JP6255948B2 - Gas sensor control device - Google Patents

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Description

本発明は、ガスセンサ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a gas sensor control device.

例えば車載エンジンから排出される排気を検出対象とし、その排気中のNOx濃度を検出するガスセンサが知られている。このガスセンサ(NOxセンサ)としては、固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とをそれぞれ有してなるポンプセル、モニタセル及びセンサセルを具備し、チャンバ内に導入した排気中の酸素をポンプセルにより排出し、その酸素排出後のガスから、モニタセルにより残留酸素の量を検出するとともに、センサセルによりNOx濃度を検出するものが実用化されている。   For example, there is known a gas sensor that detects exhaust gas discharged from an in-vehicle engine and detects the NOx concentration in the exhaust gas. The gas sensor (NOx sensor) includes a pump cell, a monitor cell, and a sensor cell each having a solid electrolyte body and a pair of electrodes disposed on the solid electrolyte body, and oxygen in the exhaust gas introduced into the chamber. A gas that is discharged by a pump cell, detects the amount of residual oxygen by a monitor cell, and detects the NOx concentration by a sensor cell from the gas after the oxygen discharge has been put into practical use.

また、この種のガスセンサについて異常判定を行うようにした技術が各種提案されている。例えば特許文献1に記載の技術では、センサセルの近傍に劣化検出用セルを設け、その劣化検出用セルにより、センサセルの劣化品相当の出力を得るようにしている。そして、センサセルの出力と劣化検出用セルの出力とを比較して、NOxセンサが劣化しているかどうかを判定するようにしている。   Various techniques for performing abnormality determination on this type of gas sensor have been proposed. For example, in the technique described in Patent Document 1, a deterioration detection cell is provided in the vicinity of a sensor cell, and an output equivalent to a deterioration product of the sensor cell is obtained by the deterioration detection cell. Then, the output of the sensor cell is compared with the output of the deterioration detection cell to determine whether or not the NOx sensor is deteriorated.

特開2009−175014号公報JP 2009-175014 A

しかしながら、上記従来の技術では、ポンプセル、モニタセル及びセンサセル以外に、センサ劣化の検出のために劣化検出用セルが必要であり、構成の複雑化が生じる。   However, the conventional technique requires a deterioration detection cell for detecting sensor deterioration in addition to the pump cell, the monitor cell, and the sensor cell, resulting in a complicated configuration.

本発明は、構成の複雑化を生じさせることなく、ガスセンサの異常を適正に判定することができるガスセンサ制御装置を提供することを主たる目的とするものである。   The main object of the present invention is to provide a gas sensor control device that can appropriately determine abnormality of a gas sensor without causing complication of the configuration.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.

本発明のガスセンサ制御装置(40)は、固体電解質体(11,12)と該固体電解質体に配置された一対の電極(32,33,36〜38)とをそれぞれ有してなるポンプセル(31)、モニタセル(34)及びセンサセル(35)を備えるガスセンサ(10)に適用され、前記ガスセンサにおいて、前記ポンプセルが、ガス室(14,16)内に導入された被検出ガス中の酸素を排出し、その酸素の排出後に、前記モニタセルが前記ガス室内の残留酸素濃度に応じた信号を出力するとともに、前記センサセルが前記ガス室内の酸素以外の特定成分の濃度に応じた信号を出力するようになっている。そして、前記モニタセルの出力信号から求められるモニタセル検出値と、前記センサセルの出力信号から求められるセンサセル検出値とを取得する取得手段と、前記センサセル検出値が前記モニタセル検出値よりも小さい場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。   The gas sensor control device (40) of the present invention includes a pump cell (31) having a solid electrolyte body (11, 12) and a pair of electrodes (32, 33, 36 to 38) arranged on the solid electrolyte body. ), Which is applied to a gas sensor (10) including a monitor cell (34) and a sensor cell (35), in which the pump cell discharges oxygen in the gas to be detected introduced into the gas chamber (14, 16). After the oxygen is discharged, the monitor cell outputs a signal corresponding to the concentration of residual oxygen in the gas chamber, and the sensor cell outputs a signal corresponding to the concentration of a specific component other than oxygen in the gas chamber. ing. And, when the monitor cell detection value obtained from the output signal of the monitor cell and the sensor cell detection value obtained from the output signal of the sensor cell, the sensor cell detection value is smaller than the monitor cell detection value, An abnormality determining means for determining that an abnormality has occurred in the gas sensor.

上記構成のガスセンサは、例えばエンジンから排出される排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサであり、ポンプセル、モニタセル及びセンサセルを有する構成となっている。かかるガスセンサでは、ポンプセルによる酸素排出後のガスから、モニタセルによりガス室内の残留酸素濃度が検出されるとともに、センサセルにより酸素以外の特定成分の濃度が検出される。この場合、モニタセルによれば残留酸素の量に応じた検出出力が得られるのに対し、センサセルによれば残留酸素及びそれ以外の特定成分の量に応じた検出出力が得られる。したがって、本来は、センサセル検出値>モニタセル検出値になると想定されるが、これに反して、センサセル検出値<モニタセル検出値になっていれば、ガスセンサに異常が生じていると判定できる。こうした異常判定においてはガスセンサとして構成の変更が強いられることはない。以上により、構成の複雑化を生じさせることなく、ガスセンサの異常を適正に判定することができる。   The gas sensor having the above configuration is, for example, a NOx sensor that detects NOx concentration in exhaust gas discharged from the engine, and has a configuration including a pump cell, a monitor cell, and a sensor cell. In such a gas sensor, the residual oxygen concentration in the gas chamber is detected by the monitor cell from the gas after the oxygen is discharged by the pump cell, and the concentration of a specific component other than oxygen is detected by the sensor cell. In this case, a detection output corresponding to the amount of residual oxygen is obtained according to the monitor cell, whereas a detection output corresponding to the amount of residual oxygen and other specific components is obtained according to the sensor cell. Therefore, originally, it is assumed that the sensor cell detection value> the monitor cell detection value. On the contrary, if the sensor cell detection value <the monitor cell detection value, it can be determined that an abnormality has occurred in the gas sensor. In such abnormality determination, the configuration of the gas sensor is not forced to change. As described above, it is possible to appropriately determine abnormality of the gas sensor without causing complication of the configuration.

NOxセンサの素子内部構造とセンサ制御回路とを示す構成図。The block diagram which shows the element internal structure of a NOx sensor, and a sensor control circuit. エンジンシステムの概要を示す構成図。The block diagram which shows the outline | summary of an engine system. NOxセンサの出力特性を示す図。The figure which shows the output characteristic of a NOx sensor. NOxセンサの異常判定処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the abnormality determination process of a NOx sensor. 判定値を設定するための設定処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the setting process for setting a determination value.

以下、本発明のガスセンサ制御装置を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、車載エンジン(内燃機関)の排気管に設けられたNOxセンサを用い、そのNOxセンサの出力に基づいて排気中のNOx濃度を検出するNOx濃度検出装置について説明する。そのNOx濃度検出装置が適用されるエンジンシステムとしては、図2に示す構成が想定される。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying a gas sensor control device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a NOx concentration detection device that uses a NOx sensor provided in an exhaust pipe of an in-vehicle engine (internal combustion engine) and detects the NOx concentration in the exhaust based on the output of the NOx sensor will be described. A configuration shown in FIG. 2 is assumed as an engine system to which the NOx concentration detection device is applied.

図2において、エンジン50は例えば多気筒ディーゼルエンジンであり、燃料を噴射する複数のインジェクタ51を有している。エンジン50の排気管52には排気浄化装置53が設けられている。排気浄化装置53は、例えばNOx吸蔵還元型触媒やアンモニア選択還元触媒等のNOx浄化触媒であり、排気がこの排気浄化装置53を通過する際にNOx等が浄化される。また、排気浄化装置53の上流側又は下流側の少なくともいずれかには、排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサ10が設けられている。なお、図2には排気浄化装置53の上流側及び下流側の両方にNOxセンサ10が設けられているが、いずれか一方にのみ設けられている構成であればよい。   In FIG. 2, an engine 50 is a multi-cylinder diesel engine, for example, and has a plurality of injectors 51 for injecting fuel. An exhaust purification device 53 is provided in the exhaust pipe 52 of the engine 50. The exhaust purification device 53 is a NOx purification catalyst such as a NOx occlusion reduction type catalyst or an ammonia selective reduction catalyst, and NOx and the like are purified when the exhaust passes through the exhaust purification device 53. Further, at least one of the upstream side and the downstream side of the exhaust gas purification device 53 is provided with a NOx sensor 10 that detects the NOx concentration in the exhaust gas. In FIG. 2, the NOx sensor 10 is provided on both the upstream side and the downstream side of the exhaust purification device 53, but the configuration may be provided only on one of them.

ECU60は、CPUや各種メモリ等よりなる周知のマイクロコンピュータを具備する電子制御装置であって、ECU60には、NOxセンサ10の検出信号が入力される他、エンジン50の回転速度を検出する回転センサ61や、アクセル開度等のエンジン負荷を検出する負荷センサ62から検出信号が入力される。ECU60は、これらの検出信号等に基づいてインジェクタ51の燃料噴射制御や、排気浄化装置53の劣化判定等を実施する。   The ECU 60 is an electronic control device including a known microcomputer including a CPU, various memories, and the like. The ECU 60 receives a detection signal from the NOx sensor 10 and also detects a rotation speed of the engine 50. A detection signal is input from 61 or a load sensor 62 that detects an engine load such as an accelerator opening. The ECU 60 performs fuel injection control of the injector 51, deterioration determination of the exhaust purification device 53, and the like based on these detection signals and the like.

次に、NOxセンサ10を構成するセンサ素子10aについて図1を用いて説明する。センサ素子10aはいわゆる積層型構造を有するものであり、その内部構造を図1に示している。図の左右方向がセンサ素子10aの長手方向に相当する。図の右側が素子基端側(排気管取り付け部位側)であり、図の左側が素子先端側である。センサ素子10aは、ポンプセル、センサセル及びモニタセルからなる、いわゆる3セル構造を有するものであり、それら各セルが積層配置されて構成されている。なお、モニタセルは、ポンプセル同様、ガス中の酸素排出の機能を具備するため、補助ポンプセル又は第2ポンプセルと称される場合もある。   Next, the sensor element 10a constituting the NOx sensor 10 will be described with reference to FIG. The sensor element 10a has a so-called laminated structure, and its internal structure is shown in FIG. The horizontal direction in the figure corresponds to the longitudinal direction of the sensor element 10a. The right side of the figure is the element base end side (exhaust pipe attachment site side), and the left side of the figure is the element tip side. The sensor element 10a has a so-called three-cell structure including a pump cell, a sensor cell, and a monitor cell, and each cell is stacked and configured. Since the monitor cell has a function of discharging oxygen in the gas like the pump cell, the monitor cell may be referred to as an auxiliary pump cell or a second pump cell.

センサ素子10aにおいて、ジルコニア等の酸素イオン導電性材料からなる固体電解質体11,12はシート状をなし、アルミナ等の絶縁材料からなるスペーサ13を介して図の上下に所定間隔を隔てて積層されている。このうち、図の上側の固体電解質体11には排気導入口11aが形成されており、この排気導入口11aを介してセンサ素子周囲の排気が第1チャンバ14内に導入される。第1チャンバ14は、絞り部15を介して第2チャンバ16に連通している。両チャンバ14,16がガス室に相当する。固体電解質体11の図の上面側には、排気を所定の拡散抵抗で出し入れするための多孔質拡散層17が設けられるとともに、大気通路18を区画形成するための絶縁層19が設けられている。   In the sensor element 10a, the solid electrolyte bodies 11 and 12 made of an oxygen ion conductive material such as zirconia are formed in a sheet shape, and are stacked at a predetermined interval above and below the figure via spacers 13 made of an insulating material such as alumina. ing. Among these, an exhaust inlet 11a is formed in the solid electrolyte body 11 on the upper side of the figure, and exhaust around the sensor element is introduced into the first chamber 14 through the exhaust inlet 11a. The first chamber 14 communicates with the second chamber 16 via the throttle unit 15. Both chambers 14 and 16 correspond to gas chambers. On the upper surface side of the solid electrolyte body 11 in the figure, a porous diffusion layer 17 for taking in and out the exhaust gas with a predetermined diffusion resistance is provided, and an insulating layer 19 for partitioning the air passage 18 is provided. .

また、固体電解質体12の図の下面側にはアルミナ等よりなる絶縁層21が設けられ、この絶縁層21により大気通路22が形成されている。絶縁層21には、センサ全体を加熱するためのヒータ(発熱体)23が埋設されている。この場合、ヒータ23により、ポンプセル31、モニタセル34及びセンサセル35が加熱され、これら各セル31,34,35の活性化が促進される。ヒータ23は、図示しないバッテリ電源等からの給電により熱エネルギを発生する。   Further, an insulating layer 21 made of alumina or the like is provided on the lower surface side of the solid electrolyte body 12 in the figure, and an atmospheric passage 22 is formed by the insulating layer 21. A heater (heating element) 23 is embedded in the insulating layer 21 for heating the entire sensor. In this case, the pump 23, the monitor cell 34, and the sensor cell 35 are heated by the heater 23, and activation of each of these cells 31, 34, 35 is promoted. The heater 23 generates thermal energy by power supply from a battery power source (not shown).

図の下側の固体電解質体12には、第1チャンバ14に対面するようにしてポンプセル31が設けられており、ポンプセル31は、第1チャンバ14内に導入された排気中の酸素を出し入れして同チャンバ14内の残留酸素濃度を所定濃度に調整する。ポンプセル31は、固体電解質体12を挟んで設けられる上下一対の電極32,33を有し、そのうち特に第1チャンバ14側の電極32はNOx不活性電極(NOxを分解し難い電極)となっている。ポンプセル31は、電極32,33間に電圧が印加された状態で、第1チャンバ14内に存在する酸素を分解して電極33より大気通路22側に排出する。   The solid electrolyte body 12 on the lower side of the figure is provided with a pump cell 31 so as to face the first chamber 14. The pump cell 31 takes in and out oxygen in the exhaust gas introduced into the first chamber 14. The residual oxygen concentration in the chamber 14 is adjusted to a predetermined concentration. The pump cell 31 has a pair of upper and lower electrodes 32 and 33 provided with the solid electrolyte body 12 sandwiched therebetween, and in particular, the electrode 32 on the first chamber 14 side is a NOx inert electrode (an electrode that is difficult to decompose NOx). Yes. The pump cell 31 decomposes oxygen present in the first chamber 14 in a state where a voltage is applied between the electrodes 32 and 33 and discharges it from the electrode 33 to the atmosphere passage 22 side.

また、図の上側の固体電解質体11には、第2チャンバ16に対面するようにしてモニタセル34及びセンサセル35が設けられている。モニタセル34は、上述したポンプセル31により余剰酸素が排出された後に、第2チャンバ16内の残留酸素濃度に応じて起電力、又は電圧印加に伴い電流出力を発生する。センサセル35は、第2チャンバ16内のガスから「特定成分の濃度」としてNOx濃度を検出する。   Further, a monitor cell 34 and a sensor cell 35 are provided in the upper solid electrolyte body 11 in the drawing so as to face the second chamber 16. After the surplus oxygen is discharged by the pump cell 31 described above, the monitor cell 34 generates a current output in accordance with the electromotive force or voltage application according to the residual oxygen concentration in the second chamber 16. The sensor cell 35 detects the NOx concentration from the gas in the second chamber 16 as the “specific component concentration”.

モニタセル34及びセンサセル35は、互いに近接した位置に並べて配置されており、第2チャンバ16側に電極36,37を有するとともに、大気通路18側に共通電極38を有する構成となっている。すなわち、モニタセル34は、固体電解質体11とそれを挟んで対向配置された電極36及び共通電極38とにより構成され、センサセル35は、同じく固体電解質体11とそれを挟んで対向配置された電極37及び共通電極38とにより構成されている。モニタセル34の電極36(第2チャンバ16側の電極)はNOxに不活性なAu−Pt等の貴金属からなるのに対し、センサセル35の電極37(第2チャンバ16側の電極)はNOxに活性な白金Pt、ロジウムRh等の貴金属からなる。なお、便宜上図面ではモニタセル34及びセンサセル35を排気の流れ方向(図の左右方向)に対して前後に並べて示すが、実際には、これら各セル34,35は排気の流れ方向に対して同等位置になるよう配置されるようになっている。   The monitor cell 34 and the sensor cell 35 are arranged side by side at positions close to each other, and have a configuration in which electrodes 36 and 37 are provided on the second chamber 16 side and a common electrode 38 is provided on the atmosphere passage 18 side. That is, the monitor cell 34 is constituted by the solid electrolyte body 11, the electrode 36 and the common electrode 38 disposed so as to face each other, and the sensor cell 35 is similarly configured to face the solid electrolyte body 11 and the electrode 37 disposed so as to face it. And the common electrode 38. The electrode 36 (electrode on the second chamber 16 side) of the monitor cell 34 is made of a noble metal such as Au—Pt that is inactive to NOx, whereas the electrode 37 (electrode on the second chamber 16 side) of the sensor cell 35 is active for NOx. It consists of noble metals such as platinum Pt and rhodium Rh. For convenience, in the drawing, the monitor cell 34 and the sensor cell 35 are shown side by side with respect to the exhaust flow direction (the left-right direction in the drawing). It is arranged to become.

ここで、ポンプセル31と、モニタセル34及びセンサセル35とは、センサ素子10aの長手方向に並べて設けられており、センサ素子10aの先端側にポンプセル31が設けられ、同基端側(排気管取り付け側)にモニタセル34及びセンサセル35が設けられている。   Here, the pump cell 31, the monitor cell 34, and the sensor cell 35 are provided side by side in the longitudinal direction of the sensor element 10a, the pump cell 31 is provided at the distal end side of the sensor element 10a, and the base end side (exhaust pipe attachment side) ) Are provided with a monitor cell 34 and a sensor cell 35.

上記構成のセンサ素子10aでは、排気は多孔質拡散層17及び排気導入口11aを通って第1チャンバ14に導入される。そして、この排気がポンプセル31近傍を通過する際、ポンプセル電極32,33間にポンプセル電圧Vpが印加されることで分解反応が起こり、第1チャンバ14内の酸素濃度に応じてポンプセル31を介して酸素が出し入れされる。なおこのとき、第1チャンバ14側の電極32がNOx不活性電極であるため、ポンプセル31では排気中のNOxは分解されず、酸素のみが分解されて電極33から大気通路22に排出される。こうしたポンプセル31の働きにより、第1チャンバ14内が所定の低酸素濃度の状態に保持される。   In the sensor element 10a configured as described above, the exhaust gas is introduced into the first chamber 14 through the porous diffusion layer 17 and the exhaust gas inlet 11a. When this exhaust gas passes through the vicinity of the pump cell 31, a decomposition reaction occurs by applying a pump cell voltage Vp between the pump cell electrodes 32 and 33, and the exhaust cell passes through the pump cell 31 according to the oxygen concentration in the first chamber 14. Oxygen is taken in and out. At this time, since the electrode 32 on the first chamber 14 side is a NOx inactive electrode, NOx in the exhaust gas is not decomposed in the pump cell 31, but only oxygen is decomposed and discharged from the electrode 33 to the atmospheric passage 22. By the action of the pump cell 31, the inside of the first chamber 14 is maintained in a predetermined low oxygen concentration state.

ポンプセル31近傍を通過したガス(酸素濃度調整後のガス)は第2チャンバ16に流れ込み、モニタセル34では、ガス中の残留酸素濃度に応じた出力が発生する。モニタセル34の出力は、モニタセル電極36,38間に所定のモニタセル電圧Vmが印加されることでモニタセル電流Imとして検出される。また、センサセル電極37,38間に所定のセンサセル電圧Vsが印加されることでガス中のNOxが還元分解され、その際発生する酸素が電極38から大気通路18に排出される。このとき、センサセル35に流れた電流(センサセル電流Is)により、排気中のNOx濃度が検出される。   The gas that has passed through the vicinity of the pump cell 31 (the gas after the oxygen concentration adjustment) flows into the second chamber 16, and the monitor cell 34 generates an output corresponding to the residual oxygen concentration in the gas. The output of the monitor cell 34 is detected as a monitor cell current Im when a predetermined monitor cell voltage Vm is applied between the monitor cell electrodes 36 and 38. Further, when a predetermined sensor cell voltage Vs is applied between the sensor cell electrodes 37 and 38, NOx in the gas is reduced and decomposed, and oxygen generated at that time is discharged from the electrode 38 to the atmospheric passage 18. At this time, the NOx concentration in the exhaust gas is detected by the current (sensor cell current Is) flowing through the sensor cell 35.

センサ制御回路40はセンサ制御の主体となるマイコン41と、電圧印加部や電流検出部等を有する回路部とを有しており、このマイコン41や回路部により、ポンプセル31の電極32,33間に印加するポンプセル電圧Vp、モニタセル34の電極36,38間に印加するモニタセル電圧Vm、センサセル35の電極37,38間に印加するセンサセル電圧Vsがそれぞれ制御される。マイコン41には、ポンプセル電流Ip、モニタセル電流Im及びセンサセル電流Isの各々の検出値(検出信号)が逐次入力され、マイコン41は、これらの検出値に基づいて排気中の酸素濃度やNOx濃度を算出する。マイコン41は、例えば図2のECU60内に設けられているとよい。   The sensor control circuit 40 includes a microcomputer 41 that is a main body for sensor control, and a circuit unit having a voltage application unit, a current detection unit, and the like. The microcomputer 41 and the circuit unit are used to connect the electrodes 32 and 33 of the pump cell 31. The pump cell voltage Vp applied to the monitor cell 34, the monitor cell voltage Vm applied between the electrodes 36 and 38 of the monitor cell 34, and the sensor cell voltage Vs applied between the electrodes 37 and 38 of the sensor cell 35 are controlled. Detection values (detection signals) of the pump cell current Ip, the monitor cell current Im, and the sensor cell current Is are sequentially input to the microcomputer 41, and the microcomputer 41 determines the oxygen concentration and NOx concentration in the exhaust based on these detection values. calculate. For example, the microcomputer 41 may be provided in the ECU 60 of FIG.

なお、マイコン41では、各セルの電流検出信号が図示しないA/D変換器を介して入力されるようになっている。この場合、セルごとに定められた電流検出範囲(濃度検出範囲に相当)内において電流が検出され、その電流検出値が、A/D変換器の電圧変換範囲(例えば0〜5V)で変換されてマイコン41に取り込まれる。   In the microcomputer 41, the current detection signal of each cell is input via an A / D converter (not shown). In this case, a current is detected within a current detection range (corresponding to a concentration detection range) determined for each cell, and the current detection value is converted within the voltage conversion range (for example, 0 to 5 V) of the A / D converter. Are taken into the microcomputer 41.

次に、ポンプセル31、モニタセル34及びセンサセル35の各特性を図3を用いて説明する。なお、図3(a)〜(c)は酸素濃度及びNOx濃度が一定のもとでの基本特性を示す。   Next, the characteristics of the pump cell 31, the monitor cell 34, and the sensor cell 35 will be described with reference to FIG. 3A to 3C show basic characteristics under constant oxygen concentration and NOx concentration.

図3(a)は、ポンプセル特性としてポンプセル電圧Vpとポンプセル電流Ipとの関係を示すV−I特性図である。図3(a)において、電圧軸(横軸)に略平行な平坦部分はポンプセル電流Ipを特定する限界電流域であって、このポンプセル電流Ipの増減が排気中の酸素濃度に対応している。つまり、排気中の酸素濃度が増えるほどポンプセル電流Ipが増大し、排気中の酸素濃度が減るほどポンプセル電流Ipが減少する。限界電流域は、酸素濃度が増えるほど高電圧側にシフトし、それに合わせて、ポンプセル電圧Vpを決定するための印加電圧特性(印加電圧線LX1)が高電圧側にシフトされるようになっている。また、限界電流域よりも低電圧側の傾き部分は抵抗支配域である。抵抗支配域の傾きは素子温度に依存し、素子温度が低いほど傾きが小さいものとなる。   FIG. 3A is a VI characteristic diagram showing the relationship between the pump cell voltage Vp and the pump cell current Ip as the pump cell characteristic. In FIG. 3A, a flat portion substantially parallel to the voltage axis (horizontal axis) is a limit current region for specifying the pump cell current Ip, and the increase / decrease of the pump cell current Ip corresponds to the oxygen concentration in the exhaust gas. . That is, the pump cell current Ip increases as the oxygen concentration in the exhaust gas increases, and the pump cell current Ip decreases as the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. The limit current region shifts to the higher voltage side as the oxygen concentration increases, and accordingly, the applied voltage characteristic (applied voltage line LX1) for determining the pump cell voltage Vp is shifted to the higher voltage side. Yes. Further, the slope portion on the lower voltage side than the limit current region is the resistance dominant region. The slope of the resistance dominating region depends on the element temperature, and the slope is smaller as the element temperature is lower.

また、図3(b)は、モニタセル特性としてモニタセル電圧Vmとモニタセル電流Imとの関係を示すV−I特性図である。この図3(b)において、電圧軸(横軸)に略平行な平坦部分はモニタセル電流Imを特定する限界電流域であって、このモニタセル電流Imの増減が第2チャンバ16内の残留酸素濃度に対応している。つまり、第2チャンバ16内の残留酸素濃度が増えるほどモニタセル電流Imが増大し、同酸素濃度が減るほどモニタセル電流Imが減少する。モニタセル電圧Vmは、所定の酸素濃度相当のモニタセル電流Imを限界電流域で検出可能とする所定値Vm0で設定されている。   FIG. 3B is a VI characteristic diagram showing the relationship between the monitor cell voltage Vm and the monitor cell current Im as the monitor cell characteristic. In FIG. 3B, a flat portion substantially parallel to the voltage axis (horizontal axis) is a limit current region for specifying the monitor cell current Im, and the increase or decrease in the monitor cell current Im is the residual oxygen concentration in the second chamber 16. It corresponds to. That is, the monitor cell current Im increases as the residual oxygen concentration in the second chamber 16 increases, and the monitor cell current Im decreases as the oxygen concentration decreases. The monitor cell voltage Vm is set to a predetermined value Vm0 that allows the monitor cell current Im corresponding to a predetermined oxygen concentration to be detected in the limit current region.

さらに、図3(c)は、センサセル特性としてセンサセル電圧Vsとセンサセル電流Isとの関係を示すV−I特性図である。この図3(b)において、電圧軸(横軸)に略平行な平坦部分はセンサセル電流Isを特定する限界電流域であって、このセンサセル電流Isの増減が排気中(第2チャンバ16内)のNOx濃度に対応している。つまり、排気中のNOx濃度が増えるほどセンサセル電流Isが増大し、排気中のNOx濃度が減るほどセンサセル電流Isが減少する。ただしこの場合、第2チャンバ16内にはNOx以外に残留酸素が存在していることから、センサセル電流IsはNOx及び残留酸素の量に対応するものとなる。センサセル電圧Vsは、所定NOx濃度相当のセンサセル電流Isを限界電流域で検出可能とする所定値Vs0で設定されている。   Further, FIG. 3C is a VI characteristic diagram showing the relationship between the sensor cell voltage Vs and the sensor cell current Is as the sensor cell characteristic. In FIG. 3B, a flat portion substantially parallel to the voltage axis (horizontal axis) is a limit current region for specifying the sensor cell current Is, and the increase or decrease in the sensor cell current Is is exhausting (in the second chamber 16). Corresponds to the NOx concentration. That is, the sensor cell current Is increases as the NOx concentration in the exhaust gas increases, and the sensor cell current Is decreases as the NOx concentration in the exhaust gas decreases. However, in this case, since residual oxygen exists in the second chamber 16 in addition to NOx, the sensor cell current Is corresponds to the amount of NOx and residual oxygen. The sensor cell voltage Vs is set at a predetermined value Vs0 that enables detection of a sensor cell current Is corresponding to a predetermined NOx concentration in the limit current region.

ところで、NOxセンサ10においてモニタセル電流Imは第2チャンバ16内の酸素の量に応じた値になるのに対し、センサセル電流Isは第2チャンバ16内の酸素及びNOxの量に応じた値になるため、モニタセル電流Imとセンサセル電流Isとを比較すれば、本来はIm<Isになる筈である。しかしながら、NOxセンサ10において異常が生じていると、Im,Isの大小関係に逆転が生じることがある。そこで本実施形態では、モニタセル電流Imとセンサセル電流Isとを比較し、その比較の結果に基づいてNOxセンサ10の異常の有無を判定することとしている。   Meanwhile, in the NOx sensor 10, the monitor cell current Im has a value corresponding to the amount of oxygen in the second chamber 16, whereas the sensor cell current Is has a value corresponding to the amounts of oxygen and NOx in the second chamber 16. Therefore, if the monitor cell current Im and the sensor cell current Is are compared, it should be essentially Im <Is. However, if an abnormality occurs in the NOx sensor 10, the magnitude relationship between Im and Is may be reversed. Therefore, in the present embodiment, the monitor cell current Im and the sensor cell current Is are compared, and the presence or absence of abnormality of the NOx sensor 10 is determined based on the comparison result.

図4は、NOxセンサ10の異常判定処理を示すフローチャートであり、本処理はマイコン41により所定周期で繰り返し実施される。   FIG. 4 is a flowchart showing an abnormality determination process of the NOx sensor 10, and this process is repeatedly performed by the microcomputer 41 at a predetermined cycle.

図4において、ステップS11では、異常判定の実施条件が成立しているか否かを判定する。その実施条件には、NOxセンサ10が活性状態であること、エンジン50においてリーン燃焼が行われていること等が含まれる。そして、これらが全て満たされる場合に、実施条件が成立していると判定され、後続のステップS12に進む。   In FIG. 4, in step S <b> 11, it is determined whether or not an abnormality determination execution condition is satisfied. The execution conditions include that the NOx sensor 10 is in an active state, that the engine 50 is performing lean combustion, and the like. And when all these are satisfy | filled, it determines with the implementation conditions being satisfied, and progresses to subsequent step S12.

ステップS12では、モニタセル電流Imとセンサセル電流Isとを取得し、続くステップS13では、モニタセル電流Im及びセンサセル電流Isについて特性ずれの補正を実施する。つまり、NOxセンサ10においては個体差による特性ずれ(初期特性のずれ)や経時変化による特性ずれ(特性劣化)が生じている可能性があり、こうした特性ずれが生じている状況下ではセンサ異常判定の精度低下が懸念される。そこで、特性ずれに起因する判定精度の低下を抑制すべく各電流値の補正を実施する。   In step S12, the monitor cell current Im and the sensor cell current Is are acquired. In subsequent step S13, the characteristic deviation is corrected for the monitor cell current Im and the sensor cell current Is. That is, in the NOx sensor 10, there may be a characteristic deviation (initial characteristic deviation) due to individual differences or a characteristic deviation (characteristic deterioration) due to changes over time. Under such circumstances, sensor abnormality determination There is a concern about the decrease in accuracy. Therefore, each current value is corrected in order to suppress a decrease in determination accuracy due to characteristic deviation.

具体的には、センサ活性状態でのエンジン停止時(例えばIGオフ直後)におけるモニタセル電流Im及びセンサセル電流Isを取り込むとともに、そのIm,Isについてあらかじめ定めた基準値との差を算出し、これを特性誤差(補正値)として記憶しておく。又は、NOxセンサ10が長期に使用されることに伴う硫黄被毒の量(又はPb等のオイル添加物の量)を推定し、その推定量に応じた特性誤差(補正値)を設定することも可能である。例えば燃料噴射量の累積的な積算値や、累積的な排気量、車両の総走行距離等に基づいて特性誤差(補正値)を設定することが考えられる。そして、ステップS13では、都度のIm,Isを特性誤差(補正値)により補正する。なお、特性ずれの補正はIm,Isのうち少なくともいずれか一方に対して行われればよく、Imのみ、又はIsのみについて補正を行う構成であってもよい。   Specifically, the monitor cell current Im and the sensor cell current Is when the engine is stopped in the sensor active state (for example, immediately after the IG is turned off) and the difference between the Im and Is and a predetermined reference value are calculated. It is stored as a characteristic error (correction value). Alternatively, the amount of sulfur poisoning (or the amount of oil additive such as Pb) associated with the long-term use of the NOx sensor 10 is estimated, and a characteristic error (correction value) corresponding to the estimated amount is set. Is also possible. For example, it is conceivable to set the characteristic error (correction value) based on the cumulative integrated value of the fuel injection amount, the cumulative exhaust amount, the total travel distance of the vehicle, and the like. In step S13, each time Im and Is are corrected by a characteristic error (correction value). It should be noted that the correction of the characteristic deviation only needs to be performed on at least one of Im and Is, and the configuration may be such that only Im or only Is is corrected.

その後、ステップS14では、モニタセル電流Imからセンサセル電流Isを減算することで出力差ΔIを算出する(ΔI=Im−Is)。この出力差ΔIが、センサセル検出値に対するモニタセル検出値の相対差に相当する。続くステップS15では、出力差ΔIが所定の判定値K以上であるか否かを判定する。この場合、判定値Kは正の値である。ただし、K=ゼロとすることも可能である。   Thereafter, in step S14, an output difference ΔI is calculated by subtracting the sensor cell current Is from the monitor cell current Im (ΔI = Im−Is). This output difference ΔI corresponds to the relative difference of the monitor cell detection value with respect to the sensor cell detection value. In the following step S15, it is determined whether or not the output difference ΔI is equal to or greater than a predetermined determination value K. In this case, the determination value K is a positive value. However, it is also possible to set K = zero.

そして、ΔI<Kであれば、NOxセンサ10が正常な状態であるとして、そのまま本処理を終了する。また、ΔI≧Kであれば、ステップS16に進み、NOxセンサ10に異常が生じている旨を判定する。NOxセンサ10に異常有りと判定された場合には、ダイアグデータの記憶や、NOxセンサ出力を用いた触媒劣化診断の停止等、各種のフェールセーフ処理が適宜実施される。   If ΔI <K, it is determined that the NOx sensor 10 is in a normal state, and this process is terminated. If ΔI ≧ K, the process proceeds to step S16, where it is determined that an abnormality has occurred in the NOx sensor 10. When it is determined that there is an abnormality in the NOx sensor 10, various fail-safe processes such as storing diagnosis data and stopping the catalyst deterioration diagnosis using the NOx sensor output are appropriately performed.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.

NOxセンサ10では、本来センサセル電流Is>モニタセル電流Imとなる筈であるが、これに反して、センサセル電流Is<モニタセル電流Imとなっていれば、NOxセンサ10に異常が生じていると判定できる。こうした異常判定においてはNOxセンサ10として構成の変更が強いられることはない。以上により、構成の複雑化を生じさせることなく、NOxセンサ10の異常を適正に判定することができる。   In the NOx sensor 10, the sensor cell current Is> the monitor cell current Im should be originally satisfied. On the other hand, if the sensor cell current Is <the monitor cell current Im, it can be determined that an abnormality has occurred in the NOx sensor 10. . In such abnormality determination, the configuration change as the NOx sensor 10 is not forced. As described above, it is possible to appropriately determine the abnormality of the NOx sensor 10 without complicating the configuration.

モニタセル電流Im及びセンサセル電流Isについて特性ずれの補正を実施し、その補正後のIm,Isを用いてセンサ異常判定を実施する構成とした。これにより、仮にNOxセンサ10で特性ずれが生じていても、その特性ずれの影響を抑制し、異常判定の精度を高めることができる。   The monitor cell current Im and the sensor cell current Is are corrected for characteristic deviation, and the sensor abnormality determination is performed using the corrected Im and Is. As a result, even if a characteristic deviation occurs in the NOx sensor 10, the influence of the characteristic deviation can be suppressed and the accuracy of abnormality determination can be increased.

リーン燃焼状態であると判定された状況下で取得されたモニタセル電流Imとセンサセル電流Isとに基づいて、センサ異常判定を実施する構成とした。エンジン50がリーン燃焼状態である場合には、ストイキ燃焼状態やリッチ燃焼状態とは異なり、排気中に確実にNOxが含まれることになる。したがって、リーン燃焼状態であることを異常判定の実施条件とすることにより、モニタセル電流Imとセンサセル電流Isとの比較に基づき実施される異常判定の精度を高めることができる。   The sensor abnormality determination is performed based on the monitor cell current Im and the sensor cell current Is acquired under the condition determined to be the lean combustion state. When the engine 50 is in the lean combustion state, NOx is surely contained in the exhaust, unlike the stoichiometric combustion state and the rich combustion state. Therefore, the accuracy of the abnormality determination performed based on the comparison between the monitor cell current Im and the sensor cell current Is can be increased by setting the lean combustion state as the abnormality determination execution condition.

(他の実施形態)
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
(Other embodiments)
You may change the said embodiment as follows, for example.

・上記の異常判定処理においては、都度の状況に応じて異常判定のための判定値Kを可変に設定するようにしてもよく、その具体例を以下に示す。図5(a)、(b)は判定値Kを設定するための設定処理を示すフローチャートである。本処理は、図4の異常判定処理においてIm,Isの比較判定が行われる前に実施されればよく、例えば図4においてステップS15の直前に実施される。なお、図5の処理を適用する場合には、異常判定の実施条件が上記とは異なり、図5(a)の場合にはリーン燃焼状態か否かにかかわらず異常判定が実施され、図5(b)の場合にはさらに燃料カット状態か否かにかかわらず異常判定が実施されるものとなっている。つまり、リーン燃焼状態以外の状態でも異常判定処理が実施されるものとなっている。異常判定の実施条件として、NOxセンサ10が活性状態であることが含まれるのは同様である。   In the above abnormality determination process, the determination value K for abnormality determination may be variably set according to the situation every time, and a specific example is shown below. FIGS. 5A and 5B are flowcharts showing a setting process for setting the determination value K. FIG. This process only needs to be performed before the comparison determination of Im and Is is performed in the abnormality determination process of FIG. 4, and is performed, for example, immediately before step S15 in FIG. When the process of FIG. 5 is applied, the condition for performing the abnormality determination is different from that described above, and in the case of FIG. 5A, the abnormality determination is performed regardless of whether the lean combustion state is present. In the case of (b), an abnormality determination is further carried out regardless of whether or not the fuel cut state. That is, the abnormality determination process is performed even in a state other than the lean combustion state. It is the same that the condition for performing the abnormality determination includes that the NOx sensor 10 is in an active state.

図5(a)では、ステップS21で、今現在リーン燃焼状態になっているか否かを判定し、リーン燃焼状態であればステップS22に進み、リーン燃焼以外の燃焼状態であればステップS23に進む。ステップS22では判定値Kを「a」とし、ステップS23では判定値Kを「b」とする。この場合、a<bとしているため、リーン燃焼状態である場合には、リーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて判定値Kが小さい値に設定される。   In FIG. 5A, in step S21, it is determined whether or not a lean combustion state is currently set. If the combustion state is lean, the process proceeds to step S22. If the combustion state is other than lean combustion, the process proceeds to step S23. . In step S22, the determination value K is set to “a”, and in step S23, the determination value K is set to “b”. In this case, since a <b, the determination value K is set to a smaller value in the lean combustion state than in the combustion state other than the lean combustion state.

つまり、エンジン50がリーン燃焼状態である場合には、リーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて、排気中のNOx量が増える。そのため、リーン燃焼状態とそうでない状態とでそれぞれ異常判定を行う際にそれらの判定精度を同等にするには、各々で判定値Kを変更することが望ましい。本実施形態では、上記のとおりリーン燃焼状態である場合にはリーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて判定値Kを小さい値に設定するようにしたため、燃焼状態がリーンか否かにかかわらずセンサ異常の判定精度を高めておくことができる。   That is, when the engine 50 is in the lean combustion state, the amount of NOx in the exhaust gas is increased compared to the case where the engine 50 is in a combustion state other than the lean combustion. For this reason, it is desirable to change the determination value K in order to make the determination accuracy equal when performing abnormality determination in the lean combustion state and in the state where it is not. In the present embodiment, as described above, the determination value K is set to a smaller value in the lean combustion state than in the combustion state other than the lean combustion, so whether the combustion state is lean or not. Therefore, it is possible to improve the accuracy of sensor abnormality determination.

また、図5(b)では、ステップS31で、今現在燃料カット中であるか否かを判定し、燃料カット中であればステップS32に進み、燃料カット中でなければステップS33に進む。ステップS32では判定値Kを「c」とし、ステップS33では判定値Kを「d」とする。この場合、c>dとしているため、燃料カット中である場合には、燃料カット中でない場合に比べて判定値Kが大きい値に設定される。そして、図5(a)、(b)のように設定された判定値Kを用いて、Im,Isの比較判定が実施される。   In FIG. 5B, in step S31, it is determined whether or not the fuel is currently being cut. If the fuel is being cut, the process proceeds to step S32. If not, the process proceeds to step S33. In step S32, the determination value K is set to “c”, and in step S33, the determination value K is set to “d”. In this case, since c> d, the determination value K is set to a larger value when the fuel is being cut than when the fuel is not being cut. Then, the comparison determination of Im and Is is performed using the determination value K set as shown in FIGS.

つまり、エンジン50が燃料カット状態である場合には、排気中のNOxがほぼゼロになる。そのため、燃料カット状態とそうでない状態(通常運転状態)とでそれぞれ異常判定を行う際にそれらの判定精度を同等にするには、各々で判定値Kを変更することが望ましい。本実施形態では、上記のとおり燃料カット状態である場合には燃料カット状態でない場合に比べて判定値Kを大きい値に設定するようにしたため、燃料カット状態か否かにかかわらずセンサ異常の判定精度を高めておくことができる。   That is, when the engine 50 is in the fuel cut state, NOx in the exhaust becomes almost zero. For this reason, it is desirable to change the determination value K in each case in order to make the determination accuracy equal when performing the abnormality determination in the fuel cut state and the state (normal operation state) that is not. In the present embodiment, as described above, when the fuel cut state is set, the determination value K is set to a larger value than when the fuel cut state is not set. The accuracy can be increased.

なお、図5(b)において、燃料カット中か否かを判定する処理はエンジン50が燃焼状態にあるか否かを判定するものであればよく、エンジン50の運転が停止された直後(暖機停止状態)であることを判定する処理に変更してもよい。   In FIG. 5B, the process for determining whether or not the fuel is being cut may be any process that determines whether or not the engine 50 is in the combustion state, and immediately after the operation of the engine 50 is stopped (warm up). You may change to the process which determines that it is a machine stop state).

図5(a)、(b)の各処理を1つの処理として実現することも可能である。かかる場合には、リーン燃焼状態、リーン燃焼以外の燃焼状態、燃料カット状態(燃焼停止状態)の3状態で分けて判定値Kが設定され、これら各状態での判定値をKa、Kb、Kcにすると、Ka<Kb<Kcであるとよい。   Each process of FIGS. 5A and 5B can be realized as one process. In such a case, the determination value K is set separately for three states of a lean combustion state, a combustion state other than lean combustion, and a fuel cut state (combustion stop state), and the determination values in these states are set as Ka, Kb, Kc. In this case, it is preferable that Ka <Kb <Kc.

・上記実施形態では、センサ異常判定に際し、モニタセル電流Imからセンサセル電流Isを減算して求めた出力差ΔIを異常判定パラメータとして用いたが、これを変更してもよく、例えばセンサセル電流Isに対するモニタセル電流Imの比率(=Im/Is)を異常判定パラメータとして用いることも可能である。いずれにしろ、センサセル検出値に対するモニタセル検出値の相対差を異常判定パラメータとして用いる構成であればよい。   In the above embodiment, in determining the sensor abnormality, the output difference ΔI obtained by subtracting the sensor cell current Is from the monitor cell current Im is used as the abnormality determination parameter. However, this may be changed, for example, the monitor cell for the sensor cell current Is The ratio of current Im (= Im / Is) can also be used as an abnormality determination parameter. In any case, any configuration that uses the relative difference between the monitor cell detection value and the sensor cell detection value as the abnormality determination parameter may be used.

・NOxセンサ10の構成は図1に示す構成と異なっていてもよい。例えば、固体電解質体11に設けた排気導入口11aを介して排気を第1チャンバ14内に導入する構成に代えて、対向配置される固体電解質体11,12の間に拡散抵抗層を設け(例えばスペーサ13の一部を拡散抵抗層とし)、その拡散抵抗層を介して排気を第1チャンバ14内に導入する構成としてもよい。また、ガス室として第1チャンバ14と第2チャンバ16とを有し、それらが絞り部15を介して連通される構成に代えて、それらチャンバ14,16を絞り部を有さない1つのガス室として構成してもよい。   The configuration of the NOx sensor 10 may be different from the configuration shown in FIG. For example, instead of the configuration in which the exhaust gas is introduced into the first chamber 14 via the exhaust gas inlet 11a provided in the solid electrolyte body 11, a diffusion resistance layer is provided between the solid electrolyte bodies 11 and 12 arranged opposite to each other ( For example, a part of the spacer 13 may be a diffusion resistance layer), and the exhaust gas may be introduced into the first chamber 14 through the diffusion resistance layer. In addition, instead of a configuration in which the first chamber 14 and the second chamber 16 are provided as gas chambers and they are communicated with each other via the throttle portion 15, the chambers 14 and 16 are provided as one gas having no throttle portion. You may comprise as a chamber.

・検出対象の特定成分がNOx以外であってもよい。例えば、排気中のHCやCOを検出対象(特定成分)とするガスセンサであってもよい。この場合、ポンプセルにて排気中の余剰酸素を排出し、センサセルにて余剰酸素排出後のガスからHCやCOを分解してHC濃度やCO濃度を検出する。その他、被検出ガス中のアンモニアの濃度を検出するものであってもよい。   The specific component to be detected may be other than NOx. For example, a gas sensor that uses HC or CO in the exhaust as a detection target (specific component) may be used. In this case, surplus oxygen in the exhaust is discharged by the pump cell, and HC and CO are decomposed from the gas after the surplus oxygen is discharged by the sensor cell to detect HC concentration and CO concentration. In addition, the concentration of ammonia in the gas to be detected may be detected.

・エンジンの吸気通路に設けられるガスセンサや、ディーゼルエンジン以外にガソリンエンジンなど他の形式のエンジンに用いられるガスセンサに適用されるセンサ制御装置としても具体化できる。ガスセンサは、排気以外のガスを検出対象としたり、自動車以外の用途で用いられたりするものであってもよい。   -It can also be embodied as a sensor control device applied to a gas sensor provided in an intake passage of an engine or a gas sensor used in other types of engines such as a gasoline engine in addition to a diesel engine. The gas sensor may be one that detects gas other than exhaust or is used for purposes other than automobiles.

10…NOxセンサ(ガスセンサ)、11,12…固体電解質体、14,16…チャンバ(ガス室)、31…ポンプセル、34…モニタセル、35…センサセル、32,33,36〜38…電極、40…センサ制御回路(取得手段、異常判定手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... NOx sensor (gas sensor), 11, 12 ... Solid electrolyte body, 14, 16 ... Chamber (gas chamber), 31 ... Pump cell, 34 ... Monitor cell, 35 ... Sensor cell, 32, 33, 36-38 ... Electrode, 40 ... Sensor control circuit (acquisition means, abnormality determination means).

Claims (7)

固体電解質体(11,12)と該固体電解質体に配置された一対の電極(32,33,36〜38)とをそれぞれ有してなるポンプセル(31)、モニタセル(34)及びセンサセル(35)を備えるガスセンサ(10)に適用され、前記ガスセンサにおいて、前記ポンプセルが、ガス室(14,16)内に導入された被検出ガス中の酸素を排出し、その酸素の排出後に、前記モニタセルが前記ガス室内の残留酸素濃度に応じた信号を出力するとともに、前記センサセルが前記ガス室内の酸素以外の特定成分の濃度に応じた信号を出力するようになっており、
前記ガスセンサが、内燃機関(50)から排出される排気を検出対象として排気中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ(10)であり、前記センサセルがNOx濃度に応じた信号を出力するものであるガスセンサ制御装置(40)であって、
前記モニタセルの出力信号から求められるモニタセル検出値と、前記センサセルの出力信号から求められるセンサセル検出値とを取得する取得手段と、
前記センサセル検出値が前記モニタセル検出値よりも小さい場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定する異常判定手段と、
前記内燃機関がリーン燃焼状態であることを判定するリーン判定手段と、
を備え、
前記異常判定手段は、前記リーン燃焼状態であると判定された状況下で前記取得手段により取得された前記モニタセル検出値と前記センサセル検出値とに基づいて、センサ異常判定を実施することを特徴とするガスセンサ制御装置。
A pump cell (31), a monitor cell (34), and a sensor cell (35) each having a solid electrolyte body (11, 12) and a pair of electrodes (32, 33, 36 to 38) disposed on the solid electrolyte body. In the gas sensor, the pump cell discharges oxygen in the gas to be detected introduced into the gas chamber (14, 16), and after the oxygen is discharged, the monitor cell While outputting a signal according to the residual oxygen concentration in the gas chamber, the sensor cell is adapted to output a signal according to the concentration of a specific component other than oxygen in the gas chamber ,
The gas sensor is a NOx sensor (10) that detects the concentration of NOx in the exhaust gas with the exhaust gas discharged from the internal combustion engine (50) as a detection target, and the sensor cell outputs a signal corresponding to the NOx concentration. A gas sensor control device (40) comprising:
An acquisition means for acquiring a monitor cell detection value obtained from the output signal of the monitor cell and a sensor cell detection value obtained from the output signal of the sensor cell;
An abnormality determining means for determining that an abnormality has occurred in the gas sensor when the sensor cell detection value is smaller than the monitor cell detection value;
Lean determination means for determining that the internal combustion engine is in a lean combustion state;
With
The abnormality determination means performs sensor abnormality determination on the basis of the monitor cell detection value and the sensor cell detection value acquired by the acquisition means under a condition determined to be the lean combustion state. Gas sensor control device.
前記異常判定手段は、前記NOxセンサが活性化している状態下で前記内燃機関がリッチ燃焼状態か否かにかかわらず前記異常判定を実施し、前記センサセル検出値に対する前記モニタセル検出値の相対差が所定の判定値以上である場合に、前記センサセルに異常が生じていると判定するものであり、
前記内燃機関がリーン燃焼状態である場合には、リーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて前記判定値を小さい値に設定する手段を備える請求項に記載のガスセンサ制御装置。
The abnormality determination means performs the abnormality determination regardless of whether or not the internal combustion engine is in a rich combustion state with the NOx sensor being activated, and a relative difference between the monitor cell detection value and the sensor cell detection value is When it is a predetermined determination value or more, it is determined that an abnormality has occurred in the sensor cell,
The gas sensor control device according to claim 1 , further comprising means for setting the determination value to a smaller value when the internal combustion engine is in a lean combustion state than in a combustion state other than lean combustion.
前記異常判定手段は、前記NOxセンサが活性化している状態下で前記内燃機関が燃焼停止の状態か否かにかかわらず前記異常判定を実施し、前記センサセル検出値に対する前記モニタセル検出値の相対差が所定の判定値以上である場合に、前記センサセルに異常が生じていると判定するものであり、
前記内燃機関が燃焼停止の状態である場合には、燃焼停止の状態でない場合に比べて前記判定値を大きい値に設定する手段を備える請求項1又は2に記載のガスセンサ制御装置。
The abnormality determination means performs the abnormality determination regardless of whether or not the internal combustion engine is in a combustion stop state with the NOx sensor being activated, and a relative difference between the monitor cell detection value and the sensor cell detection value Is determined to be abnormal in the sensor cell, when is greater than or equal to a predetermined determination value,
Wherein when the internal combustion engine is in a stopped state combustion, gas sensor control device according to claim 1 or 2 comprising means for setting a larger value the determination value than when not in a state of stopping combustion.
固体電解質体(11,12)と該固体電解質体に配置された一対の電極(32,33,36〜38)とをそれぞれ有してなるポンプセル(31)、モニタセル(34)及びセンサセル(35)を備えるガスセンサ(10)に適用され、前記ガスセンサにおいて、前記ポンプセルが、ガス室(14,16)内に導入された被検出ガス中の酸素を排出し、その酸素の排出後に、前記モニタセルが前記ガス室内の残留酸素濃度に応じた信号を出力するとともに、前記センサセルが前記ガス室内の酸素以外の特定成分の濃度に応じた信号を出力するようになっており、
前記ガスセンサが、内燃機関(50)から排出される排気を検出対象として排気中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ(10)であり、前記センサセルがNOx濃度に応じた信号を出力するものであるガスセンサ制御装置(40)であって、
前記モニタセルの出力信号から求められるモニタセル検出値と、前記センサセルの出力信号から求められるセンサセル検出値とを取得する取得手段と、
前記センサセル検出値が前記モニタセル検出値よりも小さい場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定する異常判定手段と、
を備え
前記異常判定手段は、前記NOxセンサが活性化している状態下で前記内燃機関がリッチ燃焼状態か否かにかかわらず前記異常判定を実施し、前記センサセル検出値に対する前記モニタセル検出値の相対差が所定の判定値以上である場合に、前記センサセルに異常が生じていると判定するものであり、
前記内燃機関がリーン燃焼状態である場合には、リーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて前記判定値を小さい値に設定する手段を備えることを特徴とするガスセンサ制御装置。
A pump cell (31), a monitor cell (34), and a sensor cell (35) each having a solid electrolyte body (11, 12) and a pair of electrodes (32, 33, 36 to 38) disposed on the solid electrolyte body. In the gas sensor, the pump cell discharges oxygen in the gas to be detected introduced into the gas chamber (14, 16), and after the oxygen is discharged, the monitor cell While outputting a signal according to the residual oxygen concentration in the gas chamber, the sensor cell is adapted to output a signal according to the concentration of a specific component other than oxygen in the gas chamber ,
The gas sensor is a NOx sensor (10) that detects the concentration of NOx in the exhaust gas with the exhaust gas discharged from the internal combustion engine (50) as a detection target, and the sensor cell outputs a signal corresponding to the NOx concentration. A gas sensor control device (40) comprising:
An acquisition means for acquiring a monitor cell detection value obtained from the output signal of the monitor cell and a sensor cell detection value obtained from the output signal of the sensor cell;
An abnormality determining means for determining that an abnormality has occurred in the gas sensor when the sensor cell detection value is smaller than the monitor cell detection value;
Equipped with a,
The abnormality determination means performs the abnormality determination regardless of whether or not the internal combustion engine is in a rich combustion state with the NOx sensor being activated, and a relative difference between the monitor cell detection value and the sensor cell detection value is When it is a predetermined determination value or more, it is determined that an abnormality has occurred in the sensor cell,
A gas sensor control device comprising: means for setting the determination value to a smaller value when the internal combustion engine is in a lean combustion state than in a combustion state other than lean combustion .
前記異常判定手段は、前記NOxセンサが活性化している状態下で前記内燃機関が燃焼停止の状態か否かにかかわらず前記異常判定を実施し、前記センサセル検出値に対する前記モニタセル検出値の相対差が所定の判定値以上である場合に、前記センサセルに異常が生じていると判定するものであり、
前記内燃機関が燃焼停止の状態である場合には、燃焼停止の状態でない場合に比べて前記判定値を大きい値に設定する手段を備える請求項に記載のガスセンサ制御装置。
The abnormality determination means performs the abnormality determination regardless of whether or not the internal combustion engine is in a combustion stop state with the NOx sensor being activated, and a relative difference between the monitor cell detection value and the sensor cell detection value Is determined to be abnormal in the sensor cell, when is greater than or equal to a predetermined determination value,
The gas sensor control device according to claim 4 , further comprising means for setting the determination value to a larger value when the internal combustion engine is in a combustion stopped state than in a case where the internal combustion engine is not in a combustion stopped state.
固体電解質体(11,12)と該固体電解質体に配置された一対の電極(32,33,36〜38)とをそれぞれ有してなるポンプセル(31)、モニタセル(34)及びセンサセル(35)を備えるガスセンサ(10)に適用され、前記ガスセンサにおいて、前記ポンプセルが、ガス室(14,16)内に導入された被検出ガス中の酸素を排出し、その酸素の排出後に、前記モニタセルが前記ガス室内の残留酸素濃度に応じた信号を出力するとともに、前記センサセルが前記ガス室内の酸素以外の特定成分の濃度に応じた信号を出力するようになっており、
前記ガスセンサが、内燃機関(50)から排出される排気を検出対象として排気中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ(10)であり、前記センサセルがNOx濃度に応じた信号を出力するものであるガスセンサ制御装置(40)であって、
前記モニタセルの出力信号から求められるモニタセル検出値と、前記センサセルの出力信号から求められるセンサセル検出値とを取得する取得手段と、
前記センサセル検出値が前記モニタセル検出値よりも小さい場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定する異常判定手段と、
を備え
前記異常判定手段は、前記NOxセンサが活性化している状態下で前記内燃機関が燃焼停止の状態か否かにかかわらず前記異常判定を実施し、前記センサセル検出値に対する前記モニタセル検出値の相対差が所定の判定値以上である場合に、前記センサセルに異常が生じていると判定するものであり、
前記内燃機関が燃焼停止の状態である場合には、燃焼停止の状態でない場合に比べて前記判定値を大きい値に設定する手段を備えることを特徴とするガスセンサ制御装置。
A pump cell (31), a monitor cell (34), and a sensor cell (35) each having a solid electrolyte body (11, 12) and a pair of electrodes (32, 33, 36 to 38) disposed on the solid electrolyte body. In the gas sensor, the pump cell discharges oxygen in the gas to be detected introduced into the gas chamber (14, 16), and after the oxygen is discharged, the monitor cell While outputting a signal according to the residual oxygen concentration in the gas chamber, the sensor cell is adapted to output a signal according to the concentration of a specific component other than oxygen in the gas chamber ,
The gas sensor is a NOx sensor (10) that detects the concentration of NOx in the exhaust gas with the exhaust gas discharged from the internal combustion engine (50) as a detection target, and the sensor cell outputs a signal corresponding to the NOx concentration. A gas sensor control device (40) comprising:
An acquisition means for acquiring a monitor cell detection value obtained from the output signal of the monitor cell and a sensor cell detection value obtained from the output signal of the sensor cell;
An abnormality determining means for determining that an abnormality has occurred in the gas sensor when the sensor cell detection value is smaller than the monitor cell detection value;
Equipped with a,
The abnormality determination means performs the abnormality determination regardless of whether or not the internal combustion engine is in a combustion stop state with the NOx sensor being activated, and a relative difference between the monitor cell detection value and the sensor cell detection value Is determined to be abnormal in the sensor cell, when is greater than or equal to a predetermined determination value,
A gas sensor control device comprising means for setting the judgment value to a larger value when the internal combustion engine is in a combustion stopped state than in a case where the internal combustion engine is not in a combustion stopped state .
前記モニタセル検出値及び前記センサセル検出値の少なくともいずれかについて特性ずれを補正する補正手段を備え、
前記異常判定手段は、前記補正手段により補正した前記検出値を用いて前記ガスセンサの異常判定を実施する請求項1乃至6のいずれか1項に記載のガスセンサ制御装置。
Correction means for correcting a characteristic deviation for at least one of the monitor cell detection value and the sensor cell detection value;
The abnormality determining means, the gas sensor control device according to any one of claims 1 to 6 to implement the abnormality determination of the gas sensor using the detected value corrected by said correction means.
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