ２９の経時的な劣化により徐々に変化する。ここで単位電流量Ｉ_u を正確に把握していなければＮＯ_X アンモニアセンサ２９によりＮＯ_X 濃度を正確に検出することはできない。したがって基準電流量Ｉ₀ の場合と同様に正確な単位電流量Ｉ_u を常に把握する必要がある。
【００３１】
そこで本実施例では以下の方法に従って単位電流量Ｉ_u を適宜、更新して常に正確な単位電流量Ｉ_u を用いてＮＯ_X 濃度を検出するようにする。すなわち本実施例では内燃機関の燃焼室５への燃料供給（または燃料噴射）が停止されたときに第１ポンプ電圧源５７の電圧を零とすると共に第２ポンプ電圧源６１の電圧を零とする。内燃機関の燃焼室５への燃料供給が停止されたときには第１の拡散律速部材５０を通って第１室５２内に流入する排気ガス中の酸素濃度は大気中の酸素濃度にほぼ等しい。しかも排気ガス中のＮＯ_X 濃度は零である。そして第１ポンプ電圧源５７の電圧が零とされるので第１室５２内の排気ガスからは酸素は汲み出されず、したがって第２の拡散律速部材５１を通って第２室５３に流入する排気ガス中の酸素濃度も大気中の酸素濃度にほぼ等しい。さらに第２ポンプ電圧源６１の電圧が零とされるので第２室５３内の排気ガスからも酸素は汲み出されない。したがって符号６５で示した電流値Ｉ₁ は大気中の酸素濃度に相当する値である。大気中の酸素濃度は既知の値であるのでこのときの電流値Ｉ₁ と基準電流量Ｉ₀ とに基づいて単位電流量Ｉ_u を算出することができ、斯くしてＮＯ_X アンモニアセンサ２９により検出される電流量Ｉ₁ と排気ガス中のＮＯ_X 濃度との関係を正確に知ることができる。これにより本実施例によれば排気ガス中のＮＯ_X 濃度をＮＯ_X アンモニアセンサ２９により正確に検出することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば第１の手段において排気ガス中のＮＯ_X を酸素と窒素とに分解すれば第２の手段における排気ガス中のＮＯ_X 濃度は零である。このときに上記検出手段により検出される電流量を基準電流量として排気ガス中のＮＯ_X 濃度を算出すれば排気ガス中のＮＯ_X 濃度が正確に検出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯ_X アンモニアセンサのセンサ部の構造を示す図である。
【図３】ＮＯ_X アンモニアセンサによる検出電流を示す図である。
【図４】図２の符号５７で示した電圧と図２の符号６６で示した電流値Ｉ₂ との間の関係を示す図である。
【符号の説明】
１１…燃料噴射弁
２３…ＮＯ_X 吸収剤
２９…ＮＯ_X アンモニアセンサ
３０…空燃比センサ

Claims

第１の電圧を印加することにより排気ガス中のＮＯ_X をＮＯに還元すると共に排気ガス中の酸素を排気ガスから排出して排気ガス中の酸素濃度を一定濃度にまで低下させる第１の手段と、第２の電圧を印加することにより該第１の手段により処理された排気ガス中のＮＯを酸素と窒素とに分解すると共に排気ガス中の酸素濃度に応じた量の電流が流れるように構成された第２の手段と、該第２の手段内を流れる電流量を検出するための検出手段と、排気ガス中のＮＯ_X 濃度が零であるときに該検出手段により検出された検出電流量を基準電流量とし、該基準電流量に基づいた検出電流量とＮＯ_X 濃度との関係から排気ガス中のＮＯ_X 濃度を算出する算出手段とを具備するＮＯ_X 濃度検出装置において、上記基準電流量を上記検出手段により検出する際には、排気ガス中のＮＯ_X を酸素と窒素とに分解することができる電圧を上記第１の手段により印加させて該第１の手段により処理された排気ガス中のＮＯ _X 濃度をほぼ零とするようにしたことを特徴とするＮＯ_X 濃度検出装置。
排気ガス中のＮＯ_X を酸素と窒素とに分解することができる電圧が第１の電圧よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のＮＯ_X 濃度検出装置。
内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中のＮＯ_X 濃度を検出するために機関排気通路に配置された請求項１に記載のＮＯ_X 濃度検出装置において、燃焼室内への燃料供給が停止されている間において上記第１の手段により印加させる電圧を零とし、このときに上記検出手段により検出される検出電流量と上記基準電流量とに基づいて上記検出電流値とＮＯ_X 濃度との関係を決定するようにしたことを特徴とするＮＯ_X 濃度検出装置。