JPH11326273A - Detecting apparatus for oxygen concentration - Google Patents

Detecting apparatus for oxygen concentration

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JPH11326273A
JPH11326273A JP10131877A JP13187798A JPH11326273A JP H11326273 A JPH11326273 A JP H11326273A JP 10131877 A JP10131877 A JP 10131877A JP 13187798 A JP13187798 A JP 13187798A JP H11326273 A JPH11326273 A JP H11326273A
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electrode
oxygen concentration
oxygen
gas
unburned component
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茂樹 浜口
Osamu Saotome
理 早乙女
Hiroshi Kurachi
寛 倉知
Takeya Miyashita
武也 宮下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a detecting apparatus which prevents the aggravation of its detecting accuracy caused when an unburned component in a gas to be measured is stuck to an electrode for oxygen-concentration measurement. SOLUTION: A detection part 550 in an NOx sensor 500 is provided with a pump cell 582, for measurement, which is composed of a first solid electrolyte layer 552 as well as a detecting electrode 580 and a reference electrode 581 which are installed on its surface and its rear surface. When an electronic control unit(ECU) judges that an unburned component which is stuck to the detecting electrode 580 reaches a prescribed amount, a voltage for electrode treatment is applied across both electrodes 580, 581. Thereby, oxygen inside a reference-gas introduction space 580 is pumped to the detecting electrode 580 from the reference electrode 580. The unburned component which is stuck to the detecting electrode 580 is reacted with the pumped oxygen, and it is burned and removed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、被測定ガス中に
含まれる酸素の濃度を検出するための酸素濃度検出装置
に係り、特に、固体電解質体に配設された一対の電極に
よるポンピング作用に基づいて、被測定ガスに含まれる
酸素の濃度、或いは被測定ガス中の構成成分(例えば窒
素酸化物等)に含まれる酸素の濃度を検出するようにし
た酸素濃度検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen concentration detecting device for detecting the concentration of oxygen contained in a gas to be measured, and more particularly to a pumping action by a pair of electrodes provided on a solid electrolyte body. The present invention relates to an oxygen concentration detection device that detects the concentration of oxygen contained in a gas to be measured or the concentration of oxygen contained in a constituent component (for example, nitrogen oxide or the like) in the gas to be measured.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、こうした酸素濃度検出装置に関す
る技術としては、例えば特開平9−288084号公報
に記載された「窒素酸化物センサ」を挙げることができ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique relating to such an oxygen concentration detecting apparatus, for example, a "nitrogen oxide sensor" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-288084 can be mentioned.

【0003】この窒素酸化物センサは、ジルコニア(Z
rO2 )等の酸素イオンが通過可能な固体電解質材から
なり、その内部には、被測定ガスが導入される第1室、
拡散律速部を介して第1室と連通された第2室、大気が
導入される基準ガス導入空間がそれぞれ形成されてい
る。
This nitrogen oxide sensor is made of zirconia (Z
a first chamber into which a gas to be measured is introduced, which is made of a solid electrolyte material through which oxygen ions such as rO2) can pass.
A second chamber communicated with the first chamber via the diffusion-controlling portion and a reference gas introduction space into which the atmosphere is introduced are formed.

【0004】第1室と外部とを区画する隔壁部分には、
第1室内の酸素イオンを外部に汲み出す、即ちポンピン
グするための主ポンプセルが設けられており、第1室の
内部に導入された被測定ガスは、この主ポンプセルのポ
ンピングによって酸素分圧が極めて低い所定圧に制御さ
れるようになっている。また、こうして酸素分圧が制御
された被測定ガスは、拡散律速部を介して更に第2室に
導入される。
[0004] In a partition part that partitions the first chamber from the outside,
A main pump cell for pumping, that is, pumping, oxygen ions in the first chamber to the outside is provided, and the gas to be measured introduced into the first chamber has an extremely high oxygen partial pressure due to the pumping of the main pump cell. It is controlled to a low predetermined pressure. The gas to be measured whose oxygen partial pressure has been controlled in this way is further introduced into the second chamber via the diffusion-controlling section.

【0005】第2室と基準ガス導入空間とを区画する隔
壁部分には、第2室内の酸素イオンを基準ガス導入空間
にポンピングするための測定用ポンプセルが設けられて
いる。この測定用ポンプセルは、第2室の内面に設けら
れた検出電極と、基準ガス導入空間の内面に設けられた
基準電極とにより構成されている。上記検出電極は、被
測定ガス中に含まれる窒素酸化物(以下、「NOx 」と
略記する)の還元触媒としても機能するものであり、例
えばロジウム(Rh)等によって形成されている。
[0005] A measurement pump cell for pumping oxygen ions in the second chamber into the reference gas introduction space is provided in a partition part that divides the second chamber and the reference gas introduction space. The measurement pump cell includes a detection electrode provided on the inner surface of the second chamber and a reference electrode provided on the inner surface of the reference gas introduction space. The detection electrode also functions as a catalyst for reducing nitrogen oxides (hereinafter abbreviated as "NOx") contained in the gas to be measured, and is formed of, for example, rhodium (Rh).

【0006】上記構成を備えた窒素酸化物センサにあっ
ては、第2室内に導入された被測定ガス中のNOx が検
出電極によって還元分解されることにより、そのNOx
の濃度に応じた量の酸素が生成される。そして、検出電
極と基準電極との間に所定電圧が印加されることによ
り、その生成された酸素(酸素イオン)が検出電極から
基準電極へとポンピングされ、これら両電極間にはポン
プ電流が流れるようにようになる。従って、このポンプ
電流の大きさを測定することにより、第2室内に存在す
る酸素の濃度が検出され、この酸素濃度から間接的に被
測定ガス中に含まれるNOx の濃度を検出することがで
きる。
In the nitrogen oxide sensor having the above configuration, NOx in the gas to be measured introduced into the second chamber is reduced and decomposed by the detection electrode, so that the NOx is reduced.
Is produced in an amount corresponding to the concentration of When a predetermined voltage is applied between the detection electrode and the reference electrode, the generated oxygen (oxygen ions) is pumped from the detection electrode to the reference electrode, and a pump current flows between these two electrodes. And so on. Therefore, by measuring the magnitude of the pump current, the concentration of oxygen present in the second chamber is detected, and the concentration of NOx contained in the gas to be measured can be indirectly detected from the oxygen concentration. .

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両・船舶
用エンジン等の内燃機関から排出される排出ガス中に
は、上記NOx の他、通常、炭化水素(HC)等の、酸
素と極めて反応性の高い成分(以下、「未燃成分」とい
う)が含まれている。このため、こうした未燃成分を含
んだ排出ガスの雰囲気下で上記窒素酸化物センサを使用
した場合、検出電極に未燃成分が付着し、その付着した
未燃成分が排出ガス中のNOx や検出電極のNOx 還元
作用によって生じた酸素と反応してしまうことがあっ
た。その結果、長期間の使用により検出電極に多量の未
燃成分が付着するようなことがあると、排出ガスのNO
x 濃度とポンプ電流値との相関性が大きく低下し、NO
x 濃度の検出精度の悪化を招くおそれがあった。
By the way, in addition to the above-mentioned NOx, the exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a vehicle or marine engine usually has extremely high reactivity with oxygen such as hydrocarbon (HC). (Hereinafter, referred to as “unburned component”). Therefore, when the nitrogen oxide sensor is used in an atmosphere of an exhaust gas containing such unburned components, the unburned components adhere to the detection electrode, and the attached unburned components detect NOx in the exhaust gas or detect NOx in the exhaust gas. In some cases, the electrode reacts with oxygen generated by the NOx reducing action. As a result, when a large amount of unburned components may adhere to the detection electrode due to long-term use, the emission gas NO
x The correlation between the concentration and the pump current
There was a possibility that the detection accuracy of the x concentration was deteriorated.

【0008】また、こうした検出精度の悪化は、上記の
ような窒素酸化物センサに限られず、例えば、排出ガス
中に含まれる酸素そのものの濃度を検出するようにした
酸素センサでも同様に発生し得る。即ち、こうした酸素
センサにおいても、検出電極に多量の未燃成分が付着す
ることがあると、各電極間でポンピングされるはずの酸
素が検出電極に付着した未燃成分と反応してしまい、ポ
ンプ電流値が本来の値よりも減少してしまうおそれがあ
るからである。
Further, such a deterioration in detection accuracy is not limited to the nitrogen oxide sensor as described above, and may occur in an oxygen sensor for detecting the concentration of oxygen itself contained in exhaust gas, for example. . That is, even in such an oxygen sensor, if a large amount of unburned components adheres to the detection electrode, oxygen that should be pumped between the electrodes reacts with the unburned component adhered to the detection electrode, and the pump This is because the current value may be reduced from the original value.

【0009】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、被測定ガス中の未燃成分が
酸素濃度測定用の電極に付着することに起因した検出精
度の悪化を防止することのできる酸素濃度検出装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent deterioration of detection accuracy caused by unburned components in a gas to be measured adhering to an electrode for measuring oxygen concentration. It is an object of the present invention to provide an oxygen concentration detecting device capable of performing the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載した発明は、固体電解質体に第1の
電極及び第2の電極が配設され、第1の電極に接触する
被測定ガス中の酸素を当該第1の電極から固体電解質体
を介して第2の電極に移動させるべく各電極間に電圧を
印加するとともに、酸素の移動により各電極間に流れる
電流値に基づいて被測定ガス中の酸素の濃度を検出する
ようにした酸素濃度検出装置において、固体電解質体を
介して第1の電極へ酸素を移動させるべく当該第1の電
極との間で電極処理用電圧が印加される第3の電極を備
えるようにしている。
According to a first aspect of the present invention, a first electrode and a second electrode are provided on a solid electrolyte body, and the first electrode and the second electrode are in contact with the first electrode. A voltage is applied between the electrodes to move oxygen in the gas to be measured from the first electrode to the second electrode via the solid electrolyte member, and the current flowing between the electrodes due to the movement of oxygen is reduced. In the oxygen concentration detecting device for detecting the concentration of oxygen in the gas to be measured based on the first electrode and the first electrode, oxygen is transferred to the first electrode via the solid electrolyte body. A third electrode to which a voltage is applied is provided.

【0011】また、請求項2に記載した発明は、請求項
1に記載した酸素濃度検出装置において、第3の電極は
第2の電極と同一の電極として固体電解質体に配設され
ているものとしている。
According to a second aspect of the present invention, in the oxygen concentration detecting device according to the first aspect, the third electrode is provided on the solid electrolyte body as the same electrode as the second electrode. And

【0012】更に、請求項3に記載した発明は、請求項
1に記載した酸素濃度検出装置において、第3の電極は
第2の電極と各別の電極として固体電解質体に配設され
ているものとしている。
Further, according to a third aspect of the present invention, in the oxygen concentration detecting device according to the first aspect, the third electrode is provided on the solid electrolyte body as a separate electrode from the second electrode. It is assumed.

【0013】これら請求項1乃至3に記載した発明によ
れば、第1の電極と第3の電極間に電極処理用電圧が印
加されることにより、第3の電極から固体電解質体を介
して第1の電極へと酸素が移動する。そして、第1の電
極に付着している未燃成分は、この移動した酸素と反応
して燃焼し除去されるようになる。
According to the first to third aspects of the present invention, an electrode processing voltage is applied between the first electrode and the third electrode, so that the third electrode is connected to the third electrode via the solid electrolyte. Oxygen moves to the first electrode. Then, the unburned components adhering to the first electrode react with the transferred oxygen to be burned and removed.

【0014】請求項4に記載した発明は、請求項1乃至
3のいずれかに記載した酸素濃度検出装置において、固
体電解質体は大気が導入される大気導入空間を有し、第
3の電極は大気導入空間の大気に接触するように固体電
解質体に配設されるものとしている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the oxygen concentration detecting device according to any one of the first to third aspects, the solid electrolyte body has an air introduction space into which air is introduced, and the third electrode is It is arranged on the solid electrolyte body so as to be in contact with the atmosphere in the atmosphere introduction space.

【0015】このように構成すれば、請求項1乃至3の
いずれかに記載した発明の作用に加えて、より多量の酸
素が第3の電極から第1の電極へと移動するようにな
る。請求項5に記載した発明は、第1の電極を被測定ガ
ス中に含まれる窒素酸化物の還元触媒として機能する還
元触媒材料により形成し、同第1の電極の還元作用に基
づき窒素酸化物から分解される酸素が同第1の電極から
固体電解質体を介して第2の電極に移動するときに各電
極間に流れる電流値に基づいて被測定ガス中の酸素の濃
度を検出するようにしている。
According to this structure, in addition to the effect of the invention described in any one of the first to third aspects, a larger amount of oxygen moves from the third electrode to the first electrode. According to a fifth aspect of the present invention, the first electrode is formed of a reduction catalyst material that functions as a reduction catalyst for nitrogen oxides contained in the gas to be measured, and the nitrogen oxide is formed based on the reducing action of the first electrode. When the oxygen decomposed from the gas moves from the first electrode to the second electrode via the solid electrolyte body, the concentration of oxygen in the gas to be measured is detected based on the value of the current flowing between the electrodes. ing.

【0016】上記構成によれば、請求項1乃至4のいず
れかに記載した発明の作用に加え、特に、第1の電極と
第3の電極間に流れる電流値に基づいて排出ガスに含ま
れる窒素酸化物の濃度が検出されるようになる。
According to the above configuration, in addition to the operation of the invention described in any one of the first to fourth aspects, the exhaust gas is contained in the exhaust gas based on the value of the current flowing between the first electrode and the third electrode. The concentration of nitrogen oxides is detected.

【0017】また、請求項6に記載した発明のように、
上記還元触媒材料は酸化触媒材料を所定量含む、といっ
た構成とすれば、請求項5に記載した発明の作用に加え
て、還元触媒材料に含まれる酸化触媒材料によって上記
未燃成分と酸素との酸化反応が促進されるようになる。
ここで、請求項6に記載した発明の具体的な態様として
は、請求項7に記載した発明のように、還元触媒材料を
ロジウム、酸化触媒材料を白金とした構成が好ましい。
Further, according to the invention described in claim 6,
When the reduction catalyst material is configured to include a predetermined amount of the oxidation catalyst material, in addition to the effect of the invention described in claim 5, the oxidation catalyst material contained in the reduction catalyst material allows the unburned component and oxygen to be separated. The oxidation reaction is accelerated.
Here, as a specific embodiment of the invention described in claim 6, as in the invention described in claim 7, a configuration in which the reduction catalyst material is rhodium and the oxidation catalyst material is platinum is preferable.

【0018】更に、請求項8に記載した発明のように、
ロジウムに対する白金の重量比を1〜5%とすることに
より、ロジウムにおける還元作用の低下が極力抑えられ
たうえで、白金による未燃成分の酸化促進作用が確実に
奏せられるようになる。
Further, according to the invention described in claim 8,
By setting the weight ratio of platinum to rhodium to 1 to 5%, the reduction of the reduction effect of rhodium is suppressed as much as possible, and the effect of promoting the oxidation of unburned components by platinum is ensured.

【0019】また、請求項9に記載した発明は、請求項
1乃至8に記載した酸素濃度検出装置において、所定の
電圧印加条件が満たされたときにのみ第1の電極と第3
の電極との間に電極処理用電圧を印加する電圧印加手段
を備えるようにしている。
According to a ninth aspect of the present invention, in the oxygen concentration detecting apparatus according to the first to eighth aspects, the first electrode and the third electrode are connected only when a predetermined voltage application condition is satisfied.
Voltage applying means for applying an electrode processing voltage between the electrodes.

【0020】こうした構成によれば、電圧印加条件を適
宜設定することにより、第1の電極に付着している未燃
成分が適正なタイミングで除去されるようになる。とこ
ろで、第1の電極の近傍に未燃成分を多量に含む被測定
ガスが存在していると、第1の電極側に移動した酸素が
第1の電極に付着している未燃成分と反応することな
く、その被測定ガス中の未燃成分と反応してしまうこと
が懸念される。
According to such a configuration, by appropriately setting the voltage application condition, the unburned components adhering to the first electrode can be removed at an appropriate timing. By the way, if there is a gas to be measured containing a large amount of unburned components near the first electrode, the oxygen that has moved to the first electrode reacts with the unburned components adhering to the first electrode. Without performing the measurement, there is a concern that the gas may react with the unburned components in the gas to be measured.

【0021】そこで、請求項10に記載した発明のよう
に、電圧印加手段は被測定ガス中における未燃成分の濃
度が所定値以下であることを前記電圧印加条件とするも
のとしている。このような構成によれば、第1の電極側
に移動する酸素のうち、被測定ガス中の未燃成分と反応
する酸素の量が減少するようになる。
Therefore, as in the invention according to claim 10, the voltage application means sets the voltage application condition such that the concentration of the unburned component in the gas to be measured is equal to or lower than a predetermined value. According to such a configuration, of the oxygen moving to the first electrode side, the amount of oxygen reacting with the unburned component in the gas to be measured is reduced.

【0022】更に、被測定ガスが燃焼機器の排出ガスで
ある場合には、請求項11に記載した発明のように、電
圧印加手段は燃焼機器に対する燃焼用燃料の供給が停止
されているときに未燃成分の濃度が所定値以下であると
判断する、といった構成とすることにより、また、被測
定ガスが希薄燃焼を実行可能な燃焼機器の排出ガスであ
る場合には、請求項12に記載した発明のように、電圧
印加手段は燃焼機器における燃焼状態が希薄燃焼状態で
あるときに未燃成分の濃度が所定値以下であると判断す
る、といった構成とすることにより、被測定ガス、即ち
排出ガス中における未燃成分の濃度が所定値以下である
ことが確実に判断され、その判断に基づいて第1の電極
に付着している未燃成分の除去処理が実行されるように
なる。尚、上記燃焼機器には、例えばガソリンエンジ
ン、ディーゼルエンジン等の内燃機関も含まれるものと
する。
Further, when the gas to be measured is the exhaust gas of the combustion equipment, the voltage applying means is provided when the supply of the combustion fuel to the combustion equipment is stopped. 13. The configuration according to claim 12, wherein it is determined that the concentration of the unburned component is equal to or lower than a predetermined value, and when the gas to be measured is exhaust gas from a combustion device capable of performing lean combustion. As in the invention described above, the voltage applying means determines that the concentration of the unburned component is equal to or lower than a predetermined value when the combustion state in the combustion equipment is the lean combustion state. It is reliably determined that the concentration of the unburned component in the exhaust gas is equal to or lower than a predetermined value, and the process of removing the unburned component attached to the first electrode is performed based on the determination. It is assumed that the combustion equipment includes an internal combustion engine such as a gasoline engine and a diesel engine.

【0023】更に、請求項13に記載した発明は、請求
項9に記載した酸素濃度検出装置において、第1の電極
に対する未燃成分の付着量を被測定ガスと第1の電極と
の接触時間に基づいて推定する推定手段を更に備え、電
圧印加手段は推定される未燃成分の付着量が所定量以上
であることを電圧印加条件とするようにしている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the oxygen concentration detecting device according to the ninth aspect, the amount of unburned components adhering to the first electrode is determined by measuring a contact time between the gas to be measured and the first electrode. The voltage application means is configured to make the estimated amount of adhesion of the unburned component equal to or more than a predetermined amount as the voltage application condition.

【0024】上記構成によれば、第1の電極に付着した
未燃成分が所定量未満であって検出精度への影響が小さ
いときには、未燃成分の除去処理が実行されないように
なる。
According to the above configuration, when the unburned component adhering to the first electrode is less than the predetermined amount and the influence on the detection accuracy is small, the process of removing the unburned component is not executed.

【0025】また、請求項14に記載した発明は、請求
項13に記載した酸素濃度検出装置において、電圧印加
手段は推定手段により推定される未燃成分の付着量が所
定量以上であり且つ未燃成分の濃度が所定値以下である
ことを電圧印加条件とするようにしている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the oxygen concentration detecting device according to the thirteenth aspect, the voltage applying means determines that the amount of unburned component adhering estimated by the estimating means is equal to or greater than a predetermined amount. The voltage application condition is such that the concentration of the fuel component is equal to or lower than a predetermined value.

【0026】上記構成によれば、請求項13に記載した
発明の作用に加えて、第1の電極側に移動する酸素のう
ち、被測定ガス中の未燃成分と反応する酸素の量が減少
するようになる。
According to the above construction, in addition to the function of the invention described in claim 13, the amount of oxygen that reacts with the unburned components in the gas to be measured among the oxygen moving to the first electrode side is reduced. I will be.

【0027】また、請求項15に記載した発明は、請求
項13又は14に記載した酸素濃度検出装置において、
被測定ガスは燃焼機器の排出ガスであり、推定手段は燃
焼機器の作動時間及び始動回数の少なくとも一方に基づ
いて第1の電極に対する未燃成分の付着量を推定するも
のとしている。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the oxygen concentration detecting device according to the thirteenth or fourteenth aspect,
The gas to be measured is the exhaust gas of the combustion equipment, and the estimating means estimates the amount of the unburned component adhered to the first electrode based on at least one of the operation time and the number of starts of the combustion equipment.

【0028】第1の電極に付着する未燃成分の量は、同
電極が燃焼機器の排出ガスに接触している時間、換言す
れば、燃焼機器の作動時間が長くなるほど増大する。ま
た、一般に、燃焼機器の始動時には、燃焼状態が不安定
となって排出ガス中の未燃成分が増大する傾向があり、
更に、始動性を向上させるために燃焼用燃料の供給量が
増量された場合にはこの傾向が顕著となる。このため、
第1の電極に付着している未燃成分の量は、燃焼機器の
始動回数が多くなるほど、換言すれば、多量の未燃成分
を含む排出ガスに接触している時間が長くなるほど増大
する。
The amount of unburned components adhering to the first electrode increases as the electrode is in contact with the exhaust gas of the combustion equipment, in other words, as the operating time of the combustion equipment increases. Also, generally, when starting the combustion equipment, the combustion state becomes unstable and the unburned components in the exhaust gas tend to increase,
Further, when the supply amount of the combustion fuel is increased in order to improve the startability, this tendency becomes remarkable. For this reason,
The amount of unburned components adhering to the first electrode increases as the number of starts of the combustion equipment increases, in other words, as the time of contact with the exhaust gas containing a large amount of unburned components increases.

【0029】上記構成によれば、請求項13又は14に
記載した発明の作用に加え、第1の電極に対する未燃成
分の付着量との相関性が高い燃焼機器の作動時間及び始
動回数の少なくとも一方に基づいて、第1の電極に対す
る未燃成分の付着量が容易に且つ正確に推定されるよう
になる。
According to the above construction, in addition to the function of the invention described in the thirteenth or fourteenth aspect, at least the operating time and the number of starts of the combustion equipment having a high correlation with the amount of the unburned component adhered to the first electrode. Based on one of them, the amount of the unburned component adhered to the first electrode can be easily and accurately estimated.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】[第1の実施形態]以下、本発明
に係る酸素濃度検出装置を窒素酸化物(以下、「NOx
」という)の濃度を検出するNOx 濃度検出装置とし
て具体化した第1の実施形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] Hereinafter, an oxygen concentration detecting apparatus according to the present invention will be described using a nitrogen oxide (hereinafter referred to as "NOx").
) Will be described as a first embodiment embodied as a NOx concentration detecting device for detecting the concentration of the NOx.

【0031】図1は、車両用ガソリンエンジン(以下、
「エンジン」と略記する)10、同エンジン10に備え
られた排出ガス再循環装置19及びNOx 濃度検出装置
をそれぞれ示す概略構成図である。
FIG. 1 shows a vehicle gasoline engine (hereinafter referred to as a gasoline engine).
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an engine 10, an exhaust gas recirculation device 19 and a NOx concentration detection device provided in the engine 10.

【0032】エンジン10は、複数の燃焼室(図示略)
を有するシリンダブロック10a及びシリンダヘッド1
0bと、各燃焼室に接続された吸気通路11及び排気通
路12とを備えている。吸気通路11には、同通路11
内を通過する吸入空気の量を調節するスロットルバルブ
16が設けられている。シリンダヘッド10bには、デ
リバリパイプ15を通じて燃料が供給されるインジェク
タ23が設けられている。排気通路12の下流側部分に
は同通路12を通過する排出ガスを浄化するための触媒
コンバータ17が設けられている。
The engine 10 has a plurality of combustion chambers (not shown).
Cylinder Block 10a Having Cylinder and Cylinder Head 1
0b, and an intake passage 11 and an exhaust passage 12 connected to each combustion chamber. The intake passage 11 has the same passage 11
A throttle valve 16 for adjusting the amount of intake air passing through the inside is provided. The cylinder head 10b is provided with an injector 23 to which fuel is supplied through the delivery pipe 15. A catalytic converter 17 for purifying exhaust gas passing through the exhaust passage 12 is provided in a downstream portion of the exhaust passage 12.

【0033】上記エンジン10において、インジェクタ
23から燃焼室内に高圧の燃料が噴射されると、その噴
射燃料は吸気通路11を通じて燃焼室内に導入された吸
入空気と混合されて混合気となる。更に、この混合気
は、点火プラグ(図示略)にて点火されることによって
燃焼室内で燃焼される。
In the engine 10, when high-pressure fuel is injected from the injector 23 into the combustion chamber, the injected fuel is mixed with the intake air introduced into the combustion chamber through the intake passage 11 to form an air-fuel mixture. Further, the air-fuel mixture is burned in a combustion chamber by being ignited by a spark plug (not shown).

【0034】ここで、本実施形態のエンジン10におい
ては、その燃焼室における燃焼方式が、混合気の空燃比
を理論空燃比に設定して燃焼を行う通常燃焼方式と、同
空燃比を理論空燃比よりも大きい希薄空燃比に設定して
燃焼を行う希薄燃焼方式との間で切り替えられるように
なっている。こうした燃焼方式の切り替えは、エンジン
10の機関運転状態に基づいて行われる。
Here, in the engine 10 of the present embodiment, the combustion system in the combustion chamber includes a normal combustion system in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to the stoichiometric air-fuel ratio and combustion, and a stoichiometric air-fuel ratio. It is possible to switch between a lean combustion system in which combustion is performed by setting a lean air-fuel ratio larger than the fuel ratio. Such switching of the combustion method is performed based on the engine operating state of the engine 10.

【0035】そして、燃焼室で燃焼された混合気は、排
出ガスとして排気通路12に導入され、触媒コンバータ
17を通過する際に、前記CO、NOx 、HCの各成分
がそれぞれ浄化された後、大気中に排出される。
The air-fuel mixture burned in the combustion chamber is introduced into the exhaust passage 12 as exhaust gas, and when passing through the catalytic converter 17, after each of the CO, NOx and HC components is purified, Released into the atmosphere.

【0036】尚、この排出ガス中には、通常、二酸化炭
素(CO2 )、一酸化炭素(CO)、酸素(O2 )、窒
素酸化物(NOx )の他、炭化水素(HC)等の燃料の
未燃成分が含まれている。また、排出ガス中における未
燃成分の濃度は、上記燃焼方式によって大きく異なって
いる。即ち、燃焼室における燃焼方式として希薄燃焼方
式が選択されている場合には、噴射燃料に対して吸入空
気量が過剰な状態にあるため、燃焼方式として通常燃焼
方式が選択されている場合と比較すると、その未燃成分
の濃度は低下するようになる。
The exhaust gas usually contains fuel such as hydrocarbon (HC) in addition to carbon dioxide (CO 2), carbon monoxide (CO), oxygen (O 2), nitrogen oxide (NOx). Contains unburned components. Further, the concentration of the unburned components in the exhaust gas greatly differs depending on the combustion method. That is, when the lean combustion method is selected as the combustion method in the combustion chamber, the intake air amount is excessive with respect to the injected fuel, and therefore, compared to the case where the normal combustion method is selected as the combustion method. Then, the concentration of the unburned component decreases.

【0037】次に、排出ガス再循環装置(以下、「EG
R(EGR:Exaust Gas Recircuration)装置」とい
う)19の構成について説明する。このEGR装置19
は周知のように、排気通路12を通過する排出ガスの一
部を吸気通路11に再循環させることにより、燃焼室
(図示略)内の燃焼温度を低下させて、排出ガスに含ま
れるNOx の量(NOx 濃度)を減少させるためのもの
である。
Next, an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as "EG
R (referred to as EGR (Exaust Gas Recircuration) device) 19 will be described. This EGR device 19
As is well known, a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage 12 is recirculated to the intake passage 11 to lower the combustion temperature in a combustion chamber (not shown) to reduce the NOx contained in the exhaust gas. This is for reducing the amount (NOx concentration).

【0038】より詳細に説明すると、このEGR装置1
9は、排気通路12と吸気通路11においてスロットル
バルブ16より下流側の部分とを接続するEGR通路2
0、同EGR通路20の途中に設けられた制御弁21、
機関運転状態を検出するための各種センサ、及びこれら
各種センサからの検出信号に基づいて制御弁21の開度
を制御する電子制御装置(以下、「ECU」という)3
0によって構成されている。
The EGR device 1 will be described in more detail.
9 is an EGR passage 2 that connects the exhaust passage 12 and a portion of the intake passage 11 downstream of the throttle valve 16.
0, a control valve 21 provided in the middle of the EGR passage 20;
Various sensors for detecting the engine operating state, and an electronic control unit (hereinafter, referred to as “ECU”) 3 that controls the opening of the control valve 21 based on detection signals from the various sensors.
0.

【0039】前記制御弁21は、EGR通路20を通じ
て再循環される排出ガス(EGRガス)の量(EGR
量)をその開度に応じて調節するためのものであり、例
えばステッピングモータ等の開度調節用のアクチュエー
タを有して構成されている。
The control valve 21 controls the amount of exhaust gas (EGR gas) recirculated through the EGR passage 20 (EGR gas).
) Is adjusted in accordance with the degree of opening, and includes an actuator for adjusting the degree of opening, such as a stepping motor.

【0040】また、上記各種センサには、例えば、回転
数センサ22及びアクセルセンサ24が含まれる。回転
数センサ22は、エンジン10のクランクシャフト(図
示略)近傍に設けられ、同クランクシャフトの回転速
度、即ち機関回転数NEに応じた検出信号をECU30
に出力する。一方、アクセルセンサ24は、運転者によ
って操作されるアクセルペダル18の近傍に設けられ、
同ペダル18の踏込量、即ちアクセル開度ACCPに応
じた検出信号をECU30に出力する。
The various sensors include, for example, a rotational speed sensor 22 and an accelerator sensor 24. The rotation speed sensor 22 is provided near a crankshaft (not shown) of the engine 10 and outputs a detection signal corresponding to the rotation speed of the crankshaft, that is, the engine speed NE.
Output to On the other hand, the accelerator sensor 24 is provided near the accelerator pedal 18 operated by the driver,
A detection signal corresponding to the depression amount of the pedal 18, that is, the accelerator opening ACCP is output to the ECU 30.

【0041】ECU30は、図1に示すように、演算処
理を実行する中央演算処理装置(CPU)31、各種制
御プログラムや制御用関数データ等が予め記憶されると
ともに、CPU31の演算処理結果等が記憶されるメモ
リ32、各種センサからの検出信号が入力される入力回
路33、インジェクタ23及び制御弁21等を駆動する
ための駆動回路34を備えている。
As shown in FIG. 1, the ECU 30 stores a central processing unit (CPU) 31 for executing arithmetic processing, various control programs, control function data, and the like. A memory 32 to be stored, an input circuit 33 to which detection signals from various sensors are input, and a drive circuit 34 for driving the injector 23, the control valve 21, and the like are provided.

【0042】このように構成されたEGR装置19にお
いて、ECU30は、機関回転数NE及びアクセル開度
ACCPに基づき目標となるEGR率(吸入空気量に対
するEGR量の比)を算出するとともに、上記NOx 濃
度検出装置により検出される排出ガスのNOx 濃度に基
づき実際のEGR率を推定する。そして、ECU30
は、これら両者が等しくなるように、制御弁21の開度
をフィードバック制御することにより、EGR率を運転
状態に適合する値に調節する。尚、NOx 濃度検出装置
によるNOx 濃度の検出手順については後述する。
In the EGR device 19 configured as described above, the ECU 30 calculates the target EGR rate (the ratio of the EGR amount to the intake air amount) based on the engine speed NE and the accelerator opening ACCP, and also sets the NOx. The actual EGR rate is estimated based on the NOx concentration of the exhaust gas detected by the concentration detecting device. And the ECU 30
Adjusts the EGR rate to a value suitable for the operating state by feedback-controlling the opening of the control valve 21 so that the two become equal. The procedure for detecting the NOx concentration by the NOx concentration detecting device will be described later.

【0043】また、ECU30は、上記のようなEGR
率に係る制御の他、スロットルバルブ16の開度制御、
燃料噴射制御、点火時期制御等を実行しており、これら
各種制御の開始及び停止は、運転者により操作されるイ
グニッションスイッチ28のオフ・オフ操作に基づいて
行われている。
The ECU 30 is provided with the above EGR
Rate control, throttle valve 16 opening control,
Fuel injection control, ignition timing control, and the like are executed, and the start and stop of these various controls are performed based on an off / off operation of an ignition switch 28 operated by a driver.

【0044】即ち、図1に示すように、ECU30に
は、イグニッションスイッチ28が接続されており、同
スイッチ28から入力回路33を通じてイグニッション
信号IGSWTが入力されている。そして、ECU30
は、イグニッションスイッチ28がオフ位置からオン位
置に操作されることにより、イグニッション信号IGS
WTが「OFF」から「ON」に切り替わった時点か
ら、上記各種制御を開始する。一方、ECU30は、イ
グニッションスイッチ28がオン位置からオフ位置に操
作されることにより、イグニッション信号IGSWTが
「ON」から「OFF」に切り替わると、燃料噴射及び
混合気の点火を中止してエンジン10の運転を停止させ
るとともに、故障診断結果や制御学習値等をメモリ32
に書き込んだ後に各種制御を停止する。
That is, as shown in FIG. 1, an ignition switch 28 is connected to the ECU 30, and an ignition signal IGSWT is input from the switch 28 through an input circuit 33. And the ECU 30
Means that the ignition switch 28 is operated from the off position to the on position, so that the ignition signal IGS
The various controls described above are started when the WT switches from “OFF” to “ON”. On the other hand, when the ignition switch 28 is operated from the ON position to the OFF position to switch the ignition signal IGSWT from “ON” to “OFF”, the ECU 30 stops the fuel injection and the ignition of the air-fuel mixture to stop the engine 10. The operation is stopped, and the failure diagnosis result and the control learning value are stored in the memory 32.
Stops various controls after writing to.

【0045】次に、NOx 濃度検出装置の構成について
説明する。このNOx 濃度検出装置は、排出ガスのNO
x 濃度を検出するためのNOx センサ500と、同NO
x センサ500と接続されて、その検出信号が入力され
るとともに、同NOx センサ500の動作を制御する前
記ECU30とにより構成されている。NOx センサ5
00は、その先端側部分が排気通路12を通過する排出
ガスと接触するように、同排気通路12においてEGR
通路20の接続部分よりも下流側の部分に取り付けられ
ている。
Next, the configuration of the NOx concentration detecting device will be described. This NOx concentration detecting device is capable of detecting NO
x NOx sensor 500 for detecting x concentration
The ECU 30 is connected to the x sensor 500, receives the detection signal, and controls the operation of the NOx sensor 500. NOx sensor 5
00 is an EGR in the exhaust passage 12 so that a tip side portion thereof comes into contact with exhaust gas passing through the exhaust passage 12.
It is attached to a portion on the downstream side of the connection portion of the passage 20.

【0046】以下、このNOx センサ500の構成につ
いて説明する。図2は、NOx センサ500において排
出ガスに接触する先端側部分の断面図である。また、図
3は図2の3−3線に沿った断面図であり、図4は図2
の4−4線に沿った断面図である。
Hereinafter, the configuration of the NOx sensor 500 will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view of a front end portion of the NOx sensor 500 that contacts exhaust gas. FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG.

【0047】これら各図に示すように、NOx センサ5
00は、全体が矩形板状をなし、ヒータ部510と同ヒ
ータ部510上に積層された検出部550とを有して構
成されている。
As shown in these figures, the NOx sensor 5
Reference numeral 00 is a rectangular plate as a whole, and includes a heater section 510 and a detection section 550 stacked on the heater section 510.

【0048】ヒータ部510は、検出部550を所定温
度にまで加熱するためのものである。このヒータ部51
0は、第1の基板層511、この第1の基板層511の
上面に積層された第2の基板層512、これら両基板層
511,512の間に介在された発熱体513、同発熱
体513を被覆する絶縁層514によって構成されてい
る。上記各基板層511,512はいずれも、ジルコニ
ア(ZrO2 )等の酸素イオン伝導性を有した固体電解
質材料によって形成されており、発熱体513は、白金
(Pt)等の電導性材料によって形成されている。ま
た、絶縁層514は、アルミナ(Al2 O3 )等の絶縁
性セラミック材料により形成されている。
The heater section 510 is for heating the detecting section 550 to a predetermined temperature. This heater section 51
0 denotes a first substrate layer 511, a second substrate layer 512 laminated on the upper surface of the first substrate layer 511, a heating element 513 interposed between the two substrate layers 511 and 512, and a heating element 513. 513 is constituted by an insulating layer 514 covering the same. Each of the substrate layers 511 and 512 is formed of a solid electrolyte material having oxygen ion conductivity such as zirconia (ZrO2), and the heating element 513 is formed of a conductive material such as platinum (Pt). ing. The insulating layer 514 is formed of an insulating ceramic material such as alumina (Al2 O3).

【0049】一方、検出部550は、第1のスペーサ層
551、第1の固体電解質層552、第2のスペーサ層
553、第2の固体電解質層554が上記第2の基板層
512の上面に順次積層されることにより構成されてい
る。これら各層551〜554はいずれも、ヒータ部5
10の各基板層511,512と同様の固体電解質材料
によって形成されている。
On the other hand, the detecting section 550 includes a first spacer layer 551, a first solid electrolyte layer 552, a second spacer layer 553, and a second solid electrolyte layer 554 on the upper surface of the second substrate layer 512. It is configured by being sequentially laminated. Each of these layers 551 to 554 is a heater section 5
It is formed of the same solid electrolyte material as the ten substrate layers 511 and 512.

【0050】図3に示すように、第2のスペーサ層55
3には、第1の矩形孔553a及び第2の矩形孔553
b、第1の矩形孔553aと外部とを連通する第1の連
通部553c、両矩形孔553a,553bを連通する
第2の連通部553dがそれぞれ形成されている。ま
た、第1のスペーサ層551には矩形状の凹部551a
が形成されている。
As shown in FIG. 3, the second spacer layer 55
3 includes a first rectangular hole 553a and a second rectangular hole 553.
b, a first communicating portion 553c for communicating the first rectangular hole 553a with the outside, and a second communicating portion 553d for communicating both rectangular holes 553a and 553b are formed. The first spacer layer 551 has a rectangular recess 551a.
Are formed.

【0051】第2の基板層512と第1の固体電解質層
552との間には、基準ガス導入空間560が設けられ
ている。この基準ガス導入空間560は、第2の基板層
512の上面、前記凹部551aの内壁面、第1の固体
電解質層552の下面によって区画形成されており、そ
の基端側部分(図2の右側部分)が開放されることによ
り、その内部に酸素分圧が既知の大気が基準ガスとして
導入されるようになっている。
A reference gas introduction space 560 is provided between the second substrate layer 512 and the first solid electrolyte layer 552. The reference gas introduction space 560 is defined by the upper surface of the second substrate layer 512, the inner wall surface of the concave portion 551a, and the lower surface of the first solid electrolyte layer 552, and has a base end portion (the right side in FIG. 2). By opening the (portion), an atmosphere with a known oxygen partial pressure is introduced as a reference gas into the portion.

【0052】第1の固体電解質層552と第2の固体電
解質層554との間には、第1室561、第2室56
2、第1の拡散律速孔563、及び第2の拡散律速孔5
64がそれぞれ設けられている。
A first chamber 561 and a second chamber 56 are provided between the first solid electrolyte layer 552 and the second solid electrolyte layer 554.
2, the first diffusion control hole 563, and the second diffusion control hole 5
64 are provided.

【0053】第1の拡散律速孔563は、排出ガスが存
在する外部と第1室561とを連通することにより、排
出ガスを所定の拡散抵抗のもとで第1室561内に導入
させるためのものであり、第1の固体電解質層552の
上面、前記第1の連通部553cの内壁面、第2の固体
電解質層554の下面によって区画形成されている。
The first diffusion-controlling hole 563 communicates the outside where the exhaust gas is present with the first chamber 561 so that the exhaust gas is introduced into the first chamber 561 under a predetermined diffusion resistance. And is defined by the upper surface of the first solid electrolyte layer 552, the inner wall surface of the first communication portion 553c, and the lower surface of the second solid electrolyte layer 554.

【0054】第1室561は、第1の拡散律速孔563
を通じて導入される排出ガスの酸素分圧を所定圧に調節
するためのものであり、第1の固体電解質層552の上
面、第1の矩形孔553aの内壁面、第2の固体電解質
層554の下面によって区画形成されている。
The first chamber 561 has a first diffusion-controlling hole 563.
To adjust the partial pressure of oxygen of the exhaust gas introduced through the first solid electrolyte layer 552, the upper surface of the first solid electrolyte layer 552, the inner wall surface of the first rectangular hole 553a, and the second solid electrolyte layer 554. It is defined by the lower surface.

【0055】また、第2の拡散律速孔564は、第1室
561及び第2室562を連通することにより、第1室
561内の排出ガスを所定の拡散抵抗のもとで第2室5
62に移動させるためのものであり、第1の固体電解質
層552の上面、第2の連通部553dの内壁面、第2
の固体電解質層554の下面によって区画形成されてい
る。
The second diffusion-controlling hole 564 communicates the exhaust gas in the first chamber 561 with the second chamber 5 under a predetermined diffusion resistance by communicating the first chamber 561 and the second chamber 562.
62, the upper surface of the first solid electrolyte layer 552, the inner wall surface of the second communication portion 553d, and the second
Are defined by the lower surface of the solid electrolyte layer 554.

【0056】第2室562は、第1室561から導入さ
れる排出ガスのNOx 濃度を検出するためのものであ
り、第1の固体電解質層552の上面、第2の矩形孔5
53bの内壁面、第2の固体電解質層554の下面によ
って区画形成されている。
The second chamber 562 is for detecting the NOx concentration of the exhaust gas introduced from the first chamber 561, and is provided on the upper surface of the first solid electrolyte layer 552, the second rectangular hole 5
The inner wall surface of the second solid electrolyte layer 554 is defined by the lower surface of the second solid electrolyte layer 554.

【0057】第2の固体電解質層554の下面において
第1室561の内部に位置する部分には、Pt等の金属
とZrO2 等のセラミックスとからなる多孔質サーメッ
ト材料により矩形板状に形成された内側ポンプ電極57
0が設けられている。また、第2の固体電解質層554
の上面において内側ポンプ電極570と対応する部分に
は、同内側ポンプ電極570と同様の多孔質サーメット
材料により矩形板状に形成された外側ポンプ電極571
が設けられている。
A portion of the lower surface of the second solid electrolyte layer 554 located inside the first chamber 561 is formed in a rectangular plate shape from a porous cermet material made of a metal such as Pt and a ceramic such as ZrO 2. Inner pump electrode 57
0 is provided. In addition, the second solid electrolyte layer 554
A portion corresponding to the inner pump electrode 570 on the upper surface of the outer pump electrode 571 formed in a rectangular plate shape by the same porous cermet material as the inner pump electrode 570 is provided.
Is provided.

【0058】内側ポンプ電極570及び外側ポンプ電極
571と、第2の固体電解質層554において両電極5
70,571に挟まれた部分とにより、第1室561と
外部との間で酸素を移動(ポンピング)させるための主
ポンプセル572が構成されている。
The inner pump electrode 570 and the outer pump electrode 571 and the second solid electrolyte layer 554
A main pump cell 572 for moving (pumping) oxygen between the first chamber 561 and the outside is constituted by the portion sandwiched between 70 and 571.

【0059】この主ポンプセル572において、内側ポ
ンプ電極570と外側ポンプ電極571との間に制御電
圧(ポンプ電圧)Vp1が印加されると、その制御電圧
Vp1の大きさに応じた量の酸素が第2の固体電解質層
554を介して第1室561から外部に、或いは外部か
ら第1室561にポンピングされる。従って、この制御
電圧Vp1を制御することにより、第1室561内にお
ける酸素分圧(酸素濃度)を所望の値に調節することが
できる。
In the main pump cell 572, when a control voltage (pump voltage) Vp1 is applied between the inner pump electrode 570 and the outer pump electrode 571, an amount of oxygen corresponding to the magnitude of the control voltage Vp1 is discharged. It is pumped from the first chamber 561 to the outside or from the outside to the first chamber 561 via the second solid electrolyte layer 554. Therefore, by controlling the control voltage Vp1, the oxygen partial pressure (oxygen concentration) in the first chamber 561 can be adjusted to a desired value.

【0060】また、第1の固体電解質層552の上面に
おいて第2室562の内部に位置する部分には、検出電
極580が設けられている。一方、第1の固体電解質層
552の下面において検出電極580と対応する部分に
は、基準ガス導入空間560内の大気と接触する基準電
極581が設けられている。
A detection electrode 580 is provided on a portion of the upper surface of the first solid electrolyte layer 552 located inside the second chamber 562. On the other hand, at a portion corresponding to the detection electrode 580 on the lower surface of the first solid electrolyte layer 552, a reference electrode 581 that is in contact with the atmosphere in the reference gas introduction space 560 is provided.

【0061】検出電極580は、基準電極581ととも
にポンピング電極として機能する他、NOx 還元触媒と
しての機能を併せ有するものであり、ロジウム(Rh)
に対して重量比が1〜5%のPtが均一に添加された金
属と、ZrO2 等のセラミックスとからなる多孔質サー
メット材料によって矩形板状に形成されている。一方、
基準電極581は、前記各ポンプ電極570,571と
同様、Pt等の金属とZrO2 等のセラミックスとから
なる多孔質サーメット材料によって矩形板状に形成され
ている。
The detection electrode 580 functions not only as a pumping electrode together with the reference electrode 581 but also as a NOx reduction catalyst, and is provided with rhodium (Rh).
It is formed in a rectangular plate shape by a porous cermet material composed of a metal to which Pt is uniformly added at a weight ratio of 1 to 5% and a ceramic such as ZrO2. on the other hand,
Like the pump electrodes 570 and 571, the reference electrode 581 is formed in a rectangular plate shape using a porous cermet material made of a metal such as Pt and a ceramic such as ZrO2.

【0062】検出電極580及び基準電極581と、第
1の固体電解質層552において両電極580,581
に挟まれた部分とにより、第2室562と基準ガス導入
空間560との間で酸素をポンピングするための測定用
ポンプセル582が構成されている。
In the first solid electrolyte layer 552, both electrodes 580, 581
Constitutes a measurement pump cell 582 for pumping oxygen between the second chamber 562 and the reference gas introduction space 560.

【0063】前述したように、第1室561において酸
素分圧が所定圧に調節された排出ガスは、第2の拡散律
速孔564を通じて第2室562に導入され、検出電極
580に接触する。そして、この排出ガスが検出電極5
80の還元作用によって窒素(N2 )とO2 とに分解さ
れることにより、検出電極580の近傍における酸素分
圧は排出ガス中に含まれるNOx 濃度に応じた圧力値と
なる。
As described above, the exhaust gas whose oxygen partial pressure has been adjusted to a predetermined pressure in the first chamber 561 is introduced into the second chamber 562 through the second diffusion-controlling hole 564, and comes into contact with the detection electrode 580. The exhaust gas is used as the detection electrode 5
By being decomposed into nitrogen (N2) and O2 by the reducing action of 80, the oxygen partial pressure near the detection electrode 580 becomes a pressure value corresponding to the NOx concentration contained in the exhaust gas.

【0064】更に、測定用ポンプセル582において、
検出電極580と基準電極581との間に一定の検出用
電圧(ポンプ電圧)Vp2が印加されると、検出電極5
80近傍のO2 が酸素イオン(O2-)となって検出電極
580から基準電極581にポンピングされる。その結
果、検出電極580及び基準電極581間には、NOx
の還元分解によって生成されたO2 の濃度に応じたポン
プ電流Ip2が流れるようになる。従って、このポンプ
電流Ip2の値に基づいてNOx 濃度を検出することが
できる。
Further, in the measurement pump cell 582,
When a constant detection voltage (pump voltage) Vp2 is applied between the detection electrode 580 and the reference electrode 581, the detection electrode 5
O2 near 80 becomes oxygen ions (O2-) and is pumped from the detection electrode 580 to the reference electrode 581. As a result, NOx is present between the detection electrode 580 and the reference electrode 581.
Pump current Ip2 corresponding to the concentration of O2 generated by the reductive decomposition of Therefore, the NOx concentration can be detected based on the value of the pump current Ip2.

【0065】因みに、この場合、検出電極580近傍の
酸素イオンを基準電極581にポンピングするため、検
出用電圧Vp2は検出電極580を負極、基準電極58
1を正極として両電極580,581間に印加される。
In this case, since the oxygen ions near the detection electrode 580 are pumped to the reference electrode 581, the detection voltage Vp2 is set such that the detection electrode 580 is a negative electrode and the reference electrode 58
1 is applied between both electrodes 580 and 581 with the positive electrode as the positive electrode.

【0066】また、内側ポンプ電極570及び基準電極
581と、第2の固体電解質層554、第2のスペーサ
層553、第1の固体電解質層552の各層とにより、
第1室561内の酸素分圧を検出するための制御用酸素
分圧検出セル590が構成されている。
Further, the inner pump electrode 570 and the reference electrode 581, and the respective layers of the second solid electrolyte layer 554, the second spacer layer 553, and the first solid electrolyte layer 552,
A control oxygen partial pressure detection cell 590 for detecting the oxygen partial pressure in the first chamber 561 is configured.

【0067】この制御用酸素分圧検出セル590では、
第1室561の排出ガスが内側ポンプ電極570に接触
するとともに、基準ガス導入空間560の大気が基準電
極581に接触することにより、これら排出ガスと大気
との酸素分圧差に基づいた起電力V1が両電極570,
581間に発生する。従って、この起電力V1の大きさ
に基づいて第1室561内の酸素分圧を検出することが
できる。
In the control oxygen partial pressure detection cell 590,
When the exhaust gas of the first chamber 561 contacts the inner pump electrode 570 and the atmosphere of the reference gas introduction space 560 contacts the reference electrode 581, the electromotive force V1 based on the oxygen partial pressure difference between the exhaust gas and the atmosphere. Are both electrodes 570,
Occurs during 581. Therefore, the oxygen partial pressure in the first chamber 561 can be detected based on the magnitude of the electromotive force V1.

【0068】次に、NOx 濃度検出装置によるNOx 濃
度の検出手順について説明する。NOx 濃度の検出を開
始するのに先立ち、ECU30は駆動回路34を通じて
ヒータ部510の発熱体513を通電制御することによ
り、同発熱体513を発熱させ、その熱により検出部5
50を所定温度(例えば、400〜900℃)にまで加
熱する。その結果、検出部550の各層551〜554
は、酸素イオンが移動可能な状態、即ち、活性化された
状態になる。
Next, the procedure for detecting the NOx concentration by the NOx concentration detecting device will be described. Before starting the detection of the NOx concentration, the ECU 30 controls the energization of the heating element 513 of the heater section 510 through the drive circuit 34 to cause the heating element 513 to generate heat.
50 is heated to a predetermined temperature (for example, 400 to 900 ° C.). As a result, each layer 551 to 554 of the detection unit 550
Becomes a state where oxygen ions can move, that is, an activated state.

【0069】次に、ECU30は、駆動回路34を通じ
て主ポンプセル572の内側ポンプ電極570及び外側
ポンプ電極571間に制御電圧Vp1を印加するととも
に、その制御電圧Vp1の大きさを制御用酸素分圧検出
セル590の起電力V1に基づいて制御する。より具体
的に説明すると、ECU30のメモリ32には、第1室
561内の酸素分圧が極めて低い所定値(例えば、1×
10^-8 〜1.7×10^-4 atm)となるときの起電
力V1の値が記憶されており、ECU30は、起電力V
1がこの値と等しくなるように、制御電圧Vp1の大き
さをフィードバック制御する。その結果、第1室561
における排出ガスの酸素分圧は低下し、同第1室561
から第2の拡散律速孔564を通じて第2室562に導
入される排出ガスは、分子単体としての酸素を殆ど含ま
ない状態となる。
Next, the ECU 30 applies the control voltage Vp1 between the inner pump electrode 570 and the outer pump electrode 571 of the main pump cell 572 through the drive circuit 34, and detects the magnitude of the control voltage Vp1 to detect the control oxygen partial pressure. Control is performed based on the electromotive force V1 of the cell 590. More specifically, the memory 32 of the ECU 30 stores a very low oxygen partial pressure in the first chamber 561 at a predetermined value (for example, 1 ×
The value of the electromotive force V <b> 1 at the time when the voltage is 10 ^ −8 to 1.7 × 10 ^ −4 atm) is stored.
The magnitude of the control voltage Vp1 is feedback-controlled so that 1 becomes equal to this value. As a result, the first room 561
The partial pressure of oxygen in the exhaust gas at
The exhaust gas introduced into the second chamber 562 through the second diffusion-controlling hole 564 contains almost no oxygen as a single molecule.

【0070】更に、ECU30は、駆動回路34を通じ
て測定用ポンプセル582の検出電極580及び基準電
極581間に検出用電圧Vp2を印加するとともに、こ
れら両電極間580,581に流れるポンプ電流Ip2
を入力回路33を通じて読み込む。前述したように、こ
のポンプ電流Ip2は、NOx の還元分解によって生成
されたO2 の濃度に応じて変化するものであるため、E
CU30は、このポンプ電流Ip2の大きさに基づいて
NOx 濃度を検出することができる。
Further, the ECU 30 applies the detection voltage Vp2 between the detection electrode 580 and the reference electrode 581 of the measurement pump cell 582 through the drive circuit 34, and also supplies the pump current Ip2 flowing between these electrodes 580 and 581.
Is read through the input circuit 33. As described above, since the pump current Ip2 changes according to the concentration of O2 generated by the reductive decomposition of NOx,
The CU 30 can detect the NOx concentration based on the magnitude of the pump current Ip2.

【0071】ところで、本実施形態のNOx センサ50
0は、エンジン10の排気通路12に取り付けられてい
るため、同エンジン10の運転中は、HC等の未燃成分
を含む排出ガスに常に晒された状態にある。このため、
排出ガスに接触した総時間が長くなると、多量の未燃成
分がNOx センサ500の検出電極580に付着するこ
とがある。
By the way, the NOx sensor 50 of this embodiment
Since 0 is attached to the exhaust passage 12 of the engine 10, the engine 10 is always exposed to exhaust gas containing unburned components such as HC during operation of the engine 10. For this reason,
If the total time of contact with the exhaust gas increases, a large amount of unburned components may adhere to the detection electrode 580 of the NOx sensor 500.

【0072】そして、検出電極580に多量の未燃成分
が付着すると、図5に示すように、その未燃成分(同図
ではHCとして例示)と第2室562中のNOx (同図
では一酸化窒素(NO)として例示)とが反応すること
により、NOx と比較して反応性が極めて低い、水蒸気
(H2 0)、CO2 、N2 が生成されるようになる。そ
の結果、これらH2 OやCO2 は検出電極580によっ
て還元されることは殆どないため、ポンプ電流Ip2が
減少し、同ポンプ電流Ip2とNOx 濃度との相関性が
低下することにより、NOx 濃度検出の精度悪化を招く
こととなる。
When a large amount of unburned components adheres to the detection electrode 580, as shown in FIG. 5, the unburned components (shown as HC in FIG. 5) and NOx in the second chamber 562 (one in FIG. 5). By reacting with nitrogen oxide (NO), water vapor (H20), CO2, and N2, which are extremely low in reactivity as compared with NOx, are generated. As a result, since H2 O and CO2 are hardly reduced by the detection electrode 580, the pump current Ip2 decreases, and the correlation between the pump current Ip2 and the NOx concentration decreases. Accuracy will be degraded.

【0073】そこで、本実施形態のNOx 濃度検出装置
では、こうした未燃成分を除去するための処理(以下、
「未燃成分除去処理」という)を実行するようにしてい
る。以下、この「未燃成分除去処理」に関する処理手順
について説明する。
Therefore, in the NOx concentration detecting apparatus of the present embodiment, a process for removing such unburned components (hereinafter, referred to as a process).
"The unburned component removal process" is executed. Hereinafter, a processing procedure regarding the “unburned component removal processing” will be described.

【0074】まず、ECU30は、この「未燃成分除去
処理」を行うのに先立ち、NOx 濃度の検出を一時的に
停止する。即ち、ECU30は、主ポンプセル572に
対する制御電圧Vp1の印加、測定用ポンプセル582
に対する検出用電圧Vp2の印加、制御用酸素分圧検出
セル590における起電力V1の検出、及び測定用ポン
プセル582におけるポンプ電流Ip2の検出をいずれ
も停止する。
First, prior to performing the "unburned component removing process", the ECU 30 temporarily stops the detection of the NOx concentration. That is, the ECU 30 applies the control voltage Vp1 to the main pump cell 572, and the measurement pump cell 582
, The detection of the electromotive force V1 in the control oxygen partial pressure detection cell 590, and the detection of the pump current Ip2 in the measurement pump cell 582 are all stopped.

【0075】次に、ECU30は、駆動回路34を通じ
て測定用ポンプセル582の各電極580,581間
に、検出用電圧Vp2とはその極性が反転された所定の
大きさ(例えば、0.5〜1.0V)の電極処理用電圧
Vrを連続的に印加する。この場合、電極処理用電圧V
rは、検出電極580を正極、基準電極581を負極と
して両電極間580,581に印加される。そして、こ
のように両電極580,581の間に電極処理用電圧V
rが印加される結果、基準ガス導入空間560内の大気
に含まれるO2 は、酸素イオンとなって基準電極581
から検出電極580にポンピングされるようになる。こ
のため、図6に示すように、検出電極580に付着して
いる未燃成分(HC)は、検出電極580にポンピング
されたO2と反応(酸化)して燃焼し、H2 O及びCO2
(気体)となって検出電極580から除去される。
Next, the ECU 30 determines between the electrodes 580 and 581 of the measurement pump cell 582 through the drive circuit 34 a predetermined magnitude (for example, 0.5 to 1) whose polarity is inverted with respect to the detection voltage Vp2. .0 V) is continuously applied. In this case, the electrode processing voltage V
r is applied between the two electrodes 580 and 581 using the detection electrode 580 as a positive electrode and the reference electrode 581 as a negative electrode. Then, as described above, the electrode processing voltage V is applied between the two electrodes 580 and 581.
As a result of the application of r, O2 contained in the air in the reference gas introduction space 560 becomes oxygen ions and becomes a reference electrode 581.
, And is pumped to the detection electrode 580. For this reason, as shown in FIG. 6, the unburned components (HC) adhering to the detection electrode 580 react (oxidize) with O2 pumped by the detection electrode 580 and burn, and H2O and CO2
(Gas) and is removed from the detection electrode 580.

【0076】従って、本実施形態によれば、上記のよう
な「未燃成分除去処理」を定期的に実行することによ
り、排出ガス中の未燃成分が検出電極580に付着する
ことに起因した検出精度の悪化を防止することができ
る。
Therefore, according to the present embodiment, the above-described “unburned component removal processing” is periodically executed, so that the unburned components in the exhaust gas adhere to the detection electrode 580. Deterioration of detection accuracy can be prevented.

【0077】また、本実施形態では、Ptを含む多孔質
サーメット材料により検出電極580を形成するように
しているが、このPtは、酸化反応速度を増大させる酸
化触媒としての機能を有しているため、検出電極580
にポンピングされたO2 と未燃成分との酸化反応が、こ
のPtの触媒作用によって促進されるようになる。その
結果、「未燃成分除去処理」に要する電力消費量を増大
させることなく、未燃成分を速やかに且つ確実に除去す
ることができる。
In the present embodiment, the detection electrode 580 is formed of a porous cermet material containing Pt, but this Pt has a function as an oxidation catalyst for increasing the oxidation reaction rate. Therefore, the detection electrode 580
The oxidation reaction between O2 and the unburned components pumped by the Pt is promoted by the catalytic action of Pt. As a result, the unburned components can be quickly and reliably removed without increasing the power consumption required for the “unburned component removal process”.

【0078】ところで、検出電極580におけるPtの
含有量が多い場合、上記のような酸化反応を促進させる
点では有効であるものの、Rhの還元作用がPtによっ
て阻害されることから、NOx センサ500のS/N比
(Signal-to-Noise ratio)が低下するおそれがある。
一方、検出電極580におけるPtの含有量が少ない場
合、こうしたS/N比の低下は抑えられるものの、未燃
成分を十分に除去することができなくおそれがある。従
って、NOx センサ500の本来の機能を維持しつつ、
未燃成分を確実に除去するうえでは、検出電極580に
おけるPtの含有量、特に還元触媒であるRhに対する
Ptの重量比を適宜設定することが重要になる。
When the content of Pt in the detection electrode 580 is large, it is effective in promoting the oxidation reaction as described above, but since the reduction action of Rh is inhibited by Pt, the NOx sensor 500 The S / N ratio (Signal-to-Noise ratio) may be reduced.
On the other hand, when the content of Pt in the detection electrode 580 is small, such a decrease in the S / N ratio is suppressed, but the unburned components may not be sufficiently removed. Therefore, while maintaining the original function of the NOx sensor 500,
In order to reliably remove unburned components, it is important to appropriately set the content of Pt in the detection electrode 580, particularly the weight ratio of Pt to Rh as a reduction catalyst.

【0079】この点、本実施形態では、上記PtのRh
に対する重量比を1〜5%に設定するようにしている。
従って、Rhにおける還元作用の低下が極力抑えられた
うえで、Ptによる未燃成分の酸化促進作用が確実に奏
せられるようになる。その結果、本実施形態によれば、
還元作用の低下に起因した上記S/N比の低下を抑制し
つつ、未燃成分を確実に除去することができる。
In this regard, in the present embodiment, the Rh of the Pt is
Is set to 1 to 5%.
Therefore, the reduction of the reduction effect of Rh is suppressed as much as possible, and the effect of promoting the oxidation of the unburned components by Pt can be reliably achieved. As a result, according to the present embodiment,
The unburned components can be reliably removed while suppressing the decrease in the S / N ratio caused by the decrease in the reducing action.

【0080】また、本実施形態の構成とは異なり、第2
の固体電解質層554の上面に排出ガスに接触する別の
電極を設け、この電極と検出電極580との間に電極処
理用電圧Vrを印加することにより、排出ガス中のO2
を検出電極580側にポンピングして、同電極580上
の未燃成分を燃焼させることも可能である。しかしなが
ら、こうした構成にあっては、排出ガス中に含まれるO
2 が大気と比較して少ないため、短時間に多量のO2 を
検出電極580側にポンピングするためには、電極処理
用電圧Vrを相対的に大きく設定しなければならず、
「未燃成分除去処理」に要する電力消費量の増大を招く
こととなる。
Further, unlike the configuration of the present embodiment, the second
Another electrode is provided on the upper surface of the solid electrolyte layer 554 in contact with the exhaust gas, and an electrode processing voltage Vr is applied between this electrode and the detection electrode 580, so that O2 in the exhaust gas is
Can be pumped toward the detection electrode 580 to burn unburned components on the electrode 580. However, in such a configuration, the O
2 is smaller than that in the atmosphere, and in order to pump a large amount of O2 to the detection electrode 580 in a short time, the electrode processing voltage Vr must be set relatively high.
This leads to an increase in power consumption required for the “unburned component removal processing”.

【0081】一方、本実施形態では、大気に接触する基
準電極581と検出電極580との間に電極処理用電圧
Vrを印加することにより、その大気に含まれるO2 を
検出電極580側にポンピングするようにしているた
め、こうした電力消費量を極力抑えつつ、未燃成分を速
やかに且つ確実に除去することができる。
On the other hand, in the present embodiment, by applying the electrode processing voltage Vr between the reference electrode 581 and the detection electrode 580 which are in contact with the atmosphere, O2 contained in the atmosphere is pumped to the detection electrode 580 side. Thus, unburned components can be quickly and reliably removed while minimizing such power consumption.

【0082】次に、上記「未燃成分除去処理」を適切な
タイミングで実行するための制御手順について説明す
る。まず、「未燃成分除去処理」の実行時期を判定する
際の判定手順について説明する。
Next, a control procedure for executing the “unburned component removal processing” at an appropriate timing will be described. First, a procedure for determining the execution timing of the “unburned component removal processing” will be described.

【0083】図7は、ECU30により所定時間間隔毎
の割込処理として実行される「除去処理時期判定ルーチ
ン」の各処理を示すフローチャートである。処理がこの
ルーチンに移行すると、ECU30は、ステップ100
においてメモリ32に記憶されている経過時間CTIM
E及び始動回数CSTATをそれぞれ読み込む。
FIG. 7 is a flowchart showing each processing of a "removal processing timing determination routine" executed by the ECU 30 as an interrupt processing at predetermined time intervals. When the process proceeds to this routine, the ECU 30 proceeds to step 100
The elapsed time CTIM stored in the memory 32
E and the number of starts CSTAT are read.

【0084】ここで、経過時間CTIMEは、「未燃成
分除去処理」が終了してからのエンジン10の総運転時
間に相当するものであり、「未燃成分除去処理」が実行
されていないときには「1」ずつインクリメントされ、
同「未燃成分除去処理」が終了して所定時間が経過した
ときに「0」にリセットされるカウンタ値である。
Here, the elapsed time CTIME corresponds to the total operating time of the engine 10 after the "unburned component removal process" is completed, and when the "unburned component removal process" is not executed. Incremented by "1",
This is a counter value that is reset to “0” when a predetermined period of time has elapsed after the “unburned component removal process” ends.

【0085】また、始動回数CSTATは、「未燃成分
除去処理」が終了してからのエンジン10の始動回数を
示すものであり、エンジン10が始動される度に「1」
ずつインクリメントされ、「未燃成分除去処理」が終了
して所定時間が経過したときに「0」にリセットされる
カウンタ値である。尚、これら経過時間CTIME及び
始動回数CSTATの各値は、イグニッションスイッチ
28がオフ操作されてエンジン10の運転が停止された
後も、ECU30のメモリ32に記憶保持されている。
The number of starts CSTAT indicates the number of starts of the engine 10 after the "unburned component removing process" is completed, and is set to "1" every time the engine 10 is started.
This is a counter value that is incremented by one, and is reset to “0” when a predetermined time has elapsed after the “unburned component removal process” ends. The values of the elapsed time CTIME and the number of times of start CSTAT are stored in the memory 32 of the ECU 30 even after the operation of the engine 10 is stopped by turning off the ignition switch 28.

【0086】次に、ECU30は、ステップ102にお
いてイグニッション信号IGSWTが「OFF」から
「ON」に切り替わったか否か、即ち、今回の制御周期
がエンジン10の始動時であるか否かを判断する。ここ
で始動時である旨判断された場合、ECU30は、ステ
ップ103において、前記始動回数CSTATを「1」
だけインクリメントする。このステップ103の処理を
実行した後、又はステップ102において始動時ではな
い旨判断された場合、ECU30は、処理をステップ1
04に移行する。
Next, the ECU 30 determines whether or not the ignition signal IGSWT has been switched from "OFF" to "ON" in step 102, that is, whether or not the current control cycle is when the engine 10 is started. If it is determined that the engine is at the start, the ECU 30 determines in step 103 that the number of starts CSTAT is “1”.
Only increment. After executing the process of step 103, or when it is determined in step 102 that the engine is not at the start, the ECU 30 executes the process in step 1
Move to 04.

【0087】ステップ104において、ECU30は、
前記始動回数CSTATと判定値JCSTATとを比較
する。ここで始動回数CSTATが判定値JCSTAT
未満である旨判断された場合、ECU30は、処理をス
テップ106に移行する。そして、ステップ106にお
いて、ECU30は、前記経過時間CTIMEと判定値
JCTIMEとを比較する。
In step 104, the ECU 30
The number of starts CSTAT is compared with a judgment value JCSTAT. Here, the number of starts CSTAT is equal to the judgment value JCSTAT.
If it is determined that the value is less than the predetermined value, the ECU 30 shifts the processing to step 106. Then, in step 106, the ECU 30 compares the elapsed time CTIME with the determination value JCTIME.

【0088】ここで、上記各判定値JCSTAT,JC
TIMEはいずれも、測定用ポンプセル582の検出電
極580に付着した未燃成分が所定量以上に達したか否
かを判断するためのものであり、未燃成分に対する検出
電極580の親和性や排出ガスの成分特性等を考慮した
実験によって求められ、予めメモリ32に記憶されてい
る値である。
Here, the respective judgment values JCSTAT, JC
TIME is used to determine whether the amount of unburned components adhered to the detection electrode 580 of the measurement pump cell 582 has reached a predetermined amount or more. This is a value obtained by an experiment in consideration of gas component characteristics and the like, and is stored in the memory 32 in advance.

【0089】エンジン10の始動時には、燃焼室におけ
る燃焼状態が不安定となって排出ガス中の未燃成分が増
大する傾向がある。特に、始動時においては燃焼状態を
安定させるために、インジェクタ23から噴射される燃
料が始動完了後と比較して増量されることから、排出ガ
ス中の未燃成分が更に増大するようになる。
When the engine 10 is started, the combustion state in the combustion chamber becomes unstable, and unburned components in the exhaust gas tend to increase. In particular, at the time of startup, the amount of fuel injected from the injector 23 is increased as compared to that after completion of startup in order to stabilize the combustion state, so that the unburned components in the exhaust gas further increase.

【0090】このため、始動回数CSTATが大きくな
るほど、未燃成分を多く含む排出ガスが検出電極580
に接触している時間が長くなることになるため、検出電
極580に対する未燃成分の付着量が増大していると推
定できる。
Therefore, as the number of times of start CSTAT increases, the exhaust gas containing a large amount of unburned components is detected by the detection electrode 580.
It can be estimated that the amount of unburned component adhering to the detection electrode 580 is increased because the time of contact with the electrode becomes longer.

【0091】また、経過時間CTIMEに関しても同様
に、同経過時間CTIMEが長くなるほど、検出電極5
80が排出ガスに接触している時間が長くなることか
ら、検出電極580に対する未燃成分の付着量が増大し
ていると推定できる。
Similarly, as to the elapsed time CTIME, the longer the elapsed time CTIME, the more the detection electrode 5
Since the time during which the gas 80 is in contact with the exhaust gas becomes longer, it can be estimated that the amount of unburned components attached to the detection electrode 580 is increased.

【0092】従って、始動回数CSTATや経過時間C
TIMEが適宜求められた上記判定値JCSTAT,J
CTIME以上となった場合には、未燃成分の付着量が
所定量に達したものと判断することができる。即ち、ス
テップ104において始動回数CSTATが判定値JC
STAT以上である旨判断された場合や、ステップ10
6において経過時間CTIMEが判定値JCTIME以
上である旨判断された場合はいずれも、ECU30は、
未燃成分の付着量が所定量に達したものとして、処理を
ステップ110に移行する。
Therefore, the number of starts CSTAT and the elapsed time C
The determination values JCSTAT and JC for which the TIME has been appropriately obtained.
When it becomes CTIME or more, it can be determined that the adhesion amount of the unburned component has reached a predetermined amount. That is, in step 104, the number of starts CSTAT is determined by the judgment value JC.
If it is determined that the value is not less than STAT,
6, the ECU 30 determines whether the elapsed time CTIME is equal to or greater than the determination value JCTIME.
Assuming that the unburned component adhesion amount has reached the predetermined amount, the process proceeds to step 110.

【0093】ステップ110において、ECU30は、
除去処理実行フラグXHCRMVが「0」に設定されて
いる否かを判断する。この除去処理実行フラグXHCR
MVは、「未燃成分除去処理」を開始する条件が満たさ
れているか否かを判断するためのものであり、検出電極
580に対する未燃成分の付着量が増大していると判断
されたとき(ステップ104,106で否定判断された
とき)に「1」に設定され、「未燃成分除去処理」が終
了して所定時間が経過したときに「0」に設定されるフ
ラグである。
In step 110, the ECU 30
It is determined whether or not the removal processing execution flag XHCRMV is set to “0”. This removal processing execution flag XHCR
The MV is for determining whether or not a condition for starting the “unburned component removal process” is satisfied. When it is determined that the amount of unburned component adhered to the detection electrode 580 is increased. This flag is set to "1" (when a negative determination is made in steps 104 and 106) and set to "0" when a predetermined time has elapsed after the "unburned component removal processing" has been completed.

【0094】ステップ110において除去処理実行フラ
グXHCRMVが「0」に設定されている旨判断された
場合、ECU30は、ステップ112において、この除
去処理実行フラグXHCRMVを「1」に設定する。一
方、ステップ110において除去処理実行フラグXHC
RMVが「1」に設定されている旨判断された場合、E
CU30は、本ルーチンの処理を一旦終了する。
If it is determined in step 110 that the removal processing execution flag XHCRMV is set to “0”, the ECU 30 sets this removal processing execution flag XHCRMV to “1” in step 112. On the other hand, in step 110, the removal processing execution flag XHC
If it is determined that the RMV is set to "1", E
The CU 30 once ends the processing of this routine.

【0095】これに対して、ステップ106において経
過時間CTIMEが判定値JCTIME未満である旨判
断された場合、検出電極580に対する未燃成分の付着
量が未だ所定量に達していないものとして、ECU30
は処理をステップ108に移行する。そして、ステップ
108において、ECU30は、経過時間CTIMEを
「1」だけインクリメントした後、本ルーチンの処理を
一旦終了する。
On the other hand, if it is determined in step 106 that the elapsed time CTIME is less than the determination value JCTIME, the ECU 30 determines that the amount of unburned component adhering to the detection electrode 580 has not yet reached the predetermined amount.
Shifts the processing to step 108. Then, in step 108, the ECU 30 increments the elapsed time CTIME by “1”, and thereafter ends the processing of this routine once.

【0096】以上説明した「除去処理時期判定ルーチ
ン」の各処理により、検出電極580に対する未燃成分
の付着量が所定量に達した場合には、除去処理実行フラ
グXHCRMVが「1」に設定される。一方、未燃成分
の付着量が所定量に達していない場合には、経過時間C
TIMEがインクリメントされるとともに、エンジン1
0が始動される度に始動回数CSTATがインクリメン
トされ、それら各カウンタ値CTIME,CSTATが
メモリ32に記憶保持されることとなる。
When the amount of unburned component adhering to the detection electrode 580 reaches a predetermined amount by the above-described processes of the “removal process timing determination routine”, the removal process execution flag XHCRMMV is set to “1”. You. On the other hand, if the amount of the unburned component has not reached the predetermined amount, the elapsed time C
TIME is incremented and the engine 1
Every time 0 is started, the number of starts CSTAT is incremented, and the respective counter values CTIME and CSTAT are stored and held in the memory 32.

【0097】次に、「未燃成分除去処理」を実行する際
の制御手順について説明する。図8は、ECU30によ
り所定時間間隔毎の割込処理として実行される「除去処
理ルーチン」の各処理を示すフローチャートである。
Next, a control procedure for executing the “unburned component removing process” will be described. FIG. 8 is a flowchart showing each process of a “removal process routine” executed by the ECU 30 as an interrupt process at predetermined time intervals.

【0098】処理がこのルーチンに移行すると、ECU
30は、ステップ200においてディレイフラグXDL
Yが「0」に設定されているか否かを判定する。このデ
ィレイフラグXDLYは、後述する「検出モード移行処
理」が実行されているか否かを判断するためのものであ
り、「未燃成分除去処理」が終了したときに「1」に設
定され、同処理が終了してから所定時間が経過したとき
に「0」に設定されるフラグである。
When the process proceeds to this routine, the ECU
30 is the delay flag XDL in step 200
It is determined whether or not Y is set to “0”. This delay flag XDLY is for determining whether or not a “detection mode transition process” described later is being executed, and is set to “1” when the “unburned component removal process” is completed. This flag is set to “0” when a predetermined time has elapsed from the end of the processing.

【0099】ステップ200において、ディレイフラグ
XDLYが「0」に設定されている旨判断された場合、
即ち上記「検出モード移行処理」がまだ開始されていな
い場合、ECU30は、ステップ202において、前述
した除去処理実行フラグXHCRMVが「1」に設定さ
れているか否かを判断する。ここで除去処理実行フラグ
XHCRMVが「0」に設定されている旨判断された場
合、ECU30は本ルーチンの処理を一旦終了する。
If it is determined in step 200 that the delay flag XDLY is set to "0",
That is, if the “detection mode transition process” has not been started, the ECU 30 determines in step 202 whether the above-described removal process execution flag XHCRMV is set to “1”. Here, if it is determined that the removal processing execution flag XHCRMV is set to “0”, the ECU 30 once ends the processing of this routine.

【0100】一方、ステップ202において除去処理実
行フラグXHCRMVが「1」に設定されている旨判断
された場合、ECU30は、ステップ204において更
に、エンジン10の燃焼室内に供給されている混合気が
希薄混合気であるか否かを判断する。ここで、ECU3
0は、以下の各条件[1],[2]の少なくとも一方が
満たされている場合に、混合気が希薄混合気である旨判
断する。 [1]燃焼方式として前記希薄燃焼方式が選択されてい
ること [2]燃料カット制御が実行中であること 上記条件[1]が満たされる場合としては、例えば、暖
機運転時ではないこと、急加速時のような高負荷運転時
ではないこと等々の条件が全て満たされている場合が挙
げられる。因みに、これら各条件の一つが満たされてい
ない場合には、燃焼方式として前記通常燃焼方式が選択
されることになる。
On the other hand, if it is determined in step 202 that the removal processing execution flag XHCRMV is set to “1”, the ECU 30 further proceeds to step 204 where the mixture supplied to the combustion chamber of the engine 10 is lean. It is determined whether or not a mixture is present. Here, ECU3
A value of 0 determines that the mixture is a lean mixture when at least one of the following conditions [1] and [2] is satisfied. [1] The lean combustion method is selected as the combustion method. [2] The fuel cut control is being executed. When the above condition [1] is satisfied, for example, it is not during the warm-up operation. There are cases where all the conditions, such as not during high-load operation such as during rapid acceleration, are satisfied. Incidentally, when one of these conditions is not satisfied, the normal combustion method is selected as the combustion method.

【0101】また、上記条件[2]が満たされる場合と
しては、例えば、エンジン10が減速中であり、且つ、
機関回転数NEが所定回転数以上である場合が挙げられ
る。ステップ204において混合気が希薄混合気である
旨判断された場合、ECU30は、ステップ208にお
いて除去処理時間CHCRMVと判定値JCHCRMV
とを比較する。
The condition [2] is satisfied when, for example, the engine 10 is decelerating and
There is a case where the engine speed NE is equal to or higher than a predetermined speed. If it is determined in step 204 that the air-fuel mixture is a lean air-fuel mixture, the ECU 30 determines in step 208 the removal processing time CHCRMV and the determination value JCHCRMV.
Compare with

【0102】ここで、除去処理時間CHCRMVは、
「未燃成分除去処理」が開始されてからの経過時間に相
当するものであり、「未燃成分除去処理」の実行中は
「1」ずつインクリメントされ、「未燃成分除去処理」
が終了して所定時間が経過したときに「0」にリセット
されるカウンタ値である。
Here, the removal processing time CHCRMV is
This is equivalent to the elapsed time from the start of the “unburned component removal process”, and is incremented by “1” during the execution of the “unburned component removal process”.
Is a counter value that is reset to “0” when a predetermined time has elapsed after the completion of the operation.

【0103】また、判定値JCHCRMVは、検出電極
580に付着している未燃成分が確実に除去されたか否
かを判断するための判定値である。この判定値JCHC
RMVは、前記電極処理用電圧Vrの大きさや前述した
各判定値JCSTAT,JCTIMEの大きさ等に基づ
いて実験によって求められ、予めメモリ32に記憶され
ている値である。
The judgment value JCHCRMV is a judgment value for judging whether unburned components adhering to the detection electrode 580 have been surely removed. This judgment value JCHC
The RMV is a value that is obtained by an experiment based on the magnitude of the electrode processing voltage Vr, the magnitude of each of the above-described determination values JCSTAT, JCTIME, and the like, and is stored in the memory 32 in advance.

【0104】例えば、電極処理用電圧Vrが相対的に小
さく設定されるほど、この判定値JCHCRMVは大き
く設定される。電極処理用電圧Vrが小さくなるほど、
検出電極580側にポンピングされるO2 の量が減少し
て未燃成分の除去速度が低下するため、その除去処理時
間を長くする必要があるからである。また、各判定値J
CSTAT,JCTIMEが相対的に大きく設定される
ほど、この判定値JCHCRMVは大きく設定される。
各判定値JCSTAT,JCTIMEが大きく設定され
るほど、「未燃成分除去処理」の開始時に、検出電極5
80に対する未燃成分の付着量が多くなるため、その除
去処理時間を長くする必要があるからである。
For example, as the electrode processing voltage Vr is set to be relatively small, the determination value JCHCRMV is set to be large. As the electrode processing voltage Vr decreases,
This is because the amount of O2 pumped to the detection electrode 580 decreases and the removal rate of unburned components decreases, so that it is necessary to lengthen the removal processing time. Also, each judgment value J
This determination value JCHCRMV is set to be larger as CSTAT and JCTIME are set to be relatively larger.
As each of the determination values JCSTAT and JCTIME is set to be larger, the detection electrode 5 is set at the start of the “unburned component removal process”.
This is because the amount of unburned components adhering to the coating 80 increases, and it is necessary to lengthen the removal processing time.

【0105】ステップ208において除去処理時間CH
CRMVが判定値JCHCRMV以下である旨判断され
た場合、ECU30は、処理をステップ220に移行し
て「未燃成分除去処理」を実行する。そして、ECU3
0は、ステップ222において、除去処理時間CHCR
MVを「1」だけインクリメントした後、本ルーチンの
処理を一旦終了する。
In step 208, the removal processing time CH
When it is determined that the CRMV is equal to or less than the determination value JCHCRMV, the ECU 30 shifts the processing to step 220 and executes “unburned component removal processing”. And ECU3
0 is the removal processing time CHCR
After the MV is incremented by "1", the processing of this routine is temporarily terminated.

【0106】一方、ステップ208において除去処理時
間CHCRMVが判定値JCHCRMVより大きい旨判
断された場合、即ち、「未燃成分除去処理」が継続して
所定時間実行されている場合、ECU30は、処理をス
テップ210に移行する。ステップ210において、E
CU30は、ディレイフラグXDLYを「1」に設定す
る。
On the other hand, if it is determined in step 208 that the removal processing time CHCRMV is greater than the determination value JCHCRMV, that is, if the “unburned component removal processing” is continuously performed for a predetermined time, the ECU 30 executes the processing. Move to step 210. In step 210, E
The CU 30 sets the delay flag XDLY to “1”.

【0107】ステップ210の処理を実行した後、EC
U30は、処理をステップ214に移行する。また、前
述したステップ200においてディレイフラグXDLY
が「0」である旨判断された場合、即ち、今回の制御周
期までに「検出モード移行処理」が既に開始されている
場合にも同様に、ECU30は、処理をステップ214
に移行する。
After executing the processing of step 210, the EC
U30 shifts the processing to step 214. In step 200 described above, the delay flag XDLY is set.
Is determined to be "0", that is, also in a case where the "detection mode transition process" has already been started by the current control cycle, the ECU 30 also proceeds to step 214.
Move to

【0108】ステップ214において、ECU30は、
ディレイ時間CDLYと判定値JCDLYとを比較す
る。ここで、ディレイ時間CDLYは、「検出モード移
行処理」の実行が開始されてからの経過時間に相当する
ものであり、この「検出モード移行処理」の実行中は
「1」ずつインクリメントされ、同「検出モード移行処
理」が終了したときに「0」にリセットされるカウンタ
値である。
In step 214, the ECU 30
The delay time CDLY is compared with the judgment value JCDLY. Here, the delay time CDLY is equivalent to an elapsed time from the start of the execution of the “detection mode shift processing”, and is incremented by “1” during the execution of the “detection mode shift processing”. This is a counter value that is reset to “0” when the “detection mode transition process” ends.

【0109】また、判定値JCDLYは、「検出モード
移行処理」が開始されてから所定時間が経過したか否
か、換言すれば、「未燃成分除去処理」によって一時的
に上昇した第1室561及び第2室562の酸素分圧が
NOx 濃度の検出可能な圧力値にまで低下したか否かを
判断するための値である。この判定値JCDLYは、
「検出モード移行処理」において、主ポンプセル572
の各電極570,571、測定用ポンプセル582の各
電極580,581間にそれぞれ印加される電圧の大き
さ等を考慮した実験によって求められ、予めメモリ32
に記憶されている値である。
Further, the judgment value JCDLY is determined to be a predetermined time after the start of the “detection mode transition process”, in other words, the first chamber temporarily increased by the “unburned component removal process”. This is a value for determining whether or not the oxygen partial pressure in the 561 and the second chamber 562 has decreased to a pressure value at which the NOx concentration can be detected. This judgment value JCDLY is
In the “detection mode transition process”, the main pump cell 572
Of the voltage applied between the electrodes 570 and 571 of the measurement pump cell 582 and the electrodes 580 and 581 of the measurement pump cell 582.
Is the value stored in.

【0110】ステップ214においてディレイ時間CD
LYが判定値JCDLY以下である旨判断された場合、
ECU30は、処理をステップ230に移行する。ステ
ップ230において、ECU30は、「検出モード移行
処理」を実行する。
In step 214, the delay time CD
When LY is determined to be equal to or less than the determination value JCDLY,
The ECU 30 proceeds to step 230. In step 230, the ECU 30 executes a “detection mode transition process”.

【0111】即ち、ECU30は、NOx 濃度の検出を
無効化し、同NOx 濃度に基づいて実行されるEGR率
のフィードバック制御をオープンループ制御に切り替え
る。更に、ECU30は、主ポンプセル572の各電極
570,571間、測定用ポンプセル582の各電極5
80,581間にそれぞれ所定電圧を印加することによ
り、第1室561及び第2室562内に存在するO2 を
強制的に基準ガス導入空間560或いは外部にポンピン
グする。従って、「未燃成分除去処理」によって一時的
に上昇した両室561,562の酸素分圧は、NOx 濃
度が検出可能な圧力値にまで徐々に低下するようにな
る。
That is, the ECU 30 invalidates the detection of the NOx concentration and switches the feedback control of the EGR rate executed based on the NOx concentration to the open loop control. Further, the ECU 30 determines whether each of the electrodes 5 of the measurement pump cell 582 is between the electrodes 570 and 571 of the main pump cell 572.
By applying a predetermined voltage between 80 and 581, O2 present in the first chamber 561 and the second chamber 562 is forcibly pumped to the reference gas introduction space 560 or the outside. Therefore, the oxygen partial pressure of both chambers 561 and 562, which has been temporarily increased by the "unburned component removal process", gradually decreases to a pressure value at which the NOx concentration can be detected.

【0112】このように「検出モード以降処理」を実行
した後、ECU30は、ステップ232において、前記
ディレイ時間CDLYを「1」だけインクリメント
し、、本ルーチンの処理を一旦終了する。一方、ステッ
プ214においてディレイ時間CDLYが判定値JCD
LYより大きい旨判断された場合、即ち、「検出モード
移行処理」が開始されてから所定時間が経過した場合、
ECU30は、ステップ216において、ディレイフラ
グXDLY及び除去処理実行フラグXHCRMVをいず
れも「0」に設定する。更に、ステップ218におい
て、ECU30は、除去処理時間CHCRMV、ディレ
イ時間CDLY、始動回数CSTAT、及び経過時間C
TIMEをいずれも「0」にリセットした後、本ルーチ
ンの処理を一旦終了する。
After executing the "processing after the detection mode", the ECU 30 increments the delay time CDLY by "1" in step 232, and ends the processing of this routine once. On the other hand, in step 214, the delay time CDLY is
If it is determined that the value is larger than LY, that is, if a predetermined time has elapsed since the “detection mode transition process” was started,
In step 216, the ECU 30 sets both the delay flag XDLY and the removal processing execution flag XHCRMV to “0”. Further, in step 218, the ECU 30 determines that the removal processing time CHCRMV, the delay time CDLY, the number of starts CSTAT, and the elapsed time C
After resetting TIME to “0”, the processing of this routine is temporarily terminated.

【0113】また、前述したステップ204において混
合気が希薄混合気ではない旨判断された場合、ECU3
0は、本ルーチンの処理を一旦終了する。従って、今回
の制御周期において「未燃成分除去処理」がまだ開始さ
れていない場合には、ステップ204において肯定判断
されるまで同処理の開始が遅らされ、「未燃成分除去処
理」が既に開始されている場合には、同処理がステップ
204において肯定判断されるまで一時的に停止される
こととなる。
If it is determined in step 204 that the air-fuel mixture is not a lean air-fuel mixture, the ECU 3
If the value is 0, the processing of this routine is temporarily ended. Therefore, if the “unburned component removal process” has not been started yet in this control cycle, the start of the process is delayed until an affirmative determination is made in step 204, and the “unburned component removal process” has already been started. If the processing has been started, the processing is temporarily stopped until an affirmative determination is made in step 204.

【0114】図9及び図10は、上記制御手順に従って
「未燃成分除去処理」を実行することによる効果を示す
実験結果であり、図9はNOx センサ500からのセン
サ出力の時間的推移を、図10はNOx (NO)濃度に
対するセンサ出力の大きさをそれぞれ示している。ま
た、これら各図において、実線は本実施形態のセンサ出
力を示し、二点鎖線は上記「未燃成分除去処理」を実行
しなかった場合のセンサ出力を比較例として示してい
る。
FIGS. 9 and 10 show experimental results showing the effect of executing the “unburned component removal process” according to the above control procedure. FIG. 9 shows the time transition of the sensor output from the NOx sensor 500. FIG. 10 shows the magnitude of the sensor output with respect to the NOx (NO) concentration. In each of these drawings, a solid line indicates a sensor output of the present embodiment, and a two-dot chain line indicates a sensor output when the above-described “unburned component removal processing” is not performed as a comparative example.

【0115】これら各図を参照すると、比較例にあって
は、時間の経過とともに検出電極580に付着する未燃
成分が増大するため、センサ出力はセンサ使用時間(エ
ンジン10の運転時間)の増大とともに徐々に減少して
おり(図9)、また、センサ出力とNOx 濃度との線形
性も失われてしまい、NOx 濃度が1000ppm以上
の雰囲気中では、同NOx 濃度が増大してもセンサ出力
は殆ど変化しなくなることがわかる(図10)。
Referring to these figures, in the comparative example, the unburned component adhering to the detection electrode 580 increases with the lapse of time. And the linearity between the sensor output and the NOx concentration is lost. In an atmosphere where the NOx concentration is 1000 ppm or more, even if the NOx concentration is increased, the sensor output is reduced. It turns out that it hardly changes (FIG. 10).

【0116】これに対して、本実施形態では、センサ使
用時間が増大してもセンサ出力の変化は殆ど見られず、
また、センサ使用時間が100時間に達したときでも、
センサ出力とNOx 濃度との線形性が保持されているこ
とがわかる。
On the other hand, in this embodiment, the sensor output hardly changes even if the sensor use time increases,
Also, even when the sensor usage time reaches 100 hours,
It can be seen that the linearity between the sensor output and the NOx concentration is maintained.

【0117】このように本実施形態によれば、上記制御
手順に従って適正なタイミングで「未燃成分除去処理」
を実行することにより、未燃成分が検出電極580に付
着することに起因した検出精度の低下を抑制し、NOx
濃度検出装置の本来の検出能力を長期間維持すること
ができる。
As described above, according to the present embodiment, the “unburned component removal processing” is performed at an appropriate timing according to the above control procedure.
Is performed, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy due to the unburned component adhering to the detection electrode 580, and to reduce NOx
The original detection ability of the concentration detection device can be maintained for a long time.

【0118】ところで、「未燃成分除去処理」において
基準ガス導入空間560から検出電極580側にポンピ
ングされたO2 は、必ずしも検出電極580に付着して
いる未燃成分と反応するわけではなく、第2室562の
排出ガス中に存在している未燃成分とも反応することが
ある。従って、ポンピングされたO2 のうち、このよう
に排出ガス中の未燃成分と反応するO2 の量が増大す
るようになると、未燃成分を除去速度が低下することと
なる。
By the way, in the “unburned component removal processing”, O 2 pumped from the reference gas introduction space 560 to the detection electrode 580 side does not necessarily react with unburned components adhering to the detection electrode 580. It may also react with unburned components present in the exhaust gas of the two chambers 562. Accordingly, when the amount of O2 that reacts with the unburned components in the exhaust gas of the pumped O2 increases, the removal rate of the unburned components decreases.

【0119】この点、本実施形態では、燃焼室にて燃焼
される混合気が希薄混合気であるとき、換言すれば、排
出ガス中における未燃成分の濃度が所定値以下であると
きに「未燃成分除去処理」を実行するようにしているた
め、基準ガス導入空間560から検出電極580側にポ
ンピングされるO2 のうち、第2室562の排出ガス中
に存在する未燃成分と反応してしまうO2 の量が減少す
る。その結果、本実施形態によれば、検出電極580に
付着している未燃成分を効率的に除去することができ
る。
In this regard, in the present embodiment, when the air-fuel mixture burned in the combustion chamber is a lean air-fuel mixture, in other words, when the concentration of the unburned component in the exhaust gas is equal to or lower than a predetermined value, “ Since the “unburned component removal process” is executed, the unburned components present in the exhaust gas of the second chamber 562 out of O2 pumped from the reference gas introduction space 560 to the detection electrode 580 side are reacted. The amount of O2 that is lost is reduced. As a result, according to the present embodiment, the unburned components adhering to the detection electrode 580 can be efficiently removed.

【0120】また、本実施形態では、前記条件[1]燃
焼方式として希薄燃焼方式が選択されていること、
[2]燃料カット制御が実行中であること、の一方が満
たされているか否かを判断することにより、燃焼室にて
燃焼される混合気が希薄混合気であることを確実に判断
することができる。そして、その確実な判断に基づいて
「未燃成分除去処理」が実行されるため、未燃成分の除
去を更に効率的に行うことができる。
In this embodiment, the condition [1] is that the lean burn system is selected as the burn system.
[2] Determining whether the air-fuel mixture burned in the combustion chamber is a lean air-fuel mixture by determining whether one of the fuel cut control is being performed and whether one is satisfied Can be. Since the “unburned component removal process” is executed based on the reliable determination, the removal of unburned components can be performed more efficiently.

【0121】更に、本実施形態では、経過時間CTIM
Eや始動回数CSTATに基づいて検出電極580に対
する未燃成分の付着量を容易に且つ正確に推定すること
ができる。
Further, in the present embodiment, the elapsed time CTIM
It is possible to easily and accurately estimate the amount of the unburned component adhered to the detection electrode 580 based on E and the number of starts CSTAT.

【0122】そして、これら経過時間CTIMEや始動
回数CSTATが判定値JCTIME,JCSTAT以
上になったことを「未燃成分除去処理」の開始条件とし
ているため、検出電極580に付着した未燃成分が所定
量より少なく検出精度に及ぼす影響が小さいときには、
「未燃成分除去処理」が実行されることはなく、従っ
て、NOx 濃度検出装置によるNOx 濃度の検出が中断
されてしまうこともない。その結果、本実施形態によれ
ば、「未燃成分除去処理」が頻繁に実行されることに起
因して、NOx 濃度検出装置の本来の機能が低下してし
まうことを極力抑制することができる。
Since the elapsed time CTIME and the number of start times CSTAT have become equal to or greater than the determination values JCTIME and JCSTAT as the start condition of the “unburned component removal process”, the unburned component adhering to the detection electrode 580 is determined. When the effect on detection accuracy is less than quantitative,
The "unburned component removing process" is not executed, and therefore, the detection of the NOx concentration by the NOx concentration detecting device is not interrupted. As a result, according to the present embodiment, it is possible to minimize the deterioration of the original function of the NOx concentration detecting device due to the frequent execution of the “unburned component removing process”. .

【0123】ところで、電極処理用電圧Vrの印加に基
づいて基準ガス導入空間560内のO2 が第2室562
に強制的にポンピングされることにより、検出電極58
0近傍における酸素分圧がNOx 濃度の検出時におけ
る圧力値よりも一時的に上昇するようになる。従って、
こうした状況下でNOx 濃度の検出が実行されると同N
Ox 濃度の誤検出を招くおそれがある。
By the way, based on the application of the electrode processing voltage Vr, O 2 in the reference gas introduction space 560 is reduced to the second chamber 562.
Is forcibly pumped to the detection electrode 58.
The oxygen partial pressure near zero is temporarily increased from the pressure value when the NOx concentration is detected. Therefore,
Under such circumstances, when the detection of the NOx concentration is executed,
There is a risk of erroneous detection of the Ox concentration.

【0124】この点、本実施形態によれば、「未燃成分
除去処理」の終了時から前記「検出モード移行処理」を
実行することにより、所定時間が経過して第2室562
内の酸素分圧がNOx 濃度の検出が可能な圧力値にまで
低下するまでは、NOx 濃度の検出を無効化するととも
に、EGR率のフィードバック制御をオープンループ制
御に切り替えるようにしている。その結果、NOx 濃度
の誤検出を防止することができるとともに、誤検出され
たNOx 濃度に基づいてEGR率の制御が行われてしま
うことを未然に防止することができる。
In this regard, according to the present embodiment, by executing the “detection mode transition process” from the end of the “unburned component removal process”, the second chamber 562 passes after a predetermined time has elapsed.
Until the oxygen partial pressure in the inside decreases to a pressure value at which the NOx concentration can be detected, the detection of the NOx concentration is invalidated, and the feedback control of the EGR rate is switched to the open loop control. As a result, the erroneous detection of the NOx concentration can be prevented, and the control of the EGR rate based on the erroneously detected NOx concentration can be prevented.

【0125】特に、本実施形態では、NOx 濃度の検出
を無効化するとともに、主ポンプセル572及び測定用
ポンプセル582を用いて第1室561及び第2室56
2内のO2 を基準ガス導入空間560や外部にポンピン
グするようにしているため、両室561,562内の酸
素分圧をNOx 濃度の検出が可能な圧力値にまで速やか
に低下させることができ、「未燃成分除去処理」が終了
してからNOx 濃度の検出が可能になるまでの時間を短
縮することができる。
In particular, in the present embodiment, the detection of the NOx concentration is invalidated, and the first chamber 561 and the second chamber 56 are used by using the main pump cell 572 and the measurement pump cell 582.
2 is pumped to the reference gas introduction space 560 and the outside, so that the oxygen partial pressure in both chambers 561 and 562 can be quickly reduced to a pressure value at which the NOx concentration can be detected. In addition, the time from completion of the "unburned component removal process" to detection of the NOx concentration can be shortened.

【0126】以上説明したように、本実施形態のNOx
濃度検出装置によれば、以下に示すような効果を奏する
ことができる。 (1)排出ガス中の未燃成分が検出電極580に付着す
ることに起因した検出精度の悪化を防止することができ
る。
As described above, the NOx of this embodiment
According to the concentration detecting device, the following effects can be obtained. (1) It is possible to prevent the detection accuracy from deteriorating due to the unburned components in the exhaust gas adhering to the detection electrode 580.

【0127】(2)Ptの酸化触媒作用により、未燃成
分の除去処理に要する電力消費量の増大を抑えつつ、未
燃成分を速やかに且つ確実に除去することができる。 (3)Rhに対するPtの重量比を1〜5%とすること
により、Rhの還元作用の低下に起因したNOx センサ
500のS/N比の低下を抑制しつつ、未燃成分を確実
に除去することができる。
(2) By the oxidation catalytic action of Pt, unburned components can be quickly and reliably removed while suppressing an increase in power consumption required for the process of removing unburned components. (3) By setting the weight ratio of Pt to Rh to 1 to 5%, the reduction of the S / N ratio of the NOx sensor 500 due to the reduction of the reducing action of Rh is suppressed, and the unburned components are reliably removed. can do.

【0128】(4)基準ガス導入空間560内の大気に
含まれるO2 を第2室562にポンピングさせるように
したため、未燃成分の除去処理に要する電力消費量を極
力抑えつつ、未燃成分を速やかに且つ確実に除去するこ
とができる。
(4) Since O2 contained in the atmosphere in the reference gas introduction space 560 is pumped into the second chamber 562, the power consumption required for the process of removing the unburned components is minimized, and the unburned components are reduced. It can be quickly and reliably removed.

【0129】(5)適正なタイミングで未燃成分の除去
処理を実行することができ、NOx濃度検出装置の本来
の検出能力を長期間維持することができる。 (6)第2室562にポンピングされるO2 のうち、排
出ガス中の未燃成分と反応するO2 の量を極力減少さ
せ、未燃成分を効率的に除去することができる。
(5) The unburned component removal processing can be executed at an appropriate timing, and the original detection capability of the NOx concentration detection device can be maintained for a long time. (6) Of the O2 pumped into the second chamber 562, the amount of O2 that reacts with the unburned components in the exhaust gas can be reduced as much as possible, and the unburned components can be removed efficiently.

【0130】(7)燃焼室にて燃焼される混合気が希薄
混合気であることを確実に判断することができ、その判
断に基づいて未燃成分の除去を更に効率的に行うことが
できる。
(7) It is possible to reliably determine that the air-fuel mixture burned in the combustion chamber is a lean air-fuel mixture, and it is possible to more efficiently remove unburned components based on the determination. .

【0131】(8)経過時間CTIMEや始動回数CS
TATに基づいて検出電極580に対する未燃成分の付
着量を容易に且つ正確に推定することができる。 (9)未燃成分の除去処理が頻繁に実行されることに起
因してNOx 濃度検出装置の本来の機能が低下してしま
うことを極力抑制することができる。
(8) Elapsed time CTIME and number of starts CS
Based on the TAT, the amount of the unburned component adhered to the detection electrode 580 can be easily and accurately estimated. (9) Deterioration of the original function of the NOx concentration detecting device due to frequent execution of the unburned component removing process can be suppressed as much as possible.

【0132】(10)NOx 濃度の誤検出を防止するこ
とができ、誤検出されたNOx 濃度に基づいてEGR率
の制御が行われてしまうことを未然に防止することがで
きる。
(10) It is possible to prevent erroneous detection of the NOx concentration and to prevent the EGR rate from being controlled based on the erroneously detected NOx concentration.

【0133】(11)未燃成分の除去処理が終了してか
らNOx 濃度の検出が可能になるまでの時間を短縮する
ことができる。 [第2の実施形態]次に、本発明を具体化した第2の実
施形態について上記第1の実施形態との相違点を中心に
説明する。尚、上記第1の実施形態と同様の構成につい
ては同一の符号を付して説明を省略する。
(11) The time from completion of the unburned component removal process to detection of the NOx concentration can be shortened. [Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described, focusing on the differences from the first embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0134】第1の実施形態では、除去処理実行フラグ
XHCRMVが「1」に設定された後、混合気が希薄混
合気となったときに「未燃成分除去処理」を実行するよ
うにしたが、本実施形態では、除去処理実行フラグXH
CRMVが「1」に設定された後、エンジン10の運転
が停止されたときに「未燃成分除去処理」を実行するよ
うにしている。以下、こうした制御手順について、「除
去処理ルーチン」の各処理を示す図11のフローチャー
トを参照して説明する。
In the first embodiment, after the removal process execution flag XHCRMV is set to "1", the "unburned component removal process" is performed when the mixture becomes a lean mixture. In the present embodiment, the removal processing execution flag XH
After the CRMV is set to “1”, the “unburned component removal process” is executed when the operation of the engine 10 is stopped. Hereinafter, such a control procedure will be described with reference to a flowchart of FIG. 11 showing each processing of the “removal processing routine”.

【0135】処理がこのルーチンに移行すると、ECU
30は、ステップ300において、除去処理実行フラグ
XHCRMVが「1」に設定されているか否かを判断す
る。本実施形態においても、この除去処理実行フラグX
HCRMVの操作は、前述した「除去処理時期判定ルー
チン」にて行われ、検出電極580に対する未燃成分の
付着量が所定量に達したと判断された場合(図8に示す
ステップ104,106の少なくとも一方において否定
判断された場合)に「1」に設定される。
When the process proceeds to this routine, the ECU
30 determines in step 300 whether the removal processing execution flag XHCRMV is set to “1”. Also in the present embodiment, the removal processing execution flag X
The operation of the HCRMV is performed in the aforementioned “removal processing timing determination routine”, and when it is determined that the amount of unburned component adhered to the detection electrode 580 has reached a predetermined amount (see steps 104 and 106 shown in FIG. 8). It is set to “1” when at least one of them is negatively determined).

【0136】ここで、本実施形態では、前記各判定値J
CSTAT,CTIMEの大きさをいずれも第1の実施
形態と比較して小さく設定することにより、前述した未
燃成分の付着量に関する所定量を相対的に小さく設定す
るようにしている。このように各判定値JCSTAT,
JCTIMEを設定するようにしたのは、本実施形態で
は、前述したように除去処理実行フラグXHCRMVが
「1」に設定されても、エンジン10の運転が停止され
るまでの期間は「未燃成分除去処理」が実行されないた
め、同期間に検出精度が低下したままNOx 濃度の検
出が行われてしまうことを防止するためである。
Here, in the present embodiment, each judgment value J
By setting the sizes of CSTAT and CTIME to be smaller than those of the first embodiment, the above-mentioned predetermined amount relating to the adhesion amount of the unburned component is set to be relatively small. Thus, each judgment value JCSTAT,
The reason why JCTIME is set is that, in the present embodiment, even if the removal processing execution flag XHCRMV is set to “1” as described above, the period until the operation of the engine 10 is stopped is “unburned component”. This is to prevent the detection of the NOx concentration from being performed while the detection accuracy is lowered during the same period since the "removal process" is not executed.

【0137】ステップ300において除去処理実行フラ
グXHCRMVが「1」に設定されている旨判断された
場合、ECU30は、ステップ302において更に、イ
グニッション信号IGSWTが「OFF」であるか否か
を判断する。
If it is determined in step 300 that the removal processing execution flag XHCRMV is set to “1”, the ECU 30 further determines in step 302 whether or not the ignition signal IGSWT is “OFF”.

【0138】このステップ302においてイグニッショ
ン信号IGSWTが「OFF」である旨判断された場
合、換言すれば、エンジン10の運転が停止され、EG
R装置19による排出ガスの再循環を行う必要がない場
合、ECU30は、処理をステップ306に移行する。
ステップ306において、ECU30は、除去処理時間
CHCRMVと判定値JCHCRMVとを比較する。そ
して、ここで除去処理時間CHCRMVが判定値JCH
CRMV以下である旨判断された場合、ECU30は、
処理をステップ320に移行して第1の実施形態と同
様、「未燃成分除去処理」を実行する。そして、ECU
30は、ステップ322において、除去処理時間CHC
RMVを「1」だけインクリメントした後、本ルーチン
の処理を一旦終了する。
When it is determined in step 302 that the ignition signal IGSWT is "OFF", in other words, the operation of the engine 10 is stopped and the EG
When it is not necessary to recirculate the exhaust gas by the R device 19, the ECU 30 shifts the processing to step 306.
In step 306, the ECU 30 compares the removal processing time CHCRMV with the determination value JCHCRMV. Then, the removal processing time CHCRMV is equal to the determination value JCH.
When it is determined that the difference is equal to or lower than the CRMV, the ECU 30
The process shifts to step 320 to execute the “unburned component removal process” as in the first embodiment. And ECU
In step 322, the removal processing time CHC
After incrementing the RMV by “1”, the processing of this routine is temporarily terminated.

【0139】一方、ステップ306において除去処理時
間CHCRMVが判定値JCHCRMVより大きい旨判
断された場合、即ち、「未燃成分除去処理」が継続して
所定時間実行されている場合、ECU30は、処理をス
テップ308に移行する。ステップ308において、E
CU30は、除去処理実行フラグXHCRMVを「0」
に設定する。更に、ステップ218において、ECU3
0は、除去処理時間CHCRMV、始動回数CSTA
T、及び経過時間CTIMEをいずれも「0」にリセッ
トした後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
On the other hand, if it is determined in step 306 that the removal processing time CHCRMV is larger than the determination value JCHCRMV, that is, if the “unburned component removal processing” is continuously performed for a predetermined time, the ECU 30 executes the processing. Move to step 308. At step 308, E
The CU 30 sets the removal processing execution flag XHCRMV to “0”.
Set to. Further, in step 218, the ECU 3
0 is the removal processing time CHCRMV, the number of starts CSTA
After resetting both T and the elapsed time CTIME to “0”, the processing of this routine is temporarily ended.

【0140】また、前述したステップ300において、
除去処理実行フラグXHCRMVが「0」である旨判断
された場合、或いは、ステップ302においてイグニッ
ション信号IGSWTが「ON」である旨判断された場
合はいずれも、ECU30は、本ルーチンの処理を一旦
終了する。
In step 300 described above,
In any case where it is determined that the removal processing execution flag XHCRMV is “0”, or that the ignition signal IGSWT is determined to be “ON” in step 302, the ECU 30 once ends the processing of this routine. I do.

【0141】以上説明したような制御手順に従って「未
燃成分除去処理」を実行することにより、本実施形態に
おいても上記第1の実施形態の(1)〜(5),(8)
に記載した効果に加え、更に以下のような効果を奏する
ことができる。
By executing the “unburned component removing process” according to the control procedure as described above, the present embodiment also provides (1) to (5) and (8) of the first embodiment.
In addition to the effects described above, the following effects can be further obtained.

【0142】(12)即ち、本実施形態によれば、エン
ジン10の運転が停止された後に、未燃成分の除去処理
を行うようにしているため、同処理の実行によってEG
R率のフィードバック制御が中断されてしまうことがな
い。従って、エンジン10におけるEGR量を常に精度
良く制御することができるようになり、エミッションの
向上を図ることができる。
(12) That is, according to the present embodiment, after the operation of the engine 10 is stopped, the process of removing the unburned components is performed.
The feedback control of the R rate is not interrupted. Therefore, the EGR amount in the engine 10 can always be controlled with high accuracy, and the emission can be improved.

【0143】(13)更に、本実施形態によれば、未燃
成分の除去処理後にNOx 濃度の検出を短時間のうち
に再開する必要がないため、NOx 濃度の誤検出を未
然に防止することができる。
(13) Further, according to the present embodiment, since it is not necessary to restart the detection of the NOx concentration within a short time after the removal processing of the unburned components, erroneous detection of the NOx concentration can be prevented beforehand. Can be.

【0144】以上、本発明を具体化した実施形態につい
て説明したが、上記各実施形態は以下のように構成を変
更して実施することもできる。 ・第1の実施形態では、「検出モード移行処理」におい
て、主ポンプセル572及び測定用ポンプセル582に
より第1室561及び第2室562内のO2を基準ガス
導入空間560又は外部にポンピングするようにした
が、例えば、以下のような構成を採用することもでき
る。
Although the embodiments embodying the present invention have been described above, each of the above embodiments can be implemented with the following configuration changes. In the first embodiment, in the “detection mode transition process”, O2 in the first chamber 561 and the second chamber 562 is pumped to the reference gas introduction space 560 or the outside by the main pump cell 572 and the measurement pump cell 582. However, for example, the following configuration can be adopted.

【0145】即ち、図12に示すように、第2の固体電
解質層554の下面において第2室562の内部に位置
する部分に、内側補助ポンプ電極670を設けるととも
に、第2の固体電解質層554の上面において内側補助
ポンプ電極670と対応する部分に外側補助ポンプ電極
671を設けるようにする。そして、これら内側補助ポ
ンプ電極670及び外側補助ポンプ電極671と、第2
の固体電解質層554において各電極670,671に
挟まれた部分とにより、補助ポンプセル672を構成す
る。そして、「検出モード移行処理」において、主ポン
プセル572及び測定用ポンプセル582に加え、この
補助ポンプセル672により第1室561及び第2室5
62内のO2 を基準ガス導入空間560又は外部にポ
ンピングするようにしてもよい。
That is, as shown in FIG. 12, an inner auxiliary pump electrode 670 is provided on a portion of the lower surface of the second solid electrolyte layer 554 located inside the second chamber 562, and the second solid electrolyte layer 554 is provided. The outer auxiliary pump electrode 671 is provided in a portion corresponding to the inner auxiliary pump electrode 670 on the upper surface of the substrate. The inner auxiliary pump electrode 670 and the outer auxiliary pump electrode 671, and the second
The auxiliary pump cell 672 is constituted by the portion of the solid electrolyte layer 554 sandwiched between the electrodes 670 and 671. Then, in the “detection mode shift processing”, in addition to the main pump cell 572 and the measurement pump cell 582, the first chamber 561 and the second chamber 5
O2 in 62 may be pumped into reference gas introduction space 560 or outside.

【0146】こうした構成によれば、短時間のうちに第
1室561及び第2室562の酸素分圧を低下させるこ
とができ「未燃成分除去処理」が終了してからNOx 濃
度の検出が可能になるまでの時間を更に短縮することが
できる。
According to such a configuration, the oxygen partial pressure in the first chamber 561 and the second chamber 562 can be reduced in a short time, and the detection of the NOx concentration can be performed after the “unburned component removal processing” is completed. The time until it becomes possible can be further reduced.

【0147】・第1の実施形態では、混合気が希薄混合
気であることを条件として「未燃成分除去処理」を実行
するようにしたが、例えば、吸気通路11のエアフロー
メータ(図示略)により検出される吸入空気量が所定値
以下であることを更に実行条件に加えるようにしてもよ
い。排気通路12に排出される排出ガスの量は吸入空気
量に応じて変化するものであり、同空気量が少ないほど
前記第2室562中における未燃成分の絶対量が少なく
なる傾向があるからである。
In the first embodiment, the “unburned component removal processing” is executed on condition that the air-fuel mixture is a lean air-fuel mixture. For example, an air flow meter (not shown) in the intake passage 11 is used. The fact that the intake air amount detected by the above is not more than a predetermined value may be further added to the execution condition. The amount of exhaust gas discharged to the exhaust passage 12 changes according to the amount of intake air, and the smaller the amount of air, the smaller the absolute amount of unburned components in the second chamber 562 tends to be. It is.

【0148】また、EGR装置19による排出ガスの再
循環が停止されたこと(EGR率=0)を条件として
「未燃成分除去処理」を実行するようにしてもよい。 ・上記各実施形態では、「未燃成分除去処理」において
測定用ポンプセル582の各電極580,581間に、
電極処理用電圧Vrを連続的に印加するようにしたが、
この電極処理用電圧Vrの印加態様を、排出ガス中に含
まれる未燃成分の濃度等に応じて、例えば、ステップ状
或いはパルス状に変更することもできる。
The "unburned component removing process" may be executed on condition that the recirculation of the exhaust gas by the EGR device 19 is stopped (EGR ratio = 0). In each of the above embodiments, in the “unburned component removal process”, between the respective electrodes 580 and 581 of the measurement pump cell 582,
Although the electrode processing voltage Vr was continuously applied,
The application mode of the electrode processing voltage Vr can be changed to, for example, a step shape or a pulse shape according to the concentration of the unburned component contained in the exhaust gas.

【0149】・上記各実施形態において、「未燃成分除
去処理」を実行する際に前記ヒータ部510の発熱体5
13に対する供給電力を一時的に増大させることによ
り、検出部550、特に、検出電極580近傍の温度を
更に上昇させるようにしてもよい。このような構成によ
れば、検出電極580に付着している未燃成分とO2と
の酸化反応を更に促進させることができ、未燃成分を速
やかに且つ確実に除去することができる。特に、第2の
実施形態では、エンジン10の運転が停止した後に「未
燃成分除去処理」を実行するようにしているため、排出
ガスの熱によって検出電極580の近傍が加熱されるこ
とがないため、上記のような構成は特に有効である。
In each of the above embodiments, when the “unburned component removing process” is executed, the heating element 5
By temporarily increasing the supply power to the power supply 13, the temperature of the detection unit 550, particularly, the temperature in the vicinity of the detection electrode 580 may be further increased. According to such a configuration, the oxidation reaction between the unburned component and O2 attached to the detection electrode 580 can be further promoted, and the unburned component can be quickly and reliably removed. In particular, in the second embodiment, since the “unburned component removal processing” is performed after the operation of the engine 10 is stopped, the vicinity of the detection electrode 580 is not heated by the heat of the exhaust gas. Therefore, the above configuration is particularly effective.

【0150】・上記各実施形態では、検出電極580の
形成材料に酸化触媒としてPtを均一に混合するように
したが、所定の酸化触媒作用を奏し得るものであれば、
上記酸化触媒はこのPtに限定されるものではない。更
に、上記各実施形態のように検出電極580の形成材料
中にPtを均一に添加する構成の他、例えば、ドット状
やストライブ状をなすように、検出電極580の一部を
Ptによって形成するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, Pt is uniformly mixed as an oxidation catalyst with the material for forming the detection electrode 580. However, any material capable of exhibiting a predetermined oxidation catalyst effect may be used.
The oxidation catalyst is not limited to Pt. Further, in addition to the configuration in which Pt is uniformly added to the material for forming the detection electrode 580 as in each of the above embodiments, for example, a part of the detection electrode 580 is formed of Pt so as to form a dot shape or a stripe shape. You may make it.

【0151】・上記各実施形態では、測定用ポンプセル
582の検出電極580及び基準電極581間に検出用
電圧Vp2を印加し、これら両電極間580,581に
流れるポンプ電流Ip2に基づきNOx 濃度を検出する
ようにしたが、例えば、検出電極580と主ポンプセル
572の外側ポンプ電極571との間に検出用電圧Vp
2を印加し、このときに両電極571,580間に流れ
るポンプ電流Ip2に基づいてNOx 濃度を検出するよ
うにしてもよい。更に、第2の固体電解質層554の上
面に別の電極を設け、この電極と検出電極580との間
に検出用電圧Vp2を印加したときのポンプ電流Ip2
に基づいてNOx 濃度を検出することもできる ・上記各実施形態では、NOx 濃度検出装置により検出
されるNOx 濃度に基づいて、EGR率をフィードバッ
ク制御するようにした。これに対して、NOxセンサ5
00を触媒コンバータ17の下流側に設け、NOx 濃度
装置により検出されるNOx 濃度に基づいて触媒コンバ
ータ17の劣化判定を行うようにしてもよい。このよう
な構成によれば、触媒コンバータ17の劣化判定を行う
際の誤判定が防止でき、その劣化を確実に判定すること
ができる。
In the above embodiments, the detection voltage Vp2 is applied between the detection electrode 580 and the reference electrode 581 of the pump cell 582 for measurement, and the NOx concentration is detected based on the pump current Ip2 flowing between these electrodes 580 and 581. The detection voltage Vp is applied between the detection electrode 580 and the outer pump electrode 571 of the main pump cell 572, for example.
2, and the NOx concentration may be detected based on the pump current Ip2 flowing between the electrodes 571 and 580 at this time. Further, another electrode is provided on the upper surface of the second solid electrolyte layer 554, and a pump current Ip2 when a detection voltage Vp2 is applied between this electrode and the detection electrode 580 is provided.
In the above embodiments, the EGR rate is feedback-controlled based on the NOx concentration detected by the NOx concentration detecting device. In contrast, the NOx sensor 5
00 may be provided downstream of the catalytic converter 17 so that the deterioration of the catalytic converter 17 is determined based on the NOx concentration detected by the NOx concentration device. According to such a configuration, erroneous determination when performing the deterioration determination of the catalytic converter 17 can be prevented, and the deterioration can be reliably determined.

【0152】・上記各実施形態では、車両用ガソリンエ
ンジン10に備えられたNOx 濃度検出装置として本発
明を具体化するようにしたが、例えば、定置動力用、船
舶用のエンジンやその他の燃焼機器用のNOx 濃度検出
装置として具体化することもできる。また、ガソリンエ
ンジンに限られずディーゼルエンジンのNOx 濃度検出
装置として適用することもできる。更に、NOx 濃度検
出装置に限られず、排出ガス中の酸素濃度を直接検出す
る酸素濃度検出装置として本発明を具体化することもで
きる。
In each of the above embodiments, the present invention is embodied as a NOx concentration detecting device provided in the gasoline engine 10 for a vehicle. For example, an engine for stationary power, an engine for boats, and other combustion equipment As a NOx concentration detecting device for use. Further, the present invention is not limited to a gasoline engine and can be applied as a NOx concentration detecting device for a diesel engine. Further, the present invention is not limited to the NOx concentration detecting device, but may be embodied as an oxygen concentration detecting device for directly detecting the oxygen concentration in the exhaust gas.

【0153】上記各実施形態から把握できる技術的思想
についてその効果とともに以下に記載する。 (1)請求項1乃至15に記載した酸素濃度検出装置に
おいて、前記電極処理用電圧の印加が終了したときから
所定時間が経過するまで前記電流値に基づく酸素濃度の
検出を無効化する無効化手段を更に備えたことを特徴と
する。
The technical ideas that can be grasped from the above embodiments are described below together with their effects. (1) The oxygen concentration detection device according to any one of claims 1 to 15, wherein the detection of the oxygen concentration based on the current value is invalidated until a predetermined time elapses after the application of the electrode processing voltage is completed. It is characterized by further comprising means.

【0154】第1の電極及び第2の電極間に電極処理用
電圧が印加され、第2の電極から第1の電極へと酸素が
移動すると、第1の電極近傍における酸素濃度は被測定
ガス中に含まれる酸素の濃度よりも一時的に上昇するよ
うになる。従って、こうした状況下で酸素濃度の検出が
実行されると、被測定ガス中に含まれる酸素の濃度を誤
検出するおそれがある。
When an electrode processing voltage is applied between the first electrode and the second electrode and oxygen moves from the second electrode to the first electrode, the oxygen concentration in the vicinity of the first electrode is changed to the gas to be measured. It temporarily rises above the concentration of oxygen contained in it. Therefore, when the detection of the oxygen concentration is performed in such a situation, there is a possibility that the concentration of oxygen contained in the gas to be measured is erroneously detected.

【0155】この点、上記構成によれば、各電極間への
電極処理用電圧の印加が終了したときから所定時間が経
過して、第1の電極近傍における酸素濃度が再び本来の
酸素濃度にまで戻った後に酸素濃度の検出が行われるよ
うになる。その結果、未燃成分の除去処理が行われるこ
とに起因した酸素濃度の誤検出を回避することができ
る。
In this respect, according to the above configuration, a predetermined time elapses after the application of the electrode processing voltage between the electrodes is completed, and the oxygen concentration near the first electrode returns to the original oxygen concentration again. After returning to the above, the oxygen concentration is detected. As a result, it is possible to avoid erroneous detection of the oxygen concentration due to the removal of the unburned components.

【0156】[0156]

【発明の効果】請求項1乃至15に記載した発明によれ
ば、電極処理用電圧が第1の電極と第3の電極間に印加
されることにより、第3の電極から固体電解質を介して
第1の電極へと酸素が移動し、第1の電極に付着してい
る未燃成分はこの酸素と反応して燃焼し除去されるよう
になる。その結果、未燃成分を多量に含む被測定ガス雰
囲気下で使用されたとしても、その未燃成分が第1の電
極に付着することに起因した検出精度の悪化を防止する
ことができる。
According to the first to fifteenth aspects of the present invention, the electrode processing voltage is applied between the first electrode and the third electrode, so that the third electrode passes through the solid electrolyte from the third electrode. Oxygen moves to the first electrode, and unburned components adhering to the first electrode react with this oxygen and burn and are removed. As a result, even when used in an atmosphere of the gas to be measured containing a large amount of unburned components, it is possible to prevent the detection accuracy from being deteriorated due to the unburned components adhering to the first electrode.

【0157】また、請求項4に記載した発明によれば、
より多量の酸素が第3の電極から第1の電極へと移動す
るようになるため、未燃成分の除去処理に要する電力消
費量を抑えつつ、未燃成分を速やかに且つ確実に除去す
ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention,
Since a larger amount of oxygen moves from the third electrode to the first electrode, it is possible to quickly and reliably remove the unburned components while suppressing the power consumption required for the process of removing the unburned components. Can be.

【0158】請求項5乃至8に記載した発明によれば、
第1の電極及び第3の電極間に流れる電流値に基づいて
排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出することが
できる。
According to the invention described in claims 5 to 8,
The concentration of nitrogen oxide contained in the exhaust gas can be detected based on the value of the current flowing between the first electrode and the third electrode.

【0159】特に、請求項6乃至8に記載した発明によ
れば、還元触媒材料に含まれる酸化触媒材料によって上
記未燃成分と酸素との酸化反応が促進されるようにな
る。その結果、未燃成分の除去処理に要する電力消費量
を抑えつつ、未燃成分を速やかに且つ確実に除去するこ
とができる。
In particular, according to the present invention, the oxidation reaction between the unburned component and oxygen is promoted by the oxidation catalyst material contained in the reduction catalyst material. As a result, the unburned components can be quickly and reliably removed while suppressing the power consumption required for the process of removing the unburned components.

【0160】また更に、請求項8に記載した発明によれ
ば、ロジウムにおける還元作用の低下が極力抑えられた
うえで、白金による未燃成分の酸化促進作用が確実に奏
せられるようになる。その結果、還元作用の低下に起因
した検出精度(S/N比)の低下を抑制しつつ、未燃成
分を確実に除去することができる。
Further, according to the eighth aspect of the present invention, the reduction of the reduction effect of rhodium is suppressed as much as possible, and the effect of promoting the oxidation of unburned components by platinum is ensured. As a result, it is possible to reliably remove unburned components while suppressing a decrease in detection accuracy (S / N ratio) due to a decrease in the reducing action.

【0161】請求項9乃至15に記載した発明によれ
ば、電圧印加条件を適宜設定することにより、第1の電
極に付着している未燃成分を適正なタイミングで除去す
ることができ、酸素濃度検出装置における本来の検出能
力を長期間維持することができる。
According to the ninth to fifteenth aspects of the present invention, by appropriately setting the voltage application conditions, the unburned components adhering to the first electrode can be removed at an appropriate timing, and The original detection ability of the concentration detection device can be maintained for a long time.

【0162】特に、請求項10乃至12に記載した発明
によれば、被測定ガスにおける未燃成分の濃度が所定値
以下であるときに未燃成分の除去処理が行われるため、
第1の電極側に移動する酸素のうち、被測定ガス中の未
燃成分と反応する酸素の量が減少するようになる。その
結果、第1の電極に付着している未燃成分を効率的に除
去することができる。
In particular, according to the tenth to twelfth aspects, when the concentration of the unburned component in the gas to be measured is equal to or lower than a predetermined value, the unburned component removal processing is performed.
Of the oxygen moving to the first electrode side, the amount of oxygen that reacts with the unburned components in the gas to be measured decreases. As a result, unburned components adhering to the first electrode can be efficiently removed.

【0163】更に、請求項11又は12に記載した発明
によれば、被測定ガス、即ち排出ガスにおける未燃成分
の濃度が所定値以下となったことが確実に判断され、そ
の判断に基づいて未燃成分の除去処理が実行されるよう
になるため、未燃成分を更に効率的に除去することがで
きる。
Further, according to the present invention, it is reliably determined that the concentration of the unburned component in the gas to be measured, that is, the exhaust gas, is equal to or less than a predetermined value. Since the process of removing the unburned components is performed, the unburned components can be more efficiently removed.

【0164】また、請求項13乃至15に記載した発明
によれば、第1の電極に付着した未燃成分が所定量未満
であって検出精度への影響が小さいときには、未燃成分
の除去処理が実行されないようになる。その結果、未燃
成分の除去処理が必要以上に実行されて酸素濃度の検出
が頻繁に中断されるような状況を回避することができ、
酸素濃度検出装置の本来の機能が低下してしまうことを
極力抑制することができる。
According to the present invention, when the unburned component attached to the first electrode is less than a predetermined amount and has little influence on the detection accuracy, the unburned component removal processing is performed. Will not be executed. As a result, it is possible to avoid a situation in which the unburned component removal processing is executed more than necessary and the detection of the oxygen concentration is frequently interrupted,
A reduction in the original function of the oxygen concentration detection device can be suppressed as much as possible.

【0165】特に、請求項14によれば、上記効果に加
えて、未燃成分の除去処理に要する電力消費量を抑えつ
つ、第1の電極に付着している未燃成分を効率的に除去
することができる。
In particular, according to the fourteenth aspect, in addition to the above effects, the unburned components adhering to the first electrode are efficiently removed while suppressing the power consumption required for the unburned component removal processing. can do.

【0166】また、請求項15に記載した発明によれ
ば、第1の電極に対する未燃成分の付着量との相関性が
高い燃焼機器の作動時間及び始動回数の少なくとも一方
に基づいて、第1の電極に対する未燃成分の付着量が容
易に且つ正確に推定されるようになる。その結果、酸素
濃度検出装置の本来の機能を極力抑制するといった効果
をより確実に奏することができる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, based on at least one of the operating time and the number of starts of the combustion equipment having a high correlation with the amount of unburned components adhered to the first electrode, The amount of the unburned component adhered to the electrode is easily and accurately estimated. As a result, the effect of suppressing the original function of the oxygen concentration detecting device as much as possible can be achieved more reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】NOx 濃度検出装置を示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a NOx concentration detection device.

【図2】NOx センサの断面図。FIG. 2 is a sectional view of a NOx sensor.

【図3】図2の3−3線に沿った断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2;

【図4】図2の4−4線に沿った断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 2;

【図5】検出電極に付着した未燃成分と排出ガス中のN
Ox とが反応する様子を示す説明図。
FIG. 5 shows unburned components adhering to a detection electrode and N in exhaust gas.
Explanatory drawing which shows a mode that Ox reacts.

【図6】検出電極に付着した未燃成分が除去される様子
を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing how unburned components attached to the detection electrode are removed.

【図7】未燃成分の除去処理時期を判定する際の手順を
説明するためのフローチャート。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure for determining the timing of the unburned component removal processing.

【図8】第1の実施形態における未燃成分の除去処理手
順を説明するためのフローチャート。
FIG. 8 is a flowchart for explaining a procedure for removing unburned components according to the first embodiment;

【図9】センサ使用時間とセンサ出力との関係を示すグ
ラフ。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between sensor usage time and sensor output.

【図10】NOx 濃度とセンサ出力との関係を示すグラ
フ。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between NOx concentration and sensor output.

【図11】第2の実施形態における未燃成分の除去処理
手順を説明するためのフローチャート。
FIG. 11 is a flowchart for explaining an unburned component removal processing procedure according to the second embodiment.

【図12】NOx センサの構成変更例を示す断面図。FIG. 12 is a sectional view showing an example of a configuration change of the NOx sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…エンジン、17…触媒コンバータ、19…EGR
装置、20…EGR通路、21…制御弁、28…イグニ
ッションスイッチ、30…ECU、500…NOx セン
サ、510…ヒータ部、550…検出部、552…第1
の固体電解質層、560…基準ガス導入空間、580…
検出電極、581…基準電極、582…測定用ポンプセ
ル。
10 engine, 17 catalytic converter, 19 EGR
Apparatus, 20 EGR passage, 21 control valve, 28 ignition switch, 30 ECU, 500 NOx sensor, 510 heater section, 550 detection section, 552 first
Solid electrolyte layer, 560... Reference gas introduction space, 580.
Detection electrode, 581: Reference electrode, 582: Pump cell for measurement.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉知 寛 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子 株式会社内 (72)発明者 宮下 武也 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Kurachi 2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan Insulator Co., Ltd. No. 56 Japanese insulator

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体電解質体に第1の電極及び第2の電
極が配設され、前記第1の電極に接触する被測定ガス中
の酸素を当該第1の電極から前記固体電解質体を介して
前記第2の電極に移動させるべく前記各電極間に電圧を
印加するとともに、前記酸素の移動により前記各電極間
に流れる電流値に基づいて前記被測定ガス中の酸素の濃
度を検出するようにした酸素濃度検出装置において、 前記固体電解質体を介して前記第1の電極へ酸素を移動
させるべく当該第1の電極との間で電極処理用電圧が印
加される第3の電極を備えることを特徴とする酸素濃度
検出装置。
A first electrode and a second electrode are disposed on a solid electrolyte body, and oxygen in a gas to be measured coming into contact with the first electrode is separated from the first electrode via the solid electrolyte body. A voltage is applied between the electrodes to move the gas to the second electrode, and the concentration of oxygen in the gas to be measured is detected based on a current value flowing between the electrodes due to the movement of the oxygen. The oxygen concentration detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a third electrode to which an electrode processing voltage is applied between the first electrode and the first electrode to move oxygen to the first electrode via the solid electrolyte body. An oxygen concentration detection device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 請求項1に記載した酸素濃度検出装置に
おいて、 前記第3の電極は前記第2の電極と同一の電極として前
記固体電解質体に配設されていることを特徴とする酸素
濃度検出装置。
2. The oxygen concentration detecting apparatus according to claim 1, wherein the third electrode is disposed on the solid electrolyte body as the same electrode as the second electrode. Detection device.
【請求項3】 請求項1に記載した酸素濃度検出装置に
おいて、 前記第3の電極は前記第2の電極と各別の電極として前
記固体電解質体に配設されていることを特徴とする酸素
濃度検出装置。
3. The oxygen concentration detecting apparatus according to claim 1, wherein the third electrode is provided on the solid electrolyte body as a separate electrode from the second electrode. Concentration detection device.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載した酸
素濃度検出装置において、 前記固体電解質体は大気が導入される大気導入空間を有
し、 前記第3の電極は前記大気導入空間の大気に接触するよ
うに前記固体電解質体に配設されることを特徴とする酸
素濃度検出装置。
4. The oxygen concentration detecting device according to claim 1, wherein the solid electrolyte body has an air introduction space into which the air is introduced, and the third electrode is provided in the air introduction space. An oxygen concentration detection device, wherein the oxygen concentration detection device is provided on the solid electrolyte body so as to come into contact with the atmosphere.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載した酸
素濃度検出装置において、 前記第1の電極を前記被測定ガス中に含まれる窒素酸化
物の還元触媒として機能する還元触媒材料により形成
し、同第1の電極の還元作用に基づき前記窒素酸化物か
ら分解される酸素が同第1の電極から前記固体電解質体
を介して前記第2の電極に移動するときに前記各電極間
に流れる電流値に基づいて前記被測定ガス中の酸素の濃
度を検出することを特徴とする酸素濃度検出装置。
5. The oxygen concentration detection device according to claim 1, wherein the first electrode is formed of a reduction catalyst material that functions as a reduction catalyst for nitrogen oxides contained in the gas to be measured. And, when oxygen decomposed from the nitrogen oxide based on the reducing action of the first electrode moves from the first electrode to the second electrode via the solid electrolyte, between the electrodes. An oxygen concentration detecting device for detecting the concentration of oxygen in the gas to be measured based on a value of a flowing current.
【請求項6】 請求項5に記載した酸素濃度検出装置に
おいて、 前記還元触媒材料は酸化触媒材料を所定量含むことを特
徴とする酸素濃度検出装置。
6. The oxygen concentration detection device according to claim 5, wherein the reduction catalyst material includes a predetermined amount of an oxidation catalyst material.
【請求項7】 請求項6に記載した酸素濃度検出装置に
おいて、 前記還元触媒材料はロジウムであり、 前記酸化触媒材料は白金であることを特徴とする酸素濃
度検出装置。
7. The oxygen concentration detection device according to claim 6, wherein the reduction catalyst material is rhodium, and the oxidation catalyst material is platinum.
【請求項8】 請求項7に記載した酸素濃度検出装置に
おいて、 前記ロジウムに対する前記白金の重量比が1〜5%であ
ることを特徴とする酸素濃度検出装置。
8. The oxygen concentration detecting device according to claim 7, wherein a weight ratio of the platinum to the rhodium is 1 to 5%.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載した酸
素濃度検出装置において、 所定の電圧印加条件が満たされたときにのみ前記第1の
電極と前記第3の電極との間に前記電極処理用電圧を印
加する電圧印加手段を備えることを特徴とする酸素濃度
検出装置。
9. The oxygen concentration detecting device according to claim 1, wherein the first electrode and the third electrode are disposed between the first electrode and the third electrode only when a predetermined voltage application condition is satisfied. An oxygen concentration detecting device comprising a voltage applying means for applying an electrode processing voltage.
【請求項10】 請求項9に記載した酸素濃度検出装置
において、 前記電圧印加手段は前記被測定ガス中における未燃成分
の濃度が所定値以下であることを前記電圧印加条件とす
ることを特徴とする酸素濃度検出装置。
10. The oxygen concentration detection device according to claim 9, wherein the voltage application means sets the concentration of the unburned component in the gas to be measured to a predetermined value or less as the voltage application condition. Oxygen concentration detecting device.
【請求項11】 請求項10に記載した酸素濃度検出装
置において、 前記被測定ガスは燃焼機器の排出ガスであり、 前記電圧印加手段は前記燃焼機器に対する燃焼用燃料の
供給が停止されているときに前記未燃成分の濃度が所定
値以下であると判断することを特徴とする酸素濃度検出
装置。
11. The oxygen concentration detection device according to claim 10, wherein the gas to be measured is an exhaust gas of a combustion device, and the voltage applying unit is configured to stop supplying the combustion fuel to the combustion device. An oxygen concentration detection device that determines that the concentration of the unburned component is equal to or lower than a predetermined value.
【請求項12】 請求項10に記載した酸素濃度検出装
置において、 前記被測定ガスは希薄燃焼を実行可能な燃焼機器の排出
ガスであり、 前記電圧印加手段は前記燃焼機器における燃焼状態が希
薄燃焼状態であるときに前記未燃成分の濃度が所定値以
下であると判断することを特徴とする酸素濃度検出装
置。
12. The oxygen concentration detecting apparatus according to claim 10, wherein the gas to be measured is an exhaust gas of a combustion device capable of performing a lean burn, and the voltage applying means determines that a combustion state of the burn device is a lean burn. An oxygen concentration detection device which determines that the concentration of the unburned component is equal to or lower than a predetermined value when the device is in a state.
【請求項13】 請求項9に記載した酸素濃度検出装置
において、 前記第1の電極に対する未燃成分の付着量を前記被測定
ガスと前記第1の電極との接触時間に基づいて推定する
推定手段を更に備え、 前記電圧印加手段は推定される前記未燃成分の付着量が
所定量以上であることを前記電圧印加条件とすることを
特徴とする酸素濃度検出装置。
13. The oxygen concentration detecting apparatus according to claim 9, wherein the amount of the unburned component adhered to the first electrode is estimated based on a contact time between the gas to be measured and the first electrode. The oxygen concentration detecting apparatus further comprising: a voltage application unit, wherein the voltage application unit sets the estimated adhesion amount of the unburned component to a predetermined amount or more as the voltage application condition.
【請求項14】 請求項13に記載した酸素濃度検出装
置において、 前記電圧印加手段は前記推定手段により推定される前記
未燃成分の付着量が所定量以上であり且つ前記未燃成分
の濃度が所定値以下であることを前記電圧印加条件とす
ることを特徴とする酸素濃度検出装置
14. The oxygen concentration detecting device according to claim 13, wherein the voltage applying unit is configured to determine that the unburned component adhesion amount estimated by the estimating unit is equal to or more than a predetermined amount and the unburned component concentration is higher than a predetermined amount. An oxygen concentration detection device, wherein the voltage application condition is not more than a predetermined value.
【請求項15】 請求項13又は14に記載した酸素濃
度検出装置において、 前記被測定ガスは燃焼機器の排出ガスであり、 前記推定手段は前記燃焼機器の作動時間及び始動回数の
少なくとも一方に基づいて前記第1の電極に対する前記
未燃成分の付着量を推定することを特徴とする酸素濃度
検出装置。
15. The oxygen concentration detection device according to claim 13, wherein the gas to be measured is an exhaust gas from a combustion device, and the estimating means is based on at least one of an operation time and a number of starts of the combustion device. An oxygen concentration detection device for estimating the amount of adhesion of the unburned component to the first electrode by means of the method.
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