JP4645984B2 - 排出ガスセンサの劣化検出装置 - Google Patents
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Description
更に、第1のセンサ特性パラメータと第2のセンサ特性パラメータは、いずれもセンサ素子の温度又はこれに相関するパラメータであるため、第1のセンサ特性パラメータと第2のセンサ特性パラメータとのずれ量によって排出ガスセンサの劣化度を精度良く判定することができる。
まず、システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の排気管12には、排出ガス中のCO,HC,NOx等を低減させる三元触媒等の触媒13が設けられ、この触媒13の上流側には、排出ガスの酸素濃度等のガス成分濃度、空燃比、リッチ/リーンのいずれかを検出する酸素センサ、空燃比センサ(A/Fセンサ)等の排出ガスセンサ14が設けられている。この排出ガスセンサ14のセンサ素子26(図3参照)は、例えばジルコニア固体電解質27の両端に電極28を密着させて出力を取り出す構成となっているが、センサ素子26の活性温度が高いため(約600〜700℃以上)、排出ガスの熱のみでは、エンジン始動後にセンサ素子26を早期に活性化することは困難である。そこで、排出ガスセンサ14は、センサ素子26を加熱するヒータ(図示せず)を内蔵し、このヒータの発熱によりセンサ素子26を早期に活性化させるようにしている。
素子インピーダンス=ΔV/ΔI
ここで、ΔVは電圧変化幅、ΔIは電流変化幅である。
A:排出ガス伝熱係数
Te:排出ガス温度
Tu:素子温度
Re:レイノルズ数
m:指数
外気への放熱=B(Tu−Ta) ……(2)
B:外気伝熱係数
Tu:素子温度
Ta:外気温
ヒータの加熱=I2 ・R ……(3)
I:ヒータ電流
R:ヒータ抵抗値
cM・dTu/dt=[排出ガスからの受熱]−[外気への放熱]+[ヒータの加熱] =A・Rem ・(Te−Tu)−B(Tu−Ta)+I2 ・R
ここで、cMはセンサ素子26の熱容量、dTu/dtは素子温度Tuの時間微分値である。
尚、センサ素子26の放熱として、外気への放熱の他に、排気管12等の周辺部材への放熱も考慮するようにしても良い。
更に、センサ劣化度判定手段21は、排出ガスセンサ14の劣化度Dに応じてヒータ電流(通電率DUTY)を減量補正するヒータ通電補正手段としての機能も備えている。
Pd=|Pf−Pc|
Pd=∫|Pf−Pc|・dt
この偏差Pdを積分する期間は、熱エネルギーの安定領域の開始時間t1 から偏差積分値の算出時間aが経過するまでとすれば良い。
Claims (7)
- 内燃機関の排出ガスの酸素濃度等のガス成分濃度、空燃比、リッチ/リーンのいずれかを検出するセンサ素子と、このセンサ素子を加熱するヒータとを有する排出ガスセンサの劣化検出装置において、
前記センサ素子とその周辺との間の熱エネルギーの授受を推定して該センサ素子の特性に関するパラメータ(以下「第1のセンサ特性パラメータ」という)を算出する第1のセンサ特性パラメータ推定手段と、
前記センサ素子のインピーダンスを検出する素子インピーダンス検出手段と、
前記素子インピーダンス検出手段で検出したインピーダンスに基づいて前記センサ素子の特性に関するパラメータ(以下「第2のセンサ特性パラメータ」という)を算出する第2のセンサ特性パラメータ推定手段と、
前記第1のセンサ特性パラメータと前記第2のセンサ特性パラメータとを比較して前記排出ガスセンサの劣化度を判定するセンサ劣化度判定手段と
を備え、
前記第1のセンサ特性パラメータと前記第2のセンサ特性パラメータは、いずれも前記センサ素子の温度又はこれに相関するパラメータであることを特徴とする排出ガスセンサの劣化検出装置。 - 前記第1のセンサ特性パラメータ推定手段は、少なくとも前記センサ素子の排出ガスからの受熱と外部への放熱と前記ヒータによる加熱とを考慮して前記第1のセンサ特性パラメータを算出することを特徴とする請求項1に記載の排出ガスセンサの劣化検出装置。
- 前記センサ素子の周辺の熱エネルギーが安定した領域で前記第1のセンサ特性パラメータ推定手段による前記第1のセンサ特性パラメータの算出を実行させる実行領域判定手段を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の排出ガスセンサの劣化検出装置。
- 前記実行領域判定手段は、前記センサ素子の周辺の熱エネルギーが安定した領域であるか否かを内燃機関の運転状態に基づいて判定することを特徴とする請求項3に記載の排出ガスセンサの劣化検出装置。
- 前記実行条件判定手段は、前記第1のセンサ特性パラメータ、前記センサ素子のインピーダンス又は前記第2のセンサ特性パラメータ、始動後経過時間、冷却水温、内燃機関の定常/過渡の判定結果、燃料カットの有無の少なくとも1つに基づいて前記センサ素子の周辺の熱エネルギーが安定した領域であるか否かを判定することを特徴とする請求項3又は4に記載の排出ガスセンサの劣化検出装置。
- 前記センサ劣化度判定手段で判定した前記排出ガスセンサの劣化度に応じて前記ヒータの通電量を補正するヒータ通電補正手段を備えていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の排出ガスセンサの劣化検出装置。
- 前記センサ劣化度判定手段の判定結果に基づいて前記排出ガスセンサの劣化度が劣化判定値以上であるときに警告する警告手段を備えていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の排出ガスセンサの劣化検出装置。
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