JP6804904B2 - 濃度算出装置 - Google Patents
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Description
本開示は、ガス濃度の算出精度を向上させることを目的とする。
以下に本開示の第1実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のマルチガス検出装置は、車両に搭載され、ディーゼルエンジン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尿素SCR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、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。二酸化窒素および窒素酸化物をそれぞれ、NO2およびNOxともいう。また、SCRは、Selective Catalytic Reductionの略である。
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が充填(埋設)されている。
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が充填(埋設)されている。
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が充填(埋設)されている。
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。
CPU191は、ROM192に記憶されたプログラムに基づいて、センサ素子部5を制御するための処理を実行する。信号入出力部194は、Ip1ドライブ回路181、Vs検出回路182、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に接続される。信号入出力部194は、Ip1ドライブ回路181、Vs検出回路182、Ip2検出回路186および起電力検出回路188からのアナログ信号の電圧値をディジタルデータに変換してCPU191へ出力する。
=(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。
濃度出力算出部404は、第2ポンピング電流Ip2を示すディジタルデータを取得し、「第2ポンピング電流Ip2−NOx濃度出力関係式」に基づいて、NOx濃度出力を算出する。
加重平均算出部405は、第1ポンピングセル130における第1ポンピング電流Ip1の値の変化が濃度算出部406におけるNO2濃度およびアンモニア濃度の算出に反映されるまでの時間をディジタルフィルタ処理により遅延させるように構成される。これにより、加重平均算出部405は、排気ガス中の酸素濃度に対応して変化する第1ポンピング電流Ip1の応答速度を、ディジタルフィルタ処理により遅延させる。
また、第1アンモニア起電力および第2アンモニア起電力は濃度信号に相当し、第1アンモニア検出部102および第2アンモニア検出部103は第2検出部に相当する。
以下に本発明の第2実施形態を図面とともに説明する。なお第2実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
具体的には、マイコン190は、図5に示すように、加重平均算出部405,407,408の代わりに加重平均算出部415,417,418を備える点が第1実施形態と異なる。
加重平均算出部415は、第1ポンピングセル130における第1ポンピング電流Ip1の値の変化が濃度算出部406におけるNO2濃度およびアンモニア濃度の算出に反映されるまでの時間をディジタルフィルタ処理により遅延させるように構成される。これにより、加重平均算出部415は、排気ガス中の酸素濃度に対応して変化する第1ポンピング電流Ip1の応答速度を、ディジタルフィルタ処理により遅延させる。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
Claims (2)
- 測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行うことにより前記被測定ガス中の酸素濃度に応じて値が変化する第1ポンピング電流が流れる第1ポンピングセルと、前記第1ポンピングセルにて前記測定室内における酸素濃度が調整された前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じて値が変化する第2ポンピング電流が流れる第2ポンピングセルとを備えた第1検出部と、
前記被測定ガスに含まれるアンモニアおよび二酸化窒素の濃度に応じて値が変化する濃度信号を出力する第2検出部と
を備えるマルチガスセンサを用いて、前記被測定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算出する濃度算出装置であって、
前記被測定ガス中の酸素濃度に対応して変化する前記第1ポンピング電流の応答速度を、ディジタルフィルタ処理により遅延させるように構成された第1遅延部と、
前記被測定ガス中のアンモニア濃度および二酸化窒素濃度に対応して変化する前記濃度信号の応答速度を、ディジタルフィルタ処理により遅延させるように構成された第2遅延部と、
前記第1ポンピング電流の値と、前記濃度信号の値とに基づいて、前記被測定ガス中のアンモニア濃度および二酸化窒素濃度を算出するように構成された第1濃度算出部と、
前記第1濃度算出部により算出されたアンモニア濃度および二酸化窒素濃度と、前記第2ポンピング電流の値とに基づいて、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出するように構成された第2濃度算出部とを備え、
前記第1遅延部は、前記第1検出部における前記第1ポンピング電流の値の変化が前記第1濃度算出部における前記二酸化窒素濃度および前記アンモニア濃度の算出に反映されるまでの時間をディジタルフィルタ処理により遅延させるように構成され、
前記第2遅延部は、前記第2検出部における前記濃度信号の値の変化が前記第2濃度算出部における窒素酸化物濃度の算出に反映されるまでの時間をディジタルフィルタ処理により遅延させるように構成される濃度算出装置。 - 請求項1に記載の濃度算出装置であって、
前記第1遅延部によるディジタルフィルタ処理と、前記第2遅延部によるディジタルフィルタ処理の少なくとも一方は、加重平均である濃度算出装置。
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