JP6776533B2 - ガスセンサの制御装置 - Google Patents
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Description
また、上記課題を解決するために、本発明に係る他のガスセンサの制御装置は、印加電圧(Vp)に応じて被検出ガスの酸素濃度を調整するポンプセル(246)と、前記ポンプセルにより酸素濃度が調整された後の前記被検出ガスから特定のガス成分の濃度を検出するセンサセル(249)と、を有するガスセンサ(24,30)の動作を制御するための制御装置(40)であって、前記ポンプセルの前記印加電圧を切り替える印加電圧切替部(41)と、前記印加電圧切替部による前記印加電圧の切り替えに応じた前記センサセルの出力の過渡変化時の傾き(A)、及び前記印加電圧の切り替えに伴う前記ポンプセルの出力変動量(ΔIp)に基づいて、前記センサセルの劣化率(C)を算出する劣化率算出部(42)と、を備える。劣化率算出部は、印加電圧切替部による印加電圧の切り替え後、かつ、センサセルの出力が安定する前の所定期間内における任意の2つのタイミングにおけるセンサセルの出力(Is1,Is2)を始点(P1)及び終点(P2)として検出し、始点と終点を結ぶ線分の傾きをセンサセルの出力の過渡変化時の傾きとして算出する。
図1〜図9を参照して本発明に係るガスセンサの劣化診断装置の一実施形態について説明する。本実施形態では、内燃機関(エンジン)の排出ガス(被検出ガス)中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサの一例として、排出ガス中のNOx濃度を計測するNOxセンサ24,30を挙げて説明する。
(1)ポンプセル印加電圧Vpの切り替えに応じて生じるポンプセル出力電流Ipのテーリング最下点PLとなるとき(図7中の点P11)
(2)ポンプセル印加電圧Vpの切り替えの後に所定時間E1(第1の所定時間)が経過したとき(図7中の点P12)
(3)ポンプセル印加電圧Vpの切り替えに応じて生じるセンサセル出力変動量の初期値の5%まで到達したとき(図7中の点P13)
ここで、「センサセル249の出力変動量の初期値」とは、NOxセンサ24,30の製造時において今回と同様のポンプセル印加電圧Vpの切り替え(Vp0→Vp1へ低減)を行ったときの、センサセル249の出力の切り替え前の基準値(図7の線L0)と切り替え後の定常値との偏差である。「初期値の5%まで到達したとき」とは、図7に示すように、出力変動量の初期値の5%分だけ基準値から上積みした値(図7の線L1)までセンサセル出力電流Isが到達したとき、である。なお、「5%」とは、単なる一例であって、少なくとも下記(5)にて設定されるものより小さいパーセンテージであればよく、5%以外の任意の割合(第1の所定パーセンテージ)を設定することができる。
(4)ポンプセル印加電圧Vpの切り替えの後に所定時間E2(第2の所定時間)が経過したとき(図7中の点P21)
(5)ポンプセル印加電圧Vpの切り替えに応じて生じるセンサセル出力変動量の初期値の95%まで到達したとき(図7中の点P22)
ここで、「初期値の95%まで到達したとき」とは、図7に示すように、出力変動量の初期値の95%分だけ基準値から上積みした値(図7の線L2)までセンサセル出力電流Isが到達したとき、である。なお、「95%」とは、単なる一例であって、少なくとも上記(3)にて設定されるものより大きいパーセンテージであればよく、95%以外の任意の割合(第2の所定パーセンテージ)を設定することができる。
次に図11〜図14を参照して上記実施形態の変形例について説明する。
11:異常判断部
24,30:NOxセンサ(ガスセンサ)
242:測定室
246:ポンプセル
248:モニタセル
249:センサセル
40:SCU(ガスセンサの制御装置)
41:印加電圧切替部
42:劣化率算出部
43:出力補正部
A:過渡変化時の傾き
A0:初期値
B:正規化された傾き
B0:正規化された初期値
C:センサセルの劣化率
Vp:ポンプセル印加電圧
ΔIp:ポンプセル出力電流の出力変動量
Is:センサセル出力電流
P1,P11,P12,P13:始点
P2,P21,P22:終点
Claims (19)
- 印加電圧(Vp)に応じて被検出ガスの酸素濃度を調整するポンプセル(246)と、
前記ポンプセルにより酸素濃度が調整された後の前記被検出ガスから特定のガス成分の濃度を検出するセンサセル(249)と、を有するガスセンサ(24,30)の動作を制御するための制御装置(40)であって、
前記ポンプセルの前記印加電圧を切り替える印加電圧切替部(41)と、
前記印加電圧切替部による前記印加電圧の切り替えに応じた前記センサセルの出力の過渡変化時の傾き(A)、及び前記印加電圧の切り替えに伴う前記ポンプセルの出力変動量(ΔIp)に基づいて、前記センサセルの劣化率(C)を算出する劣化率算出部(42)と、を備え、
前記劣化率算出部は、前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きを、前記ポンプセルの出力変動量が増加するほど前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きが増加するという関係に基づいて前記ポンプセルの出力変動量で正規化し、正規化された傾きに基づいて前記センサセルの劣化率を算出する
ガスセンサの制御装置。 - 前記劣化率算出部は、前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きを前記ポンプセルの出力変動量を用いて除することにより、前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きを正規化する
請求項1に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記劣化率算出部は、前記正規化された傾き(B)と、正規化された初期値(B0)との比に基づいて、前記センサセルの劣化率を算出する、
請求項1又は2に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記印加電圧切替部は、前記ポンプセルの前記印加電圧を所定値までステップ状に低減させる、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記劣化率算出部は、前記印加電圧切替部による前記印加電圧の切り替え後、かつ、前記センサセルの出力が安定する前の所定期間内における任意の2つのタイミングにおける前記センサセルの出力(Is1,Is2)を始点(P1)及び終点(P2)として検出し、前記始点と前記終点を結ぶ線分の傾きを前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きとして算出する、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置。 - 印加電圧(Vp)に応じて被検出ガスの酸素濃度を調整するポンプセル(246)と、
前記ポンプセルにより酸素濃度が調整された後の前記被検出ガスから特定のガス成分の濃度を検出するセンサセル(249)と、を有するガスセンサ(24,30)の動作を制御するための制御装置(40)であって、
前記ポンプセルの前記印加電圧を切り替える印加電圧切替部(41)と、
前記印加電圧切替部による前記印加電圧の切り替えに応じた前記センサセルの出力の過渡変化時の傾き(A)、及び前記印加電圧の切り替えに伴う前記ポンプセルの出力変動量(ΔIp)に基づいて、前記センサセルの劣化率(C)を算出する劣化率算出部(42)と、を備え、
前記劣化率算出部は、前記印加電圧切替部による前記印加電圧の切り替え後、かつ、前記センサセルの出力が安定する前の所定期間内における任意の2つのタイミングにおける前記センサセルの出力(Is1,Is2)を始点(P1)及び終点(P2)として検出し、前記始点と前記終点を結ぶ線分の傾きを前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きとして算出する、
ガスセンサの制御装置。 - 前記始点は、前記印加電圧の切り替えに応じて生じる前記ポンプセルの出力のテーリング最下点となるとき(P11)、前記印加電圧の切り替えの後に第1の所定時間が経過したとき(P12)、または、前記印加電圧の切り替えに応じて生じる前記センサセルの出力変動量の初期値の第1の所定パーセンテージまで到達したとき(P13)、のいずれかの時点における前記センサセルの出力を含み、
前記終点は、前記印加電圧の切り替えの後に第2の所定時間が経過したとき(P21)、または、前記初期値の第2の所定パーセンテージまで到達したとき(P22)のいずれかの時点における前記センサセルの出力を含む、
請求項5又は6に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記劣化率算出部は、前記始点を含む所定の始点期間及び前記終点を含む所定の終点期間においてそれぞれ複数の前記センサセルの出力を平均化処理することにより、前記始点及び前記終点を算出し、算出した前記始点及び前記終点を用いて前記傾きを算出する、
請求項5〜7のいずれか一項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記印加電圧切替部は、前記印加電圧の切り替えを複数回実行し、
前記劣化率算出部は、前記印加電圧切替部による前記印加電圧の複数回の切り替えに応じた前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きを複数回算出し、前記複数回の傾きに基づいて前記センサセルの劣化率を算出する、
請求項1〜8のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記劣化率算出部は、前記複数回の傾きの一部または全部を平均化処理した平均値に基づいて前記センサセルの劣化率を算出する、
請求項9に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記ガスセンサは、内燃機関(20)の排気系(ES)に設置され、前記内燃機関の排出ガスから特定のガス成分の濃度を検出するよう構成され、
前記排出ガスの量が安定している前記内燃機関の所定の運転環境下において、前記印加電圧切替部が前記印加電圧の切り替えを行い、前記劣化率算出部が前記劣化率の算出を行う、
請求項1〜10のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記所定の運転環境は、イグニションオフ時を含む、
請求項11に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記所定の運転環境は、前記内燃機関の停止時を含み、
前記印加電圧切替部は、前記内燃機関の停止時において、前記印加電圧の前記ポンプセルへの印加を停止させることにより、前記印加電圧の切り替えを行う、
請求項11または12に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記内燃機関が前記所定の運転環境を継続して満たす単一区間において、
前記印加電圧切替部は、前記印加電圧の切り替えを複数回実行し、
前記劣化率算出部は、前記印加電圧切替部による前記印加電圧の複数回の切り替えに応じた前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きを複数回算出し、前記複数回の傾きに基づいて前記センサセルの前記劣化率を算出する、
請求項11〜13のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記劣化率算出部は、前記印加電圧切替部による前記印加電圧の切り替えに応じた前記センサセルの出力の過渡変化時の傾きを算出し、前記算出した傾きと、過去に同一の運転環境下において算出した前記傾きの過去値と、に基づいて前記センサセルの劣化率を算出する、
請求項11〜14のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記ガスセンサが、
前記ポンプセルにより調整された前記酸素濃度を検出するモニタセル(248)を有する、
請求項1〜15のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記ガスセンサが、
前記被検出ガスが導入される測定室(242)を有し、
前記ポンプセル及び前記センサセルが前記測定室に設けられる、
請求項1〜16のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記劣化率算出部により算出された前記劣化率に基づき、前記センサセルの出力の補正量を学習する出力補正部(43)を備える、
請求項1〜17のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置。 - 前記劣化率算出部により算出された前記劣化率に基づき、エミッション悪化を判断する異常判断部(11)を備える、
請求項1〜18のいずれか1項に記載のガスセンサの制御装置(10,40)。
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