JP5519596B2 - ガスセンサ装置およびガスセンサを用いた濃度測定方法 - Google Patents
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Description
本発明のガスセンサ装置は、内燃機関に設けられた流路内を流れるガスに含まれる特定ガス成分の濃度に応じた出力値を出力するガスセンサと、前記ガスの圧力を測定する圧力センサと、前記ガスセンサから出力される前記出力値、および、前記圧力センサにより測定された前記ガスの圧力値に基づいて特定成分濃度を算出する演算部と、が設けられたガスセンサ装置であって、前記演算部は、フィックの法則から導かれた式であって、前記ガスセンサから出力される前記出力値、および、前記圧力センサにより測定された前記圧力値の関数である式に基づいて仮特定成分濃度を算出し、さらに、前記仮特定成分濃度および前記圧力センサにより測定された前記圧力値の関数である補正項に基づいて補正値を算出し、前記補正値を用いて前記仮特定成分濃度を補正して前記特定成分濃度を算出し、前記式は、下式
このように、補正項の各項における係数が、仮特定成分濃度の関数とすることで、演算部により求められる特定成分濃度の誤差を更に小さくすることができる。例えば、仮特定成分濃度のガス圧力に対する依存性が、ガスの圧力によって大きく変化し、固定された多項式である補正項を用いても補正が十分でない場合には、特定成分濃度の誤差を小さくすることは難しい。この場合であっても、多項式の各項の係数を仮特定成分濃度に応じて変化させることにより、補正項により補正可能な範囲を広くすることができ、特定成分濃度の誤差が大きくなることをより確実に抑制できる。
このように、補正項の各項における係数が、仮特定成分濃度の関数とすることで、演算により求められる特定成分濃度の誤差を更に小さくすることができる。例えば、仮特定成分濃度のガス圧力に対する依存性が、ガスの圧力によって大きく変化し、固定された多項式である補正項を用いても補正が十分でない場合には、特定成分濃度の誤差を小さくすることは難しい。この場合であっても、多項式の各項の係数を仮特定成分濃度に応じて変化させることにより、補正項により補正可能な範囲を広くすることができ、特定成分濃度の誤差が大きくなることをより確実に抑制できる。
ガスセンサ装置1は、図1に示すように、内燃機関40に吸入される吸気ガスに含まれる酸素の濃度を測定するものである。ガスセンサ装置1により測定された酸素濃度は内燃機関40の制御、例えば空燃比の制御に用いられるものである。ガスセンサ装置1には、酸素センサ(ガスセンサ)10と、圧力センサ20と、エンジンコントロールユニット(演算部)30(以下「ECU30」と表記する。)と、が主に設けられている。
ここで、aは仮O2濃度の値に基づいて定まる係数であり、具体的には図3(a)に示すように、仮O2濃度の値が高くなる伴い値が小さくなる係数である。bは仮O2濃度の値に基づいて定まる係数であり、具体的には図3(b)に示すように、仮O2濃度の値が高くなる伴い値が大きくなる係数である。cは仮O2濃度の値に基づいて定まる係数であり、具体的には図3(c)に示すように、仮O2濃度の値が高くなる伴い値が小さくなる係数である。
例えば、圧力センサ20により測定された吸気ガス圧力が圧力値PT未満の場合には、ECU30は上記の式(10)を計算式として選択し、算出された仮O2濃度に対応する係数a,b,cの値、および、圧力センサ20により測定された吸気ガス圧力に基づいて係数Cの値を算出する処理を実行する。
従来の測定方法に基づく酸素濃度の測定誤差は、全ての酸素濃度について(◆,■,▲について)、空気圧力の増減に伴い測定誤差の程度が大きく変動している。具体的には、所定の圧力値PT未満の範囲では、空気圧力の増加に伴い測定誤差が大きくなり、圧力値PT以上の範囲では、空気圧力の増加に伴い測定誤差が小さくなる。
従来の測定方法に基づく酸素濃度の測定誤差は、酸素濃度の変化に伴い測定誤差の程度が大きく変動している。具体的には、酸素濃度が高くなる(◆→■→▲)に伴い、測定誤差が小さくなる。これに対して、本実施形態のガスセンサ装置1で測定された酸素濃度の測定誤差は、酸素濃度の変化に伴い測定誤差の程度が変動するものの、明らかに変動の幅が小さくなっている。
Claims (4)
- 内燃機関に設けられた流路内を流れるガスに含まれる特定ガス成分の濃度に応じた出力値を出力するガスセンサと、
前記ガスの圧力を測定する圧力センサと、
前記ガスセンサから出力される前記出力値、および、前記圧力センサにより測定された前記ガスの圧力値に基づいて特定成分濃度を算出する演算部と、
が設けられたガスセンサ装置であって、
前記演算部は、
フィックの法則から導かれた式であって、前記ガスセンサから出力される前記出力値、および、前記圧力センサにより測定された前記圧力値の関数である式に基づいて仮特定成分濃度を算出し、
さらに、前記仮特定成分濃度および前記圧力センサにより測定された前記圧力値の関数である補正項に基づいて補正値を算出し、
前記補正値を用いて前記仮特定成分濃度を補正して前記特定成分濃度を算出し、
前記式は、下式
であり、
前記補正項は、前記圧力センサにより測定された圧力値に係る多項式であることを特徴とするガスセンサ装置。 - 前記多項式における各項にはそれぞれ異なる係数が含まれ、
該係数は、前記仮特定成分濃度の関数であることを特徴とする請求項1記載のガスセンサ装置。 - 内燃機関に設けられた流路内を流れるガスに含まれる特定ガス成分の濃度に応じた出力値を出力するガスセンサ、及び前記ガスの圧力を測定する圧力センサを流路に配置し、前記ガスセンサから出力される前記出力値、および、前記圧力センサにより測定された前記ガスの圧力値に基づいて特定成分濃度を算出するガスセンサを用いた濃度測定方法であって、
前記特定成分濃度を算出する際に、
フィックの法則から導かれた式であって、前記ガスセンサから出力される前記出力値、および、前記圧力センサにより測定された前記圧力値の関数である式に基づいて仮特定成分濃度を算出し、
さらに、前記仮特定成分濃度および前記圧力センサにより測定された圧力値の関数である補正項に基づいて補正値を算出し、
前記補正値を用いて前記仮特定成分濃度を補正して前記特定成分濃度を算出し、
前記仮特定成分濃度を算出する際に用いられる式は下式
であり、
前記補正項は、前記圧力センサにより測定された圧力値に係る多項式であることを特徴とするガスセンサを用いた濃度測定方法。 - 前記多項式における各項にはそれぞれ異なる係数が含まれ、
該係数は、前記仮特定成分濃度の関数であることを特徴とする請求項3記載のガスセンサを用いた濃度測定方法。
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