JP7430116B2 - ガスセンサユニット、内燃機関制御システム及び酸素情報取得方法 - Google Patents
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Description
<1> 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第1固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第1固体電解質体上に配置された一対の第1電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第2固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されるように前記第2固体電解質体上に配置された一対の第2電極を含み、前記第2電極間を流れる電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルとを有するガスセンサと、前記検出室内の酸素濃度を前記基準雰囲気の酸素濃度との差異に応じて前記第1電極間に生じる電圧が基準電圧となるように、前記第2電極間に電流を印加する電流印加部と、を備えるガスセンサユニットであって、前記基準電圧を、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中のH2O及びCO2が解離しない第1基準電圧と、前記第1基準電圧よりも大きくかつ前記H2O及びCO2が解離する第2基準電圧とに、交互に設定する電圧設定部と、前記基準電圧が前記第1基準電圧に設定された場合に前記第2電極間を流れる第1電流と、前記基準電圧が前記第2基準電圧に設定された場合に前記第2電極間を流れる第2電流とに基づいて、前記被検出ガス中の前記酸素の濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部を備えるガスセンサユニット。
本発明の実施形態1を、図1~図8を参照しつつ説明する。図1は、実施形態1に係る空燃比システム100の概略構成を示す説明図である。空燃比システム(内燃機関制御システムの一例)100は、ガスセンサユニット3、ECU5、エンジン(内燃機関の一例)101、排気管102、吸気管103等を備えている。
次いで、本発明の実施形態2を、図9~図11を参照しつつ説明する。図9は、実施形態2に係る空燃比システム100Aの概略構成を示す説明図である。本実施形態の空燃比システム100Aにおける基本的な構成は、上述した実施形態1と同様であり、ガスセンサユニット3A、ECU5A、エンジン101、排気管102、吸気管103等を備えている。ただし、本実施形態の空燃比システム100Aでは、酸素情報取得部55Aが、ガスセンサ制御装置2Aではなく、ECU5AのCPUにより構成される点が異なっている。
次いで、本発明の実施形態3を、図12~図14を参照しつつ説明する。図12は、実施形態3に係る空燃比システム100Bの概略構成を示す説明図であり、図13は、実施形態3に係るガスセンサ1B及びガスセンサ制御装置2Bを備えるガスセンサユニット3Bの概略構成を示す説明図である。
次いで、本発明の実施形態4を、図15及び図16を参照しつつ説明する。図15は、実施形態4に係る空燃比システム100Cの概略構成を示す説明図である。本実施形態も、実施形態3と同様、1セル式のガスセンサ素子を含むガスセンサ1Cが利用される。本実施形態の空燃比システム100Cにおける基本的な構成は、実施形態3と同様、ガスセンサ1C及びガスセンサ制御装置2Cを有するガスセンサユニット3C、ECU5C、エンジン101、排気管102、吸気管103等を備えている。ただし、本実施形態の空燃比システム100Cでは、酸素情報取得部55Cが、ガスセンサ制御装置2Cではなく、ECU5CのCPUにより構成される点が、実施形態3と異なっている。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
Claims (18)
- 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第1固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第1固体電解質体上に配置された一対の第1電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第2固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されるように前記第2固体電解質体上に配置された一対の第2電極を含み、前記第2電極間を流れる電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルとを有するガスセンサと、
前記検出室内の酸素濃度を前記基準雰囲気の酸素濃度との差異に応じて前記第1電極間に生じる電圧が基準電圧となるように、前記第2電極間に電流を印加する電流印加部と、を備えるガスセンサユニットであって、
前記基準電圧を、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中のH2O及びCO2が解離しない第1基準電圧と、前記第1基準電圧よりも大きくかつ前記H2O及びCO2が解離する第2基準電圧とに、交互に設定する電圧設定部と、
前記基準電圧が前記第1基準電圧に設定された場合に前記第2電極間を流れる第1電流と、前記基準電圧が前記第2基準電圧に設定された場合に前記第2電極間を流れる第2電流とに基づいて、前記被検出ガス中の前記酸素の濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部を備え、
前記酸素の濃度に関する情報は、前記第1電流及び前記第2電流の比に基づいて算出されるガスセンサユニット。 - 前記ガスセンサは、内燃機関の排気側に設置され、前記内燃機関から排出された排気ガスを前記被検出ガスとし、
前記電圧設定部は、前記内燃機関の駆動状態が安定している安定状態の場合に、前記基準電圧を、前記第1基準電圧から前記第2基準電圧へ、又は前記第2基準電圧から前記第1基準電圧へ切り替える請求項1に記載のガスセンサユニット。 - 前記検出室は、外部から前記検出室に導入される被測定ガスの流入量を規制する多孔質状の拡散律速部に面している請求項1又は請求項2に記載のガスセンサユニット。
- 内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置と、
外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第1固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第1固体電解質体上に配置された一対の第1電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第2固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されるように前記第2固体電解質体上に配置された一対の第2電極を含み、前記第2電極間を流れる電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルとを有するガスセンサと、
前記検出室内の酸素濃度を前記基準雰囲気の酸素濃度との差異に応じて前記第1電極間に生じる電圧が基準電圧となるように、前記第2電極間に電流を印加する電流印加部と、を備える内燃機関制御システムであって、
前記基準電圧を、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中のH2O及びCO2が解離しない第1基準電圧と、前記第1基準電圧よりも大きくかつ前記H2O及びCO2が解離する第2基準電圧とに、交互に設定する電圧設定部と、
前記基準電圧が前記第1基準電圧に設定された場合に前記第2電極間を流れる第1電流と、前記基準電圧が前記第2基準電圧に設定された場合に前記第2電極間を流れる第2電流とに基づいて、前記被検出ガス中の前記酸素の濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部を備え、
前記酸素の濃度に関する情報は、前記第1電流及び前記第2電流の比に基づいて算出される内燃機関制御システム。 - 前記内燃機関制御装置は、前記内燃機関の駆動状態が安定している安定状態であるか否かを判断する駆動状態判断部を有し、
前記電圧設定部は、前記駆動状態判断部が安定状態と判断した場合に、前記基準電圧を、前記第1基準電圧から前記第2基準電圧へ、又は前記第2基準電圧から前記第1基準電圧へ切り替える請求項4に記載の内燃機関制御システム。 - 前記検出室は、前記第1固体電解質体と前記第2固体電解質体との間に介在され、かつ外部から前記検出室に導入される被測定ガスの流入量を規制する多孔質状の拡散律速部に面している請求項4又は請求項5に記載の内燃機関制御システム。
- 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第1固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第1固体電解質体上に配置された一対の第1電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第2固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されるように前記第2固体電解質体上に配置された一対の第2電極を含み、前記第2電極間を流れる電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルとを有するガスセンサにおいて、前記検出室内の酸素濃度を前記基準雰囲気の酸素濃度の差異に応じて前記第1電極間に生じる電圧が基準電圧となるように、前記第2電極間に電流を印加する電流印加工程と、
前記基準電圧を、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中のH2O及びCO2が解離しない第1基準電圧と、前記第1基準電圧よりも大きくかつ前記H2O及びCO2が解離する第2基準電圧とに、交互に設定する電圧設定工程と、
前記基準電圧が前記第1基準電圧に設定された場合に前記第2電極間を流れる第1電流と、前記基準電圧が前記第2基準電圧に設定された場合に前記第2電極間を流れる第2電流とに基づいて、前記被検出ガス中の前記酸素の濃度に関する情報を取得する酸素情報取得工程とを備え、
前記酸素の濃度に関する情報は、前記第1電流及び前記第2電流の比に基づいて算出される酸素情報取得方法。 - 前記ガスセンサは、内燃機関の排気側に設置され、前記内燃機関から排出された排気ガスを前記被検出ガスとし、
前記内燃機関の駆動状態が安定している安定状態であるか否かを判断する駆動状態判断工程を備え、
前記電圧設定工程は、前記駆動状態判断工程において前記内燃機関の駆動状態が安定状態と判断された場合に、前記基準電圧を、前記第1基準電圧から前記第2基準電圧へ、又は前記第2基準電圧から前記第1基準電圧へ切り替える請求項7に記載の酸素情報取得方法。 - 前記検出室は、外部から前記検出室に導入される被測定ガスの流入量を規制する多孔質状の拡散律速部に面している請求項7又は請求項8に記載の酸素情報取得方法。
- 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されるように前記固体電解質体上に配置された一対の電極を含み、前記電極間を流れる電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルとを有するガスセンサと、
前記電極間に印加電圧を印加する電圧印加部と、を備えるガスセンサユニットであって、
前記印加電圧を、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中のH2O及びCO2が解離しない第1印加電圧と、前記第1印加電圧よりも大きくかつ前記H2O及びCO2が解離する第2印加電圧とに、交互に設定する電圧設定部と、
前記印加電圧が前記第1印加電圧に設定された場合に前記電極間を流れる第1電流と、前記印加電圧が前記第2印加電圧に設定された場合に前記電極間を流れる第2電流とに基づいて、前記被検出ガス中の前記酸素の濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部を備え、
前記酸素の濃度に関する情報は、前記第1電流及び前記第2電流の比に基づいて算出されるガスセンサユニット。 - 前記ガスセンサは、内燃機関の排気側に設置され、前記内燃機関から排出された排気ガスを前記被検出ガスとし、
前記電圧設定部は、前記内燃機関の駆動状態が安定している安定状態の場合に、前記印加電圧を、前記第1印加電圧から前記第2印加電圧へ、又は前記第2印加電圧から前記第2印加電圧から前記第1印加電圧へ切り替える請求項10に記載のガスセンサユニット。 - 前記検出室は、外部から前記検出室に導入される被測定ガスの流入量を規制する多孔質状の拡散律速部に面している請求項10又は請求項11に記載のガスセンサユニット。
- 内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置と、
外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されるように前記固体電解質体上に配置された一対の電極を含み、前記電極間を流れる電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルとを有するガスセンサと、
前記電極間に印加電圧を印加する電圧印加部と、を備える内燃機関制御システムであって、
前記印加電圧を、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中のH2O及びCO2が解離しない第1印加電圧と、前記第1印加電圧よりも大きくかつ前記H2O及びCO2が解離する第2印加電圧とに、交互に設定する電圧設定部と、
前記印加電圧が前記第1印加電圧に設定された場合に前記電極間を流れる第1電流と、前記印加電圧が前記第2印加電圧に設定された場合に前記電極間を流れる第2電流とに基づいて、前記被検出ガス中の前記酸素の濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部を備え、
前記酸素の濃度に関する情報は、前記第1電流及び前記第2電流の比に基づいて算出される内燃機関制御システム。 - 前記内燃機関制御装置は、前記内燃機関の駆動状態が安定している安定状態であるか否かを判断する駆動状態判断部を有し、
前記電圧設定部は、前記駆動状態判断部が安定状態と判断した場合に、前記印加電圧を、前記第1印加電圧から前記第2印加電圧へ、又は前記第2印加電圧から前記第1印加電圧へ切り替える請求項13に記載の内燃機関制御システム。 - 前記検出室は、外部から前記検出室に導入される被測定ガスの流入量を規制する多孔質状の拡散律速部に面している請求項13又は請求項14に記載の内燃機関制御システム。
- 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する固体電解質体、一方が前記検出室内に収容されるように前記固体電解質体上に配置された一対の電極を含み、前記電極間を流れる電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルとを有するガスセンサにおいて、前記電極間に印加電圧を印加する電圧印加工程と、
前記印加電圧を、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中のH2O及びCO2が解離しない第1印加電圧と、前記第1印加電圧よりも大きくかつ前記H2O及びCO2が解離する第2印加電圧とに、交互に設定する電圧設定工程と、
前記印加電圧が前記第1印加電圧に設定された場合に前記電極間を流れる第1電流と、前記印加電圧が前記第2印加電圧に設定された場合に前記電極間を流れる第2電流とに基づいて、前記被検出ガス中の前記酸素の濃度に関する情報を取得する酸素情報取得工程を備え、
前記酸素の濃度に関する情報は、前記第1電流及び前記第2電流の比に基づいて算出される酸素情報取得方法。 - 前記ガスセンサは、内燃機関の排気側に設置され、前記内燃機関から排出された排気ガスを前記被検出ガスとし、
前記内燃機関の駆動状態が安定している安定状態であるか否かを判断する駆動状態判断工程を備え、
前記電圧設定工程は、前記駆動状態判断工程において前記内燃機関の駆動状態が安定状態と判断された場合に、前記印加電圧を、前記第1印加電圧から前記第2印加電圧へ、又は前記第2印加電圧から前記第1印加電圧へ切り替える請求項16に記載の酸素情報取得方法。 - 前記検出室は、外部から前記検出室に導入される被測定ガスの流入量を規制する多孔質状の拡散律速部に面している請求項16又は請求項17に記載の酸素情報取得方法。
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