JP6927174B2 - Control device - Google Patents

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Description

本開示は、排出ガスセンサの制御装置に関する。 The present disclosure relates to a control device for an exhaust gas sensor.

内燃機関を有する車両の排気配管には、排出ガスに含まれる特定のガス(例えば窒素酸化物)の濃度を測定するための排出ガスセンサが設けられる。このような排出ガスセンサとしては、固体電解質層の両側に電極が形成されたセルを、複数有する構成のものが知られている。上記セルでは、電極間に電圧が印加された状態において、測定対象成分の濃度に応じた大きさの電流が流れる。排出ガスセンサは、当該電流の値に基づいて測定対象成分の濃度を測定する。 The exhaust pipe of a vehicle having an internal combustion engine is provided with an exhaust gas sensor for measuring the concentration of a specific gas (for example, nitrogen oxide) contained in the exhaust gas. As such an exhaust gas sensor, one having a plurality of cells in which electrodes are formed on both sides of a solid electrolyte layer is known. In the cell, a current having a magnitude corresponding to the concentration of the component to be measured flows in a state where a voltage is applied between the electrodes. The exhaust gas sensor measures the concentration of the component to be measured based on the value of the current.

例えば、上記の複数のセルとして、第1セル及び第2セルを有する構成の排出ガスセンサが知られている。当該排出ガスセンサでは、排出ガスに含まれる酸素が、上流側に配置された第1セルによって予め排出される。下流側に配置された第2セルでは、酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素や窒素酸化物の濃度に応じた電流(以下では、当該電流を「出力電流」とも表記する)が流れる。このような構成の排出ガスセンサでは、窒素酸化物よりも量の多い酸素を排出ガスから予め排出しておくことにより、窒素酸化物の濃度を精度よく測定することができる。 For example, as the above-mentioned plurality of cells, an exhaust gas sensor having a configuration having a first cell and a second cell is known. In the exhaust gas sensor, oxygen contained in the exhaust gas is discharged in advance by the first cell arranged on the upstream side. In the second cell located on the downstream side, a current corresponding to the concentration of residual oxygen and nitrogen oxides contained in the exhaust gas after oxygen is discharged (hereinafter, the current is also referred to as "output current"). Flows. In the exhaust gas sensor having such a configuration, the concentration of nitrogen oxides can be measured accurately by discharging oxygen in a larger amount than the nitrogen oxides from the exhaust gas in advance.

ところで、複数のセルを有する排出ガスセンサでは、セルの劣化により、測定対象成分の濃度と出力電流との関係が変化してしまうことがある。そこで、下記特許文献1に記載のガスセンサ制御装置では、排出ガスセンサの劣化判定を行うことが可能となっている。具体的には、第1セル(ポンプセル)に印加される電圧を低減し、第2セル(センサセル)に到達する酸素の量を一時的に増加させた上で、その際における第2セルからの出力電流の変化の傾きに基づいて劣化を判定することとしている。 By the way, in an exhaust gas sensor having a plurality of cells, the relationship between the concentration of the component to be measured and the output current may change due to the deterioration of the cells. Therefore, in the gas sensor control device described in Patent Document 1 below, it is possible to determine the deterioration of the exhaust gas sensor. Specifically, after reducing the voltage applied to the first cell (pump cell) and temporarily increasing the amount of oxygen reaching the second cell (sensor cell), the second cell at that time Deterioration is determined based on the slope of the change in output current.

特開2017−116438号公報JP-A-2017-116438

第2セルからの出力電流の変化の傾きは、第2セルの劣化度合いに応じて変化するだけでなく、検知対象である排出ガスの酸素濃度に応じても変化する。例えば、排出ガスに含まれる酸素濃度が低くなっているときには、第1セルへの印加電圧が低減された際に、第2セルには比較的少量の酸素しか到達しない。このため、第2セルからの出力電流の変化の傾きは、第2セルに劣化が生じていないにも拘らず小さなものとなる。その結果、第2セルに劣化が生じているとの誤判定がなされてしまう可能性がある。 The slope of the change in the output current from the second cell changes not only according to the degree of deterioration of the second cell, but also according to the oxygen concentration of the exhaust gas to be detected. For example, when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, only a relatively small amount of oxygen reaches the second cell when the voltage applied to the first cell is reduced. Therefore, the slope of the change in the output current from the second cell is small even though the second cell has not deteriorated. As a result, it may be erroneously determined that the second cell has deteriorated.

このような誤判定を防止するために、上記特許文献1には、上記の傾きを、第1セルからの出力電流の変化量で除することによって正規化し、正規化後の傾きに基づいて劣化の判定を行うこととしている。これにより、そのときにおける排出ガスの酸素濃度によることなく、第2セルに劣化が生じているか否かの判定を正確に行うことができる。 In order to prevent such an erroneous determination, the above patent document 1 normalizes the above inclination by dividing it by the amount of change in the output current from the first cell, and deteriorates based on the inclination after normalization. Is to be determined. As a result, it is possible to accurately determine whether or not the second cell has deteriorated, regardless of the oxygen concentration of the exhaust gas at that time.

しかしながら、第1セルへの印加電圧が低減された後、第1セルからの出力電流の値(つまり正規化のためのパラメータ)の変動が落ち着くまでには一定の時間を要する。同様に、第1セルへの印加電圧が元に戻された後、第1セルからの出力電流の値の変動が再び落ち着くまでにはやはり一定の時間を要する。このため、第1セルからの出力電流の変化量を正確に取得し、正規化された傾きに基づいた劣化判定を完了させるまでには、比較的長い時間を要してしまうという問題がある。 However, after the voltage applied to the first cell is reduced, it takes a certain amount of time for the fluctuation of the output current value (that is, the parameter for normalization) from the first cell to settle down. Similarly, after the voltage applied to the first cell is restored, it still takes a certain period of time for the fluctuation of the output current value from the first cell to settle down again. Therefore, there is a problem that it takes a relatively long time to accurately acquire the amount of change in the output current from the first cell and complete the deterioration determination based on the normalized slope.

本開示は、排出ガスセンサの第2セルに劣化が生じているか否かの判定を、短時間で且つ正確に行うことのできる制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a control device capable of accurately determining whether or not a second cell of an exhaust gas sensor has deteriorated in a short time.

本開示に係る制御装置は、排出ガスセンサ(100)の制御装置(10)である。制御対象である排出ガスセンサは、内燃機関(EG)で生じた排出ガスから酸素を排出する第1セル(150)と、第1セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの電流を出力する第2セル(160,170)と、を有するものである。この制御装置は、第1セルによる酸素の排出を制御する第1セル制御部(13)と、第2セルから出力される電流の値を取得する電流値取得部(14)と、電流値取得部によって取得された電流の値に基づいて、第2セルに劣化が生じているか否かを判定する劣化判定部(15)と、を備える。第1セル制御部によって第1セルによる酸素の排出が抑制された時点から、第1所定期間が経過したタイミングである第1タイミングにおいて、電流値取得部によって取得される電流の値を第1電流値とし、第1タイミングから、更に第2所定期間が経過したタイミングである第2タイミングにおいて、電流値取得部によって取得される電流の値を第2電流値としたときに、劣化判定部は、第2電流値と第1電流値との比に基づいて、第2セルに劣化が生じているか否かを判定する。劣化判定部は、第2電流値を第1電流値で除することにより得られる値が、所定の閾値を下回ったときに、第2セルに劣化が生じていると判定する。 The control device according to the present disclosure is the control device (10) of the exhaust gas sensor (100). The exhaust gas sensor to be controlled is the first cell (150) that discharges oxygen from the exhaust gas generated by the internal combustion engine (EG), and the residual oxygen contained in the exhaust gas after the oxygen is discharged by the first cell. It has a second cell (160, 170) that outputs a current having a magnitude corresponding to the concentration. This control device includes a first cell control unit (13) that controls the discharge of oxygen by the first cell, a current value acquisition unit (14) that acquires the value of the current output from the second cell, and a current value acquisition unit. A deterioration determination unit (15) for determining whether or not deterioration has occurred in the second cell based on the value of the current acquired by the unit is provided. The value of the current acquired by the current value acquisition unit is the first current at the first timing, which is the timing at which the first predetermined period has elapsed from the time when the oxygen discharge by the first cell is suppressed by the first cell control unit. When the value of the current acquired by the current value acquisition unit is set as the second current value in the second timing, which is the timing when the second predetermined period elapses from the first timing, the deterioration determination unit sets the value. Based on the ratio of the second current value to the first current value, it is determined whether or not the second cell has deteriorated. The deterioration determination unit determines that the second cell has deteriorated when the value obtained by dividing the second current value by the first current value falls below a predetermined threshold value.

上記制御装置が備える劣化判定部は、第2セルから出力される電流の変化の傾きに基づくのではなく、互いに異なるタイミングで測定された当該電流の2つの値(第2電流値と第1電流値)の比に基づいて、第2セルに劣化が生じているか否かの判定を行う。 The deterioration determination unit included in the control device is not based on the slope of the change in the current output from the second cell, but is measured at different timings from the two values of the current (second current value and first current). Based on the ratio of the value), it is determined whether or not the second cell has deteriorated.

本発明者らが行った実験などによれば、上記のような第2電流値と第1電流値との比は、第2セルの劣化度合いに応じて変化する一方で、第1セルから第2セルへと到達する酸素の濃度に応じては殆ど変化しない、という知見が得られている。 According to the experiments conducted by the present inventors, the ratio of the second current value to the first current value as described above changes according to the degree of deterioration of the second cell, while the first cell to the first cell. It has been found that there is almost no change depending on the concentration of oxygen reaching the two cells.

第2電流値と第1電流値との比は、そのときにおける排出ガスの酸素濃度の影響を殆ど受けないため、劣化判定を正確に行うことができる。また、上記のような方法で劣化判定を行うにあたっては、上記特許文献1に記載されているような正規化を必要としないので、比較的短時間のうちに劣化判定を完了させることが可能となる。 Since the ratio of the second current value to the first current value is hardly affected by the oxygen concentration of the exhaust gas at that time, the deterioration determination can be performed accurately. Further, in performing the deterioration determination by the above method, the normalization as described in Patent Document 1 is not required, so that the deterioration determination can be completed in a relatively short time. Become.

本開示によれば、排出ガスセンサの第2セルに劣化が生じているか否かの判定を、短時間で且つ正確に行うことのできる制御装置が提供される。 According to the present disclosure, there is provided a control device capable of accurately determining whether or not the second cell of the exhaust gas sensor has deteriorated in a short time.

図1は、第1実施形態に係る制御装置及び排出ガスセンサが設けられた、車両の排気系の構成を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a vehicle exhaust system provided with a control device and an exhaust gas sensor according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る制御装置及び排出ガスセンサの構成を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the control device and the exhaust gas sensor according to the first embodiment. 図3は、図2のIII−III断面を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a section III-III of FIG. 図4は、排出ガスセンサの測定原理を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the measurement principle of the exhaust gas sensor. 図5は、ポンプセル電圧等の時間変化の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of time change of the pump cell voltage and the like. 図6は、第1実施形態における劣化判定の方法について説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a method of determining deterioration in the first embodiment. 図7は、第1電流値と第2電流値との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the first current value and the second current value. 図8は、第1実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device according to the first embodiment. 図9は、第2実施形態における劣化判定の方法について説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a method of determining deterioration in the second embodiment. 図10は、第2実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device according to the second embodiment. 図11は、第3実施形態に係る制御装置及び排出ガスセンサが設けられた、車両の排気系の構成を模式的に示す図である。FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of a vehicle exhaust system provided with a control device and an exhaust gas sensor according to a third embodiment. 図12は、第3実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device according to the third embodiment. 図13は、第4実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device according to the fourth embodiment. 図14は、第5実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device according to the fifth embodiment. 図15は、第6実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device according to the sixth embodiment.

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components are designated by the same reference numerals as much as possible in each drawing, and duplicate description is omitted.

第1実施形態について説明する。本実施形態に係る制御装置10は、排出ガスセンサ100の制御を行うための装置として構成されている。図1には、排出ガスセンサ100が設けられる車両の排気系が模式的に示されている。同図に示されるように、当該車両の内燃機関EGには、内燃機関EGから排出された排出ガスを外部に導くための排気配管20が接続されている。排出ガスセンサ100は、排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を測定するためのものであって、排気配管20の途中となる位置に複数設けられている。 The first embodiment will be described. The control device 10 according to the present embodiment is configured as a device for controlling the exhaust gas sensor 100. FIG. 1 schematically shows an exhaust system of a vehicle provided with an exhaust gas sensor 100. As shown in the figure, an exhaust pipe 20 for guiding the exhaust gas discharged from the internal combustion engine EG to the outside is connected to the internal combustion engine EG of the vehicle. A plurality of exhaust gas sensors 100 are provided at positions in the middle of the exhaust pipe 20 for measuring the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

排気配管20の途中には、排出ガスセンサ100のほか、酸化触媒コンバータ22とSCR触媒コンバータ23と、が設けられている。 In addition to the exhaust gas sensor 100, an oxidation catalyst converter 22 and an SCR catalyst converter 23 are provided in the middle of the exhaust pipe 20.

酸化触媒コンバータ22は、排出ガスに含まれる有害物質を浄化するものである。酸化触媒コンバータ22の内部には酸化触媒(不図示)が収容されている。酸化触媒は、主としてセラミック製の担体と、酸化アルミニウム、二酸化セリウム及び二酸化ジルコニウムを成分とする酸化物混合物、並びに白金、パラジウム、ロジウムといった貴金属触媒で構成されている。酸化触媒は、排出ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物などを酸化させ浄化する。酸化触媒コンバータ22の内部には、上記の酸化触媒に加えて、微小粒子を捕捉するためのパティキュレートフィルタが収容されていてもよい。 The oxidation catalyst converter 22 purifies harmful substances contained in the exhaust gas. An oxidation catalyst (not shown) is housed inside the oxidation catalyst converter 22. The oxidation catalyst is mainly composed of a ceramic carrier, an oxide mixture containing aluminum oxide, cerium dioxide and zirconium dioxide as components, and a noble metal catalyst such as platinum, palladium and rhodium. The oxidation catalyst oxidizes and purifies hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides, etc. contained in the exhaust gas. In addition to the above-mentioned oxidation catalyst, a particulate filter for capturing fine particles may be contained inside the oxidation catalyst converter 22.

SCR触媒コンバータ23は、酸化触媒コンバータ22を通った後の排出ガスを更に浄化する装置であって、その内部には選択還元型の触媒(不図示)が収容されている。当該触媒は、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にPtなどの貴金属を担持したものが用いられる。当該触媒は、その温度が活性温度域にあり、さらに、還元剤としての尿素が添加されているときに窒素酸化物を還元浄化するものである。排気配管20のうちSCR触媒コンバータ23よりも上流側となる位置には、尿素を添加するための尿素添加インジェクタ24が設けられている。 The SCR catalyst converter 23 is a device for further purifying the exhaust gas after passing through the oxidation catalyst converter 22, and a selective reduction type catalyst (not shown) is housed therein. As the catalyst, a catalyst in which a noble metal such as Pt is supported on the surface of a base material such as zeolite or alumina is used. The catalyst reduces and purifies nitrogen oxides when its temperature is in the active temperature range and urea as a reducing agent is added. A urea addition injector 24 for adding urea is provided at a position on the exhaust pipe 20 on the upstream side of the SCR catalyst converter 23.

制御装置10の制御対象である排出ガスセンサ100は、本実施形態では、排気配管20において2つ設けられている。1つ目の排出ガスセンサ100(図1では符号101が付されている)は、排気配管20のうち、酸化触媒コンバータ22とSCR触媒コンバータ23との間となる位置に設けられており、当該位置における排出ガスの窒素酸化物の濃度を測定するものとなっている。2つ目の排出ガスセンサ100(図1では符号102が付されている)は、排気配管20のうち、SCR触媒コンバータ23よりも下流側となる位置に設けられており、当該位置における排出ガスの窒素酸化物の濃度を測定するものとなっている。 In the present embodiment, two exhaust gas sensors 100, which are the control targets of the control device 10, are provided in the exhaust pipe 20. The first exhaust gas sensor 100 (indicated by reference numeral 101 in FIG. 1) is provided at a position in the exhaust pipe 20 between the oxidation catalyst converter 22 and the SCR catalyst converter 23, and is located at that position. The concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas in Japan is measured. The second exhaust gas sensor 100 (indicated by reference numeral 102 in FIG. 1) is provided at a position downstream of the SCR catalytic converter 23 in the exhaust pipe 20, and the exhaust gas at that position is provided. It measures the concentration of nitrogen oxides.

それぞれの排出ガスセンサ100で測定された窒素酸化物の濃度は、制御装置10に伝えられる。制御装置10は、測定された窒素酸化物の濃度に基づいて、内燃機関EGの各種制御を行う。当該制御には、例えば、内燃機関EGにおける点火タイミングを調整する制御や、燃料の噴射量を調整する制御、及び、尿素添加インジェクタ24における尿素の添加量を調整する制御等が含まれる。 The concentration of nitrogen oxides measured by each exhaust gas sensor 100 is transmitted to the control device 10. The control device 10 performs various controls on the internal combustion engine EG based on the measured concentration of nitrogen oxides. The control includes, for example, a control for adjusting the ignition timing in the internal combustion engine EG, a control for adjusting the fuel injection amount, a control for adjusting the urea addition amount in the urea addition injector 24, and the like.

このように、本実施形態に係る制御装置10は、後に説明する排出ガスセンサ100の制御のほか、内燃機関EGの制御をも行う装置として構成されている。つまり、制御装置10は所謂「エンジンECU」としての機能をも有している。このような態様に換えて、制御装置10が、排出ガスセンサ100の制御を行うための専用の装置として構成されており、エンジンECUとは別の制御装置となっているような態様であってもよい。この場合、制御装置10は、エンジンECUと通信を行うことにより、エンジンECUが行う内燃機関EGの制御に寄与することとなる。 As described above, the control device 10 according to the present embodiment is configured as a device that controls the internal combustion engine EG in addition to the control of the exhaust gas sensor 100 described later. That is, the control device 10 also has a function as a so-called "engine ECU". Instead of such a mode, even if the control device 10 is configured as a dedicated device for controlling the exhaust gas sensor 100 and is a control device different from the engine ECU. good. In this case, the control device 10 contributes to the control of the internal combustion engine EG performed by the engine ECU by communicating with the engine ECU.

その他の構成について説明する。排気配管20のうち、酸化触媒コンバータ22とSCR触媒コンバータ23との間となる位置には、ガス温度センサ25が設けられている。ガス温度センサ25は、排出ガスセンサ100の近傍における排出ガスの温度を測定するためのセンサである。ガス温度センサ25によって測定された排出ガスの温度は、制御装置10に伝えられる。同様のガス温度センサが、排気配管20のうち、SCR触媒コンバータ23よりも下流側となる位置に更に設けられていてもよい。 Other configurations will be described. A gas temperature sensor 25 is provided at a position of the exhaust pipe 20 between the oxidation catalyst converter 22 and the SCR catalyst converter 23. The gas temperature sensor 25 is a sensor for measuring the temperature of the exhaust gas in the vicinity of the exhaust gas sensor 100. The temperature of the exhaust gas measured by the gas temperature sensor 25 is transmitted to the control device 10. A similar gas temperature sensor may be further provided in the exhaust pipe 20 at a position downstream of the SCR catalytic converter 23.

図1において2つ設けられている排出ガスセンサ100のそれぞれの構成は、互いに同じである。また、窒素酸化物濃度の測定や劣化判定等のために制御装置10によって行われる制御も、2つの排出ガスセンサ100において互いに同じである。このため、以下においては、一方(符号101が付されている方)の排出ガスセンサ100についてのみ構成等の説明を行い、他方(符号102が付されている方)の排出ガスセンサ100については構成等の説明を省略する。 The configurations of the two exhaust gas sensors 100 provided in FIG. 1 are the same as each other. Further, the control performed by the control device 10 for measuring the nitrogen oxide concentration, determining deterioration, and the like is the same for the two exhaust gas sensors 100. Therefore, in the following, the configuration and the like will be described only for one of the exhaust gas sensors 100 (the one with the reference numeral 101), and the configuration and the like for the other (the one with the reference numeral 102) the exhaust gas sensor 100. The explanation of is omitted.

図2乃至図4を参照しながら、排出ガスセンサ100の具体的な構成について説明する。図2では、排出ガスセンサ100のうち排気配管20の内部に配置されている部分の断面が模式的に示されている。図2における左側(拡散抵抗体140が配置されている側)の端部が、排気配管20の内部で突出する排出ガスセンサ100の先端部分に該当する。 A specific configuration of the exhaust gas sensor 100 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 schematically shows a cross section of a portion of the exhaust gas sensor 100 that is arranged inside the exhaust pipe 20. The left end (the side on which the diffusion resistor 140 is arranged) in FIG. 2 corresponds to the tip of the exhaust gas sensor 100 protruding inside the exhaust pipe 20.

排出ガスセンサ100は、固体電解質体110と、本体部120、130とを備えている。 The exhaust gas sensor 100 includes a solid electrolyte body 110 and main bodies 120 and 130.

固体電解質体110は板状の部材であって、酸化ジルコニア等の固体電解質材料によって構成されている。固体電解質体110は、所定温度以上の活性状態になると酸素イオン伝導性を有するようになる。固体電解質体110には、ポンプセル150、センサセル160、及びモニタセル170がそれぞれ形成されているのであるが、これら複数のセルについては後述する。 The solid electrolyte body 110 is a plate-shaped member, and is made of a solid electrolyte material such as zirconia oxide. The solid electrolyte body 110 becomes oxygen ion conductive when it is in an active state of a predetermined temperature or higher. A pump cell 150, a sensor cell 160, and a monitor cell 170 are formed in the solid electrolyte body 110, respectively, and these plurality of cells will be described later.

本体部120、130は、いずれも板状の部材であって、アルミナを主成分とする絶縁体材料によって構成されている。本体部120、130は、上記の固体電解質体110を間に挟むように配置されている。固体電解質体110の一方側に配置された本体部120のうち、固体電解質体110側の面の一部は、固体電解質体110とは反対側に向けて凹状に後退している。これにより、本体部120と固体電解質体110との間には空間が形成されている。当該空間は、測定対象である排出ガスが導入される空間となっている。以下では、当該空間のことを「測定室121」とも表記する。 The main body portions 120 and 130 are both plate-shaped members, and are made of an insulator material containing alumina as a main component. The main bodies 120 and 130 are arranged so as to sandwich the above-mentioned solid electrolyte body 110 in between. Of the main body 120 arranged on one side of the solid electrolyte 110, a part of the surface on the solid electrolyte 110 side is recessed toward the side opposite to the solid electrolyte 110. As a result, a space is formed between the main body 120 and the solid electrolyte 110. The space is a space in which the exhaust gas to be measured is introduced. Hereinafter, the space is also referred to as “measurement chamber 121”.

排出ガスセンサ100の先端部分には拡散抵抗体140が配置されている。測定室121は、この拡散抵抗体140を介して外部(つまり排気配管20の内側)に開放されている。拡散抵抗体140は、多孔質又は細孔が形成されたアルミナ等のセラミック材料からなっている。拡散抵抗体140の作用により、測定室121内に引き込まれる排出ガスの流量が律せられる。拡散抵抗体140を通って測定室121に流入した排出ガスは、後述のポンプセル150やセンサセル160、モニタセル170へと供給される。 A diffusion resistor 140 is arranged at the tip of the exhaust gas sensor 100. The measurement chamber 121 is open to the outside (that is, inside the exhaust pipe 20) via the diffusion resistor 140. The diffusion resistor 140 is made of a ceramic material such as alumina in which porous or pores are formed. By the action of the diffusion resistor 140, the flow rate of the exhaust gas drawn into the measuring chamber 121 is regulated. The exhaust gas that has flowed into the measurement chamber 121 through the diffusion resistor 140 is supplied to the pump cell 150, the sensor cell 160, and the monitor cell 170, which will be described later.

固体電解質体110の他方側に配置された本体部130のうち、固体電解質体110側の面の一部は、固体電解質体110とは反対側に向けて凹状に後退している。これにより、本体部130と固体電解質体110との間にも空間が形成されている。当該空間の一部(不図示)は、排気配管20の外側である大気に開放されている。つまり、当該空間は大気が導入される空間となっている。以下では、当該空間のことを「大気室131」とも表記する。 Of the main body 130 arranged on the other side of the solid electrolyte 110, a part of the surface on the solid electrolyte 110 side is recessed toward the side opposite to the solid electrolyte 110. As a result, a space is also formed between the main body 130 and the solid electrolyte 110. A part of the space (not shown) is open to the atmosphere outside the exhaust pipe 20. That is, the space is a space into which the atmosphere is introduced. Hereinafter, the space is also referred to as "atmosphere chamber 131".

固体電解質体110のうち測定室121に接している方の面には、ポンプ電極111と、センサ電極112と、モニタ電極113と、がそれぞれ形成されている。ポンプ電極111は、固体電解質体110のうち拡散抵抗体140寄りとなる位置に形成されている。センサ電極112及びモニタ電極113は、固体電解質体110のうち、ポンプ電極111を間に挟んで拡散抵抗体140とは反対側となる位置に形成されている。センサ電極112及びモニタ電極113は、図2において紙面奥行方向に沿って並ぶように配置されている(図3を参照)。 A pump electrode 111, a sensor electrode 112, and a monitor electrode 113 are formed on the surface of the solid electrolyte body 110 that is in contact with the measurement chamber 121, respectively. The pump electrode 111 is formed at a position closer to the diffusion resistor 140 in the solid electrolyte 110. The sensor electrode 112 and the monitor electrode 113 are formed at positions of the solid electrolyte body 110 opposite to the diffusion resistor 140 with the pump electrode 111 sandwiched between them. The sensor electrode 112 and the monitor electrode 113 are arranged so as to be arranged along the depth direction of the paper surface in FIG. 2 (see FIG. 3).

ポンプ電極111及びモニタ電極113は、Pt−Au合金(白金−金合金)によって形成されている。これらはいずれも、酸素に対して活性であり、かつ窒素酸化物に対して不活性な電極となっている。一方、センサ電極112は、Pt(白金)やRh(ロジウム)等の貴金属によって形成されており、酸素に対して活性であり、且つ窒素酸化物に対しても活性な電極となっている。 The pump electrode 111 and the monitor electrode 113 are formed of a Pt-Au alloy (platinum-gold alloy). All of these are electrodes that are active with respect to oxygen and inactive with respect to nitrogen oxides. On the other hand, the sensor electrode 112 is formed of a noble metal such as Pt (platinum) or Rh (rhodium), and is an electrode that is active against oxygen and also active against nitrogen oxides.

固体電解質体110のうち大気室131に接している方の面には、共通電極114が形成されている。共通電極114は、図3のように固体電解質体110に対し垂直な方向に沿って見た場合において、ポンプ電極111、センサ電極112、及びモニタ電極113の全てに重なるような範囲に形成されている。共通電極114はPt(白金)を主成分とする材料によって形成されている。 A common electrode 114 is formed on the surface of the solid electrolyte body 110 that is in contact with the atmosphere chamber 131. The common electrode 114 is formed in a range that overlaps all of the pump electrode 111, the sensor electrode 112, and the monitor electrode 113 when viewed along the direction perpendicular to the solid electrolyte body 110 as shown in FIG. There is. The common electrode 114 is formed of a material containing Pt (platinum) as a main component.

固体電解質体110が高温の活性状態となっているときに、ポンプ電極111と共通電極114との間に電圧が印加されると、測定室121の排出ガスに含まれる酸素がポンプ電極111において分解され、酸素イオンとなって固体電解質体110を通過する。これにより、測定室121から大気室131へと酸素が排出される。つまり、ポンプ電極111、共通電極114、及び固体電解質体110のうちポンプ電極111と共通電極114との間に挟まれた部分は、排出ガスから酸素を排出するためのポンプセル150として機能する部分となっている。ポンプセル150は、本実施形態における「第1セル」に該当する。 When a voltage is applied between the pump electrode 111 and the common electrode 114 while the solid electrolyte body 110 is in a high temperature active state, oxygen contained in the exhaust gas of the measurement chamber 121 is decomposed in the pump electrode 111. It becomes oxygen ions and passes through the solid electrolyte 110. As a result, oxygen is discharged from the measurement chamber 121 to the atmosphere chamber 131. That is, the portion of the pump electrode 111, the common electrode 114, and the solid electrolyte 110 sandwiched between the pump electrode 111 and the common electrode 114 is a portion that functions as a pump cell 150 for discharging oxygen from the exhaust gas. It has become. The pump cell 150 corresponds to the "first cell" in this embodiment.

上記のような酸素の排出が行われているときには、ポンプ電極111と共通電極114との間に電流が流れる。当該電流の値は、排出ガスから排出される酸素の量に比例した値であって、且つ、排出ガスの酸素濃度に比例した値となる。つまり、ポンプセル150は、排出ガスの酸素濃度に応じた大きさの電流を出力するものということができる。制御装置10は、上記電流の値に基づいて、測定室121に存在する排出ガスの酸素濃度を取得することができる。 When the oxygen is discharged as described above, a current flows between the pump electrode 111 and the common electrode 114. The value of the current is a value proportional to the amount of oxygen discharged from the exhaust gas and a value proportional to the oxygen concentration of the exhaust gas. That is, it can be said that the pump cell 150 outputs a current having a magnitude corresponding to the oxygen concentration of the exhaust gas. The control device 10 can acquire the oxygen concentration of the exhaust gas existing in the measurement chamber 121 based on the value of the current.

ポンプ電極111と共通電極114との間に印加される電圧のことを、以下では「ポンプセル電圧」とも称する。また、ポンプセル電圧が印加された状態で、ポンプ電極111と共通電極114との間に流れる電流のことを、以下では「ポンプセル電流」とも称する。 The voltage applied between the pump electrode 111 and the common electrode 114 is also hereinafter referred to as “pump cell voltage”. Further, the current flowing between the pump electrode 111 and the common electrode 114 when the pump cell voltage is applied is also referred to as "pump cell current" below.

固体電解質体110が高温の活性状態となっているときに、センサ電極112と共通電極114との間に電圧が印加されると、測定室121の排出ガスに含まれる酸素及び窒素酸化物がセンサ電極112において分解され、いずれも酸素イオンとなって固体電解質体110を通過する。その結果、センサ電極112と共通電極114との間には、センサ電極112の近傍における酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れることとなる。当該電流の値は制御装置10によって取得される。 When a voltage is applied between the sensor electrode 112 and the common electrode 114 while the solid electrolyte body 110 is in a high temperature active state, oxygen and nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the measurement chamber 121 are sensored. It is decomposed at the electrode 112, and all become oxygen ions and pass through the solid electrolyte 110. As a result, a current corresponding to the concentrations of oxygen and nitrogen oxides in the vicinity of the sensor electrode 112 flows between the sensor electrode 112 and the common electrode 114. The value of the current is acquired by the control device 10.

つまり、センサ電極112、共通電極114、及び固体電解質体110のうちセンサ電極112と共通電極114との間に挟まれた部分は、排出ガスに含まれる残留酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた大きさの電流を、電圧が印加された状態において出力するセンサセル160として機能する部分となっている。センサセル160によって窒素酸化物および残留酸素の濃度が測定される排出ガスは、ポンプセル150において酸素が排出された後の排出ガスである。センサセル160は、本実施形態における「第2セル」の一つに該当する。 That is, the portion of the sensor electrode 112, the common electrode 114, and the solid electrolyte 110 sandwiched between the sensor electrode 112 and the common electrode 114 corresponds to the concentration of residual oxygen and nitrogen oxides contained in the exhaust gas. It is a part that functions as a sensor cell 160 that outputs a large amount of current in a state where a voltage is applied. The exhaust gas whose concentration of nitrogen oxides and residual oxygen is measured by the sensor cell 160 is the exhaust gas after the oxygen is discharged in the pump cell 150. The sensor cell 160 corresponds to one of the "second cells" in this embodiment.

センサ電極112と共通電極114との間に印加される電圧のことを、以下では「センサセル電圧」とも称する。また、センサセル電圧が印加された状態で、センサ電極112と共通電極114との間に流れる電流のことを、以下では「センサセル電流」とも称する。 The voltage applied between the sensor electrode 112 and the common electrode 114 is also hereinafter referred to as “sensor cell voltage”. Further, the current flowing between the sensor electrode 112 and the common electrode 114 when the sensor cell voltage is applied is also hereinafter referred to as “sensor cell current”.

固体電解質体110が高温の活性状態となっているときに、モニタ電極113と共通電極114との間に電圧が印加されると、測定室121の排出ガスに含まれる酸素がモニタ電極113において分解され、酸素イオンとなって固体電解質体110を通過する。その結果、モニタ電極113と共通電極114との間には、モニタ電極113の近傍における酸素の濃度に応じた電流が流れることとなる。当該電流の値は制御装置10によって取得される。 When a voltage is applied between the monitor electrode 113 and the common electrode 114 while the solid electrolyte body 110 is in a high temperature active state, oxygen contained in the exhaust gas of the measurement chamber 121 is decomposed in the monitor electrode 113. It becomes oxygen ions and passes through the solid electrolyte 110. As a result, a current corresponding to the concentration of oxygen in the vicinity of the monitor electrode 113 flows between the monitor electrode 113 and the common electrode 114. The value of the current is acquired by the control device 10.

つまり、モニタ電極113、共通電極114、及び固体電解質体110のうちモニタ電極113と共通電極114との間に挟まれた部分は、排出ガスに含まれる残留酸素の濃度に応じた大きさの電流を出力するモニタセル170として機能する部分となっている。モニタセル170によって残留酸素の濃度が測定される排出ガスは、ポンプセル150において酸素が排出された後の排出ガスである。モニタセル170は、先に述べたセンサセル160と共に、本実施形態における「第2セル」の一つに該当する。 That is, the portion of the monitor electrode 113, the common electrode 114, and the solid electrolyte 110 sandwiched between the monitor electrode 113 and the common electrode 114 has a current having a magnitude corresponding to the concentration of residual oxygen contained in the exhaust gas. It is a part that functions as a monitor cell 170 that outputs. The exhaust gas whose residual oxygen concentration is measured by the monitor cell 170 is the exhaust gas after the oxygen is discharged in the pump cell 150. The monitor cell 170, together with the sensor cell 160 described above, corresponds to one of the "second cells" in the present embodiment.

モニタ電極113と共通電極114との間に印加される電圧のことを、以下では「モニタセル電圧」とも称する。また、モニタセル電圧が印加された状態で、モニタ電極113と共通電極114との間に流れる電流のことを、以下では「モニタセル電流」とも称する。 The voltage applied between the monitor electrode 113 and the common electrode 114 is also hereinafter referred to as “monitor cell voltage”. Further, the current flowing between the monitor electrode 113 and the common electrode 114 when the monitor cell voltage is applied is also hereinafter referred to as “monitor cell current”.

このように、本実施形態における第2セルには、ポンプセル150(第1セル)によって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素の濃度に応じた大きさの電流を出力するモニタセル170と、ポンプセル150によって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた大きさの電流を出力するセンサセル160と、が含まれている。 As described above, the second cell in the present embodiment is a monitor cell that outputs a current having a magnitude corresponding to the concentration of residual oxygen contained in the exhaust gas after oxygen is discharged by the pump cell 150 (first cell). It includes 170 and a sensor cell 160 that outputs a current of a magnitude corresponding to the concentration of residual oxygen and nitrogen oxides contained in the exhaust gas after oxygen is discharged by the pump cell 150.

拡散抵抗体140を通って測定室121に流入した排出ガスは、ポンプセル150に沿って流れた後、センサセル160及びモニタセル170のそれぞれに供給される。図4では、このような排出ガスの流れが複数の矢印で模式的に示されている。矢印AR10で示されるのは、拡散抵抗体140を通って測定室121に流入した後、ポンプセル150によって排出される酸素の流れである。ポンプセル150では、排出ガスに含まれる酸素の殆どが除去されるのであるが、酸素を完全に除去することは難しい。このため、僅かな量の酸素が、センサセル160及びモニタセル170のそれぞれに到達することとなる。矢印AR11で示されるのはセンサセル160に到達する酸素の流れであり、矢印AR12で示されるのはモニタセル170に到達する酸素の流れである。 The exhaust gas that has flowed into the measurement chamber 121 through the diffusion resistor 140 flows along the pump cell 150 and then is supplied to each of the sensor cell 160 and the monitor cell 170. In FIG. 4, such an exhaust gas flow is schematically shown by a plurality of arrows. The arrow AR10 indicates the flow of oxygen discharged by the pump cell 150 after flowing into the measuring chamber 121 through the diffusion resistor 140. In the pump cell 150, most of the oxygen contained in the exhaust gas is removed, but it is difficult to completely remove the oxygen. Therefore, a small amount of oxygen reaches each of the sensor cell 160 and the monitor cell 170. The arrow AR11 indicates the flow of oxygen reaching the sensor cell 160, and the arrow AR12 indicates the flow of oxygen reaching the monitor cell 170.

既に述べたように、ポンプ電極111及びモニタ電極113は、いずれも窒素酸化物に対して不活性な電極となっている。このため、測定室121に流入した排出ガスに含まれる窒素酸化物は、ポンプセル150やモニタセル170によっては排出されず、そのままセンサセル160のセンサ電極112に到達することとなる。矢印AR20で示されるのは、このようにセンサセル160に到達する窒素酸化物の流れである。 As described above, the pump electrode 111 and the monitor electrode 113 are both electrodes that are inactive with respect to nitrogen oxides. Therefore, the nitrogen oxide contained in the exhaust gas flowing into the measurement chamber 121 is not discharged by the pump cell 150 or the monitor cell 170, and reaches the sensor electrode 112 of the sensor cell 160 as it is. The arrow AR20 indicates the flow of nitrogen oxides thus reaching the sensor cell 160.

図4に示されるように、センサセル160には窒素酸化物(矢印AR20)と残余の酸素(矢印AR11)との両方が到達する。このため、センサセル電流の大きさは、排出ガスに含まれる窒素酸化物及び酸素の濃度を示すものとなっている。 As shown in FIG. 4, both nitrogen oxides (arrow AR20) and residual oxygen (arrow AR11) reach the sensor cell 160. Therefore, the magnitude of the sensor cell current indicates the concentration of nitrogen oxides and oxygen contained in the exhaust gas.

一方、モニタセル電流の大きさは、排出ガスに含まれる酸素の濃度を示すものとなっている。従って、センサセル電流の値から、モニタセル電流の値を差し引いて得られる電流値は、窒素酸化物のみの濃度を示すものとなる。このような排出ガスセンサ100では、排出ガスに含まれる酸素の影響を抑制し、窒素酸化物の濃度を正確に測定することが可能となっている。 On the other hand, the magnitude of the monitor cell current indicates the concentration of oxygen contained in the exhaust gas. Therefore, the current value obtained by subtracting the monitor cell current value from the sensor cell current value indicates the concentration of nitrogen oxides only. With such an exhaust gas sensor 100, it is possible to suppress the influence of oxygen contained in the exhaust gas and accurately measure the concentration of nitrogen oxides.

図2に示されるように、本体部130にはヒーター180が埋設されている。ヒーター180は、本体部130の内側において発熱し、ポンプセル150、センサセル160、及びモニタセル170のそれぞれを加熱するためのものである。ヒーター180によって、固体電解質体110が活性となる温度に保たれる。ヒーター180の出力(発熱量)は制御装置10によって調整される。 As shown in FIG. 2, a heater 180 is embedded in the main body 130. The heater 180 generates heat inside the main body 130 to heat each of the pump cell 150, the sensor cell 160, and the monitor cell 170. The heater 180 keeps the solid electrolyte 110 at a temperature at which it becomes active. The output (calorific value) of the heater 180 is adjusted by the control device 10.

引き続き図2を参照しながら、制御装置10の構成について説明する。制御装置10は、CPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置10は、機能的な制御ブロックとして、濃度検知部11と、内燃機関制御部12と、第1セル制御部13と、電流値取得部14と、劣化判定部15と、を有している。 The configuration of the control device 10 will be described with reference to FIG. The control device 10 is configured as a computer system having a CPU, ROM, RAM, and the like. The control device 10 includes a concentration detection unit 11, an internal combustion engine control unit 12, a first cell control unit 13, a current value acquisition unit 14, and a deterioration determination unit 15 as functional control blocks. There is.

濃度検知部11は、モニタセル電流及びセンサセル電流のそれぞれに基づいて、排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知する部分である。既に述べたように、濃度検知部11による窒素酸化物の濃度の検知は、センサセル電流の値からモニタセル電流の値を差し引いて得られる電流値に基づいて行われる。 The concentration detection unit 11 is a portion that detects the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas based on each of the monitor cell current and the sensor cell current. As described above, the concentration detection unit 11 detects the concentration of nitrogen oxides based on the current value obtained by subtracting the value of the monitor cell current from the value of the sensor cell current.

内燃機関制御部12は、濃度検知部11によって検知された窒素酸化物の濃度に基づいて、内燃機関EGの制御を行う部分である。内燃機関制御部12は、排出ガスセンサ100によって検知される窒素酸化物の濃度が0に近づくように、内燃機関EGの燃料噴射量等を調節する。既に述べたように、制御装置10が排出ガスセンサ100の制御を行うための専用の装置として構成されており、エンジンECUとは別の制御装置となっているような態様であってもよい。この場合、内燃機関制御部12はエンジンECUの一部として構成されることとなる。 The internal combustion engine control unit 12 is a portion that controls the internal combustion engine EG based on the concentration of nitrogen oxides detected by the concentration detection unit 11. The internal combustion engine control unit 12 adjusts the fuel injection amount of the internal combustion engine EG and the like so that the concentration of nitrogen oxides detected by the exhaust gas sensor 100 approaches zero. As described above, the control device 10 may be configured as a dedicated device for controlling the exhaust gas sensor 100, and may be a control device different from the engine ECU. In this case, the internal combustion engine control unit 12 is configured as a part of the engine ECU.

第1セル制御部13は、ポンプセル電圧を変化させることにより、第1セルであるポンプセル150による酸素の排出を制御する部分である。排出ガスセンサ100による窒素酸化物の濃度検知が行われているとき、すなわち通常時においては、第1セル制御部13はポンプセル電圧を概ね一定の値に維持する。一方、後に説明する劣化判定が行われる際には、第1セル制御部13はポンプセル電圧を一時的に低下させる。 The first cell control unit 13 is a portion that controls the discharge of oxygen by the pump cell 150, which is the first cell, by changing the pump cell voltage. When the nitrogen oxide concentration is detected by the exhaust gas sensor 100, that is, in a normal state, the first cell control unit 13 maintains the pump cell voltage at a substantially constant value. On the other hand, when the deterioration determination described later is performed, the first cell control unit 13 temporarily lowers the pump cell voltage.

電流値取得部14は、第2セルであるから出力される電流の値、具体的にはセンサセル電流やモニタセル電流の値を取得する部分である。電流値取得部14によって取得されたセンサセル電流やモニタセル電流の値は、通常時における窒素酸化物の濃度の算出に用いられる。また、センサセル電流等の値は、後に説明する劣化判定にも用いられる。 The current value acquisition unit 14 is a portion that acquires the value of the current output from the second cell, specifically, the value of the sensor cell current or the value of the monitor cell current. The values of the sensor cell current and the monitor cell current acquired by the current value acquisition unit 14 are used for calculating the concentration of nitrogen oxides in a normal state. In addition, values such as sensor cell current are also used for deterioration determination, which will be described later.

劣化判定部15は、第2セルであるセンサセル160に劣化が生じているか否かを判定する部分である。本実施形態における当該判定は、電流値取得部14によって取得されたセンサセル電流の値に基づいて行われる。 The deterioration determination unit 15 is a unit that determines whether or not the sensor cell 160, which is the second cell, has deteriorated. The determination in the present embodiment is performed based on the value of the sensor cell current acquired by the current value acquisition unit 14.

センサセル160に劣化が生じると、排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度が同じ場合であっても、センサセル電流の値が正常時に比べて小さくなってしまう。その結果、排出ガスセンサ100による濃度の測定を正確に行うことができなくなってしまう。そこで、劣化判定部15は、センサセル160に劣化が生じているか否かを判定するための処理(つまり劣化判定)を定期的に行う。 When the sensor cell 160 is deteriorated, the value of the sensor cell current becomes smaller than that in the normal state even when the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas is the same. As a result, the concentration cannot be accurately measured by the exhaust gas sensor 100. Therefore, the deterioration determination unit 15 periodically performs a process (that is, deterioration determination) for determining whether or not the sensor cell 160 has deteriorated.

劣化判定のために行われる処理の概要について説明する。図5(A)に示されるのは、劣化判定が行われる際における、ポンプセル電圧の時間変化の例である。図5(B)に示されるのは、ポンプセル電流の時間変化の例である。図5(C)に示されるのは、センサセル電流の時間変化の例である。 The outline of the processing performed for deterioration determination will be described. FIG. 5A shows an example of a time change of the pump cell voltage when the deterioration determination is performed. FIG. 5 (B) shows an example of the time change of the pump cell current. FIG. 5C shows an example of the time change of the sensor cell current.

図5に示される例では、通常時の制御(つまり窒素酸化物濃度を測定するための処理)が時刻t0において一時的に停止されており、時刻t0から劣化判定部15による劣化判定が開始されている。時刻t0においては、ポンプセル150に印加される電圧が、当初のVP1から、これよりも低いVP0へと変更されている(図5(A))。当該処理は第1セル制御部13によって行われる。その結果、ポンプセル150による酸素の排出は、時刻t0以降においては抑制された状態となる。 In the example shown in FIG. 5, the normal control (that is, the process for measuring the nitrogen oxide concentration) is temporarily stopped at time t0, and the deterioration determination by the deterioration determination unit 15 is started from time t0. ing. At time t0, the voltage applied to the pump cell 150 is changed from the initial VP1 to a lower VP0 (FIG. 5A). The process is performed by the first cell control unit 13. As a result, the discharge of oxygen by the pump cell 150 is suppressed after the time t0.

これに伴い、ポンプセル電流は、当初のIP0から、これよりも低いIP1へと低下している(図5(B))。ポンプセル電流がこのように減少したことは、ポンプセル150を通過してセンサセル160へと到達する酸素の量が、時刻t0以降においては増加したことを意味する。このため、図5(C)の線L10に示されるように、センサセル電流は時刻t0から増加し始めており、最終的には概ね一定の値となっている。 Along with this, the pump cell current has decreased from the initial IP0 to an IP1 lower than this (FIG. 5 (B)). This decrease in the pump cell current means that the amount of oxygen passing through the pump cell 150 and reaching the sensor cell 160 has increased after time t0. Therefore, as shown by the line L10 in FIG. 5C, the sensor cell current starts to increase from time t0, and finally becomes a substantially constant value.

その後の時刻t1では、ポンプセル電圧が元の値VP1に戻される(図5(A))。それに伴い、ポンプセル電流の値は上昇しIP2となっている。IP2は、元の値であるIP1に等しくなることもあるが、それまでにおける内燃機関の状態変化等により、IP1とは僅かに異なる値となることが多い。 At the subsequent time t1, the pump cell voltage is returned to the original value VP1 (FIG. 5 (A)). Along with this, the value of the pump cell current rises to IP2. IP2 may be equal to the original value of IP1, but it is often slightly different from IP1 due to changes in the state of the internal combustion engine up to that point.

時刻t1以降は、センサセル160へと到達する酸素の量が減少する。これに伴い、センサセル電流の値は時刻t1において減少している(図5(C))。 After time t1, the amount of oxygen reaching the sensor cell 160 decreases. Along with this, the value of the sensor cell current decreases at time t1 (FIG. 5 (C)).

図5(C)の線L10は、センサセル160に劣化が生じていない正常時における、センサセル電流の時間変化を示している。一方、同図の線L11は、センサセル160に劣化が生じているときにおける、センサセル電流の時間変化を示している。 The line L10 in FIG. 5C shows the time change of the sensor cell current in the normal state in which the sensor cell 160 is not deteriorated. On the other hand, the line L11 in the figure shows the time change of the sensor cell current when the sensor cell 160 is deteriorated.

線L10と線L11とを比較すると明らかなように、時刻t0以降におけるセンサセル電流の傾きは、センサセル160に劣化が生じている場合には正常時に比べて小さくなる。このため、特開2017−116438号公報に記載されているように、当該傾きの大きさに基づいて劣化判定を行うことが考えられる。 As is clear from comparing the line L10 and the line L11, the slope of the sensor cell current after the time t0 becomes smaller when the sensor cell 160 is deteriorated than in the normal state. Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-116438, it is conceivable to perform deterioration determination based on the magnitude of the inclination.

ただし、センサセル電流の時間変化の傾きは、センサセル160の劣化度合いに応じて変化するだけでなく、検知対象である排出ガスの酸素濃度に応じても変化する。例えば、排出ガスに含まれる酸素濃度が低くなっているときには、ポンプセル電圧が低減された時刻t0以降でも、センサセル160には比較的少量の酸素しか到達しない。このため、センサセル電流の時間変化の傾きは、センサセル160が生じていないにも拘らず、線L11と同様に小さなものとなることがある。その結果、センサセル160に劣化が生じているとの誤判定がなされてしまう可能性がある。 However, the slope of the time change of the sensor cell current not only changes according to the degree of deterioration of the sensor cell 160, but also changes according to the oxygen concentration of the exhaust gas to be detected. For example, when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, only a relatively small amount of oxygen reaches the sensor cell 160 even after the time t0 when the pump cell voltage is reduced. Therefore, the slope of the time change of the sensor cell current may be as small as the line L11 even though the sensor cell 160 is not generated. As a result, it may be erroneously determined that the sensor cell 160 has deteriorated.

このような誤判定を防止するためは、センサセル電流の時間変化の傾きを、ポンプセル電流の変化量(図5(B)のΔIP)で除することによって正規化し、正規化後の傾きに基づいて劣化の判定を行うこととすればよい。これにより、そのときにおける排出ガスの酸素濃度によることなく、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を正確に行うことが可能となる。 In order to prevent such erroneous determination, the slope of the time change of the sensor cell current is normalized by dividing by the amount of change of the pump cell current (ΔIP in FIG. 5B), and based on the slope after normalization. Deterioration may be determined. This makes it possible to accurately determine whether or not the sensor cell 160 has deteriorated, regardless of the oxygen concentration of the exhaust gas at that time.

しかしながら、ポンプセル電圧が低減された時刻t0以降のしばらくの間は、図5(B)に示されるように、ポンプセル電流は一時的に大きく変動し、その後は概ね一定の値に収束している。同様に、ポンプセル電圧が元に戻された時刻t1以降のしばらくの間も、ポンプセル電流は一時的に大きく変動し、その後の時刻t2以降は概ね一定の値に収束している。 However, as shown in FIG. 5B, the pump cell current temporarily fluctuates greatly for a while after the time t0 when the pump cell voltage is reduced, and then converges to a substantially constant value. Similarly, the pump cell current temporarily fluctuates greatly for a while after the time t1 when the pump cell voltage is returned to the original value, and then converges to a substantially constant value after the time t2.

図5(B)の例では、時刻t0の直前におけるポンプセル電流の値がIP0となっており、時刻t2におけるポンプセル電流の値がIP2となっている。同図に示される点線DL1は、時刻t1から時刻t2までの期間において、ポンプセル電流の値がIP0からIP2へと一定の傾きで変化した場合における、当該変化を示す直線である。当該直線は、ポンプセル電圧の値が仮にVP1のまま一定に維持されていた場合における、ポンプセル電流の値の変化を示すもの、ということができる。ポンプセル電流の変化量であるΔIPは、このように定義される点線DL1と、時刻t1の直前におけるポンプセル電流の値(IP1)との差として定義されている。 In the example of FIG. 5B, the value of the pump cell current immediately before the time t0 is IP0, and the value of the pump cell current at the time t2 is IP2. The dotted line DL1 shown in the figure is a straight line showing the change when the value of the pump cell current changes from IP0 to IP2 with a constant slope in the period from time t1 to time t2. It can be said that the straight line indicates a change in the value of the pump cell current when the value of the pump cell voltage is kept constant at VP1. ΔIP, which is the amount of change in the pump cell current, is defined as the difference between the dotted line DL1 defined in this way and the value of the pump cell current (IP1) immediately before the time t1.

時刻t0以降においても内燃機関等の状態は変化するのであるが、このように定義されるΔIPを用いて傾きを正規化すれば、センサセル160に到達する酸素濃度が変動しても、その影響を殆ど受けることなく正確に劣化判定を行うことができる。 The state of the internal combustion engine and the like changes even after time t0, but if the inclination is normalized using ΔIP defined in this way, even if the oxygen concentration reaching the sensor cell 160 fluctuates, the effect will be affected. Deterioration can be accurately determined with almost no reception.

しかしながら、上記のようなΔIPを算出するためには、ポンプセル電圧が低減された時刻t0から、ポンプセル電流の値が収束する時刻t2まで待つ必要がある。つまり、ポンプセル電流の変化量であるΔIPを正確に取得し、正規化された傾きに基づいた劣化判定を完了させるまでには、比較的長い時間を要してしまうこととなる。 However, in order to calculate ΔIP as described above, it is necessary to wait from the time t0 when the pump cell voltage is reduced to the time t2 when the value of the pump cell current converges. That is, it takes a relatively long time to accurately acquire ΔIP, which is the amount of change in the pump cell current, and complete the deterioration determination based on the normalized slope.

そこで、本実施形態に係る劣化判定部15は、時刻t0以降におけるセンサセル電流の変化に基づいて、上記とは異なる方法でセンサセル160の劣化判定を行うこととしている。 Therefore, the deterioration determination unit 15 according to the present embodiment determines the deterioration of the sensor cell 160 by a method different from the above, based on the change in the sensor cell current after the time t0.

当該劣化判定の方法について、図6を参照しながら説明する。図6に示されるのは、図5(C)と同様のグラフであって、ポンプセル電圧が低減された時刻t0以降におけるセンサセル電流の時間変化の例を示すものとなっている。 The deterioration determination method will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph similar to FIG. 5 (C), showing an example of the time change of the sensor cell current after the time t0 when the pump cell voltage is reduced.

図6に示される時刻t10は、時刻t0から、予め設定された第1所定期間TM1が経過したタイミングの時刻である。すなわち、第1セル制御部13によってポンプセル150による酸素の排出が抑制された時点(時刻t0)から、第1所定期間TM1が経過したタイミングの時刻である。第1所定期間TM1は、ポンプセル電圧が減少した時刻t0の後、センサセル電流が上昇し一定となるまでの期間よりも短い期間として、予め設定されたものである。第1所定期間TM1が経過したタイミングである時刻t10は、本実施形態における「第1タイミング」に該当する。 The time t10 shown in FIG. 6 is the time at which the preset first predetermined period TM1 has elapsed from the time t0. That is, it is the time when the first predetermined period TM1 has elapsed from the time when the oxygen discharge by the pump cell 150 is suppressed by the first cell control unit 13 (time t0). The first predetermined period TM1 is set in advance as a period shorter than the period until the sensor cell current rises and becomes constant after the time t0 when the pump cell voltage decreases. The time t10, which is the timing at which the first predetermined period TM1 has elapsed, corresponds to the “first timing” in the present embodiment.

図6に示される時刻t20は、時刻t10から、予め設定された第2所定期間TM2が更に経過したタイミングの時刻である。すなわち、第1タイミングである時刻t10から、更に第2所定期間TM2が経過したタイミングの時刻である。第2所定期間TM2は、第1タイミングである時刻t10の後、センサセル電流が上昇し一定となるまでの期間よりも短い期間として、予め設定されたものである。第2所定期間TM2が経過したタイミングである時刻t20は、本実施形態における「第2タイミング」に該当する。 The time t20 shown in FIG. 6 is a time at which a preset second predetermined period TM2 has further elapsed from the time t10. That is, it is the time at which the second predetermined period TM2 has elapsed from the time t10, which is the first timing. The second predetermined period TM2 is preset as a period shorter than the period until the sensor cell current rises and becomes constant after the time t10, which is the first timing. The time t20, which is the timing at which the second predetermined period TM2 has elapsed, corresponds to the “second timing” in the present embodiment.

電流値取得部14は、第1タイミングにおけるセンサセル電流の値を、第1電流値IS1として取得する。更に、第2タイミングにおけるセンサセル電流の値を、第2電流値IS2として取得する。 The current value acquisition unit 14 acquires the value of the sensor cell current at the first timing as the first current value IS1. Further, the value of the sensor cell current at the second timing is acquired as the second current value IS2.

その後、劣化判定部15は、第2電流値IS2と第1電流値IS1との比に基づいて、センサセル160に劣化が生じているか否かを判定する。具体的には、第2電流値IS2を第1電流値IS1で除することにより得られる値(IS2/IS1)が、所定の閾値TH1を下回っている場合に、センサセル160に劣化が生じていると判定する。 After that, the deterioration determination unit 15 determines whether or not the sensor cell 160 has deteriorated based on the ratio of the second current value IS2 and the first current value IS1. Specifically, when the value (IS2 / IS1) obtained by dividing the second current value IS2 by the first current value IS1 is lower than the predetermined threshold value TH1, the sensor cell 160 is deteriorated. Is determined.

本発明者らが行った実験などによれば、上記のような第2電流値IS2と第1電流値IS1との比は、センサセル160の劣化度合いに応じて変化することが確認されている。具体的には、センサセル160の劣化度合いが大きいほど、IS2/IS1によって得られる値が小さくなることが確認されている。一方、第2電流値IS2と第1電流値IS1との比は、排出ガスに含まれる酸素の濃度に応じては殆ど変化しないことも確認されている。 According to the experiments conducted by the present inventors, it has been confirmed that the ratio of the second current value IS2 to the first current value IS1 as described above changes according to the degree of deterioration of the sensor cell 160. Specifically, it has been confirmed that the greater the degree of deterioration of the sensor cell 160, the smaller the value obtained by IS2 / IS1. On the other hand, it has also been confirmed that the ratio of the second current value IS2 to the first current value IS1 hardly changes depending on the concentration of oxygen contained in the exhaust gas.

図7に示されるのは、センサセル160に劣化が生じていない場合における、第1電流値IS1(横軸)と第2電流値IS2(縦軸)との関係である。同図に示されるように、第1電流値IS1と第2電流値IS2との関係を示すグラフは、右肩上がりの一直線状のグラフとなる。センサセル電圧が大きくなると、これに応じて第1電流値IS1及び第2電流値IS2のそれぞれが大きくなるのであるが、両者の関係自体は殆ど変化しない。また、排出ガスに含まれる酸素濃度が高くなると、これに応じて第1電流値IS1及び第2電流値IS2のそれぞれが大きくなるのであるが、やはり両者の関係自体は殆ど変化しない。 FIG. 7 shows the relationship between the first current value IS1 (horizontal axis) and the second current value IS2 (vertical axis) when the sensor cell 160 is not deteriorated. As shown in the figure, the graph showing the relationship between the first current value IS1 and the second current value IS2 is a linear graph that rises to the right. As the sensor cell voltage increases, each of the first current value IS1 and the second current value IS2 increases accordingly, but the relationship between the two itself hardly changes. Further, as the oxygen concentration contained in the exhaust gas increases, each of the first current value IS1 and the second current value IS2 increases accordingly, but the relationship between the two itself hardly changes.

センサセル160が正常な場合において、センサセル電圧及び酸素濃度をそれぞれ変化させていくと、第1電流値IS1及び第2電流値IS2のそれぞれの実測値を示す点は、概ね図7に示されるような右肩上がりの一直線上にプロットされて行くこととなる。 When the sensor cell 160 is normal and the sensor cell voltage and oxygen concentration are changed, the points showing the measured values of the first current value IS1 and the second current value IS2 are as shown in FIG. 7. It will be plotted on a straight line rising to the right.

従って、IS2/IS1によって得られる値が、図7に示されるグラフの傾きに概ね等しい場合(具体的には、IS2/IS1≧TH1の場合)には、センサセル160に劣化が生じていないと判定することができる。一方、IS2/IS1によって得られる値が、図7に示されるグラフの傾きよりも小さい場合(具体的には、IS2/IS1<TH1の場合)には、センサセル160に劣化が生じていると判定することができる。 Therefore, when the value obtained by IS2 / IS1 is substantially equal to the slope of the graph shown in FIG. 7 (specifically, when IS2 / IS1 ≧ TH1), it is determined that the sensor cell 160 has not deteriorated. can do. On the other hand, when the value obtained by IS2 / IS1 is smaller than the slope of the graph shown in FIG. 7 (specifically, in the case of IS2 / IS1 <TH1), it is determined that the sensor cell 160 has deteriorated. can do.

制御装置10によって行われる処理の具体的な内容について、図8を参照しながら説明する。図8に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過するごとに、制御装置10によって繰り返し実行される処理となっている。 The specific contents of the processing performed by the control device 10 will be described with reference to FIG. The series of processes shown in FIG. 8 is a process that is repeatedly executed by the control device 10 every time a predetermined control cycle elapses.

当該処理の最初のステップS01では、診断条件が成立しているか否かが判定される。「診断条件」とは、センサセル160についての劣化判定が行われるために必要な条件として、予め設定されたものである。本実施形態では、車両のイグニッションスイッチ(不図示)が運転者によってOFFとされた直後であること、が上記の診断条件として設定されている。このような態様に替えて、例えば、内燃機関の運転状態が安定していること等が、診断条件として設定されていてもよい。 In the first step S01 of the process, it is determined whether or not the diagnostic conditions are satisfied. The "diagnostic condition" is set in advance as a condition necessary for the deterioration determination of the sensor cell 160 to be performed. In the present embodiment, the above-mentioned diagnostic condition is set that the ignition switch (not shown) of the vehicle is immediately turned off by the driver. Instead of such an aspect, for example, the stable operating state of the internal combustion engine may be set as a diagnostic condition.

診断条件が成立していない場合には、図8に示される一連の処理を終了する。診断条件が成立している場合には、ステップS02に移行する。ステップS02では、ポンプセル電圧を下げる処理が、第1セル制御部13によって行われる。当該処理は、図5(C)や図6の時刻t0で開始される処理に該当する。ステップS02の処理が行われた以降は、ポンプセル150による酸素の排出が抑制された状態となり、ポンプセル電流が次第に増加して行く。 If the diagnostic conditions are not satisfied, the series of processes shown in FIG. 8 is terminated. If the diagnostic conditions are satisfied, the process proceeds to step S02. In step S02, the process of lowering the pump cell voltage is performed by the first cell control unit 13. The process corresponds to the process started at time t0 in FIGS. 5 (C) and 6 (C). After the process of step S02 is performed, the oxygen discharge by the pump cell 150 is suppressed, and the pump cell current gradually increases.

ステップS02に続くステップS03では、ステップS02の処理が行われた時点、すなわち、第1セル制御部13によってポンプセル150による酸素の排出が抑制された時点から、第1所定期間TM1が経過したか否かが判定される。第1所定期間TM1が未だ経過していない場合には、ステップS03の処理が繰り返し実行される。第1所定期間TM1が経過した場合には、ステップS04に移行する。このため、ステップS04に移行するタイミングは、上記の第1タイミング(図6における時刻t10)となる。 In step S03 following step S02, whether or not TM1 has elapsed for the first predetermined period from the time when the process of step S02 is performed, that is, the time when the oxygen discharge by the pump cell 150 is suppressed by the first cell control unit 13. Is determined. If TM1 has not yet elapsed for the first predetermined period, the process of step S03 is repeatedly executed. When the first predetermined period TM1 has elapsed, the process proceeds to step S04. Therefore, the timing for shifting to step S04 is the above-mentioned first timing (time t10 in FIG. 6).

ステップS04では、第1電流値IS1を取得する処理が、電流値取得部14によって行われる。取得された第1電流値IS1は、制御装置10が備える不図示の記憶装置に記憶される。 In step S04, the process of acquiring the first current value IS1 is performed by the current value acquisition unit 14. The acquired first current value IS1 is stored in a storage device (not shown) included in the control device 10.

ステップS04に続くステップS05では、ステップS04の処理が行われた時点、すなわち第1タイミングから、第2所定期間TM2が経過したか否かが判定される。第2所定期間TM2が未だ経過していない場合には、ステップS05の処理が繰り返し実行される。第2所定期間TM2が経過した場合には、ステップS06に移行する。このため、ステップS06に移行するタイミングは、上記の第2タイミング(図6における時刻t20)となる。 In step S05 following step S04, it is determined whether or not the second predetermined period TM2 has elapsed from the time when the process of step S04 is performed, that is, from the first timing. If the second predetermined period TM2 has not yet elapsed, the process of step S05 is repeatedly executed. When the second predetermined period TM2 has elapsed, the process proceeds to step S06. Therefore, the timing for shifting to step S06 is the above-mentioned second timing (time t20 in FIG. 6).

ステップS06では、第2電流値IS2を取得する処理が、電流値取得部14によって行われる。取得された第2電流値IS2は、制御装置10が備える不図示の記憶装置に記憶される。 In step S06, the process of acquiring the second current value IS2 is performed by the current value acquisition unit 14. The acquired second current value IS2 is stored in a storage device (not shown) included in the control device 10.

ステップS06に続くステップS07では、、第2電流値IS2を第1電流値IS1で除することにより得られる値(IS2/IS1)が、閾値TH1を下回っているか否かが判定される。閾値TH1は、センサセル160に劣化が生じていない場合において算出され得るIS2/IS1の範囲の下限値として、予め設定された閾値である。当該判定は劣化判定部15によって行われる。 In step S07 following step S06, it is determined whether or not the value (IS2 / IS1) obtained by dividing the second current value IS2 by the first current value IS1 is below the threshold value TH1. The threshold value TH1 is a preset threshold value as a lower limit value in the range of IS2 / IS1 that can be calculated when the sensor cell 160 is not deteriorated. The determination is made by the deterioration determination unit 15.

IS2/IS1の値が閾値TH1を下回っている場合には、ステップS08に移行する。ステップS08では、センサセル160に劣化が生じているとの判定が、劣化判定部15によってなされる。尚、ここでいう「センサセル160に劣化が生じている」とは、例えば、センサセル160の交換や修理を促すような警告灯を点灯させ、運転者に報知する必要が生じているような状況のことを意味する。 If the value of IS2 / IS1 is below the threshold value TH1, the process proceeds to step S08. In step S08, the deterioration determination unit 15 determines that the sensor cell 160 has deteriorated. The term "deterioration of the sensor cell 160" as used herein means, for example, a situation in which it is necessary to turn on a warning light for urging the replacement or repair of the sensor cell 160 to notify the driver. Means that.

一方、ステップS07において、IS2/IS1の値が閾値TH1以上であった場合には、ステップS09に移行する。ステップS09では、センサセル160に劣化が生じていないとの判定が、劣化判定部15によってなされる。 On the other hand, if the value of IS2 / IS1 is equal to or higher than the threshold value TH1 in step S07, the process proceeds to step S09. In step S09, the deterioration determination unit 15 determines that the sensor cell 160 has not deteriorated.

ステップS08又はステップS09の処理が行われた後は、ステップS10に移行する。ステップS10では、ポンプセル電圧を、時刻t0よりも前の電圧まで戻す処理が、第1セル制御部13によって行われる。当該処理は、図5の時刻t1で行われる処理に該当する。これにより、劣化判定のための処理が完了する。 After the processing of step S08 or step S09 is performed, the process proceeds to step S10. In step S10, the first cell control unit 13 performs a process of returning the pump cell voltage to a voltage before the time t0. The process corresponds to the process performed at time t1 in FIG. As a result, the process for determining deterioration is completed.

以上に説明したように、本実施形態に係る制御装置10では、劣化判定部15が、第2電流値IS2と第1電流値IS1との比に基づいて、第2セルであるセンサセル160に劣化が生じているか否かを判定するように構成されている。第2電流値IS2と第1電流値IS1との比は、そのときにおける排出ガスの酸素濃度の影響を殆ど受けないため、図5を参照しながら説明したような正規化を要しないにも拘らず、劣化判定を正確に行うことができる。また、正規化を必要としないので、図5(B)に示される時刻t2まで待つことなく、比較的短時間のうちに劣化判定を完了させることが可能となっている。このため、劣化判定を行っている間における、内燃機関の動作状態の変化は比較的小さくなるので、当該変化に起因した誤判定を防止することができる。 As described above, in the control device 10 according to the present embodiment, the deterioration determination unit 15 deteriorates into the sensor cell 160, which is the second cell, based on the ratio of the second current value IS2 and the first current value IS1. Is configured to determine whether or not is occurring. Since the ratio of the second current value IS2 to the first current value IS1 is hardly affected by the oxygen concentration of the exhaust gas at that time, the normalization as explained with reference to FIG. 5 is not required. However, deterioration determination can be performed accurately. Further, since normalization is not required, it is possible to complete the deterioration determination within a relatively short time without waiting until the time t2 shown in FIG. 5 (B). Therefore, since the change in the operating state of the internal combustion engine during the deterioration determination is relatively small, it is possible to prevent an erroneous determination due to the change.

図8に示される例では、ステップS07において、IS2/IS1の値を閾値TH1と直接比較することによって劣化判定を行っている。このような態様に替えて、センサセル160の劣化の度合いを示す別の指標をIS2/IS1に基づいて算出し、当該指標を所定の閾値と比較することによって劣化判定を行うこととしてもよい。このような指標としては、例えば、0%(劣化なしの初期状態)から100%(劣化が進行して使用不可となった状態)までの範囲で変化する「劣化率」を用いることができる。この場合、算出されるIS2/IS1が小さくなるほど劣化率は大きくなり、劣化率が閾値よりも大きいときに、センサセル160に劣化が生じているとの判定がなされる。IS2/IS1と上記指標(劣化率等)との関係は、予めマップとして制御装置10に記憶させておけばよい。 In the example shown in FIG. 8, in step S07, the deterioration determination is performed by directly comparing the value of IS2 / IS1 with the threshold value TH1. Instead of such an embodiment, another index indicating the degree of deterioration of the sensor cell 160 may be calculated based on IS2 / IS1 and the deterioration determination may be performed by comparing the index with a predetermined threshold value. As such an index, for example, a "deterioration rate" that changes in the range of 0% (initial state without deterioration) to 100% (state in which deterioration has progressed and becomes unusable) can be used. In this case, the smaller the calculated IS2 / IS1 is, the larger the deterioration rate is, and when the deterioration rate is larger than the threshold value, it is determined that the sensor cell 160 is deteriorated. The relationship between IS2 / IS1 and the above index (deterioration rate, etc.) may be stored in the control device 10 as a map in advance.

ところで、センサセル電流の大きさは、全ての排出ガスセンサ100について同一とはならず、排出ガスセンサ100の個体ごとにばらつくのが通常である。従って、センサセル電圧や排ガスの酸素濃度等の条件が仮に同じであったとしても、そのときにおいて取得されるセンサセル電流の大きさは、排出ガスセンサ100の個体ごとに異なる値となる。また、センサセル電圧や排ガスの酸素濃度等の条件が異なると、センサセル電流のばらつき具合も変化してしまう。 By the way, the magnitude of the sensor cell current is not the same for all the exhaust gas sensors 100, and usually varies from individual to individual exhaust gas sensor 100. Therefore, even if the conditions such as the sensor cell voltage and the oxygen concentration of the exhaust gas are the same, the magnitude of the sensor cell current acquired at that time will be a different value for each individual exhaust gas sensor 100. Further, if the conditions such as the sensor cell voltage and the oxygen concentration of the exhaust gas are different, the degree of variation in the sensor cell current also changes.

このため、従来の方法によってセンサセル160の劣化判定を行う場合には、劣化判定の基準となる初期特性の値(つまり正常時におけるセンサセル電流の値)を、センサセル電圧や酸素濃度等からなる複数の条件ごとに、それぞれの排出ガスセンサ100について予め個別に取得しておく必要があった。 Therefore, when the deterioration judgment of the sensor cell 160 is performed by the conventional method, the value of the initial characteristic (that is, the value of the sensor cell current in the normal state) which is the reference for the deterioration judgment is set to a plurality of values including the sensor cell voltage and the oxygen concentration. It was necessary to individually acquire each exhaust gas sensor 100 in advance for each condition.

これに対し、本実施形態においては、劣化判定の基準となる初期特性として、図7に示されるような第1電流値IS1と第2電流値IS2との関係のみを、それぞれの排出ガスセンサ100について予め個別に取得しておくだけでよい。つまり、センサセル160が正常であるときにおける、IS2/IS1の値だけを初期特性として取得し、これに基づいて閾値TH1を適切に設定さえしておけば、その後の劣化判定を正確に行うことが可能となる。従って、本実施形態では、排出ガスセンサ100の各個体についての、初期特性の取得を比較的容易に行うことができるという利点も得られる。 On the other hand, in the present embodiment, only the relationship between the first current value IS1 and the second current value IS2 as shown in FIG. 7 is determined for each exhaust gas sensor 100 as an initial characteristic that serves as a reference for deterioration determination. It is only necessary to obtain them individually in advance. That is, if only the value of IS2 / IS1 when the sensor cell 160 is normal is acquired as the initial characteristic and the threshold value TH1 is appropriately set based on this, the subsequent deterioration determination can be performed accurately. It will be possible. Therefore, in the present embodiment, there is also an advantage that the initial characteristics of each individual of the exhaust gas sensor 100 can be acquired relatively easily.

以上に説明した例では、劣化判定の対象となる第2セルがセンサセル160となっている。しかしながら、劣化判定の対象となる第2セルは、センサセル160ではなくモニタセル170であってもよい。この場合でも、以上に説明した方法と同様の方法により、モニタセル170に劣化が生じているか否かを判定することができる。 In the example described above, the second cell to be determined for deterioration is the sensor cell 160. However, the second cell to be determined for deterioration may be the monitor cell 170 instead of the sensor cell 160. Even in this case, it can be determined whether or not the monitor cell 170 has deteriorated by the same method as the method described above.

第2実施形態について説明する。第2実施形態では、劣化判定のために行われる処理の内容についてのみ第1実施形態と異なっている。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 The second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment only in the content of the processing performed for the deterioration determination. In the following, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.

本実施形態の劣化判定のために行われる処理の概要について、図9を参照しながら説明する。図9に示されるそれぞれのグラフは、ポンプセル電圧が低減された時刻t0以降における、センサセル電流の時間変化の例である。 The outline of the process performed for determining the deterioration of the present embodiment will be described with reference to FIG. Each graph shown in FIG. 9 is an example of the time change of the sensor cell current after the time t0 when the pump cell voltage is reduced.

線L20によって示されるのは、センサセル160に劣化が生じていない場合における、センサセル電流の時間変化である。また、線L21によって示されるのは、センサセル160に劣化が生じている場合における、センサセル電流の時間変化である。センサセル160に劣化が生じている場合には、時刻t0以降におけるセンサセル電流が、正常時(線L20)に比べて緩やかに増加している。その結果として、算出されるIS2/IS1の値は、正常時に比べて小さな値となる。 The line L20 shows the time change of the sensor cell current when the sensor cell 160 is not deteriorated. Further, what is indicated by the line L21 is the time change of the sensor cell current when the sensor cell 160 is deteriorated. When the sensor cell 160 is deteriorated, the sensor cell current after time t0 gradually increases as compared with the normal time (line L20). As a result, the calculated IS2 / IS1 value is smaller than that in the normal state.

ところで、センサセル電流の値は、センサセル160の温度が高くなるほど大きくなる傾向がある。図9の線L22によって示されるのは、センサセル160に劣化が生じておらず、且つセンサセル160が通常時よりも高温となっている場合における、センサセル電流の時間変化である。この場合のセンサセル電流は、時刻t0以降において線L20よりも急激に立ち上がった後、その傾きは次第に緩やかになっていき、最終的には線L20と同じ値に収束する。 By the way, the value of the sensor cell current tends to increase as the temperature of the sensor cell 160 increases. What is shown by the line L22 in FIG. 9 is the time change of the sensor cell current when the sensor cell 160 is not deteriorated and the temperature of the sensor cell 160 is higher than that in the normal state. In this case, the sensor cell current rises more rapidly than the line L20 after time t0, then its slope gradually becomes gentle, and finally converges to the same value as the line L20.

このため、線L22のようにセンサセル電流が変化した場合におけるIS2/IS1の値は、L20のようにセンサセル電流が変化した場合におけるIS2/IS1の値よりも小さくなってしまうことがある。つまり、センサセル160の温度が高くなっているときには、センサセル160に劣化が生じていないにも拘らず、IS2/IS1の値が小さく算出される場合がある。IS2/IS1が閾値TH1を下回ると、センサセル160に劣化が生じているの誤判定がなされてしまう。 Therefore, the value of IS2 / IS1 when the sensor cell current changes as in line L22 may be smaller than the value of IS2 / IS1 when the sensor cell current changes as in L20. That is, when the temperature of the sensor cell 160 is high, the value of IS2 / IS1 may be calculated to be small even though the sensor cell 160 has not deteriorated. If IS2 / IS1 falls below the threshold value TH1, it is erroneously determined that the sensor cell 160 has deteriorated.

そこで、本実施形態に係る劣化判定部15は、センサセル160の温度が高くなっているような場合には、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行わないこととしている。 Therefore, the deterioration determination unit 15 according to the present embodiment does not determine whether or not the sensor cell 160 has deteriorated when the temperature of the sensor cell 160 is high.

図9に示される基準値ST1は、センサセル160に劣化が生じておらず、且つセンサセル160の温度が通常通りの温度となっているときに、第1タイミング(時刻t10)において取得される第1電流値IS1の値である。 The reference value ST1 shown in FIG. 9 is the first acquired at the first timing (time t10) when the sensor cell 160 has not deteriorated and the temperature of the sensor cell 160 is a normal temperature. This is the value of the current value IS1.

線L21で示されるように、センサセル160において劣化が生じている場合には、第1タイミングにおいて取得される第1電流値IS1の値は、基準値ST1よりも小さな値となる。一方、線L22で示されるように、センサセル160において劣化が生じておらず、センサセル160が高温となっているような場合には、第1タイミングにおいて取得される第1電流値IS1の値は、基準値ST1よりも大きな値となる。 As shown by the line L21, when the sensor cell 160 is deteriorated, the value of the first current value IS1 acquired at the first timing is smaller than the reference value ST1. On the other hand, as shown by the line L22, when the sensor cell 160 has not deteriorated and the sensor cell 160 has a high temperature, the value of the first current value IS1 acquired at the first timing is The value is larger than the reference value ST1.

そこで、本実施形態に係る劣化判定部15は、取得された第1電流値IS1の値が基準値ST1よりも大きい場合には、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行わないこととしている。これにより、上記のような誤判定を防止することができる。 Therefore, the deterioration determination unit 15 according to the present embodiment does not determine whether or not the sensor cell 160 has deteriorated when the acquired first current value IS1 is larger than the reference value ST1. It is said. This makes it possible to prevent the above-mentioned erroneous determination.

図9に示されるように、時刻t0から十分な時間が経過したタイミングである時刻t30においては、センサセル電流は概ね一定の値に収束する。このときのセンサセル電流の値は、線L20、L21、L22のいずれについても同じ値となる。図6や図9に示されるように、時刻t30において収束するセンサセル電流の値のことを、以下では「第3電流値IS3」とも称する。 As shown in FIG. 9, at the time t30, which is the timing when a sufficient time has passed from the time t0, the sensor cell current converges to a substantially constant value. The value of the sensor cell current at this time is the same value for all of the lines L20, L21, and L22. As shown in FIGS. 6 and 9, the value of the sensor cell current that converges at time t30 is also hereinafter referred to as “third current value IS3”.

時刻t30は、第2タイミングである時刻t20よりも後のタイミングとなっており、本実施形態における「第3タイミング」に該当する。上記の第3電流値IS3は、第2タイミングよりも後の第3タイミングにおいて、電流値取得部14によって取得されるセンサセル電流の値、ということができる。 The time t30 is a timing after the time t20, which is the second timing, and corresponds to the “third timing” in the present embodiment. The above-mentioned third current value IS3 can be said to be the value of the sensor cell current acquired by the current value acquisition unit 14 at the third timing after the second timing.

第3電流値IS3の値は、常に同じ値とはならず、排出ガスの酸素濃度等によって変化する。第3電流値IS3の値が大きくなるような場合には、上記の基準値ST1も大きくなる。従って、上記のような判定を行うにあたっては、判定の基準となる基準値ST1を、第3電流値IS3の値に応じて予め適切な値に設定しておくことが好ましい。 The value of the third current value IS3 is not always the same value, but changes depending on the oxygen concentration of the exhaust gas and the like. When the value of the third current value IS3 becomes large, the above-mentioned reference value ST1 also becomes large. Therefore, when making the above determination, it is preferable to set the reference value ST1 which is the reference of the determination to an appropriate value in advance according to the value of the third current value IS3.

本実施形態では、センサセル160に劣化が生じていない正常時における、第1電流値IS1についての基準値ST1の候補が、複数の第3電流値IS3に対応して予め複数記憶されている。つまり、劣化が生じていない場合には第1タイミングにおいて取得されるはずのセンサセル電流の値が、基準値ST1の候補として、様々な第3電流値IS3の値ごとに予め記憶されている。 In the present embodiment, a plurality of candidates for the reference value ST1 for the first current value IS1 in the normal state in which the sensor cell 160 is not deteriorated are stored in advance corresponding to the plurality of third current values IS3. That is, the value of the sensor cell current that should be acquired at the first timing when no deterioration has occurred is stored in advance for each of the various third current values IS3 as candidates for the reference value ST1.

本実施形態に係る劣化判定部15は、時刻t30において第3電流値IS3を取得した後、これに対応する基準値ST1を、上記の候補の中から選択し設定する。その後、設定された基準値ST1と、第1タイミングにおいて予め取得されていた第1電流値IS1とを比較し、後者の方が大きい場合には、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行わない。 The deterioration determination unit 15 according to the present embodiment acquires the third current value IS3 at time t30, and then selects and sets the corresponding reference value ST1 from the above candidates. After that, the set reference value ST1 is compared with the first current value IS1 acquired in advance at the first timing, and if the latter is larger, it is determined whether or not the sensor cell 160 has deteriorated. Do not do.

制御装置10によって行われる処理の具体的な内容について、図10を参照しながら説明する。図10に示される一連の処理は、図8に示される一連の処理に替えて実行される処理である。当該処理は、図8に示される一連の処理のうちステップS06とステップS07との間に、ステップS11乃至S14を加えた処理となっている。 The specific contents of the processing performed by the control device 10 will be described with reference to FIG. The series of processes shown in FIG. 10 is a process executed in place of the series of processes shown in FIG. This process is a process in which steps S11 to S14 are added between steps S06 and S07 in the series of processes shown in FIG.

ステップS06において、第2電流値IS2を取得し記憶する処理が行われた後は、本実施形態ではステップS11に移行する。ステップS11では、ステップS06の処理が行われた時点、すなわち第2タイミングから、第3所定期間TM3が経過したか否かが判定される。第3所定期間TM3は、第2タイミングの後、電流値取得部14によって取得されるセンサセル電流の値が安定するまでに要する期間として、予め設定されたものである。第3所定期間TM3は、図9に示される例における、時刻t20から時刻t30までの期間に該当する。 After the process of acquiring and storing the second current value IS2 is performed in step S06, the process proceeds to step S11 in the present embodiment. In step S11, it is determined whether or not the third predetermined period TM3 has elapsed from the time when the process of step S06 is performed, that is, from the second timing. The third predetermined period TM3 is preset as a period required for the value of the sensor cell current acquired by the current value acquisition unit 14 to stabilize after the second timing. The third predetermined period TM3 corresponds to the period from time t20 to time t30 in the example shown in FIG.

第3所定期間TM3が未だ経過していない場合には、ステップS11の処理が繰り返し実行される。第3所定期間TM3が経過した場合には、ステップS12に移行する。このため、ステップS12に移行するタイミングは、上記の第3タイミング(図6や図9における時刻t30)となる。 If the third predetermined period TM3 has not yet elapsed, the process of step S11 is repeatedly executed. When the third predetermined period TM3 has elapsed, the process proceeds to step S12. Therefore, the timing of shifting to step S12 is the above-mentioned third timing (time t30 in FIGS. 6 and 9).

ステップS12では、第3電流値IS3を取得する処理が、電流値取得部14によって行われる。取得された第3電流値IS3は、制御装置10が備える不図示の記憶装置に記憶される。 In step S12, the process of acquiring the third current value IS3 is performed by the current value acquisition unit 14. The acquired third current value IS3 is stored in a storage device (not shown) included in the control device 10.

ステップS12に続くステップS13では、基準値ST1を設定する処理が行われる。既に述べたように、ここでは、予め記憶されている複数の基準値ST1の候補の中から、
ステップS12で取得された第3電流値IS3に対応するものが選択され、これが基準値ST1として設定される。
In step S13 following step S12, a process of setting the reference value ST1 is performed. As already mentioned, here, from among the candidates of the plurality of reference values ST1 stored in advance,
The one corresponding to the third current value IS3 acquired in step S12 is selected, and this is set as the reference value ST1.

ステップS13に続くステップS14では、ステップS04で取得された第1電流値IS1が、ステップS13で設定された基準値ST1以下であるか否かが判定される。第1電流値IS1が基準値ST1以下である場合には、ステップS07に移行する。以降は、第1実施形態について説明したものと同様の方法で、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定が行われる。 In step S14 following step S13, it is determined whether or not the first current value IS1 acquired in step S04 is equal to or less than the reference value ST1 set in step S13. If the first current value IS1 is equal to or less than the reference value ST1, the process proceeds to step S07. After that, it is determined whether or not the sensor cell 160 has deteriorated by the same method as described for the first embodiment.

ステップS14において、第1電流値IS1が基準値ST1を超えている場合には、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行うことなく、図10に示される一連の処理を終了する。 In step S14, when the first current value IS1 exceeds the reference value ST1, the series of processes shown in FIG. 10 is terminated without determining whether or not the sensor cell 160 has deteriorated.

以上に説明したように、本実施形態では、第2タイミング(時刻t20)よりも後の第3タイミング(時刻t30)において、電流値取得部14によって、センサセル電流の値が第3電流値として取得される。第1電流値IS1については、センサセル160において劣化が生じていない正常時における値、である基準値ST1が、複数の第3電流値IS3に対応して予め複数記憶されている。 As described above, in the present embodiment, the value of the sensor cell current is acquired as the third current value by the current value acquisition unit 14 at the third timing (time t30) after the second timing (time t20). Will be done. Regarding the first current value IS1, a plurality of reference values ST1, which are values in the normal state where deterioration has not occurred in the sensor cell 160, are stored in advance corresponding to the plurality of third current values IS3.

電流値取得部14によって取得された第1電流値IS1が、電流値取得部14によって取得された第3電流値IS3に対応する基準値ST1よりも大きい場合には、劣化判定部15は、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行わないように構成されている。これにより、センサセル160が高温となっているときに、第2セルに劣化が生じているとの誤判定がなされてしまうことが防止される。 When the first current value IS1 acquired by the current value acquisition unit 14 is larger than the reference value ST1 corresponding to the third current value IS3 acquired by the current value acquisition unit 14, the deterioration determination unit 15 causes the sensor cell. It is configured so as not to determine whether or not the 160 has deteriorated. This prevents erroneous determination that the second cell has deteriorated when the temperature of the sensor cell 160 is high.

以上に説明した例においては、第1電流値IS1の値を基準値(ST1)と比較し、第1電流値IS1の値の方が大きい場合には劣化判定を行わないこととしている。このような態様に替えて、第1電流値IS1ではなく第2電流値IS2の値を基準値と比較することとしてもよい。 In the example described above, the value of the first current value IS1 is compared with the reference value (ST1), and if the value of the first current value IS1 is larger, the deterioration determination is not performed. Instead of such an embodiment, the value of the second current value IS2 may be compared with the reference value instead of the first current value IS1.

このような変形例における制御について説明する。図9に示される基準値ST2は、センサセル160に劣化が生じておらず、且つセンサセル160の温度が通常通りの温度となっているときに、第2タイミング(時刻t20)において取得される第2電流値IS2の値である。 The control in such a modification will be described. The reference value ST2 shown in FIG. 9 is acquired at the second timing (time t20) when the sensor cell 160 has not deteriorated and the temperature of the sensor cell 160 is the normal temperature. This is the value of the current value IS2.

線L21で示されるように、センサセル160において劣化が生じている場合には、第2タイミングにおいて取得される第2電流値IS2の値は、基準値ST2よりも小さな値となる。一方、線L22で示されるように、センサセル160において劣化が生じておらず、センサセル160が高温となっているような場合には、第2タイミングにおいて取得される第2電流値IS2の値は、基準値ST2よりも大きな値となる。 As shown by the line L21, when the sensor cell 160 is deteriorated, the value of the second current value IS2 acquired at the second timing is smaller than the reference value ST2. On the other hand, as shown by the line L22, when the sensor cell 160 has not deteriorated and the sensor cell 160 has a high temperature, the value of the second current value IS2 acquired at the second timing is The value is larger than the reference value ST2.

そこで、この変形例における劣化判定部15は、第2電流値IS2の値が基準値ST2よりも大きい場合には、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行わない。これにより、高温時の誤判定を防止することができる。 Therefore, when the value of the second current value IS2 is larger than the reference value ST2, the deterioration determination unit 15 in this modification does not determine whether or not the sensor cell 160 has deteriorated. This makes it possible to prevent erroneous determination at high temperatures.

第3電流値IS3の値は、常に同じ値とはならず、排出ガスの酸素濃度等によって変化する。第3電流値IS3の値が大きくなるような場合には、上記の基準値ST2も大きくなる。従って、上記のような判定を行うにあたっては、判定の基準となる基準値ST2を、第3電流値IS3の値に応じて予め適切な値に設定しておくことが好ましい。 The value of the third current value IS3 is not always the same value, but changes depending on the oxygen concentration of the exhaust gas and the like. When the value of the third current value IS3 becomes large, the above-mentioned reference value ST2 also becomes large. Therefore, in making the above determination, it is preferable to set the reference value ST2, which is the reference for the determination, to an appropriate value in advance according to the value of the third current value IS3.

この比較例では、センサセル160に劣化が生じていない正常時における、第2電流値IS2についての基準値ST2の候補が、複数の第3電流値IS3に対応して予め複数記憶されている。つまり、劣化が生じていない場合には第2タイミングにおいて取得されるはずのセンサセル電流の値が、基準値ST2の候補として、様々な第3電流値IS3の値ごとに予め記憶されている。 In this comparative example, a plurality of candidates for the reference value ST2 for the second current value IS2 in the normal state in which the sensor cell 160 is not deteriorated are stored in advance corresponding to the plurality of third current values IS3. That is, the value of the sensor cell current that should be acquired at the second timing when no deterioration has occurred is stored in advance for each of the various third current values IS3 as candidates for the reference value ST2.

本実施形態に係る劣化判定部15は、時刻t30において第3電流値IS3を取得した後、これに対応する基準値ST2を、上記の候補の中から選択し設定する。その後、設定された基準値ST2と、第3タイミングにおいて予め取得されていた第2電流値IS2とを比較し、後者の方が大きい場合には、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行わない。 The deterioration determination unit 15 according to the present embodiment acquires the third current value IS3 at time t30, and then selects and sets the corresponding reference value ST2 from the above candidates. After that, the set reference value ST2 is compared with the second current value IS2 acquired in advance at the third timing, and if the latter is larger, it is determined whether or not the sensor cell 160 has deteriorated. Do not do.

これを実現するための具体的な処理は、図10のステップS11乃至S14において、第1電流値IS1を第2電流値IS2に置き替えて、基準値ST1を基準値ST2に置き替えたものに等しい。このため、その具体的な処理の内容については説明を省略する。 Specific processing for realizing this is to replace the first current value IS1 with the second current value IS2 and replace the reference value ST1 with the reference value ST2 in steps S11 to S14 of FIG. equal. Therefore, the description of the specific processing contents will be omitted.

以上に説明したように、この比較例では、第2タイミング(時刻t20)よりも後の第3タイミング(t30)において、電流値取得部14によって、センサセル電流の値が第3電流値として取得される。第2電流値IS2については、センサセル160において劣化が生じていない正常時における値、である基準値ST2が、複数の第3電流値IS3に対応して予め複数記憶されている。 As described above, in this comparative example, the value of the sensor cell current is acquired as the third current value by the current value acquisition unit 14 at the third timing (t30) after the second timing (time t20). NS. Regarding the second current value IS2, a plurality of reference values ST2, which are normal values without deterioration in the sensor cell 160, are stored in advance corresponding to the plurality of third current values IS3.

電流値取得部14によって取得された第2電流値IS2が、電流値取得部14によって取得された第3電流値IS3に対応する基準値ST2よりも大きい場合には、劣化判定部15は、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行わないように構成されている。これにより、センサセル160が高温となっているときに、第2セルに劣化が生じているとの誤判定がなされてしまうことが防止される。 When the second current value IS2 acquired by the current value acquisition unit 14 is larger than the reference value ST2 corresponding to the third current value IS3 acquired by the current value acquisition unit 14, the deterioration determination unit 15 determines the sensor cell. It is configured so as not to determine whether or not the 160 has deteriorated. This prevents erroneous determination that the second cell has deteriorated when the temperature of the sensor cell 160 is high.

以上に説明した第2実施形態及びその変形例では、第3タイミングである時刻t30が、第1セル制御部13によってポンプセル150による酸素の排出が抑制された後であり、且つ、電流値取得部14によって取得されるセンサセル電流の値が安定した以降のタイミング、として設定されている。しかしながら、第3タイミングである時刻t30は、時刻t20よりも後のタイミングであれば、上記とは異なるタイミングとして設定されてもよい。例えば、センサセル電流の値が安定するよりも前のタイミングとして第3タイミングが設定されてもよい。この場合も、基準値ST1や基準値ST2は、第3タイミングで取得された第3電流値IS3に対応して設定されることとなる。 In the second embodiment and its modification described above, the time t30, which is the third timing, is after the oxygen discharge by the pump cell 150 is suppressed by the first cell control unit 13, and the current value acquisition unit. It is set as the timing after the value of the sensor cell current acquired by 14 becomes stable. However, the time t30, which is the third timing, may be set as a timing different from the above as long as the timing is later than the time t20. For example, a third timing may be set as a timing before the value of the sensor cell current stabilizes. Also in this case, the reference value ST1 and the reference value ST2 are set corresponding to the third current value IS3 acquired at the third timing.

第3実施形態について説明する。第3実施形態では、制御装置10の構成、及び、劣化判定のために行われる処理の内容、のそれぞれにおいて、上記の第2実施形態に対し変更を加えたものとなっている。以下では、第2実施形態と異なる点について主に説明し、第2実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A third embodiment will be described. In the third embodiment, the configuration of the control device 10 and the content of the processing performed for determining the deterioration are each modified from the above-mentioned second embodiment. In the following, the points different from the second embodiment will be mainly described, and the points common to the second embodiment will be omitted as appropriate.

本実施形態における制御装置10は、図11に示されるように、温度推定部16を更に備えている。温度推定部16は、第2セルであるセンサセル160の温度を推定する部分である。温度推定部16によって推定されたセンサセル160の温度は、例えば、排出ガスセンサ100により測定された窒素酸化物の濃度を補正するため等に用いられる。 As shown in FIG. 11, the control device 10 in the present embodiment further includes a temperature estimation unit 16. The temperature estimation unit 16 is a part that estimates the temperature of the sensor cell 160, which is the second cell. The temperature of the sensor cell 160 estimated by the temperature estimation unit 16 is used, for example, to correct the concentration of nitrogen oxides measured by the exhaust gas sensor 100.

センサセル160の温度を推定するために実行される処理について、図12を参照しながら説明する。本実施形態では、図10に示される一連の処理が実行される毎に、これに続いて図12に示される一連の処理が実行される。図12に示される一連の処理は、上記の温度推定部16によって実行される。 The process executed to estimate the temperature of the sensor cell 160 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, each time the series of processes shown in FIG. 10 is executed, the series of processes shown in FIG. 12 is subsequently executed. The series of processes shown in FIG. 12 is executed by the temperature estimation unit 16 described above.

当該処理の最初のステップS21では、第1電流値IS1を基準値ST1で除した値(つまりIS1/ST1)を算出する処理が行われる。この算出に用いられる第1電流値IS1は、第1タイミングにおいて電流値取得部14により取得されたセンサセル電流の値であって、図10のステップS04で取得されていたものである。また、算出に用いられる基準値ST1は、電流値取得部14によって取得された第3電流値IS3に対応する基準値ST1であって、図10のステップS13で設定されていたものである。 In the first step S21 of the process, a process of calculating a value obtained by dividing the first current value IS1 by the reference value ST1 (that is, IS1 / ST1) is performed. The first current value IS1 used for this calculation is the value of the sensor cell current acquired by the current value acquisition unit 14 at the first timing, and was acquired in step S04 of FIG. Further, the reference value ST1 used for the calculation is the reference value ST1 corresponding to the third current value IS3 acquired by the current value acquisition unit 14, and is set in step S13 of FIG.

このように算出されるIS1/ST1の値は、第1電流値IS1の、基準値ST1からの乖離度合いを示すパラメータということができる。図9を参照しながら先に説明したように、センサセル160が高温になるほど第1電流値IS1は大きな値となるので、算出されるIS1/ST1の値も大きくなる。センサセル160に劣化が生じていない場合には、IS1/ST1の値は、センサセル160の温度に対応した値となる。 The value of IS1 / ST1 calculated in this way can be said to be a parameter indicating the degree of deviation of the first current value IS1 from the reference value ST1. As described above with reference to FIG. 9, since the first current value IS1 becomes larger as the temperature of the sensor cell 160 becomes higher, the calculated value of IS1 / ST1 also becomes larger. When the sensor cell 160 is not deteriorated, the value of IS1 / ST1 becomes a value corresponding to the temperature of the sensor cell 160.

制御装置10が備える不図示の記憶装置には、センサセル160に劣化が生じていない場合における、IS1/ST1の値とセンサセル160の温度との対応関係が、マップとして記憶されている。 In a storage device (not shown) included in the control device 10, the correspondence relationship between the value of IS1 / ST1 and the temperature of the sensor cell 160 when the sensor cell 160 is not deteriorated is stored as a map.

ステップS21に続くステップS22では、ステップS21で算出されたIS1/ST1の値と、上記のマップとを参照することにより、センサセル160の温度が推定される。 In step S22 following step S21, the temperature of the sensor cell 160 is estimated by referring to the value of IS1 / ST1 calculated in step S21 and the above map.

尚、センサセル160に劣化が生じていた場合には、IS1/ST1の値とセンサセル160の温度との対応関係が変化してしまうので、センサセル160の温度が正確には推定されない可能性がある。そこで、図12の処理が行われるのは、図10の処理においてステップS07からステップS09へと移行した場合、すなわち、センサセル160に劣化が生じていないと判定された場合のみ、としてもよい。 If the sensor cell 160 is deteriorated, the correspondence between the value of IS1 / ST1 and the temperature of the sensor cell 160 changes, so that the temperature of the sensor cell 160 may not be estimated accurately. Therefore, the process of FIG. 12 may be performed only when the process of FIG. 10 shifts from step S07 to step S09, that is, when it is determined that the sensor cell 160 has not deteriorated.

以上のように、温度推定部16は、電流値取得部14によって取得された第1電流値IS1を、電流値取得部14によって取得された第3電流値IS3に対応する基準値ST1、で除することにより得られる値に基づいて、センサセル160の温度を推定する。 As described above, the temperature estimation unit 16 divides the first current value IS1 acquired by the current value acquisition unit 14 by the reference value ST1 corresponding to the third current value IS3 acquired by the current value acquisition unit 14. The temperature of the sensor cell 160 is estimated based on the value obtained by the above.

以上に説明した例においては、第1電流値IS1の値に基づいてセンサセル160の温度を推定することとしている。このような態様に替えて、第1電流値IS1ではなく第2電流値IS2の値に基づいて、センサセル160の温度を推定することとしてもよい。 In the example described above, the temperature of the sensor cell 160 is estimated based on the value of the first current value IS1. Instead of such an embodiment, the temperature of the sensor cell 160 may be estimated based on the value of the second current value IS2 instead of the first current value IS1.

このような変形例における制御について説明する。この変形例では、図12のステップS21に替えて、第2電流値IS2を基準値ST2で除した値(つまりIS2/ST2)を算出する処理が行われる。この算出に用いられる第2電流値IS2は、第2タイミングにおいて電流値取得部14により取得されたセンサセル電流の値であって、図10のステップS06で取得されていたものである。また、算出に用いられる基準値ST2は、電流値取得部14によって取得された第3電流値IS3に対応する基準値ST2であって、第2実施形態の変形例において、図10のステップS13で設定されていたものである。 The control in such a modification will be described. In this modification, instead of step S21 in FIG. 12, a process of calculating a value obtained by dividing the second current value IS2 by the reference value ST2 (that is, IS2 / ST2) is performed. The second current value IS2 used for this calculation is the value of the sensor cell current acquired by the current value acquisition unit 14 at the second timing, and was acquired in step S06 of FIG. Further, the reference value ST2 used for the calculation is the reference value ST2 corresponding to the third current value IS3 acquired by the current value acquisition unit 14, and in the modified example of the second embodiment, in step S13 of FIG. It was set.

このように算出されるIS2/ST2の値は、第2電流値IS2の、基準値ST2からの乖離度合いを示すパラメータということができる。図9を参照しながら先に説明したように、センサセル160が高温になるほど第2電流値IS2も大きな値となるので、算出されるIS2/ST2の値も大きくなる。センサセル160に劣化が生じていない場合には、IS2/ST2の値は、センサセル160の温度に対応した値となる。 The IS2 / ST2 value calculated in this way can be said to be a parameter indicating the degree of deviation of the second current value IS2 from the reference value ST2. As described above with reference to FIG. 9, the higher the temperature of the sensor cell 160, the larger the second current value IS2, so that the calculated IS2 / ST2 value also increases. When the sensor cell 160 is not deteriorated, the value of IS2 / ST2 becomes a value corresponding to the temperature of the sensor cell 160.

制御装置10が備える不図示の記憶装置には、センサセル160に劣化が生じていない場合における、IS2/ST2の値とセンサセル160の温度との対応関係が、マップとして記憶されている。 In a storage device (not shown) included in the control device 10, the correspondence relationship between the IS2 / ST2 value and the temperature of the sensor cell 160 when the sensor cell 160 is not deteriorated is stored as a map.

この変形例では、ステップS22において、上記のように算出されたIS2/ST2の値と、上記のマップとを参照することにより、センサセル160の温度が推定される。 In this modification, the temperature of the sensor cell 160 is estimated by referring to the IS2 / ST2 value calculated as described above and the map described above in step S22.

尚、センサセル160に劣化が生じていた場合には、IS2/ST2の値とセンサセル160の温度との対応関係が変化してしまうので、センサセル160の温度が正確には推定されない可能性がある。そこで、センサセル160の温度の推定が上記のように行われるのは、図10の処理においてステップS07からステップS09へと移行した場合、すなわち、センサセル160に劣化が生じていないと判定された場合のみ、としてもよい。 If the sensor cell 160 is deteriorated, the correspondence between the IS2 / ST2 value and the temperature of the sensor cell 160 changes, so that the temperature of the sensor cell 160 may not be estimated accurately. Therefore, the temperature of the sensor cell 160 is estimated as described above only when the process of FIG. 10 shifts from step S07 to step S09, that is, when it is determined that the sensor cell 160 has not deteriorated. , May be.

以上のように、この変形例における温度推定部16は、電流値取得部14によって取得された第2電流値IS2を、電流値取得部14によって取得された第3電流値IS3に対応する基準値ST2、で除することにより得られる値に基づいて、センサセル160の温度を推定する。 As described above, the temperature estimation unit 16 in this modified example uses the second current value IS2 acquired by the current value acquisition unit 14 as a reference value corresponding to the third current value IS3 acquired by the current value acquisition unit 14. The temperature of the sensor cell 160 is estimated based on the value obtained by dividing by ST2.

尚、以上のような第2実施形態やその変形例と同様の処理を行うことにより、温度推定部16が、センサセル160ではなくモニタセル170の温度を推定することとしてもよい。 The temperature estimation unit 16 may estimate the temperature of the monitor cell 170 instead of the sensor cell 160 by performing the same processing as in the second embodiment and its modification as described above.

第4実施形態について説明する。第4実施形態では、劣化判定のために行われる処理の内容についてのみ第1実施形態と異なっている。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is different from the first embodiment only in the content of the processing performed for the deterioration determination. In the following, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.

本実施形態では、図8に示される一連の処理に替えて、図13に示される一連の処理が実行される。当該処理は、図8に示される一連の処理のうちステップS06とステップS08、S09との間の処理を、ステップS31乃至S33に置き替えた処理となっている。 In the present embodiment, instead of the series of processes shown in FIG. 8, the series of processes shown in FIG. 13 is executed. The process is a process in which the processes between steps S06 and steps S08 and S09 in the series of processes shown in FIG. 8 are replaced with steps S31 to S33.

ステップS06において、第2電流値IS2を取得し記憶する処理が行われた後は、本実施形態ではステップS31に移行する。ステップS31では、ステップS06で取得された第2電流値IS2の値から、ステップS04で取得された第1電流値IS1の値を差し引くことにより、両者の差分値であるΔISを算出する処理が行われる。ΔISは、図6の第2所定期間TM2における、センサセル電流の変化の傾きの大きさを示すパラメータ、ということができる。センサセル160が劣化している場合には、その劣化度合いに応じて、算出されるΔISの値は小さくなる。 After the process of acquiring and storing the second current value IS2 is performed in step S06, the process proceeds to step S31 in the present embodiment. In step S31, a process of calculating ΔIS, which is the difference between the two, is performed by subtracting the value of the first current value IS1 acquired in step S04 from the value of the second current value IS2 acquired in step S06. Will be. ΔIS can be said to be a parameter indicating the magnitude of the slope of the change in the sensor cell current in the second predetermined period TM2 of FIG. When the sensor cell 160 is deteriorated, the calculated value of ΔIS becomes smaller according to the degree of deterioration.

ステップS31に続くステップS32では、センサセル160に劣化が生じていない場合におけるΔIS(以下では「正常時ΔIS」とも称する)が算出される。 In step S32 following step S31, ΔIS (hereinafter, also referred to as “normal ΔIS”) when the sensor cell 160 is not deteriorated is calculated.

制御装置10が備える不図示の記憶装置には、センサセル160に劣化が生じていない場合における、第1電流値IS1の値と、そのときにおける第2電流値IS2と第1電流値IS1との比(具体的にはIS2/IS1)と、の対応関係がマップとして記憶されている。制御装置10は、ステップS04で取得された第1電流値IS1の値と、上記マップとを参照することにより、センサセル160に劣化が生じていない場合における第2電流値IS2の値を算出する。その後、算出された第2電流値IS2の値から、ステップS04で取得された第1電流値IS1の値を差し引くことにより、両者の差分値である正常時ΔISが算出される。 In the storage device (not shown) included in the control device 10, the ratio of the first current value IS1 to the second current value IS2 and the first current value IS1 at that time when the sensor cell 160 is not deteriorated. (Specifically, IS2 / IS1) and the correspondence relationship are stored as a map. The control device 10 calculates the value of the second current value IS2 when the sensor cell 160 is not deteriorated by referring to the value of the first current value IS1 acquired in step S04 and the map. After that, by subtracting the value of the first current value IS1 acquired in step S04 from the calculated value of the second current value IS2, the normal ΔIS which is the difference value between the two is calculated.

ステップS32に続くステップS33では、ステップS31で算出されたΔISを、ステップS32で算出された正常時ΔISで除した値(つまりΔIS/正常時ΔIS)を算出し、その値が閾値TH2を下回っているか否かが判定される。 In step S33 following step S32, a value obtained by dividing ΔIS calculated in step S31 by the normal ΔIS calculated in step S32 (that is, ΔIS / normal ΔIS) is calculated, and the value falls below the threshold TH2. Whether or not it is determined.

センサセル160が劣化している場合には、その劣化度合いに応じて、算出されるΔIS/正常時ΔISの値は小さくなる。閾値TH2は、センサセル160に劣化が生じていない場合において算出され得るΔIS/正常時ΔISの範囲の下限値として、予め設定された閾値である。 When the sensor cell 160 is deteriorated, the calculated value of ΔIS / normal ΔIS becomes smaller according to the degree of deterioration. The threshold value TH2 is a preset threshold value as a lower limit value in the range of ΔIS / normal ΔIS that can be calculated when the sensor cell 160 is not deteriorated.

ΔIS/正常時ΔISの値が閾値TH2を下回っている場合には、ステップS08に移行し、センサセル160に劣化が生じているとの判定がなされる。ΔIS/正常時ΔISの値が閾値TH2以上であった場合には、ステップS09に移行し、センサセル160に劣化が生じていないとの判定がなされる。以降の処理は、図10に示される第1実施形態と同じである。 If the value of ΔIS / normal ΔIS is less than the threshold value TH2, the process proceeds to step S08, and it is determined that the sensor cell 160 has deteriorated. When the value of ΔIS / normal ΔIS is equal to or higher than the threshold value TH2, the process proceeds to step S09, and it is determined that the sensor cell 160 has not deteriorated. Subsequent processing is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

本実施形態でも、劣化判定部15は、第2電流値IS2と第1電流値IS1との比に基づいて、第2セルであるセンサセル160に劣化が生じているか否かを判定する。ただし、第2電流値IS2と第1電流値IS1との比(例えばIS2/IS1)を直接閾値と比較して劣化判定を行うのではなく、第2電流値IS2と第1電流値IS1との比を用いて算出された値(ΔIS/正常時ΔIS)を閾値TH2と比較することにより劣化判定を行っている。 Also in this embodiment, the deterioration determination unit 15 determines whether or not the sensor cell 160, which is the second cell, has deteriorated based on the ratio of the second current value IS2 and the first current value IS1. However, the deterioration is not determined by directly comparing the ratio of the second current value IS2 to the first current value IS1 (for example, IS2 / IS1) with the threshold value, but the second current value IS2 and the first current value IS1 are used. Deterioration is determined by comparing the value (ΔIS / normal ΔIS) calculated using the ratio with the threshold value TH2.

従来技術では、ΔISを記憶する際には、酸素濃度を考慮した複数点の第1電流値IS1、第2電流値IS2を取得し、それぞれの酸素濃度に応じたΔISを記憶しておく必要があるが、本実施形態では、実施形態1でも述べたように、酸素濃度の影響が少ない第2電流値IS2と第1電流値IS1との比に基づいてIS2を求めることにより正常時ΔISを求めることができるため、劣化判定を比較的容易に且つ精度良く行うことができる。また、第2電流値IS2と第1電流値IS1との比から算出された正常時の第2電流値IS2の絶対値と、ステップS06で取得された第2電流値IS2の絶対値との比を算出し、閾値と比較することで劣化判定を行うことも可能であるが、本実施形態のように、差分の比率を算出することで、より正常時との劣化度合いが明確になり、精度良く劣化判定を行うことができる。 In the prior art, when storing ΔIS, it is necessary to acquire the first current value IS1 and the second current value IS2 at a plurality of points in consideration of the oxygen concentration, and to store the ΔIS corresponding to each oxygen concentration. However, in the present embodiment, as described in the first embodiment, the normal ΔIS is obtained by obtaining IS2 based on the ratio of the second current value IS2 and the first current value IS1 which are less affected by the oxygen concentration. Therefore, the deterioration determination can be performed relatively easily and accurately. Further, the ratio of the absolute value of the second current value IS2 in the normal state calculated from the ratio of the second current value IS2 and the first current value IS1 to the absolute value of the second current value IS2 acquired in step S06. It is also possible to determine the deterioration by calculating and comparing with the threshold value, but by calculating the ratio of the difference as in this embodiment, the degree of deterioration from the normal state becomes clearer and the accuracy becomes clearer. Deterioration judgment can be performed well.

尚、ステップS32においては、実際に取得された第1電流値IS1の値と、マップを参照して得られた第2電流値IS2の値と、に基づいて正常時ΔISを算出したが、これとは異なる方法で正常時ΔISを算出することとしてもよい。例えば、ステップS06において実際に取得された第2電流値IS2の値と、マップを参照して得られた第1電流値IS1の値と、に基づいて正常時ΔISを算出することとしてもよい。この場合のマップには、センサセル160に劣化が生じていない場合における、第2電流値IS2の値と、そのときにおける第2電流値IS2と第1電流値IS1との比と、の対応関係が記憶されていればよい。 In step S32, the normal ΔIS was calculated based on the actually acquired value of the first current value IS1 and the value of the second current value IS2 obtained by referring to the map. The normal ΔIS may be calculated by a method different from the above. For example, the normal state ΔIS may be calculated based on the value of the second current value IS2 actually acquired in step S06 and the value of the first current value IS1 obtained by referring to the map. The map in this case shows the correspondence between the value of the second current value IS2 when the sensor cell 160 is not deteriorated and the ratio of the second current value IS2 and the first current value IS1 at that time. It only needs to be remembered.

第5実施形態について説明する。第5実施形態では、劣化判定のために行われる処理の内容についてのみ第1実施形態と異なっている。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A fifth embodiment will be described. The fifth embodiment is different from the first embodiment only in the content of the processing performed for the deterioration determination. In the following, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.

本実施形態では、図8に示される一連の処理に替えて、図14に示される一連の処理が実行される。以下では、図8に示される一連の処理との相違点について説明する。 In this embodiment, instead of the series of processes shown in FIG. 8, the series of processes shown in FIG. 14 is executed. Hereinafter, differences from the series of processes shown in FIG. 8 will be described.

ステップS03において、第1所定期間TM1が経過したとの判定がなされた後は、本実施形態ではステップS41に移行する。ステップS41では、第1タイミングにおけるセンサセル電流の値と、モニタセル電流の値と、がそれぞれ取得される。これらはいずれも、本実施形態における「第1電流値」に該当するものである。 After it is determined in step S03 that the first predetermined period TM1 has elapsed, the process proceeds to step S41 in the present embodiment. In step S41, the value of the sensor cell current and the value of the monitor cell current at the first timing are acquired, respectively. All of these correspond to the "first current value" in the present embodiment.

第1タイミングで取得されるセンサセル電流の値のことを、以下では「第1センサセル電流値IS1」と表記する。また、第1タイミングで取得されるモニタセル電流の値のことを、以下では「第1モニタセル電流値IM1」と表記する。つまり、本実施形態における「第1電流値」には、モニタセル170から出力される第1モニタセル電流値IM1と、センサセル160から出力される第1センサセル電流値IS1と、が含まれている。 The value of the sensor cell current acquired at the first timing is hereinafter referred to as "first sensor cell current value IS1". Further, the value of the monitor cell current acquired at the first timing is hereinafter referred to as "first monitor cell current value IM1". That is, the "first current value" in the present embodiment includes the first monitor cell current value IM1 output from the monitor cell 170 and the first sensor cell current value IS1 output from the sensor cell 160.

ステップS41に続くステップS05では、図8を参照しながら説明したものと同様の処理が行われる。ステップS05で、第2所定期間TM2が経過したと判定された場合には、本実施形態ではステップS42に移行する。ステップS42では、第2タイミングにおけるセンサセル電流の値と、モニタセル電流の値と、がそれぞれ取得される。これらはいずれも、本実施形態における「第2電流値」に該当するものである。 In step S05 following step S41, the same processing as described with reference to FIG. 8 is performed. If it is determined in step S05 that the second predetermined period TM2 has elapsed, the process proceeds to step S42 in the present embodiment. In step S42, the value of the sensor cell current and the value of the monitor cell current at the second timing are acquired, respectively. All of these correspond to the "second current value" in the present embodiment.

第2タイミングで取得されるセンサセル電流の値のことを、以下では「第2センサセル電流値IS2」と表記する。また、第2タイミングで取得されるモニタセル電流の値のことを、以下では「第2モニタセル電流値IM2」と表記する。つまり、本実施形態における「第2電流値」には、モニタセル170から出力される第2モニタセル電流値IM2と、センサセル160から出力される第2センサセル電流値IS2と、が含まれている。 The value of the sensor cell current acquired at the second timing is hereinafter referred to as "second sensor cell current value IS2". Further, the value of the monitor cell current acquired at the second timing is hereinafter referred to as "second monitor cell current value IM2". That is, the "second current value" in the present embodiment includes the second monitor cell current value IM2 output from the monitor cell 170 and the second sensor cell current value IS2 output from the sensor cell 160.

ステップS42に続くステップS43では、第1比率及び第2比率がそれぞれ算出される。 In step S43 following step S42, the first ratio and the second ratio are calculated, respectively.

上記の「第1比率」とは、ステップS42で算出された第2センサセル電流値IS2を、ステップS41で算出された第1センサセル電流値IS1で除することにより得られる値のことである。 The above-mentioned "first ratio" is a value obtained by dividing the second sensor cell current value IS2 calculated in step S42 by the first sensor cell current value IS1 calculated in step S41.

また、上記の「第2比率」とは、ステップS42で算出された第2モニタセル電流値IM2を、ステップS41で算出された第1モニタセル電流値IM1で除することにより得られる値のことである。 Further, the above-mentioned "second ratio" is a value obtained by dividing the second monitor cell current value IM2 calculated in step S42 by the first monitor cell current value IM1 calculated in step S41. ..

センサセル160の温度が高くなると、センサセル電流の波形が図9の線L20から線L22のように変化する。このため、センサセル160の温度が高くなる程、第1比率は小さくなる傾向がある。同様に、モニタセル170の温度が高くなる程、第2比率は小さくなる傾向がある。 When the temperature of the sensor cell 160 becomes high, the waveform of the sensor cell current changes from line L20 in FIG. 9 to line L22. Therefore, the higher the temperature of the sensor cell 160, the smaller the first ratio tends to be. Similarly, the higher the temperature of the monitor cell 170, the smaller the second ratio tends to be.

センサセル160及びモニタセル170は、排出ガスセンサ100において互いに近い位置に配置されているので、それぞれの温度は互いにほぼ等しい温度となる。本発明者らが行った実験によれば、センサセル160の温度及びモニタセル170の温度が、それぞれ同程度だけ上昇した場合には、第1比率の減少量に比べて、第2比率の減少量が大きいことが確認されている。これは、センサセル160とモニタセル170のそれぞれの製造方法の違いに起因して、モニタセル電流の方がより温度の影響を受けやすい傾向があるためと考えられる。 Since the sensor cell 160 and the monitor cell 170 are arranged at positions close to each other in the exhaust gas sensor 100, their respective temperatures are substantially equal to each other. According to the experiments conducted by the present inventors, when the temperature of the sensor cell 160 and the temperature of the monitor cell 170 rise by the same degree, the amount of decrease in the second ratio is larger than the amount of decrease in the first ratio. It has been confirmed to be large. It is considered that this is because the monitor cell current tends to be more susceptible to the temperature due to the difference in the manufacturing methods of the sensor cell 160 and the monitor cell 170.

ステップS43に続くステップS44では、第1比率から第2比率を差し引くことによって得られた差分が、閾値TH3以下であるか否かが判定される。閾値TH3は、センサセル160に劣化が生じておらず、且つセンサセル160等が通常よりも高温とはなっていない場合において、上記の差分がとり得る値の範囲の上限値、として予め設定されているものである。 In step S44 following step S43, it is determined whether or not the difference obtained by subtracting the second ratio from the first ratio is equal to or less than the threshold value TH3. The threshold value TH3 is preset as an upper limit value in the range of values that the above difference can take when the sensor cell 160 is not deteriorated and the temperature of the sensor cell 160 or the like is not higher than usual. It is a thing.

上記の差分が閾値TH3を超えている場合には、センサセル160やモニタセル170の温度が通常時よりも高くなっており、これにより、センサセル電流値やモニタセル電流値の波形が通常時の波形から変化していることが推測される。このため、この場合にはセンサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行うことなく、図14に示される一連の処理を終了する。 When the above difference exceeds the threshold value TH3, the temperatures of the sensor cell 160 and the monitor cell 170 are higher than those in the normal state, and as a result, the waveforms of the sensor cell current value and the monitor cell current value change from the normal waveforms. It is presumed that it is doing. Therefore, in this case, the series of processes shown in FIG. 14 is completed without determining whether or not the sensor cell 160 has deteriorated.

ステップS44において、上記の差分が閾値TH3以下である場合には、センサセル160やモニタセル170の温度が通常時の温度となっていることが推測される。そこで、この場合にはステップS07に移行し、以降は第1実施形態において説明したものと同様の処理が行われる。 In step S44, when the above difference is equal to or less than the threshold value TH3, it is presumed that the temperature of the sensor cell 160 and the monitor cell 170 is the normal temperature. Therefore, in this case, the process proceeds to step S07, and thereafter, the same processing as that described in the first embodiment is performed.

以上のように、本実施形態における劣化判定部15は、第1比率及び第2比率が、予め設定された所定の条件を満たしている場合にのみ、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行うように構成されている。上記における「所定の条件」とは、第1比率と第2比率との差が所定値(閾値TH3)以下あることである。これにより、センサセル160等の温度上昇に伴って、劣化が生じているか否かについて誤判定がなされてしまうことが防止される。 As described above, the deterioration determination unit 15 in the present embodiment determines whether or not the sensor cell 160 is deteriorated only when the first ratio and the second ratio satisfy predetermined predetermined conditions. It is configured to make a determination. The "predetermined condition" in the above means that the difference between the first ratio and the second ratio is equal to or less than a predetermined value (threshold value TH3). As a result, it is possible to prevent an erroneous determination as to whether or not deterioration has occurred due to the temperature rise of the sensor cell 160 or the like.

第6実施形態について説明する。第5実施形態では、劣化判定のために行われる処理の内容についてのみ、上記の第5実施形態と異なっている。以下では、第5実施形態と異なる点について主に説明し、第5実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 The sixth embodiment will be described. The fifth embodiment is different from the above-mentioned fifth embodiment only in the content of the processing performed for the deterioration determination. In the following, the points different from the fifth embodiment will be mainly described, and the points common to the fifth embodiment will be omitted as appropriate.

本実施形態では、図14に示される一連の処理に替えて、図15に示される一連の処理が実行される。当該処理は、図14におけるステップS44を、ステップS45に置き替えた処理となっている。 In the present embodiment, instead of the series of processes shown in FIG. 14, the series of processes shown in FIG. 15 is executed. This process is a process in which step S44 in FIG. 14 is replaced with step S45.

ステップS43において、第1比率及び第2比率がそれぞれ算出された後は、本実施形態ではステップS45に移行する。ステップS45では、第1比率を第2比率で除することによって得られた値(以下では、当該値のことを「比率比」とも称する)が、閾値TH4以下であるか否かが判定される。閾値TH4は、センサセル160に劣化が生じておらず、且つセンサセル160等が通常よりも高温とはなっていない場合において、上記の比率比がとり得る値の範囲の上限値、として予め設定されているものである。 After the first ratio and the second ratio are calculated in step S43, the process proceeds to step S45 in the present embodiment. In step S45, it is determined whether or not the value obtained by dividing the first ratio by the second ratio (hereinafter, the value is also referred to as “ratio ratio”) is equal to or less than the threshold value TH4. .. The threshold value TH4 is preset as an upper limit of a range of values that the above ratio ratio can take when the sensor cell 160 has not deteriorated and the temperature of the sensor cell 160 or the like is not higher than usual. Is what it is.

上記の比率比が閾値TH4を超えている場合には、センサセル160やモニタセル170の温度が通常時よりも高くなっており、これにより、センサセル電流値やモニタセル電流値の波形が通常時の波形から変化していることが推測される。このため、この場合にはセンサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行うことなく、図15に示される一連の処理を終了する。 When the above ratio ratio exceeds the threshold value TH4, the temperatures of the sensor cell 160 and the monitor cell 170 are higher than those in the normal state, so that the waveforms of the sensor cell current value and the monitor cell current value are different from the waveforms in the normal time. It is presumed that it is changing. Therefore, in this case, the series of processes shown in FIG. 15 is completed without determining whether or not the sensor cell 160 has deteriorated.

ステップS45において、上記の比率比が閾値TH4以下である場合には、センサセル160やモニタセル170の温度が通常時の温度となっていることが推測される。そこで、この場合にはステップS07に移行し、以降は第1実施形態において説明したものと同様の処理が行われる。 In step S45, when the ratio ratio is equal to or less than the threshold value TH4, it is presumed that the temperature of the sensor cell 160 and the monitor cell 170 is the normal temperature. Therefore, in this case, the process proceeds to step S07, and thereafter, the same processing as that described in the first embodiment is performed.

以上のように、本実施形態における劣化判定部15は、第1比率及び第2比率が、予め設定された所定の条件を満たしている場合にのみ、センサセル160に劣化が生じているか否かの判定を行うように構成されている。上記における「所定の条件」とは、第1比率を第2比率で除することにより得られる比率比、が所定値(閾値TH4)以下あることである。これにより、センサセル160等の温度上昇に伴って、劣化が生じているか否かについて誤判定がなされてしまうことが防止される。 As described above, the deterioration determination unit 15 in the present embodiment determines whether or not the sensor cell 160 is deteriorated only when the first ratio and the second ratio satisfy predetermined predetermined conditions. It is configured to make a determination. The "predetermined condition" in the above means that the ratio obtained by dividing the first ratio by the second ratio is equal to or less than a predetermined value (threshold value TH4). As a result, it is possible to prevent an erroneous determination as to whether or not deterioration has occurred due to the temperature rise of the sensor cell 160 or the like.

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those skilled in the art with appropriate design changes to these specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each of the above-mentioned specific examples, its arrangement, conditions, shape, etc. is not limited to the illustrated one, and can be changed as appropriate. The combinations of the elements included in each of the above-mentioned specific examples can be appropriately changed as long as there is no technical contradiction.

EG:内燃機関
10:制御装置
13:第1セル制御部
14:電流値取得部
15:劣化判定部
100:排出ガスセンサ
150:ポンプセル(第1セル)
160:センサセル(第2セル)
170:モニタセル(第2セル)
EG: Internal combustion engine 10: Control device 13: First cell control unit 14: Current value acquisition unit 15: Deterioration determination unit 100: Exhaust gas sensor 150: Pump cell (first cell)
160: Sensor cell (second cell)
170: Monitor cell (second cell)

Claims (10)

排出ガスセンサ(100)の制御装置(10)であって、
前記排出ガスセンサは、内燃機関(EG)で生じた排出ガスから酸素を排出する第1セル(150)と、前記第1セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの電流を出力する第2セル(160,170)と、を有するものであり、
前記第1セルによる酸素の排出を制御する第1セル制御部(13)と、
前記第2セルから出力される電流の値を取得する電流値取得部(14)と、
前記電流値取得部によって取得された電流の値に基づいて、前記第2セルに劣化が生じているか否かを判定する劣化判定部(15)と、を備え、
前記第1セル制御部によって前記第1セルによる酸素の排出が抑制された時点から、第1所定期間が経過したタイミングである第1タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第1電流値とし、
前記第1タイミングから、更に第2所定期間が経過したタイミングである第2タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第2電流値としたときに、
前記劣化判定部は、
前記第2電流値と前記第1電流値との比に基づいて、前記第2セルに劣化が生じているか否かを判定し、
前記劣化判定部は、前記第2電流値を前記第1電流値で除することにより得られる値が、所定の閾値を下回ったときに、前記第2セルに劣化が生じていると判定する制御装置。
It is a control device (10) of the exhaust gas sensor (100).
The exhaust gas sensor includes a first cell (150) that discharges oxygen from the exhaust gas generated by the internal combustion engine (EG), and a concentration of residual oxygen contained in the exhaust gas after the oxygen is discharged by the first cell. It has a second cell (160, 170) that outputs a current of a magnitude corresponding to the above.
The first cell control unit (13) that controls the discharge of oxygen by the first cell, and
A current value acquisition unit (14) that acquires the value of the current output from the second cell, and
A deterioration determination unit (15) for determining whether or not deterioration has occurred in the second cell based on the current value acquired by the current value acquisition unit is provided.
The value of the current acquired by the current value acquisition unit is set at the first timing, which is the timing at which the first predetermined period has elapsed from the time when the oxygen discharge by the first cell is suppressed by the first cell control unit. Let it be the first current value
When the value of the current acquired by the current value acquisition unit is set as the second current value in the second timing, which is the timing at which the second predetermined period has elapsed from the first timing,
The deterioration determination unit
Based on the ratio of the second current value to the first current value, it is determined whether or not the second cell has deteriorated .
The deterioration determination unit controls to determine that the second cell has deteriorated when the value obtained by dividing the second current value by the first current value falls below a predetermined threshold value. Device.
排出ガスセンサ(100)の制御装置(10)であって、
前記排出ガスセンサは、内燃機関(EG)で生じた排出ガスから酸素を排出する第1セル(150)と、前記第1セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの電流を出力する第2セル(160,170)と、を有するものであり、
前記第1セルによる酸素の排出を制御する第1セル制御部(13)と、
前記第2セルから出力される電流の値を取得する電流値取得部(14)と、
前記電流値取得部によって取得された電流の値に基づいて、前記第2セルに劣化が生じているか否かを判定する劣化判定部(15)と、を備え、
前記第1セル制御部によって前記第1セルによる酸素の排出が抑制された時点から、第1所定期間が経過したタイミングである第1タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第1電流値とし、
前記第1タイミングから、更に第2所定期間が経過したタイミングである第2タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第2電流値としたときに、
前記劣化判定部は、
前記第2電流値と前記第1電流値との比に基づいて、前記第2セルに劣化が生じているか否かを判定し、
前記第2タイミングよりも後の第3タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第3電流値としたときに、
前記第1電流値については、前記第2セルにおいて劣化が生じていない正常時における値、である基準値が、複数の前記第3電流値に対応して予め複数記憶されており、
前記電流値取得部によって取得された前記第1電流値が、
前記電流値取得部によって取得された前記第3電流値に対応する前記基準値よりも大きい場合には、
前記劣化判定部は、前記第2セルに劣化が生じているか否かの判定を行わない制御装置。
It is a control device (10) of the exhaust gas sensor (100).
The exhaust gas sensor includes a first cell (150) that discharges oxygen from the exhaust gas generated by the internal combustion engine (EG), and a concentration of residual oxygen contained in the exhaust gas after the oxygen is discharged by the first cell. It has a second cell (160, 170) that outputs a current of a magnitude corresponding to the above.
The first cell control unit (13) that controls the discharge of oxygen by the first cell, and
A current value acquisition unit (14) that acquires the value of the current output from the second cell, and
A deterioration determination unit (15) for determining whether or not deterioration has occurred in the second cell based on the current value acquired by the current value acquisition unit is provided.
The value of the current acquired by the current value acquisition unit is set at the first timing, which is the timing at which the first predetermined period has elapsed from the time when the oxygen discharge by the first cell is suppressed by the first cell control unit. Let it be the first current value
When the value of the current acquired by the current value acquisition unit is set as the second current value in the second timing, which is the timing at which the second predetermined period has elapsed from the first timing,
The deterioration determination unit
Based on the ratio of the second current value to the first current value, it is determined whether or not the second cell has deteriorated.
When the value of the current acquired by the current value acquisition unit is set to the third current value in the third timing after the second timing,
Regarding the first current value, a plurality of reference values, which are normal values without deterioration in the second cell, are stored in advance corresponding to the plurality of the third current values.
The first current value acquired by the current value acquisition unit is
When it is larger than the reference value corresponding to the third current value acquired by the current value acquisition unit,
The deterioration determining unit, had control apparatus perform the determination of whether the degradation in the second cell is generated.
前記第2セルの温度を推定する温度推定部(16)を更に備え、
前記温度推定部は、
前記電流値取得部によって取得された前記第1電流値を、前記電流値取得部によって取得された前記第3電流値に対応する前記基準値、で除することにより得られる値に基づいて、前記第2セルの温度を推定する、請求項に記載の制御装置。
A temperature estimation unit (16) for estimating the temperature of the second cell is further provided.
The temperature estimation unit
Based on the value obtained by dividing the first current value acquired by the current value acquisition unit by the reference value corresponding to the third current value acquired by the current value acquisition unit. The control device according to claim 2 , wherein the temperature of the second cell is estimated.
排出ガスセンサ(100)の制御装置(10)であって、
前記排出ガスセンサは、内燃機関(EG)で生じた排出ガスから酸素を排出する第1セル(150)と、前記第1セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの電流を出力する第2セル(160,170)と、を有するものであり、
前記第1セルによる酸素の排出を制御する第1セル制御部(13)と、
前記第2セルから出力される電流の値を取得する電流値取得部(14)と、
前記電流値取得部によって取得された電流の値に基づいて、前記第2セルに劣化が生じているか否かを判定する劣化判定部(15)と、を備え、
前記第1セル制御部によって前記第1セルによる酸素の排出が抑制された時点から、第1所定期間が経過したタイミングである第1タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第1電流値とし、
前記第1タイミングから、更に第2所定期間が経過したタイミングである第2タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第2電流値としたときに、
前記劣化判定部は、
前記第2電流値と前記第1電流値との比に基づいて、前記第2セルに劣化が生じているか否かを判定し、
前記第2タイミングよりも後の第3タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第3電流値としたときに、
前記第2電流値については、前記第2セルにおいて劣化が生じていない正常時における値、である基準値が、複数の前記第3電流値に対応して予め複数記憶されており、
前記電流値取得部によって取得された前記第2電流値が、
前記電流値取得部によって取得された前記第3電流値に対応する前記基準値よりも大きい場合には、
前記劣化判定部は、前記第2セルに劣化が生じているか否かの判定を行わない制御装置。
It is a control device (10) of the exhaust gas sensor (100).
The exhaust gas sensor includes a first cell (150) that discharges oxygen from the exhaust gas generated by the internal combustion engine (EG), and a concentration of residual oxygen contained in the exhaust gas after the oxygen is discharged by the first cell. It has a second cell (160, 170) that outputs a current of a magnitude corresponding to the above.
The first cell control unit (13) that controls the discharge of oxygen by the first cell, and
A current value acquisition unit (14) that acquires the value of the current output from the second cell, and
A deterioration determination unit (15) for determining whether or not deterioration has occurred in the second cell based on the current value acquired by the current value acquisition unit is provided.
The value of the current acquired by the current value acquisition unit is set at the first timing, which is the timing at which the first predetermined period has elapsed from the time when the oxygen discharge by the first cell is suppressed by the first cell control unit. Let it be the first current value
When the value of the current acquired by the current value acquisition unit is set as the second current value in the second timing, which is the timing at which the second predetermined period has elapsed from the first timing,
The deterioration determination unit
Based on the ratio of the second current value to the first current value, it is determined whether or not the second cell has deteriorated.
When the value of the current acquired by the current value acquisition unit is set to the third current value in the third timing after the second timing,
With respect to the second current value, a plurality of reference values, which are normal values without deterioration in the second cell, are stored in advance corresponding to the plurality of the third current values.
The second current value acquired by the current value acquisition unit is
When it is larger than the reference value corresponding to the third current value acquired by the current value acquisition unit,
The deterioration determining unit, had control apparatus perform the determination of whether the degradation in the second cell is generated.
前記第2セルの温度を推定する温度推定部を更に備え、
前記温度推定部は、
前記電流値取得部によって取得された前記第2電流値を、前記電流値取得部によって取得された前記第3電流値に対応する前記基準値、で除することにより得られる値に基づいて、前記第2セルの温度を推定する、請求項に記載の制御装置。
A temperature estimation unit for estimating the temperature of the second cell is further provided.
The temperature estimation unit
Based on the value obtained by dividing the second current value acquired by the current value acquisition unit by the reference value corresponding to the third current value acquired by the current value acquisition unit. The control device according to claim 4 , wherein the temperature of the second cell is estimated.
前記第3タイミングとは、
前記第1セル制御部によって前記第1セルによる酸素の排出が抑制された後、前記電流値取得部によって取得される電流の値が安定した以降のタイミングである、請求項乃至のいずれか1項に記載の制御装置。
The third timing is
Any of claims 2 to 5 , which is the timing after the discharge of oxygen by the first cell is suppressed by the first cell control unit and then the value of the current acquired by the current value acquisition unit stabilizes. The control device according to item 1.
前記第2セルは、
前記第1セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素の濃度に応じた大きさの電流を出力するモニタセル(170)と、
前記第1セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた大きさの電流を出力するセンサセル(160)と、を含むものである、請求項1乃至のいずれか1項に記載の制御装置。
The second cell is
A monitor cell (170) that outputs a current having a magnitude corresponding to the concentration of residual oxygen contained in the exhaust gas after oxygen is discharged by the first cell, and
Claims 1 to 1, wherein the sensor cell (160) that outputs a current having a magnitude corresponding to the concentration of residual oxygen and nitrogen oxides contained in the exhaust gas after oxygen is discharged by the first cell is included. The control device according to any one of 6.
前記第1電流値には、前記モニタセルから出力される第1モニタセル電流値と、前記センサセルから出力される第1センサセル電流値と、が含まれており、
前記第2電流値には、前記モニタセルから出力される第2モニタセル電流値と、前記センサセルから出力される第2センサセル電流値と、が含まれており、
前記第2センサセル電流値を、前記第1センサセル電流値で除することにより得られる値を第1比率とし、
前記第2モニタセル電流値を、前記第1モニタセル電流値で除することにより得られる値を第2比率としたときに、
前記劣化判定部は、
前記第1比率及び前記第2比率が、予め設定された所定の条件を満たしている場合にのみ、前記第2セルに劣化が生じているか否かの判定を行う、請求項に記載の制御装置。
The first current value includes a first monitor cell current value output from the monitor cell and a first sensor cell current value output from the sensor cell.
The second current value includes a second monitor cell current value output from the monitor cell and a second sensor cell current value output from the sensor cell.
The value obtained by dividing the second sensor cell current value by the first sensor cell current value is defined as the first ratio.
When the value obtained by dividing the second monitor cell current value by the first monitor cell current value is taken as the second ratio,
The deterioration determination unit
The control according to claim 7 , wherein it is determined whether or not the second cell is deteriorated only when the first ratio and the second ratio satisfy predetermined predetermined conditions. Device.
前記条件とは、前記第1比率と前記第2比率との差が所定値以下あることである、請求項に記載の制御装置。 The control device according to claim 8 , wherein the condition is that the difference between the first ratio and the second ratio is equal to or less than a predetermined value. 前記条件とは、前記第1比率を前記第2比率で除することにより得られる値が所定値以下であることである、請求項に記載の制御装置。
The control device according to claim 8 , wherein the condition is that the value obtained by dividing the first ratio by the second ratio is equal to or less than a predetermined value.
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