JP7245149B2 - gas detector - Google Patents
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Description
本開示は、車両に搭載されるガス検知装置に関する。 The present disclosure relates to a gas detection device mounted on a vehicle.
内燃機関を有する車両には、ガス検知装置が搭載される。ガス検知装置は、内燃機関から排出される各種のガスの濃度を検知するための装置である。検知対象であるガスとしては、例えば、排ガスに含まれる窒素酸化物等が挙げられる。また、排ガスの通る経路に選択還元触媒が配置された車両においては、アンモニアもガス検知装置の検知対象とする必要がある。 Vehicles having internal combustion engines are equipped with gas detection devices. A gas detection device is a device for detecting the concentration of various gases discharged from an internal combustion engine. Gases to be detected include, for example, nitrogen oxides contained in exhaust gas. In addition, in a vehicle in which a selective reduction catalyst is arranged in the path through which exhaust gas passes, ammonia also needs to be detected by the gas detection device.
ガス検知装置には、検知対象のガスの濃度を検知するためのセンサが設けられる。窒素酸化物の濃度を検知するためのセンサは、臨界電流式のセンサとして構成されるのが一般的である。臨界電流式のセンサは、検知対象のガスの濃度を比較的正確に測定することができる上、電極などの劣化が生じにくい。 A gas detection device is provided with a sensor for detecting the concentration of a gas to be detected. A sensor for detecting the concentration of nitrogen oxides is generally configured as a critical current sensor. A critical current sensor can relatively accurately measure the concentration of a gas to be detected, and electrodes and the like are less likely to deteriorate.
アンモニア等の一部のガスの濃度は、臨界電流式のセンサによって検知することが難しい。このため、アンモニア等の濃度を検知するためのセンサは、臨界電流式ではなく混成電位式のセンサとして構成される。混成電位式のセンサでは、一対の電極上において電気化学的な酸化反応や還元反応が生じることにより、電極間の電圧がガスの濃度に応じて変化する。当該電圧が、検知対象であるガスの濃度を示す信号として出力される。 The concentration of some gases, such as ammonia, is difficult to detect with critical current sensors. Therefore, a sensor for detecting the concentration of ammonia or the like is configured as a mixed potential type sensor instead of a critical current type sensor. In a mixed potential sensor, an electrochemical oxidation reaction or reduction reaction occurs on a pair of electrodes, and the voltage between the electrodes changes according to the gas concentration. The voltage is output as a signal indicating the concentration of the gas to be detected.
ただし、混成電位式のセンサでは、電極の劣化によって、出力される電圧が大きく変動することが知られている。このため、アンモニア等の濃度を正確に取得するためには、混成電位式のセンサから出力される信号と濃度との対応関係を、適宜補正する必要がある。 However, it is known that in a mixed potential sensor, the output voltage fluctuates greatly due to deterioration of the electrodes. Therefore, in order to accurately obtain the concentration of ammonia or the like, it is necessary to appropriately correct the correspondence relationship between the signal output from the mixed potential sensor and the concentration.
下記特許文献1に記載されているガス検知装置は、窒素酸化物の濃度を検知するためのNOXセンサと、アンモニアの濃度を検知するためのアンモニアセンサと、を備えている。NOXセンサは臨界電流式のセンサとして構成されており、アンモニアセンサは混成電位式のセンサとして構成されている。このガス検知装置は、NOXセンサからの出力がアンモニアの濃度に応じても変化することを利用することにより、アンモニアセンサで取得されるアンモニアの濃度を補正することとしている。
A gas detection device described in
具体的には、NOXセンサ及びアンモニアセンサの両方をアンモニアが通過する状況とした上で、NOXセンサにより検知されたアンモニアの濃度と、アンモニアセンサにより検知されたアンモニアの濃度と、を対比している。下記特許文献1に記載されているガス検知装置は、NOXセンサにより検知されたアンモニアの濃度を真値とすることで、アンモニアセンササから出力される信号と、アンモニアの濃度との対応関係を補正している。
Specifically, in a situation where ammonia passes through both the NO x sensor and the ammonia sensor, the concentration of ammonia detected by the NO x sensor is compared with the concentration of ammonia detected by the ammonia sensor. ing. The gas detection device described in
上記特許文献1に記載されているガス検知装置は、上記のように、NOXセンサにより検知されるアンモニアの濃度を真値として補正を行う。アンモニアの濃度がNOXセンサにより検知されるのは、排ガスに含まれるアンモニアの一部が、NOXセンサの電極に到達するまでの間に酸化されて一酸化窒素となり、当該一酸化窒素の濃度に応じた電流がNOXセンサから出力されるためである。
As described above, the gas detection device described in
しかしながら、NOXセンサの電極に到達するまでの間においてアンモニアが酸化される割合は、常に一定なのではなく、内燃機関の動作状態に応じて変化してしまう。例えば、内燃機関から排出される排ガスの流速が大きくなると、アンモニアが酸化される割合は小さくなってしまう。このため、上記特許文献1に記載されているガス検知装置のように、NOXセンサにより検知されるアンモニアの濃度を真値として補正を行ったとしても、アンモニアセンサによってアンモニアの濃度を正確に取得することは難しいと思われる。
However, the rate at which ammonia is oxidized until it reaches the electrodes of the NOx sensor is not always constant, and changes according to the operating state of the internal combustion engine. For example, when the flow velocity of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine increases, the rate at which ammonia is oxidized decreases. Therefore, even if correction is performed using the concentration of ammonia detected by the NOx sensor as the true value as in the gas detection device described in
本開示は、混成電位式のセンサによって特定ガスの濃度を正確に取得することのできるガス検知装置、を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a gas detection device capable of accurately obtaining the concentration of a specific gas using a mixed potential sensor.
本開示に係るガス検知装置(10)は、混成電位式のセンサとして構成されており、排ガスに含まれる特定ガスの濃度を検知するための第1センサ(81)と、臨界電流式のセンサとして構成されており、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知するための第2センサ(82)と、特定ガスの濃度を、第1センサからの信号に基づいて取得する濃度取得部(21)と、濃度取得部によって取得される特定ガスの濃度を補正するための処理、である補正処理を行う補正部(22)と、を備える。補正部は、窒素酸化物が第1センサ及び第2センサを通過しているときに、窒素酸化物の濃度に応じて第1センサから出力される信号、及び、窒素酸化物の濃度に応じて第2センサから出力される信号、のそれぞれに基づいて補正処理を行う。 A gas detection device (10) according to the present disclosure is configured as a mixed potential type sensor, and includes a first sensor (81) for detecting the concentration of a specific gas contained in exhaust gas, and a critical current type sensor. A second sensor (82) for detecting the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a concentration acquisition unit (21) for acquiring the concentration of the specific gas based on the signal from the first sensor. and a correction unit (22) that performs correction processing, which is processing for correcting the concentration of the specific gas acquired by the concentration acquisition unit. The correcting unit outputs a signal output from the first sensor according to the concentration of nitrogen oxides while the nitrogen oxides are passing through the first sensor and the second sensor, and Correction processing is performed based on each of the signals output from the second sensor.
このような構成のガス検知装置では、窒素酸化物が第1センサ及び第2センサを通過しているときに、補正部が補正処理を行う。補正処理とは、濃度取得部によって取得される特定ガスの濃度を補正する処理であって、窒素酸化物の濃度に応じて第1センサから出力される信号、及び、窒素酸化物の濃度に応じて第2センサから出力される信号、のそれぞれに基づいて行われる。 In the gas detection device having such a configuration, the correction section performs correction processing while the nitrogen oxides are passing through the first sensor and the second sensor. The correction process is a process for correcting the concentration of the specific gas acquired by the concentration acquisition unit, and is a process for correcting the signal output from the first sensor according to the concentration of nitrogen oxides and the signal output according to the concentration of nitrogen oxides. and the signal output from the second sensor.
第2センサは、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知するためのセンサであって、臨界電流式のセンサとして構成されている。このため、補正処理の実行時において第2センサから出力される信号は、内燃機関の運転条件によることなく、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を正確に示すものとなる。更に、臨界電流式の第2センサから出力される信号は、電極等の劣化の影響を受けにくい。このため、第2センサから出力される信号は、窒素酸化物の濃度の真値を示す信号、ということができる。 The second sensor is a sensor for detecting the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and is configured as a critical current sensor. Therefore, the signal output from the second sensor during execution of the correction process accurately indicates the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas, regardless of the operating conditions of the internal combustion engine. Furthermore, the signal output from the critical current type second sensor is less susceptible to deterioration of the electrodes and the like. Therefore, the signal output from the second sensor can be said to be a signal indicating the true value of the concentration of nitrogen oxides.
第1センサは、排ガスに含まれる特定ガスの濃度を検知するためのセンサである。ただし、第1センサは混成電位式のセンサとして構成されているので、補正処理の実行時においては窒素酸化物の濃度に応じた信号を出力する。 A 1st sensor is a sensor for detecting the density|concentration of the specific gas contained in exhaust gas. However, since the first sensor is configured as a mixed-potential sensor, it outputs a signal corresponding to the concentration of nitrogen oxides during execution of the correction process.
特定ガスの濃度に対する第1センサの感度の劣化度合いと、窒素酸化物の濃度に対する第1センサの感度の劣化度合いと、の間には相関がある。そこで、上記構成のガス検知装置は、窒素酸化物が第1センサ及び第2センサを通過しているときに、例えば、第1センサから出力される信号と、第2センサにより得られる窒素酸化物の濃度の真値とを対比することで、上記の補正処理を正確に行うことができる。つまり、上記の対比によって、窒素酸化物の濃度に対する第1センサの感度の劣化度合いを先ず算出し、この劣化度合いに基づいて、特定ガスの濃度に対する第1センサの感度の劣化度合いを算出し、必要な補正を行うことが可能となる。 There is a correlation between the degree of deterioration of the sensitivity of the first sensor with respect to the concentration of the specific gas and the degree of deterioration of the sensitivity of the first sensor with respect to the concentration of nitrogen oxides. Therefore, in the gas detection device having the above configuration, when the nitrogen oxides are passing through the first sensor and the second sensor, for example, the signal output from the first sensor and the nitrogen oxides obtained by the second sensor By comparing with the true value of the density of , the above correction processing can be performed accurately. That is, the degree of deterioration of the sensitivity of the first sensor with respect to the concentration of nitrogen oxides is first calculated from the above comparison, and based on this degree of deterioration, the degree of deterioration of the sensitivity of the first sensor with respect to the concentration of the specific gas is calculated, Necessary corrections can be made.
本開示によれば、混成電位式のセンサによって特定ガスの濃度を正確に取得することのできるガス検知装置、が提供される。 According to the present disclosure, there is provided a gas detection device capable of accurately obtaining the concentration of a specific gas using a mixed potential type sensor.
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, this embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and overlapping descriptions are omitted.
第1実施形態について説明する。本実施形態に係るガス検知装置10は、車両MVに搭載され、車両MVの内燃機関110から排出される排ガスの、各成分の濃度を検知するための装置として構成されている。ガス検知装置10の説明に先立ち、車両MVの構成について説明する。
A first embodiment will be described. A
図1には、車両MVの排気系の構成が模式的に示されている。同図に示されるように、車両MVは、内燃機関110と、排気配管100と、酸化触媒120と、フィルタ130と、選択還元触媒140と、を備えている。
FIG. 1 schematically shows the configuration of an exhaust system of a vehicle MV. As shown in the figure, the vehicle MV includes an
内燃機関110は所謂エンジンである。内燃機関110は、燃料を燃焼させることにより、車両MVを走行させるための駆動力を発生させる。本実施形態では、内燃機関110がディーゼルエンジンとして構成されており、燃料として軽油が用いられている。排気配管100は、内燃機関110の燃焼で生じた排ガスを、外部に排出するための配管である。
The
酸化触媒120は、排気配管100を流れる排ガスを酸化して浄化するための触媒である。酸化触媒120は、排気配管100の途中となる位置に設けられている。酸化触媒120では、排ガスに含まれる一酸化炭素、炭化水素が酸化されて二酸化炭素、水へと変化する。
The
フィルタ130は、排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタである。フィルタ130は、排気配管100のうち、排ガスの流れに沿って酸化触媒120よりも下流側となる位置に設けられている。フィルタ130は、DPF(Diesel Particulate Filter)とも称される。フィルタ130は、多孔質のセラミックスに格子状の通路を多数形成し、その入口側及び出口側を交互に閉塞することにより構成されたものである。
選択還元触媒140は、排ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するための触媒である。選択還元触媒140は、排気配管100のうち、排ガスの流れに沿ってフィルタ130よりも下流側となる位置に設けられている。
The
排気配管100のうち、フィルタ130と選択還元触媒140との間となる位置には、インジェクタ60が配置されている。インジェクタ60は、尿素を噴射して選択還元触媒140に供給するための開閉弁である。インジェクタ60から尿素が噴射されると、尿素は選択還元触媒140において加水分解され、アンモニアへと変化する。選択還元触媒140では、排ガスに含まれる窒素酸化物が上記のアンモニアによって還元され、窒素ガスと水蒸気に変化する。インジェクタ60の開閉動作は、後述の制御装置20によって制御される。
An
図1に示されるように、選択還元触媒140及びインジェクタ60が配置されている位置は、排ガスの流れる経路に沿って、後述のマルチガスセンサ80よりも上流側となる位置である。
As shown in FIG. 1, the position where the
選択還元触媒140には、温度センサ70が設けられている。温度センサ70は、選択還元触媒140の温度を測定するためのセンサであって、例えばサーミスタである。温度センサ70によって測定された選択還元触媒140の温度は、制御装置20へと送信される。
A
その他の構成について説明する。排気配管100のうち、フィルタ130と選択還元触媒140との間となる位置には、NOXセンサ50が設けられている。NOXセンサ50は、選択還元触媒140よりも上流側となる位置において、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知するためのセンサである。NOXセンサ50は、ガス検知装置10の一部を構成するものである。
Other configurations will be described. A NO X
NOXセンサ50は、所謂「臨界電流式」のセンサとして構成されている。よく知られているように、臨界電流式のNOXセンサ50では、固体電解質層の両側に形成された一対の電極間に所定の電圧が印加される。このとき、当該電極間には、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れる。当該電流が、窒素酸化物の濃度に応じた信号としてNOXセンサ50から出力される。尚、このようなNOXセンサ50の構成としては公知のものを採用し得るので、その具体的な図示や説明については省略する。
The NO X sensor 50 is configured as a so-called "critical current type" sensor. As is well known, in the critical current type NO x sensor 50, a predetermined voltage is applied between a pair of electrodes formed on both sides of the solid electrolyte layer. At this time, a current flows between the electrodes according to the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. The current is output from the NOx
NOXセンサ50の電極間に対する電圧の印加や、当該電極間を流れる電流の取得等は、NOXセンサ制御装置30によって行われる。NOXセンサ制御装置30は、NOXセンサ50を制御するための装置であって、NOXセンサ50と共に、ガス検知装置10の一部を構成するものである。NOXセンサ制御装置30は、NOXセンサ50の電極間を流れる電流の値、すなわち、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じてNOXセンサ50から出力される信号を、制御装置20へと送信する。
The application of the voltage between the electrodes of the NO X sensor 50 and the acquisition of the current flowing between the electrodes are performed by the NO X
排気配管100のうち、排ガスの流れに沿って選択還元触媒140よりも下流側となる位置には、マルチガスセンサ80が設けられている。マルチガスセンサ80は、選択還元触媒140よりも下流側となる位置において、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度、及び排ガスに含まれるアンモニアの濃度をそれぞれ検知するためのセンサである。マルチガスセンサ80は、ガス検知装置10の一部を構成するものである。
A
マルチガスセンサ80は、NH3センサ部81と、NOXセンサ部82と、を有している。NH3センサ部81は、所謂「混成電位式」のセンサとして構成された部分であって、排ガスに含まれるアンモニア(NH3)の濃度を検知するための部分である。
The
混成電位式のセンサであるNH3センサ部81は、よく知られているように、検知電極と基準電極とを有している(いずれも不図示)。これらはいずれも、白金及び金により構成された電極であるが、白金及び金の含有比率において互いに異なっている。それぞれの電極の表面では、排ガスに含まれるアンモニアが電気化学的に酸化されると共に、排ガスに含まれる酸素が電気化学的に還元される。その結果、これらの電極間では、排ガスに含まれるアンモニアの濃度と、酸素の濃度とに応じた電位差、すなわち電圧が生じる。当該電圧が、アンモニアの濃度に応じた信号としてNH3センサ部81から出力される。 As is well known, the NH 3 sensor unit 81, which is a mixed-potential sensor, has a detection electrode and a reference electrode (both not shown). All of these are electrodes composed of platinum and gold, but differ from each other in the content ratio of platinum and gold. On the surface of each electrode, ammonia contained in the exhaust gas is electrochemically oxidized and oxygen contained in the exhaust gas is electrochemically reduced. As a result, a potential difference, that is, a voltage is generated between these electrodes according to the concentrations of ammonia and oxygen contained in the exhaust gas. The voltage is output from the NH 3 sensor section 81 as a signal corresponding to the concentration of ammonia.
NH3センサ部81は、本実施形態における「第1センサ」に該当する。また、第1センサによって検知されるアンモニアは、本実施形態における「特定ガス」に該当する。 The NH 3 sensor unit 81 corresponds to the "first sensor" in this embodiment. Further, ammonia detected by the first sensor corresponds to the "specific gas" in this embodiment.
NH3センサ部81の電極間で生じた電圧の取得等は、マルチガスセンサ制御装置40によって行われる。マルチガスセンサ制御装置40は、マルチガスセンサ80を制御するための装置であって、マルチガスセンサ80と共に、ガス検知装置10の一部を構成するものである。マルチガスセンサ制御装置40は、NH3センサ部81の電極間で生じた電圧の値、すなわち、排ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じてNH3センサ部81から出力される信号を、制御装置20へと送信する。
Acquisition of the voltage generated between the electrodes of the NH 3 sensor unit 81 and the like are performed by the multigas
NOXセンサ部82は、所謂「臨界電流式」のセンサとして構成された部分であって、排ガスに含まれる窒素酸化物(NOX)の濃度を検知するための部分である。NOXセンサ部82の構成は、先に述べたNOXセンサ50と概ね同一である。すなわち、臨界電流式のNOXセンサ部82では、固体電解質層の両側に形成された一対の電極間に所定の電圧が印加される。このとき、当該電極間には、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れる。当該電流が、窒素酸化物の濃度に応じた信号としてNOXセンサ部82から出力される。
The NO X sensor section 82 is a section configured as a so-called "critical current type" sensor, and is a section for detecting the concentration of nitrogen oxides (NO X ) contained in the exhaust gas. The structure of the NO X sensor section 82 is substantially the same as that of the NO X sensor 50 described above. That is, in the critical current type NO x
NOXセンサ部82は、本実施形態における「第2センサ」に該当する。本実施形態では、第1センサであるNH3センサ部81と、第2センサであるNOXセンサ部82とが、互いに一体のマルチガスセンサ80として構成されている。このようなマルチガスセンサ80の構成としては、例えば、特開2016-223446号公報に記載されているような公知の構成を採用することができる。このため、その具体的な図示や説明については省略する。
The NO X sensor section 82 corresponds to the "second sensor" in this embodiment. In this embodiment, the NH 3 sensor section 81 as the first sensor and the NO X sensor section 82 as the second sensor are configured as a
NOXセンサ部82の電極間に対する電圧の印加や、当該電極間を流れる電流の取得等は、マルチガスセンサ制御装置40によって行われる。マルチガスセンサ制御装置40は、NOXセンサ部82の電極間を流れる電流の値、すなわち、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じてNOXセンサ部82から出力される信号を、制御装置20へと送信する。このように、マルチガスセンサ制御装置40は、NH3センサ部81及びNOXセンサ部82のそれぞれを制御するための装置として構成されている。
The multi-gas
尚、NOXセンサ部82はその構造上、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知する機能に加えて、排ガスに含まれる酸素の濃度を検知する機能をも有している。制御装置20は、マルチガスセンサ制御装置40を介して得られるNOXセンサ部82からの信号に基づいて、排ガスに含まれる酸素の濃度をも検知することができる。酸素の濃度を検知するための具体的な構成等としては、やはり特開2016-223446号公報に記載されているような公知の構成を採用することができる。このため、その具体的な図示や説明については省略する。
Due to its structure, the NO X sensor section 82 has a function of detecting the concentration of oxygen contained in the exhaust gas in addition to the function of detecting the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. The
引き続き図1を参照しながら、ガス検知装置10の構成について説明する。ガス検知装置10は、これまでに説明したNOXセンサ50、NOXセンサ制御装置30、マルチガスセンサ80、及びマルチガスセンサ制御装置40に加えて、制御装置20を備えている。制御装置20は、CPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムであり、ガス検知装置10の全体を制御する装置として構成されている。制御装置20は、機能的な制御ブロックとして、濃度取得部21と、補正部22と、記憶部23と、異常判定部24と、を備えている。
The configuration of the
濃度取得部21は、特定ガスであるアンモニアの濃度を、第1センサであるNH3センサ部81から出力される信号に基づいて取得する処理を行う部分である。排ガスに含まれるアンモニアの濃度と、NH3センサ部81から出力される信号(この場合は電圧)と、の対応関係は、マップとして、後述の記憶部23に予め記憶されている。
The
図2には、当該対応関係の一例が示されている。図2に示されるグラフの横軸は、アンモニアの濃度を対数目盛に沿って示すものである。同グラフの縦軸は、NH3センサ部81から出力される電圧の大きさを示すものである。アンモニアの濃度をxとし、NH3センサ部81から出力される電圧の大きさをyとすると、両者の対応関係はy=A×ln(x)で表され、図2の片対数グラフにおいては傾きがAの直線で表される。同図の線L1は、当該対応関係を示すものである。線L2については後述する。 FIG. 2 shows an example of the correspondence relationship. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 2 indicates the concentration of ammonia along a logarithmic scale. The vertical axis of the graph indicates the magnitude of the voltage output from the NH 3 sensor section 81 . Assuming that the concentration of ammonia is x and the magnitude of the voltage output from the NH 3 sensor unit 81 is y, the correspondence relationship between the two is expressed by y=A×ln(x). The slope is represented by the straight line of A. A line L1 in the figure indicates the corresponding relationship. Line L2 will be described later.
濃度取得部21は、NH3センサ部81から出力される電圧の大きさから、図2の対応関係に基づいてアンモニアの濃度を取得する。ただし、図2の対応関係は常に同じなのではなく、次に述べる補正部22によって変更されることがある。
The
補正部22は、濃度取得部21によって取得される特定ガスの濃度を補正するための処理、を行う部分である。当該処理のことを、以下では「補正処理」とも称する。補正部22は、補正処理として、記憶部23に記憶されている図2の対応関係を適宜更新する処理を行う。これにより、濃度取得部21によって取得されるアンモニアの濃度が補正されることとなる。補正処理の具体的な内容については後に説明する。
The
記憶部23は、制御装置20が有する不揮発性の記憶装置である。既に述べたように、記憶部23には、図2の対応関係が記憶されている。記憶部23に記憶されているその他の情報については後に説明する。
The
異常判定部24は、第1センサであるNH3センサ部81が異常であるか否かを判定する処理を行う部分である。その判定方法については後に説明する。
The
車両MVの走行時において、制御装置20は、選択還元触媒140における排ガスの浄化が適切に行われるように、インジェクタ60からの尿素の噴射量を調整する処理を行う。制御装置20は、NOXセンサ50で検知される窒素酸化物の濃度に応じて、尿素の噴射量についての目標値を設定し、当該目標値に応じてインジェクタ60の動作を制御する。それと並行して、制御装置20は、マルチガスセンサ80によって検知される窒素酸化物の濃度、及びアンモニアの濃度が概ね0となるように、尿素の噴射量についての目標値を調整する。これにより、選択還元触媒140を通過する窒素酸化物やアンモニアの量を概ね0に抑えることができる。
When the vehicle MV is running, the
ところで、NH3センサ部81のような混成電位式のセンサにおいては、電極の劣化に伴って、出力される電圧が大きく変動することが知られている。つまり、排ガスに含まれるアンモニアの濃度が一定であっても、NH3センサ部81の電極の劣化度合いによって、NH3センサ部81から出力される電圧が変化してしまう。そこで、本実施形態では、濃度取得部21がアンモニアの濃度を常に正確に取得し得るように、補正部22が補正処理を行うこととしている。以下で説明するように、補正処理では、NH3センサ部81の電極の劣化度合いに応じて、図2の対応関係が適宜更新される。
By the way, it is known that in a mixed potential type sensor such as the NH 3 sensor section 81, the output voltage fluctuates greatly as the electrode deteriorates. That is, even if the concentration of ammonia contained in the exhaust gas is constant, the voltage output from the NH 3 sensor section 81 changes depending on the degree of deterioration of the electrodes of the NH 3 sensor section 81 . Therefore, in the present embodiment, the
補正処理の概要について説明する。混成電位式のセンサであるNH3センサ部81は、排ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて電圧を出力する他、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じても電圧を出力する。つまり、NH3センサ部81は、検知対象の特定ガスであるアンモニアに対してのみならず、窒素酸化物に対しても感度を有するセンサとなっている。このようなNH3センサ部81の特性は、混成電位式のセンサが持つ一般的な特性である。補正処理は、このようなNH3センサ部81の特性を利用する処理となっている。 An outline of correction processing will be described. The NH 3 sensor unit 81, which is a mixed potential type sensor, outputs a voltage according to the concentration of ammonia contained in the exhaust gas, and also outputs a voltage according to the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. In other words, the NH 3 sensor unit 81 is a sensor that is sensitive not only to ammonia, which is the specific gas to be detected, but also to nitrogen oxides. Such characteristics of the NH 3 sensor unit 81 are common characteristics of mixed potential type sensors. The correction process is a process that utilizes such characteristics of the NH 3 sensor section 81 .
図3に示されるのは、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度と、NH3センサ部81から出力される信号(この場合は電圧)と、の対応関係の例である。図3に示されるグラフの横軸は、窒素酸化物の濃度を対数目盛に沿って示すものである。同グラフの縦軸は、NH3センサ部81から出力される電圧の大きさを示すものである。窒素酸化物の濃度をxとし、NH3センサ部81から出力される電圧の大きさをyとすると、両者の対応関係はy=B×ln(x)で表され、図3の片対数グラフにおいては傾きがBの直線で表される。同図の線L11及び線L12は、当該対応関係の例を示すものである。 FIG. 3 shows an example of the correspondence relationship between the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas and the signal (voltage in this case) output from the NH 3 sensor section 81 . The horizontal axis of the graph shown in FIG. 3 indicates the concentration of nitrogen oxides along a logarithmic scale. The vertical axis of the graph indicates the magnitude of the voltage output from the NH 3 sensor section 81 . If x is the concentration of nitrogen oxides and y is the magnitude of the voltage output from the NH 3 sensor unit 81, the correspondence relationship between the two is expressed by y=B×ln(x), and the semilogarithmic graph of FIG. , the slope is represented by the straight line of B. A line L11 and a line L12 in the figure show an example of the corresponding relationship.
NH3センサ部81の電極において劣化が生じると、その劣化度合いに応じて、NH3センサ部81から出力される電圧は小さくなる。図3の線L11は、NH3センサ部81の電極において劣化が生じていない初期状態のときの、上記対応関係を示している。図3の線L12は、NH3センサ部81の電極において劣化が生じているときの、上記対応関係を示している。窒素酸化物の濃度が同じ場合において比較すると、電極の劣化度合いが大きくなる程、NH3センサ部81から出力される電圧は小さくなる傾向がある。換言すれば、電極の劣化度合いが大きくなる程、図3に示されるグラフの傾きは小さくなる傾向がある。従って、図3に示される各グラフの傾きは、NH3センサ部81の劣化度合いを示す指標、ということができる。 When deterioration occurs in the electrodes of the NH 3 sensor section 81, the voltage output from the NH 3 sensor section 81 decreases according to the degree of deterioration. A line L11 in FIG. 3 indicates the correspondence relationship in the initial state where the electrodes of the NH 3 sensor section 81 are not deteriorated. A line L12 in FIG. 3 indicates the above correspondence when deterioration occurs in the electrodes of the NH 3 sensor section 81 . Comparing the cases where the concentration of nitrogen oxides is the same, the voltage output from the NH 3 sensor unit 81 tends to decrease as the deterioration degree of the electrode increases. In other words, the slope of the graph shown in FIG. 3 tends to decrease as the degree of electrode deterioration increases. Therefore, it can be said that the slope of each graph shown in FIG .
尚、図2に示される対応関係についても、上記と同様のことがいえる。図2の線L1は、NH3センサ部81の電極において劣化が生じていない初期状態のときの、排ガスに含まれるアンモニアの濃度と、NH3センサ部81から出力される電圧と、の対応関係を示している。また、図2の線L2は、NH3センサ部81の電極において劣化が生じているときの、当該対応関係を示している。図3の場合と同様に、電極の劣化度合いが大きくなる程、図2に示されるグラフの傾きは小さくなる傾向がある。従って、図2に示される各グラフの傾きも、NH3センサ部81の劣化度合いを示す指標、ということができる。 It should be noted that the same can be said for the correspondence relationship shown in FIG. A line L1 in FIG. 2 represents the correspondence relationship between the concentration of ammonia contained in the exhaust gas and the voltage output from the NH 3 sensor unit 81 in the initial state where the electrode of the NH 3 sensor unit 81 is not deteriorated. is shown. A line L2 in FIG. 2 indicates the corresponding relationship when the electrode of the NH 3 sensor unit 81 is deteriorated. As in the case of FIG. 3, the slope of the graph shown in FIG. 2 tends to decrease as the degree of electrode deterioration increases. Therefore, it can be said that the slope of each graph shown in FIG .
図4に示されるグラフの横軸は、NH3センサ部81の周囲における窒素酸化物の濃度が特定値となっているときにおいて、NH3センサ部81から出力される電圧の大きさ、すなわち、窒素酸化物に対するNH3センサ部81の感度を示している。NH3センサ部81の電極の劣化度合いが大きくなる程、当該感度は小さくなり、図4の左側へとシフトすることとなる。 The horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 represents the magnitude of the voltage output from the NH 3 sensor unit 81 when the concentration of nitrogen oxides around the NH 3 sensor unit 81 is a specific value, that is, The sensitivity of the NH 3 sensor section 81 to nitrogen oxides is shown. As the degree of deterioration of the electrodes of the NH 3 sensor unit 81 increases, the sensitivity decreases and shifts to the left in FIG.
図4に示されるグラフの縦軸は、NH3センサ部81の周囲におけるアンモニアの濃度が特定値となっているときにおいて、NH3センサ部81から出力される電圧の大きさ、すなわち、アンモニアに対するNH3センサ部81の感度を示している。NH3センサ部81の電極の劣化度合いが大きくなる程、当該感度は小さくなり、図4の下側へとシフトすることとなる。 The vertical axis of the graph shown in FIG. 4 represents the magnitude of the voltage output from the NH 3 sensor unit 81 when the concentration of ammonia around the NH 3 sensor unit 81 is a specific value, that is, the The sensitivity of the NH 3 sensor section 81 is shown. As the degree of deterioration of the electrodes of the NH 3 sensor unit 81 increases, the sensitivity decreases and shifts downward in FIG.
図4のグラフに示されるように、窒素酸化物に対するNH3センサ部81の感度(横軸)と、アンモニアに対するNH3センサ部81の感度(縦軸)と、は一対一に対応しており、両者の間には正の相関がある。従って、図2に示されるグラフの傾きと、図3に示されるグラフの傾きも、一対一に対応することとなる。図5には、それぞれの傾きの対応関係が示されている。 As shown in the graph of FIG. 4, the sensitivity of the NH 3 sensor unit 81 to nitrogen oxides (horizontal axis) and the sensitivity of the NH 3 sensor unit 81 to ammonia (vertical axis) correspond one-to-one. , there is a positive correlation between them. Therefore, the slope of the graph shown in FIG. 2 and the slope of the graph shown in FIG. 3 also have a one-to-one correspondence. FIG. 5 shows the correspondence relationship between the respective inclinations.
図5に示されるグラフの横軸は、図3に示されるグラフの傾き、すなわち、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度と、第1センサであるNH3センサ部81から出力される信号と、の関係を示すグラフの傾きを示している。当該傾きのことを、以下では「第1傾き」とも称する。 The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 represents the slope of the graph shown in FIG. shows the slope of the graph showing the relationship between This tilt is hereinafter also referred to as a “first tilt”.
図5に示されるグラフの縦軸は、図2に示されるグラフの傾き、すなわち、排ガスに含まれるアンモニアの濃度と、第1センサであるNH3センサ部81から出力される信号と、の関係を示すグラフの傾きを示している。当該傾きのことを、以下では「第2傾き」とも称する。図5に示されるグラフは、第1傾きと第2傾きとの対応関係を示すものである。このような対応関係は、予め測定されており、マップとして記憶部23に記憶されている。
The vertical axis of the graph shown in FIG. 5 represents the slope of the graph shown in FIG. 2, that is, the relationship between the concentration of ammonia contained in the exhaust gas and the signal output from the NH 3 sensor unit 81, which is the first sensor. shows the slope of the graph showing The inclination is hereinafter also referred to as a "second inclination". The graph shown in FIG. 5 shows the correspondence relationship between the first slope and the second slope. Such a correspondence relationship is measured in advance and stored in the
補正処理においては、図5に示される対応関係に基づいて、図2に示される対応関係が更新される。具体的には、先ず、排気配管100を窒素酸化物のみが通過する状況とされる。その後、第2センサであるNOXセンサ部82からの信号に基づいて、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度が取得される。NOXセンサ部82は臨界電流式のセンサであるから、劣化などの影響を殆ど受けることなく、窒素酸化物の濃度を正確に取得することができる。
In the correction process, the correspondence shown in FIG. 2 is updated based on the correspondence shown in FIG. Specifically, first, only nitrogen oxides pass through the
続いて、このときにNH3センサ部81から出力されている電圧と、上記のように取得された窒素酸化物の濃度とに基づいて、図3に示される対応関係の傾き、すなわち第1傾きが算出される。尚、窒素酸化物の濃度が0であるときには、NH3センサ部81から出力される電圧も0となる。このため、NH3センサ部81から出力されている電圧と、上記のように取得された窒素酸化物の濃度とがわかれば、図3の対応関係は一意に定まり、第1傾きの値も一意に定まることとなる。 Subsequently, the slope of the correspondence shown in FIG . is calculated. Incidentally, when the concentration of nitrogen oxides is 0, the voltage output from the NH 3 sensor section 81 is also 0. Therefore, if the voltage output from the NH 3 sensor unit 81 and the nitrogen oxide concentration obtained as described above are known, the correspondence relationship in FIG. will be determined as
その後、上記のように算出された第1傾きと、図5に示される対応関係とに基づいて、第2傾きを取得する処理が行われる。例えば、算出された第1傾きが図5のC1である場合には、第2傾きとしてC2が取得される。 Thereafter, a process of acquiring a second tilt is performed based on the first tilt calculated as described above and the correspondence shown in FIG. For example, when the calculated first slope is C1 in FIG. 5, C2 is acquired as the second slope.
図2に示される対応関係は、上記のように取得された第2傾きを用いて更新され、改めて記憶部23に記憶される。尚、アンモニアの濃度が0であるときには、第1センサであるNH3センサ部81から出力される電圧も0となる。このため、図2の対応関係は、第2傾きの値が決まれば一意に定まることとなる。以降においては、このように更新された図2の対応関係と、NH3センサ部81から出力されている電圧とに基づいて、濃度取得部21がアンモニアの濃度を取得する。
The correspondence shown in FIG. 2 is updated using the second inclination obtained as described above, and stored in the
このように、本実施形態に係る補正部22は、窒素酸化物がNH3センサ部81及びNOXセンサ部82を通過しているときに、NH3センサ部81から出力される電圧と、NOXセンサ部82により得られる窒素酸化物の濃度の真値と、を対比することで、補正処理を行うように構成されている。つまり、上記の対比によって、窒素酸化物の濃度に対するNH3センサ部81の感度の劣化度合い(具体的には第1傾き)を先ず算出し、この劣化度合いに基づいて、特定ガスであるアンモニアの濃度に対するNH3センサ部81の感度の劣化度合い(具体的には第2傾き)を算出し、図2の対応関係を補正することが可能となっている。これにより、NH3センサ部81の電極が劣化した後においても、濃度取得部21によってアンモニアの濃度を正確に取得することが可能となる。
In this way, the
尚、よく知られているように、図3に示される対応関係は、NH3センサ部81の電極の劣化度合いに応じて変化する他、排ガスに含まれる酸素の濃度に応じても変化する。図6の線L21に示されるのは、酸素の濃度が5%であるときの、排ガスに含まれるアンモニアの濃度と、第1センサであるNH3センサ部81から出力される信号との対応関係を、図2と同様の方法で示した片対数グラフである。同様に、線L22に示されるのは、酸素の濃度が10%であるときの上記対応関係を示した片対数グラフであり、線L23に示されるのは、酸素の濃度が15%であるときの上記対応関係を示した片対数グラフであり、線L24に示されるのは、酸素の濃度が20%であるときの上記対応関係を示した片対数グラフである。 As is well known, the correspondence shown in FIG. 3 changes depending on the degree of deterioration of the electrodes of the NH 3 sensor unit 81, and also changes depending on the concentration of oxygen contained in the exhaust gas. Line L21 in FIG. 6 shows the correspondence relationship between the concentration of ammonia contained in the exhaust gas and the signal output from the NH 3 sensor unit 81, which is the first sensor, when the concentration of oxygen is 5%. is a semilogarithmic graph showing in a manner similar to that of FIG. Similarly, the line L22 is a semilogarithmic graph showing the above correspondence when the oxygen concentration is 10%, and the line L23 is a graph when the oxygen concentration is 15%. is a semilogarithmic graph showing the above correspondence relationship, and the line L24 is a semilogarithmic graph showing the above correspondence relationship when the oxygen concentration is 20%.
このように、酸素の濃度に応じて図3の対応関係は変化する。このため、図5に示される第1傾きと第2傾きとの対応関係は、排ガスに含まれる酸素の濃度が特定の値であるときの対応関係ということになる。そこで、本実施形態では、排ガスに含まれる酸素濃度の複数の範囲に対応して、図5に示される対応関係を記憶部23が複数記憶している。補正部22は、複数のこれら対応関係(つまり、第1傾きと第2傾きとの対応関係)のうち、NOXセンサ部82によって測定された酸素の濃度に対応するものを一つ選定し、これを用いて第2傾きを算出することとしている。
In this manner, the correspondence relationship in FIG. 3 changes according to the concentration of oxygen. Therefore, the correspondence relationship between the first slope and the second slope shown in FIG. 5 is the correspondence relationship when the concentration of oxygen contained in the exhaust gas is a specific value. Therefore, in this embodiment, the
制御装置20により実行される処理の具体的な流れについて、図7のフローチャートを参照しながら説明する。図7に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置20により繰り返し実行されるものである。
A specific flow of processing executed by the
当該処理の最初のステップS01では、マルチガスセンサ80が活性となっているか否かが判定される。すなわち、マルチガスセンサ80の有する固体電解質層(不図示)の温度が活性温度以上になっているか否かが判定される。当該判定は、排気配管100を通過する排ガスの温度等が所定温度以上になったか否かに基づいて行われてもよく、内燃機関110が始動されてから所定時間が経過したか否かに基づいて行われてもよい。マルチガスセンサ80が未だ活性となっていないと判定された場合には、ステップS01の処理が再度実行される。マルチガスセンサ80が活性となっていると判定された場合には、ステップS02に移行する。
In the first step S01 of the process, it is determined whether or not the
ステップS02では、選択還元触媒140の温度を、温度センサ70によって取得する処理が行われる。ステップS02に続くステップS03では、取得された選択還元触媒140の温度が、所定の閾温度以下であるか否かが判定される。この閾温度は、排ガスの浄化が可能になるような選択還元触媒140の温度範囲の下限、又はそれよりも低い温度として、予め設定された温度である。選択還元触媒140の温度が閾値を上回っていた場合には、図7に示される一連の処理を終了する。選択還元触媒140の温度が閾値以下であった場合にはステップS04に移行する。
In step S02, a process of acquiring the temperature of the
ステップS04に移行したということは、選択還元触媒140の温度が低くなっていることにより、選択還元触媒140においては排ガスの浄化が行われない状態、すなわち、選択還元触媒140を窒素酸化物がそのまま通過し得る状態ということである。また、選択還元触媒140では尿素がアンモニアに変化せず、既存のアンモニアが存在していたとしても、当該アンモニアは選択還元触媒140に吸着されたままとなる。このため、マルチガスセンサ80に到達する排ガスには、概ね酸素及び窒素酸化物のみが存在する状態となる。換言すれば、第1センサであるNH3センサ部81と、第2センサであるNOXセンサ部82とのそれぞれに、酸素及び窒素酸化物は到達する一方で、特定ガスであるアンモニアは到達しない状態となる。
The fact that the process has moved to step S04 means that the temperature of the
ステップS04では、マルチガスセンサ80から出力される各種信号を取得する処理が行われる。具体的には、排ガスに含まれる窒素酸化物及の濃度及び酸素の濃度に応じてNH3センサ部81から出力される電圧の値と、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じてNOXセンサ部82から出力される電流の値と、排ガスに含まれる酸素の濃度に応じてNOXセンサ部82から出力される電流の値と、をそれぞれ取得する処理が行われる。
In step S04, a process of acquiring various signals output from the
ステップS04に続くステップS05では、先に述べた第1傾きを算出する処理が補正部22によって行われる。具体的には、NOXセンサ部82から出力される電流の値に基づいて、窒素酸化物の濃度を取得し、当該濃度と、NH3センサ部81から出力される電圧の値とに基づいて、図3のグラフの傾きである第1傾きを算出する処理が行われる。
In step S05 following step S04, the
ステップS05に続くステップS06では、ステップS05で算出された第1傾きと、初期値との差の絶対値、が算出され、当該絶対値が所定値α以下であるか否かが判定される。上記の「初期値」とは、NH3センサ部81の電極に劣化が生じていない初期状態において、算出される第1傾きの値のことである。このため、上記の「絶対値」は、補正部22によってステップS05で算出された第1傾きの、初期値からの変化量、ということができる。
In step S06 following step S05, the absolute value of the difference between the first slope calculated in step S05 and the initial value is calculated, and it is determined whether or not the absolute value is equal to or less than a predetermined value α. The "initial value" mentioned above is the value of the first slope calculated in the initial state where the electrode of the NH 3 sensor section 81 is not deteriorated. Therefore, the above-mentioned "absolute value" can be said to be the amount of change from the initial value of the first slope calculated by the
上記絶対値が所定値α以下であった場合には、NH3センサ部81の電極における劣化の度合いが小さいということである。このため、この場合には補正処理を行うことなく、図7に示される一連の処理を終了する。上記絶対値が所定値αを超えていた場合にはステップS07に移行し、補正部22によって補正処理が実行される。
If the absolute value is less than or equal to the predetermined value α, it means that the degree of deterioration of the electrodes of the NH 3 sensor section 81 is small. Therefore, in this case, the series of processes shown in FIG. 7 ends without performing the correction process. If the absolute value exceeds the predetermined value α, the process proceeds to step S07, and the
図8のフローチャートは、図7のステップS07で実行される補正処理の具体的な流れを示すものである。当該処理の最初のステップS11では、上記の絶対値が所定値β以下であるか否かが判定される。この所定値βは、先に述べた所定値αよりも大きな値として予め設定されている。上記絶対値が所定値β以下であった場合にはステップS12に移行する。 The flowchart of FIG. 8 shows a specific flow of the correction process executed in step S07 of FIG. In the first step S11 of the process, it is determined whether or not the above absolute value is equal to or less than a predetermined value β. This predetermined value β is set in advance as a value greater than the predetermined value α described above. If the absolute value is equal to or less than the predetermined value β, the process proceeds to step S12.
ステップS12では、図5のような第1傾きと第2傾きとの対応関係として、記憶部23に記憶されている複数の対応関係の中から、現在の酸素の濃度に対応する対応する対応関係が一つ選定される。「現在の酸素の濃度」とは、図7のステップ04において、NOXセンサ部82から出力される信号に基づいて取得される酸素の濃度のことである。 In step S12, as the correspondence relationship between the first slope and the second slope as shown in FIG. is selected. The "current oxygen concentration" is the oxygen concentration obtained based on the signal output from the NO X sensor section 82 in step 04 of FIG.
ステップS12に続くステップS13では、ステップS12で取得された対応関係を参照することにより、図7のステップS05において取得された第1傾き、に対応する第2傾きが取得される。 In step S13 following step S12, a second tilt corresponding to the first tilt obtained in step S05 of FIG. 7 is obtained by referring to the correspondence obtained in step S12.
その後は、上記のように取得された第2傾きに基づいて、記憶部23に記憶されている図2の対応関係が更新され、当該対応関係に基づいて、濃度取得部21によるアンモニアの濃度の取得が行われる。
After that, based on the second slope acquired as described above, the correspondence shown in FIG. 2 stored in the
ステップS11において、上記絶対値が所定値βを超えていた場合には、ステップS14に移行する。この場合、第1傾きの値が初期値から著しく変化しているため、NH3センサ部81において故障等が生じている可能性が高い。このため、ステップS14では、異常判定部24により、第1センサであるNH3センサ部81が異常であるとの判定がなされる。この場合、例えば車両MVに設けられた警告灯を点灯させる等により、異常が生じている旨を乗員に報知する処理が合わせて行われる。
In step S11, when the absolute value exceeds the predetermined value β, the process proceeds to step S14. In this case, since the value of the first slope has changed significantly from the initial value, there is a high possibility that the NH 3 sensor section 81 is malfunctioning. Therefore, in step S14, the
以上に述べたように、本実施形態に係るガス検知装置10の補正部22は、窒素酸化物がNH3センサ部81(第1センサ)及びNOXセンサ部82(第2センサ)を通過しているときに、窒素酸化物の濃度に応じてNH3センサ部81から出力される信号、及び、窒素酸化物の濃度に応じてNOXセンサ部82から出力される信号、のそれぞれに基づいて補正処理を行う。具体的には、補正部22は、NOXセンサ部82により取得される窒素酸化物の濃度に基づいて第1傾きを算出し、当該第1傾きに対応する第2傾きを、記憶部23に記憶されている図5の対応関係に基づいて取得することにより、補正処理を行う。
As described above, the
このような構成とすることで、混成電位式のセンサであるNOXセンサ部82の電極に劣化が生じた場合でも、引き続き、特定ガスであるアンモニアの濃度を正確に取得することが可能となる。 With such a configuration, even if the electrode of the NO X sensor unit 82, which is a mixed potential sensor, deteriorates, it is possible to continue to accurately acquire the concentration of ammonia, which is the specific gas. .
第2センサであるNOXセンサ部82は、排ガスに含まれる酸素の濃度を検知する機能をも有している。補正部22は、第1傾きと第2傾きの対応関係として、NOXセンサ部82によって検知された酸素の濃度に対応するものを図8のステップ12で選定し、選定された対応関係を用いて前記補正処理を行う。これにより、排ガスに含まれる酸素の濃度の影響を受けることなく、アンモニアの濃度を正確に取得することができる。
The NO X sensor section 82, which is the second sensor, also has a function of detecting the concentration of oxygen contained in the exhaust gas. The
補正部22によって算出された第1傾きの、初期値からの変化量が所定値βを超えた場合、すなわち、図8のステップS11における判定がNoであった場合には、異常判定部24は、NH3センサ部81が異常であると判定する。これにより、NH3センサ部81で異常が生じている状態のまま、アンモニアの濃度が誤って取得されてしまうような事態を防止することができる。
When the amount of change from the initial value of the first slope calculated by the
補正部22は、図7のステップS03における判定がYesとなる状況のとき、すなわち、マルチガスセンサ80よりも上流側となる位置に配置された選択還元触媒140の温度が、所定の閾温度以下であるときに、補正処理を行うように構成されている。換言すれば、補正部22は、特定ガスであるアンモニアが、NH3センサ部81及びNOXセンサ部82のいずれにも到達しない状況であるときに、補正処理を行うように構成されている。これにより、NH3センサ部81から出力される電圧がアンモニアの影響を受けて変動し、補正処理が不正確に行われてしまうような事態を防止することができる。
When the determination in step S03 of FIG. 7 is Yes, that is, when the temperature of the
尚、本実施形態では先に述べたように、排ガスに含まれる酸素濃度の複数の範囲に対応して、図5に示されるような第1傾きと第2傾きとの対応関係を記憶部23が複数記憶している。このような態様に替えて、記憶部23に記憶されている第1傾きと第2傾きとの対応関係が、特定の酸素濃度に対応した一つのみであるような態様であってもよい。この場合、図7のステップS04で取得された酸素の濃度が、上記の「特定の酸素濃度」又はその近傍の値である場合にのみ、図8の補正処理が実行されることとすればよい。
As described above, in the present embodiment, the correspondence relationship between the first slope and the second slope as shown in FIG. remembers several. Instead of such a mode, the correspondence relationship between the first slope and the second slope stored in the
本実施形態では、混成電位式の第1センサにより検知される特定ガスがアンモニアとなっている。このような態様に替えて、第1センサにより検知される特定ガスがアンモニア以外のガス、例えば、二酸化窒素(NO2)であるような態様であってもよい。尚、二酸化窒素は、選択還元触媒140の劣化が過度に進行した状況において、選択還元触媒140から排出されてしまうことが知られている。このような態様であっても、これまでに述べたものと同様の補正処理を行うことができる。
In this embodiment, the specific gas detected by the mixed potential type first sensor is ammonia. Instead of such a mode, the specific gas detected by the first sensor may be a gas other than ammonia, such as nitrogen dioxide (NO 2 ). Nitrogen dioxide is known to be discharged from the
第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1センサ及び第2センサの構成において第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 second embodiment will be described. This embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the first sensor and the second sensor. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.
図9に示されるように、本実施形態では、マルチガスセンサ80とマルチガスセンサ制御装置40とが設けられておらず、替わりに、NH3センサ810と、NH3センサ制御装置410と、NOXセンサ820と、NOXセンサ制御装置420と、が設けられている。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the
NH3センサ810は、混成電位式のセンサとして構成されており、排ガスに含まれるアンモニアの濃度を検知するためのセンサである。NH3センサ810は、排気配管100のうち、排ガスの流れに沿って選択還元触媒140よりも下流側となる位置に配置されている。NH3センサ810の具体的な構成は、第1実施形態におけるNH3センサ部81の構成と同じである。NH3センサ810は、本実施形態における「第1センサ」に該当する。
The NH 3 sensor 810 is configured as a mixed potential sensor and is a sensor for detecting the concentration of ammonia contained in the exhaust gas. The NH 3 sensor 810 is arranged in the
NH3センサ制御装置410は、NH3センサ810を制御するための装置である。NH3センサ制御装置410の機能は、第1実施形態におけるマルチガスセンサ制御装置40が有していた機能のうち、NH3センサ部81を制御する機能と同じである。
NH 3
NOXセンサ820は、臨界電流式のセンサとして構成されており、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知するためのセンサである。NOXセンサ820は、排気配管100のうち、排ガスの流れに沿って選択還元触媒140よりも下流側となる位置に配置されている。NOXセンサ820の具体的な構成は、第1実施形態におけるNOXセンサ部82の構成と同じである。NOXセンサ820は、本実施形態における「第2センサ」に該当する。
The NO X sensor 820 is configured as a critical current sensor and is a sensor for detecting the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. The NO X sensor 820 is arranged in the
NOXセンサ制御装置420は、NOXセンサ820を制御するための装置である。NOXセンサ制御装置420の機能は、第1実施形態におけるマルチガスセンサ制御装置40が有していた機能のうち、NOXセンサ部82を制御する機能と同じである。
NO X
以上のように、本実施形態では、第1センサであるNH3センサ810と、第2センサであるNOXセンサ820とが、互いに別体のセンサとして構成されている。このような構成においても、第1実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。 As described above, in this embodiment, the NH 3 sensor 810, which is the first sensor, and the NO X sensor 820, which is the second sensor, are configured as sensors separate from each other. Even in such a configuration, the same effects as those described in the first embodiment are obtained.
ただし、本実施形態では、第1センサであるNH3センサ810が配置されている位置と、第2センサであるNOXセンサ820が配置されている位置と、が互いに異なっている。このような構成に起因して、それぞれのセンサの位置における窒素酸化物の濃度が互いに同一とはならず、補正処理が不正確に行われてしまう可能性がある。従って、上記のような問題が生じる可能性に鑑みれば、第1実施形態のように、第1センサ及び第2センサが互いに一体のセンサとして構成されている方が好ましい。これにより、第1センサの位置と第2センサの位置との間において、窒素酸化物の濃度が不一致となってしまうことを防止することができる。 However, in this embodiment, the position where the NH 3 sensor 810 as the first sensor is arranged and the position where the NO X sensor 820 as the second sensor are arranged are different from each other. Due to such a configuration, the concentration of nitrogen oxides at each sensor location may not be the same, resulting in inaccurate correction processing. Therefore, in view of the possibility of the above problems occurring, it is preferable that the first sensor and the second sensor are integrated with each other as in the first embodiment. As a result, it is possible to prevent the concentration of nitrogen oxides from becoming inconsistent between the position of the first sensor and the position of the second sensor.
第3実施形態について説明する。図10に示されるように、本実施形態では、排気配管100のうち選択還元触媒140よりも下流側となる位置に、選択還元触媒150が設けられている。選択還元触媒150の構成は、選択還元触媒140の構成と同じである。
A third embodiment will be described. As shown in FIG. 10 , in the present embodiment, a
また、排気配管100のうち、選択還元触媒150よりも更に下流側となる位置には、マルチガスセンサ80Aが設けられている。マルチガスセンサ80Aの構成は、マルチガスセンサ80の構成と同じである。尚、図10においては、マルチガスセンサ80AのうちNH3センサ部81に対応する部分に符号「81A」が付されており、NOXセンサ部82に対応する部分に符号「82A」が付されている。
Further, a
更に、本実施形態では、マルチガスセンサ80Aを制御するための装置であるマルチガスセンサ制御装置40Aが設けられている。マルチガスセンサ制御装置40Aの構成は、マルチガスセンサ制御装置40の構成と同じである。
Furthermore, in this embodiment, a multigas
このような構成においては、選択還元触媒140から下流側に窒素酸化物が漏出してしまった場合でも、当該窒素酸化物を選択還元触媒150によって浄化することができる。これにより、車両MVから外部へと排出される窒素酸化物の量を更に低減することが可能となる。
With such a configuration, even if nitrogen oxides leak downstream from the
第4実施形態について説明する。図11に示されるように、本実施形態では、図10に示される第3実施形態に、インジェクタ61を更に追加した構成となっている。インジェクタ61は、排気配管100のうち、選択還元触媒140と選択還元触媒150との間となる位置に設けられている。インジェクタ61は、インジェクタ60と同じものであり、尿素を噴射して選択還元触媒140に供給するための開閉弁である。インジェクタ61の開閉動作は制御装置20によって制御される。このような構成においては、インジェクタ61からも尿素を噴射することで、下流側の選択還元触媒150における窒素酸化物の浄化を更に適切に行うことが可能となる。
A fourth embodiment will be described. As shown in FIG. 11, this embodiment has a configuration in which an
第5実施形態について説明する。本実施形態では、制御装置20によって行われる処理の内容において第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. This embodiment differs from the first embodiment in the content of processing performed by the
図12に示される一連の処理は、図7に示される一連の処理に替えて、本実施形態に係る制御装置20によって実行されるものである。当該処理は、図7の処理に対し、ステップS110を追加したものとなっている。
A series of processes shown in FIG. 12 is executed by the
ステップS01において、マルチガスセンサ80が活性となっていると判定された場合には、本実施形態ではステップS110に移行する。ステップS110では、インジェクタ60からの尿素の供給を停止する処理が行われる。その後、ステップS02に移行する。以降の処理は、第1実施形態で説明したものと同じである。
When it is determined in step S01 that the
このため、本実施形態における補正部22は、インジェクタ60から選択還元触媒140への尿素の供給が停止しているときに補正処理を行うこととなる。先に述べたように、補正処理は、ステップS03の判定がYesの場合、すなわち、選択還元触媒140の温度が低くなっていることにより、選択還元触媒140においては排ガスの浄化が行われない状態、において実行される。このとき、仮に、インジェクタ60から選択還元触媒140に尿素が供給されても、当該尿素がアンモニアに変化することはない。そこで、本実施形態では、補正処理に先立ってインジェクタ60からの尿素の供給を停止させることで、尿素が無駄に消費されてしまうことを防止することができる。
Therefore, the
尚、本実施形態のように、補正処理に先立ってインジェクタ60からの尿素の供給を停止する場合には、図7のステップS03の判定が行われないこととしてもよい。この場合、選択還元触媒140の温度が閾温度以上となっていても補正処理が行われるのであるが、選択還元触媒140へは尿素が供給されないので、選択還元触媒140からマルチガスセンサ80へとアンモニアが到達することが無い。このため、アンモニアの影響を受けることなく、補正処理を適切に行うことができる。
Note that when the supply of urea from the
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. Design modifications to these specific examples by those skilled in the art 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 specific example described above and its arrangement, conditions, shape, etc. are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. As long as there is no technical contradiction, the combination of the elements included in the specific examples described above can be changed as appropriate.
本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された1つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、1つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと1つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された1つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。 The control apparatus and control method described in the present disclosure are provided by one or more dedicated processors provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be implemented by a computer. The control apparatus and control method described in this disclosure may be implemented by a special purpose computer provided by configuring a processor including one or more special purpose hardware logic circuits. The control apparatus and control method described in the present disclosure are configured by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor including one or more hardware logic circuits. It may be implemented by one or more special purpose computers. The computer program may be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible storage medium. Dedicated hardware logic circuits and hardware logic circuits may be implemented by digital circuits containing multiple logic circuits or by analog circuits.
MV:車両
10:ガス検知装置
21:濃度取得部
22:補正部
81:NH3センサ部
82:NOXセンサ部
MV: Vehicle 10: Gas detector 21: Concentration acquisition unit 22: Correction unit 81: NH 3 sensor unit 82: NO X sensor unit
Claims (8)
混成電位式のセンサとして構成されており、排ガスに含まれる特定ガスの濃度を検知するための第1センサ(81)と、
臨界電流式のセンサとして構成されており、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知するための第2センサ(82)と、
前記特定ガスの濃度を、前記第1センサからの信号に基づいて取得する濃度取得部(21)と、
前記濃度取得部によって取得される前記特定ガスの濃度を補正するための処理、である補正処理を行う補正部(22)と、を備え、
前記補正部は、
窒素酸化物が前記第1センサ及び前記第2センサを通過しているときに、
窒素酸化物の濃度に応じて前記第1センサから出力される信号、及び、窒素酸化物の濃度に応じて前記第2センサから出力される信号、のそれぞれに基づいて前記補正処理を行うものであって、
窒素酸化物の濃度と、前記第1センサから出力される信号と、の関係を示すグラフの傾きを第1傾きとし、
前記特定ガスの濃度と、前記第1センサから出力される信号と、の関係を示すグラフの傾きを第2傾きとしたときに、
前記第1傾きと前記第2傾きとの対応関係を記憶する記憶部(23)を更に備え、
前記補正部は、
前記第2センサにより取得される窒素酸化物の濃度に基づいて前記第1傾きを算出し、当該第1傾きに対応する前記第2傾きを、前記対応関係に基づいて取得することにより、前記補正処理を行う、ガス検知装置。 A gas detection device (10) mounted on a vehicle (MV),
a first sensor (81) configured as a mixed potential type sensor for detecting the concentration of a specific gas contained in the exhaust gas;
a second sensor (82) configured as a critical current sensor for detecting the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
a concentration acquisition unit (21) for acquiring the concentration of the specific gas based on a signal from the first sensor;
a correction unit (22) that performs correction processing for correcting the concentration of the specific gas acquired by the concentration acquisition unit;
The correction unit is
when nitrogen oxides are passing through the first sensor and the second sensor,
The correction processing is performed based on the signal output from the first sensor according to the concentration of nitrogen oxides and the signal output from the second sensor according to the concentration of nitrogen oxides. There is
The slope of the graph showing the relationship between the concentration of nitrogen oxides and the signal output from the first sensor is defined as a first slope,
When the slope of the graph showing the relationship between the concentration of the specific gas and the signal output from the first sensor is defined as the second slope,
further comprising a storage unit (23) that stores a correspondence relationship between the first tilt and the second tilt;
The correction unit is
The correction is performed by calculating the first slope based on the concentration of nitrogen oxides obtained by the second sensor and obtaining the second slope corresponding to the first slope based on the correspondence relationship. A gas detection device that processes .
前記補正部は、
前記対応関係として、前記第2センサによって検知された酸素の濃度に対応するものを用いて前記補正処理を行う、請求項1に記載のガス検知装置。 The second sensor also has a function of detecting the concentration of oxygen contained in the exhaust gas,
The correction unit is
2. The gas detection device according to claim 1 , wherein the correction process is performed using, as the correspondence relationship, a relationship corresponding to the concentration of oxygen detected by the second sensor.
前記補正部によって算出された前記第1傾きの、初期値からの変化量が所定値を超えた場合には、
前記異常判定部は、前記第1センサが異常であると判定する、請求項1又は2に記載のガス検知装置。 Further comprising an abnormality determination unit (24) for determining whether the first sensor is abnormal,
When the amount of change from the initial value of the first slope calculated by the correction unit exceeds a predetermined value,
The gas detection device according to claim 1 or 2 , wherein said abnormality determination unit determines that said first sensor is abnormal.
前記特定ガスが、前記第1センサ及び前記第2センサのいずれにも到達しない状況であるときに、前記補正処理を行う、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のガス検知装置。 The correction unit is
The gas detection device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the correction process is performed when the specific gas reaches neither the first sensor nor the second sensor.
前記補正部は、前記選択還元触媒の温度が所定の閾温度以下であるときに前記補正処理を行う、請求項5に記載のガス検知装置。 A selective reduction catalyst (140) for purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas is arranged at a position upstream of the first sensor and the second sensor along the flow path of the exhaust gas. ,
The gas detection device according to claim 5 , wherein the correction unit performs the correction process when the temperature of the selective reduction catalyst is equal to or lower than a predetermined threshold temperature.
前記補正部は、前記インジェクタから前記選択還元触媒への尿素の供給が停止しているときに前記補正処理を行う、請求項5に記載のガス検知装置。 A selective reduction catalyst for purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a urea and an injector (60) for supplying
The gas detection device according to claim 5 , wherein the correction unit performs the correction process when supply of urea from the injector to the selective reduction catalyst is stopped.
A gas detection device according to any one of the preceding claims, wherein the first sensor and the second sensor are configured as an integral sensor (80).
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