JP6769836B2 - 濃度算出装置 - Google Patents
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Description
本開示は、リッチスパイクの検出精度を向上させることを目的とする。
濃度設定部は、被測定ガスに可燃性ガスが含まれていないと可燃性ガス判断部が判断した場合に、第1算出濃度を、最新のアンモニア濃度として設定するように構成される。
このように構成された本開示の濃度算出装置は、第1濃度信号と、第2濃度信号とに基づいて、被測定ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断する。そして第1濃度信号は、被測定ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する。また第2濃度信号は、アンモニアおよび可燃性ガスのうち何れか一方の濃度に応じて値が変化する。
本実施形態のマルチガス検出装置は、車両に搭載され、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を浄化するためにSCR(Selective Catalytic Reduction)触媒を設置し、還元剤として尿素をSCR触媒へ供給するシステムであって、NOx吸蔵還元触媒やディーゼル酸化触媒(DOC)、ディーゼル微粒子除去装置(DPF)を備え、これらの触媒浄化のため、所謂リッチスパイクが行われるシステムに用いられるものである。より具体的には、マルチガス検出装置は、NOx吸蔵還元触媒やSCR触媒の下流側における排気ガスに含まれるアンモニア、二酸化窒素および窒素酸化物の濃度を検出する。以下、マルチガス検出装置を搭載する車両を自車両という。アンモニア、二酸化窒素および窒素酸化物をそれぞれ、NH3、NO2およびNOxともいう。
マルチガスセンサ2は、図1に示すように、センサ素子部5と、主体金具10と、セパレータ34と、接続端子38とを備える。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5が配置されている側(すなわち、図1の下側)を先端側、接続端子38が配置されている側(すなわち、図1の上側)を後端側という。
主体金具10の貫通孔12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5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14と、粉末充填層である滑石リング15,16と、セラミックスリーブ17とが積層されている。
セパレータ34と外筒31との間には、筒状に形成された金属製の保持部材37が配置されている。保持部材37は、セパレータ34の鍔部36と接触するとともに外筒31の内面と接触することにより、セパレータ34を外筒31に対して固定した状態で保持する。
固体電解質層131は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。第1測定室121と接触する領域における一部分のセラミック層114が除去され、セラミック層114の代わりに固体電解質層131が埋め込まれている。
固体電解質層141は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。固体電解質層131よりも後端側(すなわち、図2の右側)の領域における一部分のセラミック層116が除去され、セラミック層116の代わりに固体電解質層141が埋め込まれている。
固体電解質層151は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。基準酸素室146および第2測定室148と接触する領域とその周辺の領域のセラミック層118が除去され、セラミック層118の代わりに固体電解質層151が埋め込まれている。
制御回路180は、回路基板上に配置されたアナログ回路である。制御回路180は、Ip1ドライブ回路181、Vs検出回路182、基準電圧比較回路183、Icp供給回路184、Vp2印加回路185、Ip2検出回路186、ヒータ駆動回路187および起電力検出回路188を備える。
基準電圧比較回路183は、基準電圧(例えば、425mV)とVs検出回路182の出力(すなわち、電圧Vs)とを比較し、比較結果をIp1ドライブ回路181へ出力する。そしてIp1ドライブ回路181は、電圧Vsが基準電圧と等しくなるように、第1ポンピング電流Ip1の流れる向きと第1ポンピング電流Ip1の大きさとを制御するとともに、第1測定室121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。
=(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はアンモニア濃度であり、yはNO2濃度であり、zはNOx濃度である。また、Aは第1アンモニア濃度出力であり、Bは第2アンモニア濃度出力であり、CはNOx濃度出力であり、Dは酸素濃度である。そして、式(1)のFは、xが(A,B,D)の関数であることを表し、式(2)のF’は、yが(A,B,D)の関数であることを表す。さらに、a,bは補正係数であり、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(すなわち、Dによって決まる係数)である。
ガス濃度算出処理が実行されると、マイコン190のCPU191は、図4に示すように、まずS10にて、第1ポンピング電流Ip1、第2ポンピング電流Ip2、第1アンモニア起電力および第2アンモニア起電力の検出結果を制御回路180から取得し、上述の演算により、アンモニア濃度、NO2濃度およびNOx濃度出力を算出する。ここで、NOx濃度出力とは「第2ポンピング電流Ip2−NOx濃度出力関係式」から求められる値である。そしてS10では、アンモニア濃度の算出結果を、RAM193に設けられている算出アンモニア濃度C_NH3_CALに格納する。またS10では、NO2濃度の算出結果を、RAM193に設けられている算出NO2濃度C_NO2_CALに格納する。またS10では、NOx濃度出力の算出結果を、RAM193に設けられている算出NOx濃度出力Co_NOx_CALに格納する。
ΔCo_NOx= Co_NOx_CAL − Co_NOx_4 ・・・(2)
なお、アンモニア濃度C_NH3は、算出アンモニア濃度C_NH3_CALが算出される前における最新のアンモニア濃度を示す。
1周期前NOx濃度出力Co_NOx_1は、NOx濃度出力Co_NOxよりも1実行周期前(すなわち、50ms前)に算出されたNOx濃度出力を示す。2周期前NOx濃度出力Co_NOx_2は、NOx濃度出力Co_NOxよりも2実行周期前(すなわち、100ms前)に算出されたNOx濃度出力を示す。3周期前NOx濃度出力Co_NOx_3は、NOx濃度出力Co_NOxよりも3実行周期前(すなわち、150ms前)に算出されたNOx濃度を示す。
ガス漏洩診断処理が実行されると、マイコン190のCPU191は、図5に示すように、まずS110にて、リッチスパイクフラグFsがセットされているか否かを判断する。ここで、リッチスパイクフラグFsがセットされていない場合には、S120にて、アンモニア濃度変化量ΔC_NH3が予め設定された診断開始判定値X1より大きいか否かを判断する。
そしてマイコン190は、第1アンモニア検出部102から第1アンモニア起電力を取得し、第2アンモニア検出部103から第2アンモニア起電力を取得し、第1アンモニア起電力と第2アンモニア起電力に基づいて、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を算出アンモニア濃度C_NH3_CALとして算出する。
また、排気ガスは被測定ガスに相当し、第1アンモニア起電力および第2アンモニア起電力は第1濃度信号に相当し、算出アンモニア濃度C_NH3_CALは第1算出濃度に相当し、NOxは特定ガスに相当し、第2ポンピング電流Ip2は第2濃度信号に相当し、算出NOx濃度C_NOx_CALは第2算出濃度に相当し、アンモニア濃度C_NH3は最新のアンモニア濃度に相当する。
例えば上記実施形態では、NOx検出部101とアンモニア検出部102,103を用いて排気ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断するものを示した。しかし、NOx検出部とアンモニア検出部を用いるものに限定されるものではなく、NOx検出部の代わりに、可燃性ガスの濃度に応じて値が変化し、アンモニア濃度に応じて値が変化しない濃度信号を出力する可燃性ガス検出部を用いるようにしてもよい。この場合には、可燃性ガス検出部から出力される濃度信号の出力値が大きい場合には、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると判断することができる。
Claims (5)
- 被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度を算出する濃度算出装置であって、
前記被測定ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第1濃度信号を出力する第1検出部から前記第1濃度信号を取得し、前記第1濃度信号に基づいて、前記被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度を第1算出濃度として算出するように構成された第1算出部と、
前記被測定ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスとは異なる特定ガスの濃度に応じて値が変化するとともに、前記被測定ガスに含まれるアンモニア、および、前記被測定ガスに含まれる可燃性ガスのうち、何れか一方の濃度に応じて値が変化する第2濃度信号を出力する第2検出部から前記第2濃度信号を取得し、前記第2濃度信号に基づいて、前記特定ガスの濃度を第2算出濃度として算出するように構成された第2算出部と、
少なくとも、前記第1濃度信号と、前記第2濃度信号とに基づいて、前記被測定ガスに前記可燃性ガスが含まれているか否かを判断するように構成された可燃性ガス判断部と、
前記被測定ガスに前記可燃性ガスが含まれていないと前記可燃性ガス判断部が判断した場合に、前記第1算出濃度を、最新のアンモニア濃度として設定するように構成された濃度設定部と、
前記被測定ガスに前記可燃性ガスが含まれていると前記可燃性ガス判断部が判断した場合に、前記濃度設定部による前記最新のアンモニア濃度の設定を禁止するように構成された設定禁止部と
を備え、
前記第2検出部は、前記特定ガスとして、窒素酸化物を検出するとともに、前記被測定ガスに含まれるアンモニアに応じて値が変化する前記第2濃度信号を出力する濃度算出装置。 - 請求項1に記載の濃度算出装置であって、
前記可燃性ガス判断部は、予め設定された第1時間間隔における前記第1算出濃度の変化量が、予め設定された開始判定値より大きい場合に、前記被測定ガスに前記可燃性ガスが含まれているか否かを判断する濃度算出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の濃度算出装置であって、
前記可燃性ガス判断部は、前記第1濃度信号の出力値との間で正の相関を有するように予め設定された第1濃度パラメータと、前記第2濃度信号の出力値との間で正の相関を有するように予め設定された第2濃度パラメータとを用いて、予め設定された第1時間間隔における前記第1濃度パラメータの変化量が、予め設定された第2時間間隔における前記第2濃度パラメータの変化量より大きい場合に、前記被測定ガスに前記可燃性ガスが含まれていると判断する濃度算出装置。 - 請求項3に記載の濃度算出装置であって、
前記第2時間間隔は、前記第1時間間隔と異なる濃度算出装置。 - 請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の濃度算出装置であって、
前記第1検出部と前記第2検出部が、一体型のガスセンサとして構成されている濃度算出装置。
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