DE102017125313A1

DE102017125313A1 - Sensorsteuerung, Verbrennungsmotor-Steuersystem und Verbrennungsmotorsteuerung

Info

Publication number: DE102017125313A1
Application number: DE102017125313.0A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Nakano
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2018-05-09
Also published as: JP2018077067A; US10663426B2; JP6783629B2; US20180128775A1

Abstract

Ziel ist es, eine Sensorsteuerung und eine Verbrennungsmotorsteuerung bereitzustellen, welche Ammoniak detektieren und eine Verringerung der Genauigkeit der Ammoniakdetektion aufgrund des Einflusses eines spezifischen Gases verhindern können. Die Sensorsteuerung umfasst einen Signalempfang-Bestimmungsabschnitt und einen Verwendungsunterbrechungsabschnitt. Der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt bestimmt, ob die Sensorsteuerung ein Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat oder nicht, welches einen spezifischen Zustand angibt, in welchem Abgas ein spezifisches Gas, welches von Ammoniak verschieden ist und einen Ammoniaksensor anspricht, enthalten kann. Wenn der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat, unterbricht der Verwendungsunterbrechungsabschnitt die Verwendung eines Detektionsergebnisses, welches von dem Ammoniaksensor nach der Bestimmung detektiert wird, wenigstens vorübergehend. Bei Empfang des Spezifischer-Zustand-Signals unterbricht die Sensorsteuerung insbesondere die Verwendung des Detektionsergebnisses, welches von dem Ammoniaksensor nach dem Empfang des Spezifischer-Zustand-Signals detektiert wird, wenigstens vorübergehend.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Sensorsteuerung, ein Verbrennungsmotor-Steuersystem und eine Verbrennungsmotorsteuerung.
Hintergrund
Das Detektierten von Ammoniak in einem Messgas (beispielsweise einem Abgas eines Verbrennungsmotors) unter Verwendung eines Ammoniaksensors ist bekannt.
Ein Ammoniakdetektionssignal, welches gemäß dem Ergebnis der Detektion des Ammoniaksensors variiert, wird beispielsweise von einer Sensorsteuerung ausgegeben, welche den Ammoniaksensor steuert. Das Ammoniakdetektionssignal wird beispielsweise von einer Verbrennungsmotorsteuerung dazu verwendet, den Verbrennungsmotor zu steuern. Das Verbrennungsmotor-Steuersystem ist dazu konfiguriert, die Verbrennungsmotorsteuerung, den Ammoniaksensor und die Sensorsteuerung zu umfassen.
Einige Ammoniaksensoren sprechen nicht nur auf Ammoniak, sondern auch auf ein anderes spezifisches Gas (beispielsweise ein entflammbares Gas) an. Ein Ammoniakdetektionssignal, welches unter Verwendung eines solchen Ammoniaksensors erhalten wird, variiert nicht nur aufgrund des Einflusses von Ammoniak, sondern auch aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases; und daher kann die Genauigkeit der Detektion von Ammoniak abnehmen.
Eine Technik, die darauf gerichtet ist, dieses Problem zu lösen, ist es, die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas zu detektieren und anschließend, basierend auf der detektierten Sauerstoffkonzentration, das Ergebnis der Detektion von Ammoniak, welches über das Ammoniakdetektionssignal erhalten wird, zu korrigieren (Patentdokumenten 1). Mit dieser Technik kann die Verringerung der Genauigkeit der Detektion von Ammoniak aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases vermieden werden.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-065862
Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Wenn das Ammoniakdetektionssignal aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases variiert, während die Sauerstoffkonzentration sich nicht wesentlich ändert, kann jedoch mit der obigen Technik das Ergebnis der Detektion von Ammoniak nicht geeignet korrigiert werden. In diesem Fall ist es nicht möglich, die Verringerung der Genauigkeit der Detektion von Ammoniak zu vermeiden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Sensorsteuerung, ein Verbrennungsmotor-Steuersystem und eine Verbrennungsmotorsteuerung bereitzustellen, welche Ammoniak in Abgas eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eines Ammoniaksensors detektierten können und welche eine Verringerung der Genauigkeit der Detektion von Ammoniak aufgrund des Einflusses eines spezifischen Gases vermeiden können.
Mittel zur Lösung der Probleme
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Sensorsteuerung bereit, welche einen Ammoniaksensor zum Detektierten von Ammoniak in Abgas eines Verbrennungsmotors bereitstellt und welche ein Detektionsergebnis des Ammoniaksensors und/oder ein Ammoniakdetektionssignal, welches dem Detektionsergebnis entspricht, an ein externes Gerät ausgibt. Die Sensorsteuerung umfasst einen Signalempfang-Bestimmungsabschnitt und einen Verwendungsunterbrechungsabschnitt.
Der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt bestimmt, ob oder ob nicht die Sensorsteuerung ein Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat, welches einen spezifischen Zustand angibt, in welchem das Abgas ein spezifisches Gas, welches von Ammoniak verschieden ist und den Ammoniaksensor anspricht, enthalten kann. Wenn der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat, unterbricht der Verwendungsunterbrechungsabschnitt die Verwendung des durch den Ammoniaksensor nach der Bestimmung durch den Signalempfang-Bestimmungsabschnitt detektierten Detektionsergebnisses wenigstens vorübergehend.
Wenn diese Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfängt, unterbricht diese Sensorsteuerung insbesondere die Verwendung des von dem Ammoniaksensor nach dem Empfang des Spezifischer-Zustand-Signals detektierten Detektionsergebnisses wenigstens vorübergehend. Dies kann verhindern, dass Ammoniak basierend auf dem Detektionsergebnis, welches aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases verändert ist, detektiert wird.
Mit dieser Sensorsteuerung kann eine aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases verfälschte Detektion von Ammoniak und eine Verringerung der Genauigkeit der Detektion von Ammoniak verhindert werden.
Das „Detektionsergebnis des Ammoniaksensors“, dessen Verwendung zu unterbrechen ist, kann beispielsweise die elektromotorische Kraft (Detektionsergebnis), welche in dem Ammoniaksensor gemäß der Konzentration von Ammoniak erzeugt wird, oder eine Information (beispielsweise ein Ammoniaksignal), welches gemäß dem Detektionsergebnis variiert, sein. Das Ammoniakdetektionssignal ist nicht auf das Analogsignal beschränkt, welches von dem Ammoniaksensor ausgegeben wird, sondern ist ein Überbegriff, welcher ein beliebiges Signal umfasst, das gemäß dem Detektionsergebnis des Ammoniaksensors variiert. Beispiele für das Ammoniakdetektionssignal umfassen ein verstärktes Analogsignal, welches durch Verstärken des Analogsignals erhalten wird, ein Signal in einem spezifischen Frequenzbereich, welches durch Anwenden einer Filterverarbeitung, die auf Frequenzcharakteristiken basiert, auf das Analogsignal erhalten wird, und ein Digitalsignal, welches durch Anwenden einer A/D-Wandlung auf das Analogsignal erhalten wird.
In der Sensorsteuerung der vorliegenden Offenbarung kann der Verwendungsunterbrechungsabschnitt dazu konfiguriert sein, die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses zu einem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt zu initiieren, welcher nach einem Zeitpunkt liegt, an welchem der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat.
Insbesondere haben einige Verbrennungsmotoren eine Struktur, gemäß welcher eine Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an welchem der Empfang des Spezifischer-Zustand-Signals beginnt, und dem Zeitpunkt, an welchem das spezifische Gas den Ammoniaksensor tatsächlich erreicht und eine Änderung des Detektionsergebnisses verursacht, auftritt. In diesem Fall, wenn der Verwendungsunterbrechungsabschnitt die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses nicht an dem Empfangsbestimmungszeitpunkt, sondern an dem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt initiiert, kann der Startzeitpunkt der Dauer der Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses auf einen geeigneten Zeitpunkt eingestellt werden.
Auf diese Weise kann das Detektionsergebnis, welches nicht durch das spezifische Gas beeinflusst ist, bis zu dem Zeitpunkt verwendet werden, an welchem sich das Detektionsergebnis aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases verändert; und dies kann die Zeitdauer verlängern, in der Ammoniak detektiert werden kann.
In der Sensorsteuerung der vorliegenden Offenbarung kann der Verwendungsunterbrechungsabschnitt dazu konfiguriert sein, die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses zu beenden, nachdem seit der Initiierung der Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses eine vordefinierte Verwendungsunterbrechungsdauer verstrichen ist.
In dieser Sensorsteuerung wird der Initiierungszeitpunkt der Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses basierend auf dem Spezifischer-Zustand-Signal bestimmt. Anschließend kann die Verwendung des Detektionsergebnisses über die Dauer der Verwendungsunterbrechungsdauer unterbrochen werden, indem die verstrichene Zeit ohne Detektieren des Spezifischer-Zustand-Signals gemessen wird.
In der Sensorsteuerung der vorliegenden Offenbarung kann das Spezifischer-Zustand-Signal ein Reiches-Gemisch-Signal sein, welches einen Reiches-Gemisch-Steuerzustand angibt, in welchem Kraftstoff vorübergehend in ein Abgasrohr des Verbrennungsmotors eingegeben wird.
In dem Reiches-Gemisch-Steuerzustand kann das Abgas ein entflammbares Gas enthalten und das entflammbare Gas spricht den Ammoniaksensor an. Daher ist das Reiches-Gemisch-Signal ein Beispiel eines Spezifischer-Zustand-Signals, welches den spezifischen Zustand angibt, in welchem das Abgas das spezifische Gas, welches den Ammoniaksensor anspricht, enthalten kann.
In der Sensorsteuerung der vorliegenden Offenbarung kann der Ammoniaksensor ein erster Detektionsabschnitt sein, welcher in der Sensorsteuerung bereitgestellt ist. In diesem Fall ist der Ammoniaksensor dazu konfiguriert, als das Detektionsergebnis ein erstes Konzentrationssignal auszugeben, welches sowohl gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks als auch gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen entflammbaren Gases variiert. Die Sensorsteuerung kann ferner einen zweiten Detektionsabschnitt und einen Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt umfassen.
Der zweite Detektionsabschnitt ist dazu konfiguriert, ein zweites Konzentrationssignal auszugeben, welches entweder gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks oder gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen entflammbaren Gases variiert.
Der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt ist dazu konfiguriert, basierend auf dem von dem ersten Detektionsabschnitt ausgegebenen ersten Konzentrationssignal und basierend auf dem von dem zweiten Detektionsabschnitt ausgegebenen zweiten Konzentrationssignal zu bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht.
Wenn der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat, und der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält, unterbricht der Verwendungsunterbrechungsabschnitt die Verwendung des Detektionsergebnisses, welches nach der Bestimmung durch den Signalempfang-Bestimmungsabschnitt und die Bestimmung durch den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt ausgegeben wird, wenigstens vorübergehend.
In dieser Sensorsteuerung kann der zweite Detektionsabschnitt das zweite Konzentrationssignal ausgeben, welches gemäß der Konzentration von Ammoniak variiert. In diesem Fall, wenn der Ausgabewert des zweiten Konzentrationssignals kleiner als der Ausgabewert des ersten Konzentrationssignals ist, kann bestimmt werden, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält. Dies liegt daran, dass, obwohl der erste Detektionsabschnitt das Signal ausgibt, dessen Wert gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert, der zweite Detektionsabschnitt das Signal ausgibt, dessen Wert nicht gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert.
In dieser Sensorsteuerung kann der zweite Detektionsabschnitt das zweite Konzentrationssignal ausgeben, welches gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert. In diesem Fall, wenn der Ausgabewert des zweiten Konzentrationssignals größer ist, kann bestimmt werden, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält. Dies liegt daran, dass der zweite Detektionsabschnitt das Signal ausgibt, dessen Wert gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert.
Wie vorangehen beschrieben, kann diese Sensorsteuerung bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht. Wenn ein reiches Gemisch auftritt, ist das entflammbare Gas in dem Abgas enthalten. Daher kann die Sensorsteuerung das reiche Gemisch selbst dann detektierten, wenn die Konzentration von in dem Abgas enthaltenem Sauerstoff nicht stark abnimmt, sodass die Genauigkeit der Detektion eines reichen Gemisches verbessert werden kann.
Wenn der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat, und der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält, unterbricht die Sensorsteuerung die Verwendung des nach der Bestimmung durch den Signalempfang-Bestimmungsabschnitt und der Bestimmung durch den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt ausgegebenen Detektionsergebnisses wenigstens vorübergehend.
Somit gibt in dieser Sensorsteuerung der erste Detektionsabschnitt das erste Konzentrationssignal aus, dessen Wert sowohl gemäß der Konzentration von Ammoniak als auch gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert. Selbst in diesem Fall, wenn ein reiches Gemisch auftritt, kann eine Verringerung der Genauigkeit der Berechnung der Ammoniakkonzentration verhindert werden.
Das erste und zweite Konzentrationssignal, welche für die Bestimmung durch den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt verwendet werden, sind nicht auf die Signale selbst beschränkt und können beispielsweise Werte sein, welche die Signale indirekt angeben, beispielsweise eine erste und zweite berechnete Konzentration, welche basierend auf den Signalen berechnet werden.
Die obige Sensorsteuerung, welche den ersten Detektionsabschnitt, den zweiten Detektionsabschnitt und den Entflammbares-Gas-Detektionsabschnitt umfasst, kann ferner eine erste Berechnungseinheit und eine zweite Berechnungseinheit umfassen. Die erste Berechnungseinheit ist dazu konfiguriert, die Konzentration von in dem Abgas enthaltenem Ammoniak als eine erste berechnete Konzentration basierend auf dem von dem ersten Detektionsabschnitt ausgegebenen ersten Konzentrationssignal zu berechnen. Die zweite Berechnungseinheit ist dazu konfiguriert, die Konzentration des spezifischen Gases als eine zweite berechnete Konzentration basierend auf dem von dem zweiten Detektionsabschnitt ausgegebenen zweiten Konzentrationssignal zu berechnen.
Der Entflammbares-Gas-Detektionsabschnitt kann dazu konfiguriert sein, basierend auf der ersten berechneten Konzentration, welche von der ersten Berechnungseinheit berechnet wird, und basierend auf der zweiten berechneten Konzentration, welche von der zweiten Berechnungseinheit berechnet wird, anstelle des ersten und zweiten Konzentrationssignals zu bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht.
Auch in dieser Sensorsteuerung kann, wenn ein reiches Gemisch auftritt, eine Verringerung der Genauigkeit der Berechnung der Ammoniakkonzentration selbst dann verhindert werden, wenn der Wert des von dem ersten Detektionsabschnitt ausgegebenen ersten Konzentrationssignals sowohl gemäß der Konzentration von Ammoniak als auch gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Verbrennungsmotor-Steuersystem bereit, welches umfasst: eine Verbrennungsmotorsteuerung, welche Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors steuert; einen Ammoniaksensor, welcher Ammoniak in Abgas des Verbrennungsmotors detektiert; und die vorangehend beschriebene Sensorsteuerung.
Dieses Verbrennungsmotor-Steuersystem umfasst die vorangehend beschriebene Sensorsteuerung. Daher können eine aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases verfälschte Detektion von Ammoniak und eine Verringerung der Genauigkeit der Detektion von Ammoniak verhindert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Verbrennungsmotorsteuerung bereit, welche Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors steuert. Die Verbrennungsmotorsteuerung umfasst einen Ammoniakdetektionssignal-Empfangsabschnitt, einen Zustandbestimmungsabschnitt und einen Verwendungsunterbrechungsabschnitt.
Der Ammoniakdetektionssignal-Empfangsabschnitt ist dazu konfiguriert, ein Detektionsergebnis eines Ammoniaksensors, welcher Ammoniak in Abgas des Verbrennungsmotors detektiert, und/oder ein Ammoniakdetektionssignal, welches dem Detektionsergebnis entspricht, zu empfangen. Der Zustandbestimmungsabschnitt ist dazu konfiguriert, zu bestimmen, ob oder ob nicht der Verbrennungsmotor in einem spezifischen Zustand ist, in welchem das Abgas ein spezifisches Gas, welches von Ammoniak verschieden ist und den Ammoniaksensor anspricht, enthalten kann. Der Verwendungsunterbrechungsabschnitt ist so konfiguriert, dass, wenn der Zustandbestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist, der Verwendungsunterbrechungsabschnitt die Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals, welche nach der Bestimmung durch den Zustandbestimmungsabschnitt empfangen werden, wenigstens vorübergehend unterbricht.
Wenn diese Verbrennungsmotorsteuerung bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist, unterbricht diese Verbrennungsmotorsteuerung insbesondere die Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals, welche nach der Bestimmung empfangen werden, wenigstens vorübergehend. Dies kann verhindern, dass Ammoniak basierend auf dem Detektionsergebnis, welches aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases verändert ist, detektiert wird.
Mit dieser Verbrennungsmotorsteuerung können eine aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases verfälschte Detektion von Ammoniak und eine Verringerung der Genauigkeit der Detektion von Ammoniak verhindert werden.
Wie in dem Fall der vorangehend beschriebenen Sensorsteuerung kann das „Detektionsergebnis des Ammoniaksensors“, dessen Verwendung zu unterbrechen ist, beispielsweise die elektromotorische Kraft (Detektionsergebnis), welche in dem Ammoniaksensor gemäß der Konzentration von Ammoniak erzeugt wird, oder eine Information (beispielsweise ein Ammoniaksignal), welches gemäß dem Detektionsergebnis variiert, sein. Das Ammoniakdetektionssignal ist nicht auf das Analogsignal beschränkt, welches von dem Ammoniaksensor ausgegeben wird, sondern ist ein Überbegriff, welcher ein beliebiges Signal umfasst, das gemäß dem Detektionsergebnis des Ammoniaksensors variiert.
In der Verbrennungsmotorsteuerung der vorliegenden Offenbarung kann der Verwendungsunterbrechungsabschnitt dazu konfiguriert sein, die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals zu einem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt zu initiieren, welcher nach einem Zeitpunkt liegt, an welchem der Zustandbestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist.
Einige Verbrennungsmotoren haben eine Struktur, gemäß welcher eine Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an welchem bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist, und dem Zeitpunkt, an welchem das spezifische Gas den Ammoniaksensor tatsächlich erreicht und sich das Detektionsergebnis und das Ammoniakdetektionssignal verändert, auftritt. In diesem Fall, wenn der Verwendungsunterbrechungsabschnitt die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses und des Ammoniakdetektionssignals nicht zu dem Zustandbestimmungszeitpunkt, sondern zu dem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt initiiert, kann der Startzeitpunkt der Dauer der Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnissees und des Ammoniakdetektionssignals auf einen geeigneten Zeitpunkt eingestellt werden.
Auf diese Weise können das Detektionsergebnis und das Ammoniakdetektionssignal, welche nicht von dem spezifischen Gas beeinflusst sind, für die Ammoniakdetektion bis zu dem Zeitpunkt verwendet werden, an welchem sich das Detektionsergebnis und das Ammoniakdetektionssignal aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases verändern; und dies kann die Zeitdauer verlängern, in der Ammoniak detektiert werden kann.
In der Verbrennungsmotorsteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Verwendungsunterbrechungsabschnitt dazu konfiguriert sein, die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals zu beenden, nachdem seit der Initiierung der Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals eine vordefinierte Verwendungsunterbrechungsdauer verstrichen ist.
In dieser Verbrennungsmotorsteuerung wird der Initiierungszeitpunkt der Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses und des Ammoniakdetektionssignals basierend auf dem Bestimmungsergebnis durch den Zustandbestimmungsabschnitt bestimmt. Anschließend kann die Verwendung des Detektionsergebnisses und des Ammoniakdetektionssignals für die Dauer der Verwendungsunterbrechungsdauer unterbrochen werden, indem die verstrichene Zeit ohne Bestimmung durch den Zustandbestimmungsabschnitt gemessen wird.
In der Verbrennungsmotorsteuerung der vorliegenden Offenbarung kann der spezifische Zustand ein Reiches-Gemisch-Steuerzustand sein, in welchem Kraftstoff vorübergehend in ein Abgasrohr des Verbrennungsmotors eingegeben wird. Insbesondere kann in dem Reiches-Gemisch-Steuerzustand das Abgas ein entflammbares Gas enthalten und das entflammbare Gas spricht den Ammoniaksensor an. Der Reiches-Gemisch-Steuerzustand ist daher ein Beispiel für den spezifischen Zustand, in welchem das Abgas das spezifische Gas, welches den Ammoniaksensor anspricht, enthalten kann.
In der Verbrennungsmotorsteuerung der vorliegenden Offenbarung kann der Ammoniaksensor ein erster Detektionsabschnitt sein, welcher in der Verbrennungsmotorsteuerung bereitgestellt ist. Der Ammoniaksensor kann dazu konfiguriert sein, als das Detektionsergebnis ein erstes Konzentrationssignal auszugeben, welches gemäß sowohl der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks als auch gemäß der Konzentration eines in dem Abgas enthaltenen entflammbaren Gases variiert. Die Verbrennungsmotorsteuerung kann ferner einen zweiten Detektionsabschnitt und einen Entflammbares-Gas-Detektionsabschnitt umfassen.
Der zweite Detektionsabschnitt ist dazu konfiguriert, ein zweites Konzentrationssignal auszugeben, welches entweder gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks oder gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen entflammbaren Gases variiert.
Der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt ist dazu konfiguriert, basierend auf dem von dem ersten Detektionsabschnitt ausgegebenen ersten Konzentrationssignal und basierend auf dem von dem zweiten Detektionsabschnitt ausgegebenen zweiten Konzentrationssignal zu bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht.
Wenn der Zustandbestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist, und der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält, unterbricht der Verwendungsunterbrechungsabschnitt die Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals, welche nach der Bestimmung durch den Zustandbestimmungsabschnitt und der Bestimmung durch den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt detektiert werden, wenigstens vorübergehend.
In dieser Verbrennungsmotorsteuerung kann der zweite Detektionsabschnitt das zweite Konzentrationssignal ausgeben, welches gemäß der Konzentration von Ammoniak variiert. In diesem Fall, wenn der Ausgabewert des zweiten Konzentrationssignals kleiner als der Ausgabewerte des ersten Konzentrationssignals ist, kann bestimmt werden, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält. Dies liegt daran, dass, obwohl der erste Detektionsabschnitt das Signal ausgibt, dessen Wert gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert, der zweite Detektionsabschnitt das Signal ausgibt, dessen Wert nicht gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert.
In dieser Verbrennungsmotorsteuerung kann der zweite Detektionsabschnitt das zweite Konzentrationssignal ausgeben, welches gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert. In diesem Fall, wenn der Ausgabewert des zweiten Konzentrationssignals größer ist, kann bestimmt werden, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält. Dies liegt daran, dass der zweite Detektionsabschnitt das Signal ausgibt, dessen Wert gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert.
Wie vorangehend beschrieben, kann die Verbrennungsmotorsteuerung bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht. Wenn ein reiches Gemisch auftritt, ist das entflammbare Gas in dem Abgas enthalten. Daher kann die Verbrennungsmotorsteuerung das reiche Gemisch selbst dann detektierten, wenn die Konzentration von in dem Abgas enthaltenem Sauerstoff nicht stark abfällt, so dass die Genauigkeit der Detektion des reichen Gemisches verbessert werden kann.
Wenn der Zustandbestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist, und der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält, unterbricht die Verbrennungsmotorsteuerung die Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals, welche nach der Bestimmung durch den Zustandbestimmungsabschnitt und der Bestimmung durch den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt detektiert werden, wenigstens vorübergehend.
In dieser Verbrennungsmotorsteuerung gibt der erste Detektionsabschnitt das erste Konzentrationssignal aus, dessen Wert sowohl gemäß der Konzentration von Ammoniak als auch gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert. Selbst in diesem Fall, wenn ein reiches Gemisch auftritt, kann eine Verringerung der Genauigkeit der Berechnung der Ammoniakkonzentration verhindert werden.
Das erste und zweite Konzentrationssignal, welche für die Bestimmung durch den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt verwendet werden, sind nicht auf die Signale selbst beschränkt und können beispielsweise Werte sein, welche die Signale indirekt angeben, beispielsweise eine erste und zweite berechnete Konzentration, welche basierend auf den Signalen berechnet werden.
Die obige Verbrennungsmotorsteuerung, welche den ersten Detektionsabschnitt, den zweiten Detektionsabschnitt und den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt umfasst, kann ferner eine erste Berechnungseinheit und eine zweite Berechnungseinheit umfassen.
Die erste Berechnungseinheit ist dazu konfiguriert, die Konzentration von in dem Abgas enthaltenem Ammoniak als eine erste berechnete Konzentration basierend auf dem von dem ersten Detektionsabschnitt ausgegebenen ersten Konzentrationssignal zu berechnen. Die zweite Berechnungseinheit ist dazu konfiguriert, die Konzentration des spezifischen Gases als eine zweite berechnete Konzentration basierend auf dem von dem zweiten Detektionsabschnitt ausgegebenen zweiten Konzentrationssignal zu berechnen.
Der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt kann dazu konfiguriert sein, basierend auf der ersten berechneten Konzentration, welche von der ersten Berechnungseinheit berechnet wird, und basierend auf der zweiten berechneten Konzentration, welche von der zweiten Berechnungseinheit berechnet wird, anstelle des ersten und zweiten Konzentrationssignals zu bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht.
In dieser Verbrennungsmotorsteuerung kann ebenfalls, wenn ein reiches Gemisch auftritt, eine Verringerung der Genauigkeit der Berechnung der Ammoniakkonzentration verhindert werden, selbst wenn der Wert des von dem ersten Detektionsabschnitt ausgegebenen ersten Konzentrationssignals sowohl gemäß der Konzentration von Ammoniak als auch gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert.
In der Sensorsteuerung, dem Verbrennungsmotor-Steuersystem und der Verbrennungsmotorsteuerung der vorliegenden Offenbarung bedeutet die „Unterbrechung“ Halten oder Maskieren des letzten Detektionswerts, des letzten Konzentrationsausgabewerts oder der letzten berechneten Konzentration, Einstellen des letzten Detektionsergebnisses, des letzten Konzentrationsausgabewerts oder der letzten berechneten Konzentration auf einen vordefinierten Wert; Unterbrechen der Berechnung des Konzentrationsausgabewertes und der berechneten Konzentration unter Verwendung des Detektionswertes; Unterbrechen der Ausgabe der Signale, welche das Detektionsergebnis, den Konzentrationsausgabewert und die berechnete Konzentration repräsentieren; Unterbrechen des Empfangs der Signale, welche das Detektionsergebnis, den Konzentrationsausgabewert und die berechnete Konzentration repräsentieren; und Ausgeben eines Signals, welches einen Verwendungsunterbrechungszustand angibt.
Figurenliste

1 zeigt eine Querschnittsansicht, welche die interne Struktur eines Mehrgassensors zeigt.
2 zeigt eine Darstellung, welche eine schematische Struktur eines Verbrennungsmotor-Steuersystems zeigt, welches eine Verbrennungsmotorsteuerung und eine Gastdetektionsvorrichtung (eine Sensorsteuereinheit und einen Mehrgassensor) umfasst.
3 zeigt eine Querschnittsansicht, welche die Struktur eines ersten Ammoniakdetektionsabschnitts und eines zweiten Ammoniakdetektionsabschnitts zeigt.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches einen Gaskonzentrationsberechnungsprozess zeigt.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches einen Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess zeigt.
6 zeigt Graphen, welche Änderungen einer Ammoniakkonzentration, einer NOx-Konzentration, einer CO-Konzentration, eines Signalverwendungsunterbrechungsflags, etc. über die Zeit zeigen.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches einen zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess zeigt.

Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsformen, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird, werden mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt und es wird betont, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Weisen implementiert werden kann, solange diese in den technischen Umfang der Erfindung fallen.
Erste Ausführungsform
Gesamtstruktur
Ein Verbrennungsmotor-Steuersystem 300, welches für einen Verbrennungsmotor (beispielsweise einen Dieselmotor) von, beispielsweise, einem Automobil zur Steuerung der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors bereitgestellt wird, wird als eine erste Ausführungsform beschrieben. Das Verbrennungsmotor-Steuersystem 300 umfasst einen Mehrgassensor 2, welcher in 1 gezeigt ist. Der Mehrgassensor 2 detektiert NOx und Ammoniak.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das Verbrennungsmotor-Steuersystem 300 eine Gasdetektionsvorrichtung 1 und eine Verbrennungsmotorsteuerung 200 (welche nachfolgend als eine ECU 200 bezeichnet sein kann).
Die Gasdetektionsvorrichtung 1 wird beispielsweise für ein an einem Fahrzeug befestigtes System verwendet, welches einen NOx-speichernden und -reduzierenden Katalysator zum Reinigen von Stickoxiden (NOx), welche in von einem Verbrennungsmotor ausgestoßenem Abgas enthalten sind, umfasst. Der NOx-speichernde und -reduzierende Katalysator hat die folgenden Merkmale. Wenn das-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgas arm ist, speichert der NOx-speichernde und -reduzierende Katalysator Stickoxide. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis reich ist, reduziert der NOx-speichernde und -reduzierende Katalysator die gespeicherten Stickoxide und gibt reduzierten Stickstoff aus. Insbesondere detektiert die Gasdetektionsvorrichtung 1 die Konzentrationen von Ammoniak, Stickstoffdioxid und Stickoxid, welche in dem Abgas stromabwärts des NOx-speichernden und -reduzierenden Katalysators enthalten sind. Das Fahrzeug, an welchem die Gasdetektionsvorrichtung befestigt ist, wird als „vorliegendes Fahrzeug“ bezeichnet. Ammoniak, Stickstoffdioxid und Stickoxid werden als NH3, NO₂ und NOx bezeichnet.
Ein Fahrzeug, an welchem die Gasdetektionsvorrichtung 1 zu befestigen ist, ist nicht auf ein Fahrzeug beschränkt, welches den NOx-speichernden und -reduzierenden Katalysator umfasst. Die Gasdetektionsvorrichtung 1 kann an einem Fahrzeug befestigt sein, welches einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) umfasst, oder an einem Fahrzeug befestigt sein, welches einen Dieselpartikelfilter (DPF) umfasst.
Die Gasdetektionsvorrichtung 1 umfasst den Mehrgassensor 2, welcher in 1 gezeigt ist, und eine Sensorsteuereinheit 3, welche in 2 gezeigt ist.
Mehrgassensor
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Mehrgassensor 2 eine Sensorelementeinheit 5, eine metallische Hülse 10, einen Trenner 34 und Verbindungsanschlüsse 38. In der folgenden Beschreibung wird die Seite des Mehrgassensors 2, an welcher die Sensorelementeinheit 5 angeordnet ist (d. h., die untere Seite in 1), als Vorderseite bezeichnet; und die Seite, an welcher die Verbindungsanschlüsse 38 angeordnet sind (d. h., die obere Seite in 1), wird als Rückseite bezeichnet.
Die Sensorelementeinheit 5 hat eine plattenförmige Gestalt, welche sich entlang der Richtung einer axialen Linie O erstreckt. Elektrodenanschlussabschnitte 5A und 5B sind an der Rückseite der Sensorelementeinheit 5 angeordnet. In 1 sind lediglich die Elektrodenanschlussabschnitte 5A und 5B als an der Sensorelementeinheit 5 gebildete Elektrodenanschlussabschnitte gezeigt, um die Zeichnung zu vereinfachen. In der Praxis sind jedoch mehrere Elektrodenanschlussabschnitte vorhanden, beispielsweise je nach Anzahl der Elektroden, die in einem NOx-Detektionsabschnitt 101, einem ersten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und einem zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 103 enthalten sind, welche später beschrieben werden.
Die metallische Hülse 10 ist ein röhrenförmiges Element; und ein Gewindeabschnitt 11, der zum Befestigen des Multigassensors 2 an einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors verwendet wird, ist an der Außenfläche der metallischen Hülse 10 gebildet. Die metallische Hülse 10 weist ein Durchlassloch 12 auf, welches sich in der Richtung der axialen Linie O erstreckt, und weist einen Vorsprung 13 auf, welcher in der radialen Richtung des Durchlassloches 12 einwärts hervorsteht. Der Vorsprung 13 ist als eine sich nach innen verjüngende Oberfläche ausgebildet, welche sich von der radial äußeren Seite des Durchlassloches 12 hin zu dessen Zentrum erstreckt und zur Vorderseite hin geneigt ist.
Die metallische Hülse 10 trägt die Sensorelementeinheit 5, sodass ein vorderer Abschnitt der Sensorelementeinheit 5 aus dem Durchlassloch 12 nach vorne herausragt und ein hinterer Abschnitt der Sensorelementeinheit 5 aus dem Durchlassloch 12 nach hinten herausragt.
Eine Keramikhalterung 14, welche ein röhrenförmiges Element ist, das den radialen Umfang der Sensorelementeinheit 5 umgibt, Talkringe 15 und 16, welche Schichten von gepresstem Talkpulver sind, und eine Keramikmanschette 17 sind in dieser Reihenfolge innerhalb des Durchlassloches 12 der metallischen Hülse 10 von der Vorderseite hin zu der Rückseite geschichtet.
Ein Crimpfüllkörper 18 ist zwischen der Keramikmanschette 17 und einem hinteren Abschnitt der metallischen Hülse 10 angeordnet. Eine Metallhalterung 19 ist zwischen der Keramikhalterung 14 und dem Vorsprung 13 der metallischen Hülse 10 angeordnet. Der Talkring 15 und die Keramikhalterung 14 sind innerhalb der Metallhalterung 19 und als Ergebnis einer Pressung des Materials des Talkrings 15 sind die Metallhalterung 19 und der Talkring 15 miteinander hermetisch verbunden. Ein hinterer Abschnitt der metallischen Hülse 10 ist so gecrimpt, dass die Keramikmanschette 17 durch den Crimpfüllkörper 18 in Richtung der Vorderseite gedrückt wird. Da das Material des Talkrings 16 in die metallische Hülse 10 gepresst wird, wird eine hermetische Abdichtung zwischen der inneren Umfangsoberfläche der metallischen Hülse 10 und der äußeren Umfangsoberfläche der Sensorelementeinheit 5 sichergestellt.
Ein äußeres Schutzelement 21 mit Gaseinlasslöchern und ein inneres Schutzelement 22 mit Gaseinlasslöchern sind an einem vorderen Abschnitt der metallischen Hülse 10 angeordnet. Das äußere Schutzelement 21 und das innere Schutzelement 22 sind jeweils röhrenförmige Elemente, welche aus einem metallischen Material gebildet sind, beispielsweise rostfreiem Stahl, und weisen ein geschlossenes vorderes Ende auf. Das innere Schutzelement 22 umgibt einen vorderen Abschnitt der Sensorelementeinheit 5 und ist mit der metallischen Hülse 10 verschweißt; und das äußere Schutzelement 21 umgibt das innere Schutzelement 22 und ist mit der metallischen Hülse 10 verschweißt.
Ein vorderer Abschnitt eines Außenrohrs 31, welches in röhrenförmiger Gestalt gebildet ist, ist mit einem hinteren äußeren Umfang der metallischen Hülse 10 verschweißt. Eine Durchführung 32 ist an einer hinteren Öffnung des Außenrohrs 31 angeordnet, wodurch die Öffnung verschlossen ist.
Verbindungskabeleinführungslöcher 33, in welche Verbindungskabel 41 eingeführt sind, sind in der Durchführung 32 gebildet. Die Verbindungskabel 41 sind elektrisch mit den Elektrodenanschlussabschnitten 5A und 5B der Sensorelementeinheit 5 verbunden.
Der Trenner 34 ist ein röhrenförmiges Element, welches hinter der Sensorelementeinheit 5 angeordnet ist. Ein innerhalb des Trenners 34 gebildeter Raum ist ein Einführungsloch 35, welches den Trenner 34 in Richtung der axialen Linie O durchläuft. Ein radial nach außen herausstehender Flanschabschnitt 36 ist an der äußeren Oberfläche des Trenners 34 gebildet.
Ein hinterer Abschnitt der Sensorelementeinheit 5 ist in das Einführungsloch 35 des Trenners 34 eingeführt; und die Elektrodenanschlussabschnitte 5A und 5B sind innerhalb des Trenners 34 angeordnet.
Ein röhrenförmiges metallisches Halteelement 37 ist zwischen dem Trenner 34 und dem Außenrohr 31 angeordnet. Das Halteelement 37 steht mit dem Flanschabschnitt 36 des Trenners 34 und zudem mit der inneren Oberfläche des Außenrohrs 31 in Kontakt, wodurch der Trenner 34 so gehalten wird, dass der Trenner 34 an dem Außenrohr 31 fixiert ist.
Die Verbindungsanschlüsse 38 sind innerhalb des Einführungslochs 35 des Trenners 34 angeordnete Elemente und sind elektrisch leitende Elemente, welche die Elektrodenanschlussabschnitte 5A und 5B der Sensorelementeinheit 5 mit ihren entsprechenden Verbindungskabeln 41 elektrisch verbinden. In 1 sind zum Zwecke der Vereinfachung der Zeichnung lediglich zwei Verbindungsanschlüsse 38 gezeigt.
Verbrennungsmotorsteuerung
Wie in 2 gezeigt, ist eine Sensorsteuereinheit 3 der Gasdetektionsvorrichtung 1 elektrisch mit einer Verbrennungsmotorsteuerung 200 verbunden, welche an dem vorliegenden Fahrzeug befestigt ist. Die Verbrennungsmotorsteuerung 200 empfängt Daten, welche die Konzentration von NO₂, die Konzentration von NOx und die Konzentration von Ammoniak (hierin nachfolgend als die Konzentration von NH3 bezeichnet) in Abgas repräsentieren, welche durch die Sensorsteuereinheit 3 berechnet werden. Anschließend führt die Verbrennungsmotorsteuerung 200 einen Prozess zur Steuerung der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors basierend auf den empfangenen Daten durch und führt ferner einen Reinigungsprozess für NOx durch, welches sich in dem Katalysator gesammelt hat (kann hierin nachfolgend als NOx-Reinigungsprozess bezeichnet sein).
Die Verbrennungsmotorsteuerung 200 umfasst einen Mikrocomputer 205. Der Mikrocomputer 205 umfasst eine CPU 201, ein ROM 202, ein RAM 203 und eine Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 204. Die CPU 201 führt Programme, die in einem nicht-flüchtigen Speichermedium gespeichert sind, aus, um diverse Funktionen der Verbrennungsmotorsteuerung 200 zu implementieren. In dem vorliegenden Beispiel entspricht das ROM 202 dem nicht-flüchtigen Speichermedium, in welchem die Programme gespeichert sind. Wenn eines der Programme ausgeführt wird, wird ein Verfahren ausgeführt, welches dem Programm entspricht. Die Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 204 sendet und empfängt diverse Signale zu und von der Sensorsteuereinheit 3. Die Anzahl von CPUs 201, ROMs 202, RAMs 203 und Signaleingabe-/-ausgabeeinheiten 204, die in die Mikrocomputer 205 enthalten sind, kann eins oder kann zwei oder mehr sein. Ein Teil oder alle Funktionen, die von dem Mikrocomputer 205 ausgeführt werden, kann durch Hardware unter Verwendung eines oder mehrerer ICs etc. implementiert sein.
Die CPU 201 führt diverse Arten von Prozessen zur Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß der in dem ROM 202 gespeicherten Programme aus.
In dem NOx-Reinigungsprozess wird Kraftstoff vorübergehend in das Abgasrohr des Verbrennungsmotors eingegeben, um einen Reiches-Gemisch-Steuerzustand zu erreichen. In diesem Zustand ist der Katalysator einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt und hierdurch wird in dem Katalysator gesammeltes NOx reduziert. Wenn der NOx-Reinigungsprozess durchgeführt wird (d.h. der Betriebszustand des Verbrennungsmotors ist der Reiches-Gemisch-Steuerzustand), sendet die Verbrennungsmotorsteuerung 200 (insbesondere die Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 204) ein Reiches-Gemisch-Signal Sr an die Gasdetektionsvorrichtung 1. Die Gasdetektionsvorrichtung 1 kann basierend darauf, ob oder ob nicht die Gasdetektionsvorrichtung das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfängt, bestimmen, ob oder ob nicht der Betriebszustand des Verbrennungsmotors der Reiches-Gemisch-Steuerzustand ist.
Sensorelementeinheit
Die Sensorelementeinheit 5 umfasst den NOx-Detektionsabschnitt 101, den ersten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und den zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 103. Der zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 103 ist in 2 nicht gezeigt, jedoch in 3. Der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und der zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 103 sind in der Längsrichtung des NOx-Detektionsabschnitts 101 (d.h. in der horizontalen Richtung in 2) parallel an im Wesentlichen derselben Position wie eine Referenzelektrode 143 so angeordnet, dass der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und der zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 103 an verschiedenen Positionen in der Breitenrichtung des NOx-Detektionsabschnitts 101 (d.h. in der Richtung senkrecht zu der in 2 gezeigten Zeichenebene) positioniert sind. Daher ist in 2 von dem ersten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und dem zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 103 lediglich der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 gezeigt.
Der NOx-Detektionsabschnitt 101 wird gebildet durch aufeinanderfolgendes Aufschichten einer isolierenden Schicht 113, einer Keramikschicht 114, einer isolierenden Schicht 115, einer Keramikschicht 116, einer isolierenden Schicht 117, einer Keramikschicht 118, einer isolierenden Schicht 119 und einer isolierenden Schicht 120. Die isolierenden Schichten 113, 115, 117, 119 und 120 und die Keramikschichten 114, 116 und 118 sind im Wesentlichen aus Aluminiumoxid gebildet.
Der NOx-Detektionsabschnitt 101 umfasst eine erste Messkammer 121, welche zwischen der Keramikschicht 114 und der Keramikschicht 116 gebildet ist. In dem NOx-Detektionsabschnitt 101 wird Abgas von der Außenseite in das Innere der ersten Messkammer 121 über einen Diffusionswiderstand 122 eingeführt, welcher zwischen der Keramikschicht 114 und der Keramikschicht 116 so angeordnet ist, dass dieser neben der ersten Messkammer 121 ist. Der Diffusionswiderstand 122 ist aus einem porösen Material gebildet, beispielsweise Aluminiumoxid.
Der NOx-Detektionsabschnitt 101 umfasst ferner eine erste Pumpzelle 130. Die erste Pumpzelle 130 umfasst eine Festelektrolytschicht 131 und Pumpelektroden 132 und 133.
Die Festelektrolytschicht 131 ist im Wesentlichen aus Zirkonoxid gebildet, welches sauerstoffionenleitfähig ist. Ein Teil der Keramikschicht 114 ist in einem Bereich entfernt, welcher der ersten Messkammer 121 ausgesetzt ist. Anstelle der Keramikschicht 114 ist die Festelektrolytschicht 131 in dem resultierenden Raum angeordnet.
Die Pumpelektroden 132 und 133 sind im Wesentlichen aus Platin gebildet. Die Pumpelektrode 132 ist an einer Oberfläche der Festelektrolytschicht 131 angeordnet, wobei die Oberfläche der ersten Messkammer 121 ausgesetzt ist. Die Pumpelektrode 133 ist an der Festelektrolytschicht 131 auf der Seite angeordnet, die der Pumpelektrode 132 gegenüberliegt, sodass die Festelektrolytschicht 131 zwischen den Pumpelektroden 132 und 133 angeordnet ist. Die isolierende Schicht 113 ist in einem Bereich, in welchem die Pumpelektrode 133 angeordnet ist, und in einem Bereich um die Pumpelektrode 133 entfernt; und der resultierende Raum ist mit einem porösen Material 134 anstelle der isolierenden Schicht 113 gefüllt. Das poröse Material 134 ermöglicht eine Gas (z.B. Sauerstoff)-Bewegung zwischen der Pumpelektrode 133 und der Außenseite.
Der NOx-Detektionsabschnitt 101 umfasst ferner eine Sauerstoffkonzentration-Detektionszelle 140. Die Sauerstoffkonzentration-Detektionszelle 140 umfasst eine Festelektrolytschicht 141, eine Detektionselektrode 142 und die Referenzelektrode 143.
Die Festelektrolytschicht 141 ist im Wesentlichen aus Zirkonoxid gebildet, welches sauerstoffionenleitfähig ist. Ein Teil der Keramikschicht 116 ist in einem Bereich hinter (d.h. die rechte Seite in 2) der Festelektrolytschicht 131 entfernt. Anstelle der Keramikschicht 116 ist die Festelektrolytschicht 141 in dem resultierenden Raum angeordnet.
Die Detektionselektrode 142 und die Referenzelektrode 143 sind im Wesentlichen aus Platin gebildet. Die Detektionselektrode 142 ist an einer Oberfläche der Festelektrolytschicht 141 angeordnet, wobei die Oberfläche der ersten Messkammer 121 ausgesetzt ist. Die Referenzelektrode 143 ist an der Festelektrolytschicht 141 an der Seite angeordnet, die der Detektionselektrode 142 gegenüberliegt, sodass die Festelektrolytschicht 141 zwischen der Detektionselektrode 142 und der Referenzelektrode 143 angeordnet ist.
Der NOx-Detektionsabschnitt 101 umfasst ferner eine Referenzsauerstoffkammer 146. Die Referenzsauerstoffkammer 146 ist ein Durchlassloch, welches durch Entfernen der isolierenden Schicht 117 in einen Bereich, in welchem die Referenzelektrode 143 angeordnet ist, und in einem Bereich um die Referenzelektrode 143 gebildet ist.
Der NOx-Detektionsabschnitt 101 umfasst ferner eine zweite Messkammer 148, welche stromabwärts der ersten Messkammer 121 angeordnet ist. Die zweite Messkammer 148 ist hinter der Detektionselektrode 142 und der Referenzelektrode 143 so gebildet, dass sie die Festelektrolytschicht 141 und die isolierende Schicht 117 durchläuft. In dem NOx-Detektionsabschnitt 101 wird das Abgas, welches von der ersten Messkammer 121 ausgestoßen wird, in die zweite Messkammer 148 geführt.
Der NOx-Detektionsabschnitt 101 umfasst eine zweite Pumpzelle 150. Die zweite Pumpzelle 150 umfasst eine Festelektrolytschicht 151 und Pumpelektroden 152 und 153.
Die Festelektrolytschicht 151 ist im Wesentlichen aus Zirkonoxid gebildet, welches sauerstoffionenleitfähig ist. Die Keramikschicht 118 ist in einem Bereich, welcher der Referenzsauerstoffkammer 146 und der zweiten Messkammer 148 ausgesetzt ist, und in einem Bereich um diesen ausgesetzten Bereich entfernt. Anstelle der Keramikschicht 118 ist die Festelektrolytschicht 151 in dem resultierenden Raum angeordnet.
Die Pumpelektroden 152 und 153 sind im Wesentlichen aus Platin gebildet. Die Pumpelektrode 152 ist an einer Oberfläche der Festelektrolytschicht 151 angeordnet, wobei die Oberfläche der zweiten Messkammer 148 ausgesetzt ist. Die Pumpelektrode 153 ist an der Festelektrolytschicht 151 so angeordnet, dass sie der Referenzelektrode 143 gegenüberliegt, sodass die Referenzsauerstoffkammer 146 dazwischen angeordnet ist. Ein poröses Material 147 ist innerhalb der Referenzsauerstoffkammer 146 so angeordnet, dass es die Pumpelektrode 153 umgibt.
Der NOx-Detektionsabschnitt 101 umfasst einen Heizer 160. Der Heizer 160 ist ein hitzeerzeugender Widerstand, welcher im Wesentlichen aus Platin gebildet ist und Hitze erzeugt, wenn mit Energie versorgt, und ist zwischen den isolierenden Schichten 119 und 120 angeordnet.
Der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 ist an der äußeren Oberfläche des NOx-Detektionsabschnitts 101 gebildet, genauer gesagt, an der isolierenden Schicht 120. Der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 ist bezüglich der Richtung der axialen Linie O (d.h., die horizontale Richtung in 2) an im Wesentlichen derselben Position wie die Referenzelektrode 143 in dem NOx-Detektionsabschnitt 101 angeordnet.
Der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 umfasst eine erste Referenzelektrode 211, welche an der isolierenden Schicht 120 gebildet ist, einen ersten Festelektrolytkörper 212, welcher die vordere und die seitlichen Oberflächen der ersten Referenzelektrode 211 bedeckt, und eine erste Detektionselektrode 213, welche an der vorderen Oberfläche des ersten Festelektrolytkörpers 212 gebildet ist. Ähnlich, wie in 3 gezeigt, umfasst der zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 103 eine zweite Referenzelektrode 221, welche an der isolierenden Schicht 120 gebildet ist, einen zweiten Festelektrolytkörper 222, welcher die vordere und die seitlichen Oberflächen der zweiten Referenzelektrode 221 bedeckt, und eine zweite Detektionselektrode 223, welche an der vorderen Oberfläche des zweiten Festelektrolytkörpers 222 gebildet ist.
Die erste Referenzelektrode 211 und die zweite Referenzelektrode 221 sind im Wesentlichen aus Platin gebildet, welches als Elektrodenmaterial verwendet wird, und sind insbesondere aus einem Material gebildet, welches Pt und Zirkonoxid enthält. Der erste Festelektrolytkörper 212 und der zweite Festelektrolytkörper 222 sind aus einem sauerstoffionenleitfähigen Material gebildet, beispielsweise Yttrium-dotiertem Zirkonoxid. Die erste Detektionselektrode 213 und die zweite Detektionselektrode 223 sind im Wesentlichen aus Gold gebildet, welches als ein Elektrodenmaterial verwendet wird, und sind insbesondere aus einem Material gebildet, welches Au und Zirkonoxid enthält. Die Elektrodenmaterialien der ersten Detektionselektrode 213 und der zweiten Detektionselektrode 223 sind so gewählt, dass sich der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und der zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 103 voneinander hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Sensitivität für Ammoniak und der Sensitivität für NOx unterscheiden.
Der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und der zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 103 sind mit einer porösen Schutzschicht 230 bedeckt. Die Schutzschicht 230 ist dazu konfiguriert, das Anhaften eines giftigen Materials an die erste Detektionselektrode 213 und die zweite Detektionselektrode 223 zu verhindern und die Diffusionsrate von Ammoniak, welches von der Außenseite in den ersten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und den zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 103 strömt, zu steuern. Wie vorangehend beschrieben, funktionieren der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und der zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 103 als Abschnitte zum Messen mit verschiedenen Potenzialen.
Sensorsteuereinheit
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Sensorsteuereinheit 3 eine Steuerungsschaltung 180 und einen Mikrocomputer 190.
Die Steuerungsschaltung 180 ist eine Analogschaltung, welche auf einer Platine angeordnet ist. Die Steuerungsschaltung 180 umfasst eine Ipl-Treiberschaltung 181, eine Vs-Detektionsschaltung 182, einen Referenzspannungsvergleichsschaltung 183, eine Icp-Versorgungsschaltung 184, eine Vp2-Anlegeschaltung 185, eine Ip2-Detektionsschaltung 186, eine Heizer-Treiberschaltung 187 und eine Elektromotorische-Kraft-Detektionsschaltung 188.
Die Pumpelektrode 132, die Detektionselektrode 142 und die Pumpelektrode 152 sind mit einem Referenzpotenzial verbunden. Die Pumpelektrode 133 ist mit der Ip1-Treiberschaltung 181 verbunden. Die Referenzelektrode 143 ist mit der Vs-Detektionsschaltung 182 und der Icp-Versorgungsschaltung 184 verbunden. Die Pumpelektrode 153 ist mit der Vp2-Anlegeschaltung 185 und der Ip2-Detektionsschaltung 186 verbunden. Der Heizer 160 ist mit der Heizer-Treiberschaltung 187 verbunden.
Die Ip1-Treiberschaltung 181 legt eine Spannung Vp1 zwischen der Pumpelektrode 132 und der Pumpelektrode 133 an, um einen ersten Pumpstrom Ip1 zu erzeugen, und detektiert den erzeugten ersten Pumpstrom Ip1.
Die Vs-Detektionsschaltung 182 detektiert die Spannung Vs zwischen der Detektionselektrode 142 und der Referenzelektrode 143 und gibt das Detektionsergebnis an den Referenzspannungsvergleichsschaltung 183 aus.
Der Referenzspannungsvergleichsschaltung 183 vergleicht eine Referenzspannung (z. B. 425 mV) mit der Ausgabe der Vs-Detektionsschaltung 182 (d.h. der Spannung Vs) und gibt das Vergleichsergebnis an die Ip1-Treiberschaltung 181 aus. Die Ip1-Treiberschaltung 181 steuert die Richtung und Stärke des ersten Pumpstroms Ip1 derart, dass die Spannung Vs gleich der Referenzspannung wird, wodurch die Konzentration von Sauerstoff in der ersten Messkammer 121 auf einen vordefinierten Wert eingestellt wird, bei welchem eine Zersetzung von NOx nicht stattfindet.
Die Icp-Versorgungsschaltung 184 verursacht das Fließen eines kleinen Stroms Icp zwischen der Detektionselektrode 142 und der Referenzelektrode 143. Hierdurch wird Sauerstoff aus der ersten Messkammer 121 durch die Festelektrolytschicht 141 in die Referenzsauerstoffkammer 146 überführt und die Konzentration von Sauerstoff in der Referenzsauerstoffkammer 146 wird auf eine vordefinierte Sauerstoffkonzentration eingestellt, welche als Referenz dient.
Die Vp2-Anlegeschaltung 185 legt eine konstante Spannung Vp2 (z.B. 450 mV) zwischen der Pumpelektrode 152 und der Pumpelektrode 153 an. In der zweiten Messkammer 148 wird NOx durch die katalytische Wirkung der Pumpelektroden 152 und 153 der zweiten Pumpzelle 150 zersetzt. Die als Ergebnis der Zersetzung erhaltenen Sauerstoffionen wandern in der Festelektrolytschicht 151 zwischen der Pumpelektrode 152 und der Pumpelektrode 153, sodass ein zweiter Pumpstrom Ip2 fließt. Die Ip2-Detektionsschaltung 186 detektiert den zweiten Pumpstrom Ip2.
Die Heizer-Treiberschaltung 187 legt eine positive Spannung zur Energieversorgung des Heizers an ein Ende des Heizers 160, welcher ein hitzeerzeugender Widerstand ist, an und legt eine negative Spannung zur Energieversorgung des Heizers an das andere Ende des Heizers 160 an, um hierdurch den Heizer 160 zu betreiben.
Die Elektromotorische-Kraft-Detektionsschaltung 188 detektiert die elektromotorische Kraft zwischen der ersten Referenzelektrode 211 und der ersten Detektionselektrode 213 (nachfolgend hierin als eine erste Ammoniak-elektromotorische-Kraft bezeichnet) und die elektromotorische Kraft zwischen der zweiten Referenzelektrode 221 und der zweiten Detektionselektrode 223 (nachfolgend hierin als eine zweite Ammoniak-elektromotorische-Kraft bezeichnet) und gibt an den Mikrocomputer 190 Signale aus, welche die Detektionsergebnisse (Ammoniakdetektionssignale Sa) repräsentieren.
Der Mikrocomputer 190 umfasst eine CPU 191, ein ROM 192, ein RAM 193 und eine Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 194. Die CPU 191 führt Programme aus, welche in einem nicht-flüchtigen Speichermedium gespeichert sind, um dieverse Funktionen des Mikrocomputers zu implementieren. In dem vorliegenden Beispiel entspricht das ROM 192 dem nicht-flüchtigen Speichermedium, in welchem die Programme gespeichert sind. Wenn eines der Programme ausgeführt wird, wird ein Verfahren ausgeführt, welches dem Programm entspricht. Die Anzahl der in der Sensorsteuereinheit 3 enthaltenen Mikrocomputer kann eins sein oder kann zwei oder mehr sein. Ein Teil oder alle der durch den Mikrocomputer 190 ausgeführten Funktionen können durch Hardware unter Verwendung eines oder mehrerer ICs, etc. implementiert sein.
Die CPU 191 führt einen Prozess zum Steuern der Sensorelementeinheit 5 gemäß einem in dem ROM 192 gespeicherten Programm aus. Die Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 194 ist mit der Ipl-Treiberschaltung 181, der Vs-Detektionsschaltung 182, der Ip2-Detektionsschaltung 186, der Heizer-Treiberschaltung 187 und der Elektromotorische-Kraft-Detektionsschaltung 188 verbunden. Die Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 194 wandelt Spannungswerte von Analogsignalen der Ip1-Treiberschaltung 181, der Vs-Detektionsschaltung 182, der Ip2-Detektionsschaltung 186 und der Elektromotorische-Kraft-Detektionsschaltung 188 in Digitaldaten und gibt die Digitaldaten an die CPU 191 aus.
Die CPU 191 gibt über die Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 194 ein Treibersignal an die Heizer-Treiberschaltung 187 aus, sodass die dem Heizer 160 mittels Pulsweitenmodulation zugeführte elektrische Energie so gesteuert wird, dass der Heizer 160 eine Solltemperatur erreicht. Um die dem Heizer 160 zugeführte elektrische Energie zu steuern, kann jegliches bekannte Verfahren verwendet werden. Insbesondere wird die Impedanz einer Zelle (z.B. der Sauerstoffkonzentrationsdetektionszelle 140), welche in dem NOx-Detektionsabschnitt 101 enthalten ist, detektiert und anschließend die Menge der zugeführten elektrischen Energie so gesteuert werden, dass die detektierte Impedanz einen Sollwert erreicht.
Die CPU 191 liest verschiedene Daten aus dem ROM 192 und führt verschiedene Berechnungsprozesse basierend auf dem Wert des ersten Pumpstroms Ip1, dem Wert des zweiten Pumpstroms Ip2, dem Wert der ersten Ammoniak-elektromotorische-Kraft und dem Wert der zweiten Ammoniak-elektromotorische-Kraft durch.
Das ROM 192 speichert einen „Erste-Ammoniak-elektromotorische-Kraft-zu-erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-Relationsausdruck“, einen „Zweite-Ammoniak-elektromotorische-Kraft-zu-zweite- Ammoniakkonzentrationsausgabe-Relationsausdruck“, einen „Erster-Pumpstrom-zu-Sauerstoffkonzentration-Relationsausdruck“, einen „Zweiter-Pumpstrom-zu-NOx-Konzentrationsausgabe-Relationsausdruck“, einen „Erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-zweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-Sauerstoffkonzentration-zu-korrigierte-Ammoniakkonzentration-Relationsausdruck“, einen „Erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-zweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-Sauerstoffkonzentration-zu- korrigierte-NO2-Konzentration-Relationsausdruck“ und einen „NOx-Konzentrationsausgabe-und-korrigierte-Ammoniakkonzentration-und-korrigierte-NO2-Konzentration-zukorrigierte-NOx-Konzentration-Relationsausdruck“.
Der „Erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-zweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-Sauerstoffkonzentration-zu-korrigierte-Ammoniakkonzentration-Relationsausdruck“ entspricht dem nachfolgenden Korrekturausdruck (1). Der „Erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-zweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe- und-Sauerstoffkonzentration-zu-korrigierte-NO₂-Konzentration-Relationsausdruck“ entspricht dem nachfolgenden Korrekturausdruck (2). Der „NOx-Konzentrationsausgabe-und-korrigierte-Ammoniakkonzentration-und-korrigierte-NO₂-Konzentration-zu-korrigierte-NOx-Konzentration-Relationsausdruck“ entspricht dem nachfolgenden Korrekturausdruck (3).
Die diversen Daten können in Form von vorangehend beschriebenen vorbestimmten Relationsausdrücken oder in anderen Formen (z.B. Tabellen) definiert sein, solange diverse Gaskonzentrationen aus den Ausgaben des Sensors berechnet werden können. Alternativ können sie Werte sein, die durch Verwendung eines Modellgases, dessen Gaskonzentration bekannt ist, erhalten werden.
Der „Erste-Ammoniak-elektromotorische-Kraft-zu-erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-Relationsausdruck“ und der „Zweite-Ammoniak-elektromotorische-Kraft-zuzweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe-Relationsausdruck“ sind Ausdrücke, welche die Relation zwischen den Ammoniak-elektromotorischen-Kräften, welche von dem ersten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und dem zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 103 ausgegeben werden, und den Ammoniakkonzentrationsausgaben repräsentieren.
Der „Erster-Pumpstrom-zu-Sauerstoffkonzentration-Relationsausdruck“ ist ein Ausdruck, welcher die Relation zwischen dem ersten Pumpstrom und der Sauerstoffkonzentration (d.h. der O₂-Konzentration) in dem Abgas repräsentiert. Der „Zweiter-Pumpstrom-zu-NOx-Konzentrationsausgabe-Relationsausdruck“ ist ein Ausdruck, welcher die Relation zwischen dem zweiten Pumpstrom und der NOx-Konzentrationsausgabe repräsentiert.
Der „Erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-zweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-Sauerstoffkonzentration-zu-korrigierte-Ammoniakkonzentration-Relationsausdruck“ ist ein Ausdruck, welcher die Relation zwischen der ersten und zweiten Ammoniakkonzentrationsausgabe, welche von der Sauerstoffkonzentration, der Ammoniakkonzentration und der NO₂-Konzentration beeinflusst sind, und der korrigierten Ammoniakkonzentration, aus welcher die Einflüsse der Sauerstoffkonzentration und der NO₂-Konzentration entfernt wurden, repräsentiert. Der „Erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-zweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe-und-Sauerstoffkonzentration-zu-korrigierte-NO₂-Konzentration-Relationsausdruck“ ist ein Ausdruck, welcher die Relation zwischen der ersten und zweiten Ammoniakkonzentrationsausgabe, welche von der Sauerstoffkonzentration, der Ammoniakkonzentration und der NO₂-Konzentration beeinflusst ist, und der korrigierten NO₂-Konzentration, aus welcher die Einflüsse der Sauerstoffkonzentration und der Ammoniakkonzentration entfernt wurden, repräsentiert. Der „NOx-Konzentrationsausgabe-und-korrigierte-Ammoniakkonzentration-und-korrigierte-NO₂-Konzentration-zu-korrigierte-NOx-Konzentration-Relationsausdruck“ ist ein Ausdruck, welcher die Relation zwischen der NOx-Konzentrationsausgabe, welche von der Ammoniakkonzentration und der NO₂-Konzentration beeinflusst ist, und der korrigierten NOx-Konzentration, aus welcher die Einflüsse der Ammoniakkonzentration und der NO₂-Konzentration entfernt wurden, repräsentiert.
Als Nächstes wird ein Berechnungsprozess zum Bestimmen der NO₂-Konzentration, der NOx-Konzentration und der Ammoniakkonzentration aus dem ersten Pumpstrom Ip1, dem zweiten Pumpstrom Ip2, der ersten Ammoniak-elektromotorische-Kraft und der zweiten Ammoniak-elektromotorische-Kraft beschrieben. Dieser Berechnungsprozess wird von der CPU 191 des Mikrocomputers 190 ausgeführt.
Wenn der erste Pumpstrom Ip1, der zweite Pumpstrom Ip2, die erste Ammoniak-elektromotorische-Kraft und die zweite Ammoniak-elektromotorische-Kraft eingegeben werden, führt die CPU 191 einen Berechnungsprozess zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration, der NOx-Konzentrationsausgabe, der ersten Ammoniakkonzentrationsausgabe und der zweiten Ammoniakkonzentrationsausgabe durch. Insbesondere greift die CPU 191 auf den „Erste-Ammoniak-elektromotorische-Kraft-zu-erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-Relationsausdruck“, den „Zweite-Ammoniak-elektromotorische-Kraft-zu-zweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe-Relationsausdruck“, den „Erster-Pumpstrom-Ip1-zu-Sauerstoffkonzentration-Relationsausdruck“ und den „Zweiter-Pumpstrom-Ip2-zu-NOx-Konzentrationsausgabe-Relationsausdruck“ in dem ROM 192 zu und berechnet anschließend die Sauerstoffkonzentration und andere Konzentrationsausgaben unter Verwendung dieser Relationsausdrücke.
Der „Erste-Ammoniak-elektromotorische-Kraft-zu-erste-Ammoniakkonzentrationsausgabe-Relationsausdruck“ und der „Zweite-Ammoniak-elektromotorische-Kraft-zuzweite-Ammoniakkonzentrationsausgabe-Relationsausdruck“ sind so eingestellt, dass, über den gesamten möglichen Bereich von Ammoniak-elektromotorischen-Kräften, die von dem ersten und zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und 103 in ihren Verwendungsumgebungen ausgegeben werden, eine näherungsweise lineare Relation zwischen jeder der Ammoniakkonzentrationsausgaben des ersten und zweiten Ammoniakdetektionsabschnitts 102 und 103 und der Ammoniakkonzentration in dem Messgas (Abgas) vorliegt. Da diese Umwandlungsausdrücke zur Umwandlung verwendet werden, ist in den nachfolgenden Korrekturausdrücken eine Berechnung möglich, welche Änderungen im Gradient und Versatz (Offset) verwendet.
Nachdem die Sauerstoffkonzentration, die NOx-Konzentrationsausgabe, die erste Ammoniakkonzentrationsausgabe und die zweite Ammoniakkonzentrationsausgabe bestimmt sind, führt die CPU 191 Berechnungen unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen Korrekturausdrücke durch, um die Ammoniakkonzentration, die NO₂-Konzentration und die NOx-Konzentration in dem Abgas zu bestimmen.
$\begin{matrix} Korrekturausdruck (1) : x & = F (A,B,D) \\ = (eA-c) * (jB-h-fA+d) / (eA-c-iB+g) +fA-d \end{matrix}$
$\begin{matrix} Korrekturausdruck (2) : y & = F' (A,B,D) \\ = (jB-h-fA+d) / (eA-c-iB+g) \end{matrix}$
$\begin{matrix} Korrekturausdruck (3) : z & = C-ax+by \end{matrix}$
In diesen Korrekturausdrücken repräsentiert x die Ammoniakkonzentration, y repräsentiert die NO₂-Konzentration und z repräsentiert die NOx-Konzentration. A repräsentiert die erste Ammoniakkonzentrationsausgabe, B repräsentiert die zweite Ammoniakkonzentrationsausgabe, C repräsentiert die NOx-Konzentrationsausgabe und D repräsentiert die Sauerstoffkonzentration. F in dem Korrekturausdruck (1) repräsentiert, dass x eine Funktion von A, B und D ist; und F' in dem Korrekturausdruck (2) repräsentiert, dass y eine Funktion von A, B und D ist. a und b sind Korrekturkoeffizienten und c, d, e, f, g, h, i und j sind Koeffizienten, die unter Verwendung der Sauerstoffkonzentration D (d.h. durch D bestimmte Koeffizienten) berechnet werden.
Die CPU 191 bestimmt die Ammoniakkonzentration, die NO₂-Konzentration und die NOx-Konzentration in dem Abgas durch Substituieren der ersten Ammoniakkonzentrationsausgabe, der zweiten Ammoniakkonzentrationsausgabe, der NOx-Konzentrationsausgabe und der Sauerstoffkonzentration in die vorangehend beschriebenen Korrekturausdrücke (1) bis (3).
Die Korrekturausdrücke (1) und (2) werden basierend auf den Charakteristiken des ersten und zweiten Ammoniakdetektionsabschnitts 102 und 103 bestimmt und der Korrekturausdruck (3) wird basierend auf der Charakteristik des NOx-Detektionsabschnitts 101 bestimmt. Die Korrekturausdrücke (1) bis (3) sind lediglich Beispiele und andere Korrekturausdrücke, Koeffizienten, etc. können näherungsweise gemäß den Charakteristiken der Gasdetektion verwendet werden.
Gaskonzentrationsberechnungsprozess und Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess
Der Mikrocomputer 190 in der Sensorsteuereinheit 3 führt einen Gaskonzentrationsberechnungsprozess und einen Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess aus. Nachdem dem Heizer 160 elektrische Energie zugeführt ist und die Sensorelementeinheit 5 auf ihre Aktivierungstemperatur durch die Hitze, die von dem Heizer 160 erzeugt wird, erhitzt ist, wird jedes Mal, wenn eine Ausführungsdauer verstreicht, der Gaskonzentrationsberechnungsprozess und der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess ausgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Ausführungsdauer 50 ms.
Die Schritte des Gaskonzentrationsberechnungsprozesses werden beschrieben. Wenn der Gastkonzentrationsberechnungsprozess ausgeführt wird, erhält, wie in 4 gezeigt, in S10, die CPU 191 des Mikrocomputers 190 zuerst die Ergebnisse der Detektion des ersten Pumpstroms Ip1, des zweiten Pumpstroms Ip2, der ersten Ammoniak-elektromotorische-Kraft und der zweiten Ammoniak-elektromotorische-Kraft von der Steuerschaltung 180 und führt die oben beschriebenen Berechnungen aus, um die Ammoniakkonzentration, die NO₂-Konzentration und die NOx-Konzentrationsausgabe zu berechnen. In S10 wird das Ergebnis der Berechnung der Ammoniakkonzentration in einem Speicherbereich für eine berechnete Ammoniakkonzentration C_NH3_CAL gespeichert, welcher in dem RAM 193 bereitgestellt ist. In S10 wird das Ergebnis der Berechnung der NO₂-Konzentration in einem Speicherbereich für eine berechnete NO₂-Konzentration C_NO2_CAL gespeichert, welcher in dem RAM 193 bereitgestellt ist. In S10 wird das Ergebnis der Berechnung der NOx-Konzentrationsausgabe in einem Speicherbereich für eine berechnete NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx_CAL gespeichert, welcher in dem RAM 193 bereitgestellt ist.
Als Nächstes, in S20, berechnet die CPU 191 den Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 und den Wert der NOx-Konzentrationsausgabenänderung ΔCo_NOx. Insbesondere berechnet die CPU 191 unter Verwendung des Wertes, welcher in einem Speicherbereich für eine Ammoniakkonzentration C_NH3, welcher in dem RAM 193 bereitgestellt ist, gespeichert ist, den Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 gemäß der obigen Formel (1). Unter Verwendung des Wertes, welcher in einem Speicherbereich für eine NOx-Konzentrationsausgabe vor vier Perioden Co_NOx_4 (später beschrieben), welcher in dem RAM 193 bereitgestellt ist, gespeichert ist, berechnet die CPU 191 ferner den Wert der NOx-Konzentrationsausgabenänderung ΔCo_NOx gemäß der obigen Formel (2).
$Δ C_NH3 = C_NH3_CAL - C_NH3$
$Δ Co_NOx = Co_NOx_CAL - Co_NOx_4$
Die Ammoniakkonzentration C_NH3 repräsentiert die letzte Ammoniakkonzentration vor der Berechnung des Wertes der berechneten Ammoniakkonzentration C_NH3_CAL.
In dem RAM 193 ist ein Speicherbereich für eine NO₂-Konzentration C_NO₂ bereitgestellt. Die NO₂-Konzentration C_NO2 repräsentiert die letzte NO₂-Konzentration vor der Berechnung des Wertes der berechneten NO₂-Konzentration C_NO2_CAL.
In dem RAM 193 sind entsprechende Speicherbereiche für die NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx, die NOx-Konzentrationsausgabe vor einer Periode Co_NOx_1, die NOx-Konzentrationsausgabe vor zwei Perioden Co_NOx_2, die NOx-Konzentrationsausgabe vor drei Perioden Co_NOx_3 und die NOx-Konzentrationsausgabe vor vier Perioden Co_NOx_4 bereitgestellt.
Die NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx repräsentiert die letzte NOx-Konzentrationsausgabe vor der Berechnung des Wertes der berechneten NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx_CAL.
Die NOx-Konzentrationsausgabe vor einer Periode Co_NOx_1 repräsentiert NOx-Konzentrationsausgabe, die eine Ausführungsperiode vor (d.h. 50 ms vor) der Berechnung des Wertes der NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx berechnet wurde. Die NOx-Konzentrationsausgabe vor zwei Perioden Co_NOx_2 repräsentiert die NOx-Konzentrationsausgabe, welche zwei Ausführungsperioden vor (d.h. 100 ms vor) der Berechnung des Wertes der NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx berechnet wurde. Die NOx-Konzentrationsausgabe vor drei Perioden Co_NOx_3 repräsentiert die NOx-Konzentrationsausgabe, welche drei Ausführungsperioden vor (d.h. 150 ms vor) der Berechnung des Wertes der NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx berechnet wurde.
Die NOx-Konzentrationsausgabe vor vier Perioden Co_NOx_4 repräsentiert die NOx-Konzentrationsausgabe, welche vier Ausführungsperioden vor (d.h. 200 ms vor) der Berechnung des Wertes der NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx berechnet wurde. D.h., die NOx-Konzentrationsausgabe vor vier Perioden Co_NOx_4 repräsentiert die NOx-Konzentrationsausgabe, welche fünf Ausführungsperioden vor (d.h. 250 ms vor) der Berechnung des Wertes der berechneten NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx_CAL berechnet wurde.
In S30 liest die CPU 191 den in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe vor drei Perioden Co_NOx_3 gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe vor vier Perioden Co_NOx_4. Die CPU 191 liest den in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe vor zwei Perioden Co_NOx_2 gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe vor drei Perioden Co_NOx_3. Die CPU 191 liest den in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe vor einer Periode Co_NOx_1 gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe vor zwei Perioden Co_NOx_2. Die CPU 191 liest den in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe vor einer Periode Co_NOx_1. Die CPU 191 liest den in dem Speicherbereich für die berechnete NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx_CAL gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx.
In S40 bestimmt die CPU 191, ob ein in dem RAM 193 bereitgestelltes Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in einem gesetzten Zustand ist oder nicht. Das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa wird in dem später beschriebenen Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess gesetzt oder gelöscht.
Wenn das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in dem gesetzten Zustand ist (JA in S40), liest die CPU 191 in S50 den in dem Speicherbereich für die Ammoniakkonzentration C_NH3 gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die berechnete Ammoniakkonzentration C_NH3_CAL. Insbesondere wird der letzte Berechnungswert für die Ammoniakkonzentration als der aktuelle Berechnungswert der Ammoniakkonzentration verwendet.
In S60 liest die CPU 191 den in dem Speicherbereich für die NO₂-Konzentration C_NO2 gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die berechnete NO₂-Konzentration C_NO2_CAL. Insbesondere wird der letzte Berechnungswert der NO₂-Konzentration als der aktuelle Berechnungswert der NO₂-Konzentration verwendet.
Unter Verwendung des aktuell in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx gespeicherten Wertes, des aktuell in dem Speicherbereich für die Ammoniakkonzentration C_NH3 gespeicherten Wertes und des aktuell in dem Speicherbereich für die NO₂-Konzentration C_NO2 gespeicherten Wertes berechnet die CPU 191 in S70 die NOx-Konzentration gemäß dem obigen Korrekturausdruck (3). D.h., die CPU 191 berechnet die NOx-Konzentration unter Verwendung des letzten Berechnungswertes der Ammoniakkonzentration und des letzten Berechnungswertes der NO₂-Konzentration. Die CPU 191 speichert das Ergebnis der Berechnung der NOx-Konzentration in dem Speicherbereich für die berechnete NOx-Konzentration C_NOx_CAL, welcher in dem RAM 193 bereitgestellt ist, und schreitet zu S90 voran.
Wenn das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa nicht in dem gesetzten Zustand ist (NEIN in S40), berechnet die CPU 191 unter Verwendung der in Schritt S10 berechneten Ammoniakkonzentration, NO₂-Konzentration und NOx-Konzentrationsausgabe die NOx-Konzentration gemäß dem oben beschriebenen Korrekturausdruck (3) in S80. Die CPU 191 speichert das Ergebnis der Berechnung der NOx-Konzentration in dem Speicherbereich für die berechnete NOx-Konzentration C_NOx_CAL, welcher in dem RAM 193 bereitgestellt ist, und schreitet zu S90 voran.
In S90 aktualisiert die CPU 191 den Wert der Ammoniakkonzentration C_NH3, den Wert der NO₂-Konzentration C_NO2 und den Wert der NOx-Konzentration C_NOx. Insbesondere liest die CPU 191 den in dem Speicherbereich für die berechnete Ammoniakkonzentration C_NH3_CAL gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die Ammoniakkonzentration C_NH3. Die CPU 191 liest den in dem Speicherbereich für die berechnete NO₂-Konzentration C_NO2_CAL gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die NO₂-Konzentration C_NO2. Die CPU 191 liest den in dem Speicherbereich für die berechnete NOx-Konzentration C_NOx_CAL gespeicherten Wert und speichert ihn in dem Speicherbereich für die NOx-Konzentration C_NOx.
Nach Abschluss des Prozesses in S90 beendet die CPU 191 die aktuelle Ausführung des Gaskonzentrationsbestimmungsprozesses.
Der Mikrocomputer 190 der Sensorsteuereinheit 3 überträgt die NO₂-Konzentration, die NOx-Konzentration und die Ammoniakkonzentration, die durch Ausführen des Gaskonzentrationsberechnungsprozesses bestimmt wurden, an die Verbrennungsmotorsteuerung 200 als ein NO₂-Konzentrationssignal Sg1, ein NOx-Konzentrationssignal Sg2 und ein Ammoniakkonzentrationssignal Sg3.
Als Nächstes werden die Schritte des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess beschrieben.
Wie in 5 gezeigt, wenn der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess ausgeführt wird, bestimmt die CPU 191 des Mikrocomputers 190 in S110, ob das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in dem gesetzten Zustand ist oder nicht. Wenn das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa nicht in dem gesetzten Zustand ist, bestimmt die CPU 191 in S120, ob das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird oder nicht.
Wenn das Reiches-Gemisch-Signal Sr nicht empfangen wird, beendet die CPU 191 die aktuelle Ausführung des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses. Wenn das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird, bestimmt die CPU 191 in S130, ob der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 größer als ein vordefinierter Diagnosestartbestimmungswert X1 ist oder nicht.
Wenn der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 gleich oder kleiner als der Diagnosestartbestimmungswert X1 ist, beendet die CPU 191 die aktuelle Ausführung des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses. Wenn der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 größer als der Diagnosestartbestimmungswert X1 ist, bestimmt die CPU 191 in S140, ob der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 größer als das Produkt eines vordefinierten Diagnosestartbestimmungskoeffizienten X2 mit der NOx-Konzentrationsausgabeänderung ΔCo_NOx ist oder nicht. Der Diagnosestartbestimmungskoeffizient X2 ist auf einem Wert größer als 1 eingestellt.
Wenn der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 gleich oder kleiner als das Produkt des Diagnosestartbestimmungskoeffizienten X2 mit der NOx-Konzentrationsausgabeänderung ΔCo_NOx ist, beendet die CPU 191 die aktuelle Ausführung des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses. Wenn der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 größer als das Produkt des Diagnosestartbestimmungskoeffizienten X2 mit der NOx-Konzentrationsausgabeänderung ΔCo_NOx ist, wartet die CPU 191 eine vorbestimmte Wartezeit Td in S150 ab. Die Wartezeit Td ist auf die Zeit eingestellt, die das Abgas (zur NOx-Reinigung) zum Erreichen des Mehrgassensors 2 benötigt, nachdem die Verbrennungsmotorsteuerung 200 den NOx-Reinigungsprozess gestartet und das Reiches-Gemisch-Signal Sr an die Sensorsteuereinheiten 3 übertragen hat. Die Wartezeit Td kann unter Verwendung eines tatsächlich gemessenen Wertes für die benötigte Zeit eingestellt werden, welcher durch tatsächliche Messung erhalten wird, oder kann unter Verwendung eines Berechnungswertes der benötigten Zeit eingestellt werden, welcher basierend auf der Pfadlänge des Abgasrohres von einem Zylinder zu dem Mehrgassensor 2 berechnet wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wartezeit Td ein Wert, welcher beispielsweise 2 Sekunden entspricht.
In S160 setzt die CPU 191 das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa. In S170 startet die CPU 191 einen Beurteilungszeitnehmer Tj, welcher in dem RAM 193 bereitgestellt ist, und beendet die aktuelle Ausführung des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses. Der Beurteilungszeitnehmer Tj wird inkrementiert, beispielsweise alle 10 ms. Nachdem der Beurteilungszeitnehmer Tj gestartet ist, wird dessen Wert beginnend bei null inkrementiert (d.h. eins wird hinzugefügt).
Wenn die CPU 191 in S110 bestimmt, dass das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in dem gesetzten Zustand ist, bestimmt die CPU 191 in S180, ob der Wert des Beurteilungszeitnehmers Tj größer als ein vordefinierter Fortfahrungsbestimmungswert X3 ist oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Fortfahrungsbestimmungswert X3 ein Wert, welcher beispielsweise 2 Sekunden entspricht.
Wenn der Wert des Beurteilungszeitnehmers Tj gleich oder kleiner als der Fortfahrungsbestimmungswert X3 ist, beendet die CPU 191 die aktuelle Ausführung des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses. Wenn der Wert des Beurteilungszeitnehmers Tj größer als der Fortfahrungsbestimmungswert X3 ist, löscht die CPU 191 das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in S190 (zurücksetzen). Ferner stoppt die CPU 191 die Inkrementierung des Beurteilungszeitnehmers Tj in S200 und beendet die aktuelle Ausführung des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses.
Wenn die CPU 191 als Ergebnis der Ausführung des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses bestimmt, dass das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird (JA in S120) und dass der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 die vordefinierten Bedingungen erfüllt (JA in S130 und JA in S140), wartet die CPU 191 die Wartezeit Td ab und setzt anschließend das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa. Anschließend, wenn die CPU 191 bestimmt, dass die vordefinierte Zeit (der Fortfahrungsbestimmungswert X3) verstrichen ist (JA in S180), löscht die CPU 191 das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa. D.h., in dem Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess wird der Prozess des Änderns des Zustands des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa (d.h. das Setzen oder Löschen des Flags) basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung ausgeführt, ob oder ob nicht die Bedingungen erfüllt sind, dass „der Betriebszustand des Verbrennungsmotors der Reiches-Gemisch-Zustand ist und die Möglichkeit besteht, dass eine fehlerhafte Bestimmung aufgrund des Einflusses eines entflammbaren Gases in dem Abgas auftreten kann“. Die CPU 191 bestimmt basierend auf der Zeit, die seit dem Setzen des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa verstrichen ist, ob das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa zu löschen ist.
Wirkungen, wenn der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess verwendet wird
6 zeigt Graphen, welche die Wirkungen darstellen, die erhalten werden, wenn der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess verwendet wird.
Der Graph G1 in 6 zeigt Änderungen in der Konzentration von Kohlenstoffmonoxid, welches in dem Abgas enthalten ist, über die Zeit. Der Graph G2 in 6 zeigt Änderungen in der Konzentration von Ammoniak, welches in dem Abgas enthalten ist, über die Zeit. Der Graph G3 in 6 zeigt Änderungen in der Konzentration von Stickoxid, welches in dem Abgas enthalten ist, über die Zeit. Die Graphen G1, G2 und G3 zeigen die Ergebnisse von Messungen, welche unter Verwendung eines Fourier-Transform-Infrarotspektrometers erhalten werden.
Der Graph G4 in 6 zeigt Änderungen in dem Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa über die Zeit. Der Graph G5 in 6 zeigt Änderungen in dem Wert der Ammoniakkonzentration C_NH3 über die Zeit, wenn der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess verwendet wird. Der Graph G6 in 6 zeigt Änderungen in dem Wert der Ammoniakkonzentration C_NH3 über die Zeit, wenn der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess nicht verwendet wird. Der Graph G7 in 6 zeigt Änderungen in dem Wert der NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx über die Zeit.
Wie in Graph G1 durch den Pfeil L1 gezeigt, ereignet sich ein starker Anstieg in der Konzentration von Kohlenstoffmonoxid aufgrund eines reichen Gemisches bei etwa 2,6 Sekunden. Wie in Graph G2 durch einen Pfeil L2 gezeigt, tritt bei etwa 2,6 Sekunden fast keine Änderung in der Ammoniakkonzentration auf. Wie jedoch in Graph G6 durch einen Pfeil L6 gezeigt, tritt ein starker Anstieg in der Ammoniakkonzentration C_NH3 bei etwa 2,6 Sekunden auf obwohl, wie in Graph G2 durch einen Pfeil L2 gezeigt, in der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks bei etwa 2,6 Sekunden fast keine Änderung auftritt. Wie in Graph G7 durch einen Pfeil L7 gezeigt, tritt bei 2,6 Sekunden im Wert der NOx-Konzentrationsausgabe Co_NOx fast keine Änderung auf.
Wie in Graph G4 durch einen Pfeil L4 gezeigt, wird daher das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa bei etwa 2,6 Sekunden gesetzt. Wie in Graph G5 durch einen Pfeil L5 gezeigt, tritt bei 2,6 Sekunden fast keine Änderung in dem Wert der Ammoniakkonzentration C_NH3 auf, wenn der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess verwendet wird.
Wie den obigen Ergebnissen entnommen werden kann, kann das Verwenden des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses Änderungen in dem Detektionswert der Ammoniakkonzentration aufgrund des Einflusses des entflammbaren Gases (Kohlenstoffmonoxid) im Vergleich zu dem Fall verhindern, in welchem der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess nicht verwendet wird.
Wirkungen
Wie vorangehend beschrieben, steuert die Sensorsteuereinheit 3 der Gastdetektionsvorrichtung 1, welche in dem Verbrennungsmotor-Steuersystem 300 der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, den ersten und zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und 103, welche Ammoniak in dem Abgas des Verbrennungsmotors detektieren, und gibt an die Verbrennungsmotorsteuerung 200 das Ammoniakkonzentrationssignal Sg3 gemäß den Ergebnissen der Detektion durch den ersten und zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und 103 aus.
Das Ammoniakkonzentrationssignal Sg3 repräsentiert die Ammoniakkonzentration, welche basierend auf den Ammoniakdetektionssignalen Sa gemäß den Ergebnissen der Detektion durch den ersten und zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und 103 berechnet werden.
Wenn die Sensorsteuereinheit 3 bestimmt, dass das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird (JA in S120), und bestimmt, dass der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 die vordefinierten Bedingungen erfüllt (JA in S130 und JA in S140), wartet die Sensorsteuereinheit 3 die Wartezeit Td ab und setzt anschließend das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa. Wenn das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa wie oben beschrieben gesetzt ist, wird in S40 des Gaskonzentrationsberechnungsprozesses eine Bestätigungsbestimmung durchgeführt (das Ergebnis der Bestimmung in S40 wird „JA“), sodass der Gaskonzentrationsberechnungsprozess beendet wird, ohne den Prozess des Aktualisierens der Ammoniakkonzentration (S50) auszuführen. In diesem Fall wird das Ammoniakkonzentrationssignal Sg3, welches die Ammoniakkonzentration repräsentiert, die basierend auf den Ammoniakkonzentrationssignalen Sa berechnet wird, die während der Periode detektiert werden, in welcher das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in dem gesetzten Zustand ist, nicht an die Verbrennungsmotorsteuerung 200 ausgegeben.
D. h., wenn die Sensorsteuereinheit 3 bestimmt, dass das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird und dass der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 die vordefinierten Bedingungen erfüllt, unterbricht die Sensorsteuereinheit 3 die Ausgabe der Ammoniakdetektionssignale Sa, die nach der Bestimmung detektiert werden (insbesondere das Ammoniakkonzentrationssignal Sg3, welches die Ammoniakkonzentration repräsentiert, welche basierend auf den Ammoniakdetektionssignalen Sa berechnet werden) an die Verbrennungsmotorsteuerung 200 wenigstens vorübergehend.
Dies kann eine Ammoniakdetektion verhindern, welche auf den Ammoniakdetektionssignalen Sa basiert, welche durch den Einfluss des spezifischen Gases (beispielsweise einem entflammbaren Gas) verändert sind. Daher kann mit der Sensorsteuereinheit 3 eine aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases (beispielsweise eines entflammbaren Gases) verfälschte Detektion von Ammoniak und eine Verringerung der Genauigkeit der Detektion von Ammoniak verhindert werden.
Selbst wenn der erste und zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und 103 ihre entsprechenden Ammoniakdetektionssignale Sa ausgeben, welche gemäß sowohl der Konzentration von Ammoniak als auch der Konzentration des entflammbaren Gases variieren, kann mit der Sensorsteuereinheit 3 eine Verringerung der Genauigkeit der Berechnung der Ammoniakkonzentration verhindert werden, wenn ein reiches Gemisch auftritt.
Wenn die Sensorsteuereinheit 3 bestimmt, dass das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird und dass der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 die vordefinierten Bedingungen erfüllt (JA in S120, S130 und S140), setzt die Sensorsteuereinheit 3 als Nächstes das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa nicht unmittelbar nach den Bestimmungen. Die Sensorsteuereinheit 3 setzt das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa zu einem Zeitpunkt (einem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt), welcher gegenüber dem Zustandbestimmungszeitpunkt um die Wartezeit Td später ist. Insbesondere ist die Sensorsteuereinheit 3 dazu konfiguriert, die Unterbrechung der Verwendung der Ammoniakdetektionssignale Sa zu einem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt zu initiieren, welcher nach dem Zeitpunkt liegt, an welchem die Sensorsteuereinheit 3 bestimmt, dass das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird.
Einige Verbrennungsmotoren haben eine Struktur, gemäß welcher eine Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an welchem der Empfang des Reiches-Gemisch-Signals Sr beginnt, und dem Zeitpunkt, an welchem das spezifische Gas (entflammbares Gas) tatsächlich den Mehrgassensor 2 (den ersten und zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und 103) erreicht und die Veränderung der Ammoniakdetektionssignale Sa verursacht, auftritt. In einem Verbrennungsmotor mit einer solchen Struktur kann, wenn die Unterbrechung der Verwendung der Ammoniakdetektionssignale Sa nicht zu dem Empfangsbestimmungszeitpunkt des Reiches-Gemisch-Signals Sr, sondern zu einem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt initiiert wird, welcher nach dem Empfangsbestimmungszeitpunkt des Reiches-Gemisch-Signals Sr ist, der Startzeitpunkt der Dauer der Unterbrechung der Verwendung der Ammoniakdetektionssignale Sa auf einen geeigneten Zeitpunkt eingestellt werden.
Auf diese Weise kann die Sensorsteuereinheit 3 an die Verbrennungsmotorsteuerung 200 das Ammoniakkonzentrationssignal Sg3, welches basierend auf den Ammoniakdetektionssignalen Sa berechnet wird, welche den Detektionsergebnissen entsprechen, bis zu dem Zeitpunkt ausgeben, an welchem die Ammoniakdetektionssignale Sa sich aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases (beispielsweise dem entflammbaren Gas) ändern; und dies kann die Zeitdauer verlängern, in der Ammoniak detektiert werden kann.
Wenn die Sensorsteuereinheit 3 bestimmt, dass die vordefinierte Verwendungsunterbrechungsdauer (der Fortfahrungsbestimmungswert X3) verstrichen ist (JA in S180), nachdem das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa gesetzt wurde (S160), löscht die Sensorsteuereinheit 3 als Nächstes das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa. Insbesondere ist die Sensorsteuereinheit 3, dazu konfiguriert, die Unterbrechung der Verwendung der Ammoniakdetektionssignale Sa nach dem Verstreichen der vordefinierten Verwendungsunterbrechungsdauer seit der Initiierung der Unterbrechung der Verwendung der Ammoniakdetektionssignale Sa zu beenden.
In der Sensorsteuereinheit 3 wird der Initiierungszeitpunkt der Unterbrechung der Verwendung der Ammoniakdetektionssignale Sa basierend auf dem Reiches-Gemisch-Signal Sr bestimmt. Anschließend kann die Verwendung der Ammoniakdetektionssignale Sa für die Dauer der Verwendungsunterbrechungsdauer unterbrochen werden, indem die verstrichene Zeit ohne Detektieren des Reiches-Gemisch-Signal Sr gemessen wird.
Entsprechung zwischen Ausdrücken
Eine Beschreibung hinsichtlich der Entsprechungen zwischen Ausdrücken, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, und Ausdrücken, die in den Ansprüchen verwendet werden, wird gegeben.
Die Sensorsteuereinheit 3 entspricht der Sensorsteuerung in den Ansprüchen; und die Verbrennungsmotorsteuerung 200 entspricht dem externen Gerät in den Ansprüchen. Der erste Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und der zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 103 entsprechen dem Ammoniaksensor in den Ansprüchen und entsprechen ferner dem ersten Detektionsabschnitt in den Ansprüchen. Der NOx-Detektionsabschnitt 101 entspricht dem zweiten Detektionsabschnitt in den Ansprüchen; und die Ammoniakdetektionssignale Sa oder das Ammoniakkonzentrationssignal Sg3 entsprechen dem Ammoniakdetektionssignal in den Ansprüchen.
Der Mikrocomputer 190, welcher S120 ausführt, entspricht dem Signalempfang-Bestimmungsabschnitt in den Ansprüchen; und der Mikrocomputer 190, welcher S150, S160, S170, S180, S190 und S40 ausführt, entspricht dem Verwendungsunterbrechungsabschnitt in den Ansprüchen. Das Reiches-Gemisch-Signal Sr entspricht dem Spezifischer-Zustand-Signal in den Ansprüchen. Der Mikrocomputer 190, welcher S10 ausführt, entspricht der ersten Berechnungseinheit und ferner der zweiten Berechnungseinheit; und der Mikrocomputer 190, welcher S130 und S140 ausführt, entspricht dem Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt in den Ansprüchen.
Zweite Ausführungsform
Als eine zweite Ausführungsform wird ein Verbrennungsmotor-Steuersystem beschrieben, welches eine Gasdetektionsvorrichtung (insbesondere eine Sensorsteuereinheit) umfasst, welche anstelle des Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses der ersten Ausführungsform einen zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess ausführt. Das Verbrennungsmotor-Steuersystem der zweiten Ausführungsform umfasst die Gasdetektionsvorrichtung und eine Verbrennungsmotorsteuerung (ECU); und die Hardwarekonfiguration der zweiten Ausführungsform ist dieselbe wie die der ersten Ausführungsform. In der folgenden Beschreibung werden im Wesentlichen Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben.
Der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess der ersten Ausführungsform wird so ausgeführt, dass der Zustand des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa wie folgt geändert wird (d. h. das Flag wird gesetzt oder gelöscht). Das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa wird in Abhängigkeit der Erfüllung der vordefinierten Bedingungen gesetzt (das Reiches-Gemisch-Signal Sr wird empfangen und der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 erfüllt die vordefinierten Bedingungen); und das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa wird gelöscht, nachdem die vordefinierte Zeit (der Fortfahrungsbestimmungswert X3) nach dem Setzen des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa verstrichen ist.
In dem zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess der zweiten Ausführungsform wird die Zeit, die nach dem Setzen des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa verstreicht, nicht gemessen. Das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa wird während des Empfangs des Reiches-Gemisch-Signal Sr in dem gesetzten Zustand gehalten und das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa wird gelöscht, wenn das Reiches-Gemisch-Signal Sr nicht mehr empfangen wird.
Wenn der zweite Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess ausgeführt wird, bestimmt, wie in 7 gezeigt, die CPU 191 des Mikrocomputers 190 insbesondere zuerst in S310, ob das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird oder nicht.
Wenn das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird, wartet die CPU 191 eine vorbestimmte Wartezeit Td in S320 ab. Diese Wartezeit Td ist basierend auf derselben Idee wie in der ersten Ausführungsform eingestellt.
Wenn der Wartezustand nach der Wartezeit Td endet, setzt die CPU 191 das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in S330. Nachdem das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa gesetzt wurde, beendet die CPU 191 die aktuelle Ausführung des zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses.
Wenn die CPU 191 in S310 bestimmt, dass das Reiches-Gemisch-Signal Sr nicht empfangen wird, wartet die CPU 191 die vorbestimmte Wartezeit Td in S340 ab. Diese Wartezeit Td ist basierend auf derselben Idee wie in der ersten Ausführungsform eingestellt.
Wenn der Wartezustand nach der Wartezeit Td endet, löscht die CPU 191 das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in S350. Nachdem das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa gelöscht wurde, beendet die CPU 191 die aktuelle Ausführung des zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozesses.
Der zweite Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess wird wie vorangehend beschrieben ausgeführt. In diesem Fall, wenn das Reiches-Gemisch-Signal Sr empfangen wird (JA in S310), wird das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa gesetzt. Wenn das Reiches-Gemisch-Signal Sr nicht empfangen wird (NEIN in S310), wird das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa gelöscht. D.h., in dem zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess wird der Prozess des Änderns des Zustands des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa (d.h. das Setzen oder Löschen des Flags) basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung ausgeführt, ob die Bedingung, dass „der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in dem Reiches-Gemisch-Zustand ist“, erfüllt ist oder nicht.
In dem zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess wird die Bestimmung, ob das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa zu löschen ist, nicht basierend auf der verstrichenen Zeit, sondern basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung vorgenommen, ob die Bedingung, dass „der Betriebszustand des Verbrennungsmotors nicht der Reiches-Gemisch-Zustand ist“, erfüllt ist oder nicht. In dem zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess wird eine Änderung in der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas nicht als eine Bedingung zur Bestimmung, ob der Zustand des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa zu ändern ist, verwendet.
Die Sensorsteuereinheit, welche den oben beschriebenen zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess ausführt, kann den Zustand des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa nur auf Basis des Zustands des Empfangs des Reiches-Gemisch-Signals Sr setzen; und daher ist es nicht erforderlich, dass die Sensorsteuereinheit eine Zeitmessfunktion hat.
Der Mikrocomputer 190, welcher S310 ausführt, entspricht dem Signalempfang-Bestimmungsabschnitt in den Ansprüchen; und der Mikrocomputer 190, welcher S320, S330, S340 und S350 ausführt, entspricht dem Verwendungsunterbrechungsabschnitt in den Ansprüchen.
Dritte Ausführungsform
Ein Verbrennungsmotor-Steuersystem 300, in welchem der Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess nicht von der Gasdetektionsvorrichtung 1 (der Sensorsteuereinheit 3), sondern von der Verbrennungsmotorsteuerung 200 (insbesondere dem Mikrocomputer 205) ausgeführt wird, wird als eine dritte Ausführungsform beschrieben.
Das Verbrennungsmotor-Steuersystem 300 der dritten Ausführungsform umfasst die Gasdetektionsvorrichtung 1 und die Verbrennungsmotorsteuerung 200 (die ECU 200); und die Hardwarekonfiguration der dritten Ausführungsform ist dieselbe wie die der ersten Ausführungsform. In der folgenden Beschreibung werden im Wesentlichen Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Sensorsteuereinheit 3 der dritten Ausführungsform führt einen Gaskonzentrationsberechnungsprozess aus, in welchem S40, S50, S60 und S70 des Gaskonzentrationsberechnungsprozesses der ersten Ausführungsform weggelassen sind und S80 nach S30 ausgeführt wird. D.h., die Sensorsteuereinheit 3 der dritten Ausführungsform führt die Berechnungen der NO₂-Konzentration, der NOx-Konzentration und der Ammoniakkonzentration fortwährend ohne Unterbrechung aus und führt den Prozess des Übertragens des NO₂-Konzentrationssignals Sg1, des NOx-Konzentrationssignals Sg2 und des Ammoniakkonzentrationssignals Sg3 an die Verbrennungsmotorsteuerung 200 fortwährend ohne Unterbrechung aus.
Der Mikrocomputer 205 der Verbrennungsmotorsteuerung 200 (der ECU 200) der dritten Ausführungsform führt den Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess aus, in welchem die Bestimmung in S120 in dem Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess der ersten Ausführungsform auf eine Bestimmung geändert ist, „ob das Reiches-Gemisch-Signals Sr übertragen wird oder nicht“.
In dem Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess, welcher von dem Mikrocomputer 205 der Verbrennungsmotorsteuerung 200 der dritten Ausführungsform ausgeführt wird, wird die Bestimmung, ob die Verwendung des Ammoniakkonzentrationssignals Sg3, welches von der Sensorsteuereinheit 3 empfangen wird, unterbrochen wird oder nicht, basierend auf dem Zustand des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa gemacht. Insbesondere bestimmt in dem Signalverwendungsunterbrechungsprozess der Mikrocomputer 205, ob das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in dem gesetzten Zustand ist oder nicht. Wenn der Mikrocomputer 205 bestimmt, dass das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in dem gesetzten Zustand ist, unterbricht der Mikrocomputer 205 die Verwendung des Ammoniakkonzentrationssignals Sg3, welches von der Sensorsteuereinheit 3 empfangen wird. Wenn der Mikrocomputer 205 bestimmt, dass das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa in dem gelöschten Zustand ist, erlaubt der Mikrocomputer 205 die Verwendung des Ammoniakkonzentrationssignals Sg3, welches von der Sensorsteuereinheit 3 empfangen wird.
Wenn die wie oben beschrieben konfigurierte Verbrennungsmotorsteuerung 200 bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem Reiches-Gemisch-Steuerzustand ist, in welchem das Abgas das spezifische Gas (beispielsweise das entflammbare Gas) enthalten kann, unterbricht die Verbrennungsmotorsteuerung 200 die Verwendung des Ammoniakkonzentrationssignals Sg3 zur Ammoniakkonzentration, welches nach der Bestimmung empfangen wird, wenigstens vorübergehend. Dies kann verhindern, dass die Ammoniakdetektion auf Basis des Ammoniakkonzentrationssignals Sg3 durchgeführt wird, welches durch den Einfluss des spezifischen Gases verändert ist.
Mit dieser Verbrennungsmotorsteuerung 200, wie auch mit der Sensorsteuerung 3 der ersten Ausführungsform, kann daher eine aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases (beispielsweise des entflammbaren Gases) verfälschte Detektion von Ammoniak und eine Verringerung der Genauigkeit der Detektion von Ammoniak verhindert werden.
Mit der Verbrennungsmotorsteuerung 200, wie auch mit der Sensorsteuerung 3 der ersten Ausführungsform, kann eine Verringerung der Genauigkeit der Berechnung der Ammoniakkonzentration beim Auftreten eines reichen Gemisches verhindert werden, selbst wenn der erste und zweite Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und 103 ihre entsprechenden Ammoniakdetektionssignale Sa ausgeben, welche sowohl gemäß der Konzentration von Ammoniak als auch gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variieren.
In der Verbrennungsmotorsteuerung 200, wie auch in der Sensorsteuerung 3 der ersten Ausführungsform, kann das Ammoniakkonzentrationssignal Sg3, welches basierend auf den Ammoniakdetektionssignalen Sa gemäß den Detektionsergebnissen berechnet wird, bis zu dem Zeitpunkt verwendet werden, an welchem die Ammoniakdetektionssignale Sa sich aufgrund des Einflusses des spezifischen Gases (beispielsweise des entflammbaren Gases) ändern; und dies kann die Zeitdauer verlängern, in der Ammoniak detektiert werden kann.
In der Verbrennungsmotorsteuerung 200, wie auch in der Sensorsteuereinheit 3 der ersten Ausführungsform, wird der Initiierungszeitpunkt der Unterbrechung der Verwendung des Ammoniakkonzentrationssignals Sg3 basierend auf dem Reiches-Gemisch-Signals Sr bestimmt. Anschließend kann die Verwendung des Ammoniakkonzentrationssignals Sg3 über die Dauer der Verwendungsunterbrechungsdauer unterbrochen werden, indem die verstrichene Zeit ohne Detektierten des Reiches-Gemisch-Signals Sr gemessen wird.
Die Verbrennungsmotorsteuerung 200 entspricht der Verbrennungsmotorsteuerung in den Ansprüchen; und die Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 204 entspricht dem Ammoniakdetektionssignal-Empfangsabschnitt in den Ansprüchen. Der Mikrocomputer 205, welcher S120 ausführt, entspricht dem Zustandbestimmungsabschnitt in den Ansprüchen; und der Mikrocomputer 205, welcher S150, S160, S170, S180 und S190 ausführt, entspricht dem Verwendungsunterbrechungsabschnitt in den Ansprüchen.
Andere Ausführungsformen
Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf diverse Weisen implementiert sein, solange diese in dem technischen Umfang der Erfindung liegen.
Betreffend den Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess in der ersten und dritten Ausführungsform können beispielsweise die Verarbeitung in S130 und die Verarbeitung in S140 weggelassen werden und das Signalverwendungsunterbrechungsflag Fsa kann basierend auf dem Bestimmungsergebnis in S120 gesetzt werden. Durch Setzen des Signalverwendungsunterbrechungsflags Fsa lediglich basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung des Zustands des Empfangs des Reiches-Gemisch-Signals Sr ohne zu bestimmen, ob die Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 die vordefinierten Bedingungen erfüllt oder nicht, kann insbesondere ein Anstieg der Prozessierungslast des Mikrocomputers 190 durch den Berechnungsprozess der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 verhindert werden.
In dem Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess (in der ersten und dritten Ausführungsform) und dem zweiten Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess (in der zweiten Ausführungsform) können die Schritte des Abwartens der Wartezeit Td weggelassen werden.
In einem Verbrennungsmotor, welcher so konfiguriert ist, dass zwischen dem Zeitpunkt, an welchem der Empfang (Übertragung) des Reiches-Gemisch-Signals Sr gestartet wird, und dem Zeitpunkt, an welchem das spezifische Gas (entflammbares Gas) den Mehrgassensor 2 (den ersten und zweiten Ammoniakdetektionsabschnitt 102 und 103) tatsächlich erreicht und eine Änderung der Ammoniakdetektionssignale Sa verursacht, keine Zeitverzögerung auftritt, können insbesondere die Schritte des Abwartens der Wartezeit Td weggelassen werden. In diesem Fall kann der Starzeitpunkt der Dauer der Unterbrechung der Verwendung der Ammoniakdetektionssignale Sa auf einen geeigneten Zeitpunkt eingestellt werden.
Der zweite Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess (in der zweiten Ausführungsform) kann wie folgt modifiziert werden. Wenn die Bestimmung in S310 JA ist, wird eine Bestimmung dahingehend gemacht, ob der Wert der Ammoniakkonzentrationsänderung ΔC_NH3 die vordefinierten Bedingungen erfüllt oder nicht (die Prozessschritte, die S130 und S140 der ersten Ausführungsform entsprechen). Wenn das Ergebnis der Bestimmung JA ist, schreitet der Prozess zu S320 voran. Wenn das Ergebnis der Bestimmung NEIN ist, schreitet der Prozess zu S340 oder S350 voran.
Die Verbrennungsmotorsteuerung 200 kann so konfiguriert sein, dass sie die Funktionen der Sensorsteuereinheit 3 umfasst, und kann direkt mit dem Mehrgassensor 2 zur Steuerung des Mehrgassensors 2 verbunden sein. Der Mikrocomputer 205 der Verbrennungsmotorsteuerung 200 kann den Gaskonzentrationsberechnungsprozess und den Signalverwendungsunterbrechungsbestimmungsprozess ausführen.
In diesem Fall entspricht der Mikrocomputer 205, welcher S10 ausführt, der ersten Berechnungseinheit und ferner der zweiten Berechnungseinheit; und der Mikrocomputer 205, welcher S130 und S140 ausführt, entspricht dem Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt in den Ansprüchen.
In den obigen Ausführungsformen werden der NOx-Detektionsabschnitt 101 und die Ammoniakdetektionsabschnitte 102 und 103 dazu verwendet, zu bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Bestimmung unter Verwendung des NOx-Detektionsabschnitts und der Ammoniakdetektionsabschnitte beschränkt. Anstelle des NOx-Detektionsabschnitts kann ein Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt verwendet werden, welcher nicht auf Ammoniak anspricht, jedoch ein Konzentrationssignal ausgibt, welches gemäß der Konzentration des entflammbaren Gases variiert. In diesem Fall, wenn der Ausgabewerte des Konzentrationssignals, welches von dem Entflammbares-Gas-Detektionsabschnitt ausgegeben wird, größer ist, kann bestimmt werden, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält.
Wenn in den obigen Ausführungsformen bestimmt wurde, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält, wird der Wert der Ammoniakkonzentration C_NH3 nicht aktualisiert und der letzte Wert wird verwendet. Der Wert der Ammoniakkonzentration C_NH3 kann jedoch auf null gesetzt werden oder auf einen voreingestellten vordefinierten Wert gesetzt werden.
Mehrere Funktionen, die in einer einzigen Komponente in den oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst sind, können auf mehrere Komponente verteilt sein; oder Funktionen mehrerer Komponenten können in einer einzigen Komponente integriert sein. Ein Teil der Konfiguration einer jeden der oben beschriebenen Ausführungsformen kann weggelassen werden. Wenigstens ein Teil der Konfiguration einer jeden der oben beschriebenen Ausführungsformen kann zu der Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden oder die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzen. Jegliche Ausführungsformen, die von den technischen Ideen umfasst sind, die durch die Wortwahl der Ansprüche definiert sind, sind als Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung definiert.
Die vorliegende Offenbarung kann auf diverse Weisen implementiert sein; beispielsweise als der vorangehend beschriebene Mikrocomputer 190 und als ein System, welches den Mikrocomputer 190 als eine Komponente umfasst, ein Programm, welches den Mikrocomputer 190 dazu veranlasst, wie ein Computer zu funktionieren, ein nicht-flüchtiges Speichermedium, beispielsweise ein Halbleiterspeicher, in welchem das Programm gespeichert ist, und ein Konzentrationsberechnungsverfahren.
Bezugszeichenliste
1 Gasdetektionsvorrichtung, 2 Mehrgassensor, 3 Sensorsteuereinheit, 5 Sensorelementeinheit, 101 NOx-Detektionsabschnitt, 102 erster Ammoniakdetektionsabschnitt, 103 zweiter Ammoniakdetektionsabschnitt, 190 Mikrocomputer, 200 Verbrennungsmotorsteuerung (ECU), 205 Mikrocomputer, 300 Verbrennungsmotor-Steuersystem.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006065862 [0006]

Claims

Sensorsteuerung (3), welche einen Ammoniaksensor (102, 103) zum Detektieren von Ammoniak in Abgas eines Verbrennungsmotors steuert und welche ein Detektionsergebnis, das von dem Ammoniaksensor detektiert wird, und/oder ein Ammoniakdetektionssignal, das dem Detektionsergebnis entspricht, an ein externes Gerät (200) ausgibt, wobei die Sensorsteuerung umfasst: einen Signalempfang-Bestimmungsabschnitt (190, S120, S310), welcher bestimmt, ob oder ob nicht die Sensorsteuerung ein Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat, welches einen spezifischen Zustand angibt, in welchem das Abgas ein spezifisches Gas, das von Ammoniak verschieden ist und den Ammoniaksensor anspricht, enthalten kann; und einen Verwendungsunterbrechungsabschnitt (190, S150, S160, S170, S180, S190, S40, S320, S330, S340, S350), welcher, wenn der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat, die Verwendung des durch den Ammoniaksensor nach der Bestimmung durch den Signalempfang-Bestimmungsabschnitt detektierten Detektionsergebnisses wenigstens vorübergehend unterbricht.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1, wobei der Verwendungsunterbrechungsabschnitt (190, S150, S160, S40, S320, S330) die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses zu einem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt initiiert, der nach einem Zeitpunkt liegt, an welchem der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt (190, S120, S310) bestimmt, dass die Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verwendungsunterbrechungsabschnitt (190, S170, S180, S190, S40) die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses beendet, nachdem seit der Initiierung der Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses eine vordefinierte Verwendungsunterbrechungsdauer verstrichen ist.
Sensorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Spezifischer-Zustand-Signal ein Reiches-Gemisch-Signal ist, welches einen Reiches-Gemisch-Steuerzustand angibt, in welchem Kraftstoff vorübergehend in ein Abgasrohr des Verbrennungsmotors eingegeben wird.
Sensorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ammoniaksensor (102, 103) als ein erster Detektionsabschnitt (102, 103) bereitgestellt ist und dazu konfiguriert ist, als das Detektionsergebnis ein erstes Konzentrationssignal auszugeben, welches sowohl gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks als auch gemäß der Konzentration eines in dem Abgas enthaltenen entflammbaren Gases variiert, wobei die Sensorsteuerung (3) ferner umfasst: einen zweiten Detektionsabschnitt (101), welcher ein zweites Konzentrationssignal ausgibt, welches entweder gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks oder gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen entflammbaren Gases variiert, und einen Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt (190, S130, S140), welcher dazu konfiguriert ist, basierend auf dem von dem ersten Detektionsabschnitt ausgegebenen ersten Konzentrationssignal und basierend auf dem von dem zweiten Detektionsabschnitt ausgegebenen zweiten Konzentrationssignal zu bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht, und wobei, wenn der Signalempfang-Bestimmungsabschnitt (190, S120) bestimmt, dass die Sensorsteuerung das Spezifischer-Zustand-Signal empfangen hat, und der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt (190, S130, S140) bestimmt, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält, der Verwendungsunterbrechungsabschnitt (190, S150, S160) die Verwendung des durch den Ammoniaksensor nach der Bestimmung durch den Signalempfang-Bestimmungsabschnitt und der Bestimmung durch den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt detektierten Detektionsergebnisses wenigstens vorübergehend unterbricht.
Verbrennungsmotor-Steuersystem (300), umfassend: eine Verbrennungsmotorsteuerung (200), welche Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors steuert; einen Ammoniaksensor (102, 103), welcher Ammoniak in Abgas des Verbrennungsmotors detektiert; und die Sensorsteuerung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Verbrennungsmotorsteuerung (200), welche Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors steuert, wobei die Verbrennungsmotorsteuerung (200) umfasst: einen Ammoniakdetektionssignal-Empfangsabschnitt (204), welcher ein Detektionsergebnis eines Ammoniaksensors (102, 103), welcher Ammoniak in Abgas des Verbrennungsmotors detektiert, und/oder ein Ammoniakdetektionssignal, das dem Detektionsergebnis entspricht, empfängt; einen Zustandbestimmungsabschnitt (205, S120), welcher bestimmt, ob oder ob nicht der Verbrennungsmotor in einem spezifischen Zustand ist, in welchem das Abgas ein spezifisches Gas, das von Ammoniak verschieden ist und den Ammoniaksensor anspricht, enthalten kann; und einen Verwendungsunterbrechungsabschnitt (205, S150, S160, S170, S180, S190), welcher, wenn der Zustandbestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist, die Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals, die nach der Bestimmung durch den Zustandbestimmungsabschnitt empfangen werden, wenigstens vorübergehend unterbricht.
Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 7, wobei der Verwendungsunterbrechungsabschnitt (205, S150, S160) die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals zu einem Unterbrechungsinitiierungszeitpunkt initiiert, der nach einem Zeitpunkt liegt, an welchem der Zustandbestimmungsabschnitt (205, S120) bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist.
Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Verwendungsunterbrechungsabschnitt (205, S170, S180, S190) die Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals beendet, nachdem seit der Initiierung der Unterbrechung der Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals eine vordefinierte Verwendungsunterbrechungsdauer verstrichen ist.
Verbrennungsmotorsteuerung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der spezifische Zustand ein Reiches-Gemisch-Steuerzustand ist, in welchem Kraftstoff vorübergehend in ein Abgasrohr des Verbrennungsmotors eingegeben wird.
Verbrennungsmotorsteuerung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Ammoniaksensor (102, 103) als ein erster Detektionsabschnitt (102, 103) bereitgestellt ist und dazu konfiguriert ist, als das Detektionsergebnis ein erstes Konzentrationssignal auszugeben, welches sowohl gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks als auch gemäß der Konzentration eines in dem Abgas enthaltenen entflammbaren Gases variiert, wobei die Verbrennungsmotorsteuerung (200) ferner umfasst: einen zweiten Detektionsabschnitt (101), welcher ein zweites Konzentrationssignal ausgibt, welches entweder gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Ammoniaks oder gemäß der Konzentration des in dem Abgas enthaltenen entflammbaren Gases variiert, und einen Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt (205, S130, S140), welcher dazu konfiguriert ist, basierend auf dem von dem ersten Detektionsabschnitt ausgegebenen ersten Konzentrationssignal und basierend auf dem von dem zweiten Detektionsabschnitt ausgegebenen zweiten Konzentrationssignal zu bestimmen, ob das Abgas das entflammbare Gas enthält oder nicht, und wobei, wenn der Zustandbestimmungsabschnitt (205, S120) bestimmt, dass der Verbrennungsmotor in dem spezifischen Zustand ist, und der Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt (205, S130, S140) bestimmt, dass das Abgas das entflammbare Gas enthält, der Verwendungsunterbrechungsabschnitt (205, S150, S160) die Verwendung des Detektionsergebnisses und/oder des Ammoniakdetektionssignals, die nach der Bestimmung durch den Zustandbestimmungsabschnitt und der Bestimmung durch den Entflammbares-Gas-Bestimmungsabschnitt detektiert werden, wenigstens vorübergehend unterbricht.