JP7125281B2 - アンモニア検出装置 - Google Patents
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Description
内燃機関(E)の排ガス通路(EX)に設けられ、排ガスに含まれるアンモニア濃度に応じた混成電位信号をセンサ出力(V)とする混成電位式のアンモニアセンサ素子(2)と、
上記排ガスの温度変化量を取得する温度変化取得部(3)と、
上記温度変化量の取得結果に基づいて、上記センサ出力の処理が必要と判定されたときに、上記センサ出力を処理する出力処理部(4)と、
上記出力処理部によって上記センサ出力の処理が不要と判定されたときには、上記センサ出力に基づいてアンモニア濃度を算出し、一方、上記出力処理部によって上記センサ出力の処理が必要と判定されたときには、上記出力処理部にて処理された処理センサ出力(Va、Vm)に基づいてアンモニア濃度を算出するアンモニア濃度算出部(5)と、を備えており、
上記出力処理部は、
上記温度変化量の取得結果に基づいて、上記センサ出力の処理の要否を判定し、上記センサ出力の処理の態様を上記温度変化量の大きさに応じて選択する処理判定部(41)と、
上記処理の態様として選択されて、上記センサ出力に演算処理を施す演算処理部(42)及び上記センサ出力にマスク処理を施すマスク処理部(43)と、を備え、
上記処理判定部は、
上記温度変化量を、上記センサ出力への影響度に応じて予め設定された閾値と比較して、上記温度変化量が第1閾値未満であるときには、上記センサ出力の処理が不要と判定し、
上記第1閾値以上であるときには、上記センサ出力の処理が必要と判定すると共に、上記第1閾値よりも大きい第2閾値未満であるときには、上記演算処理部を選択し、上記第2閾値以上であるときには、上記マスク処理部を選択する、アンモニア検出装置(1)にある。
内燃機関(E)の排ガス通路(EX)に設けられ、排ガスに含まれるアンモニア濃度に応じた混成電位信号をセンサ出力(V)とする混成電位式のアンモニアセンサ素子(2)と、
上記排ガスの温度変化量を取得する温度変化取得部(3)と、
上記温度変化量の取得結果に基づいて、上記センサ出力の処理の要否を判定すると共に、上記センサ出力の処理が必要と判定されたときに、上記温度変化量の大きさに応じて上記センサ出力の処理の態様を変更する出力処理部(4)と、
上記センサ出力又は処理された処理センサ出力(Va、Vm)に基づいて、アンモニア濃度を算出するアンモニア濃度算出部(5)と、
上記アンモニアセンサ素子に付設したヒータ(H)への供給電力を制御する素子温度制御部(6)と、を備え、
上記素子温度制御部は、上記温度変化量の取得結果に基づいて、上記アンモニアセンサ素子の保護が不要と判定されたときには、上記アンモニアセンサ素子を定常作動温度(T1)に制御し、一方、上記アンモニアセンサ素子の保護が必要と判定されたときには、上記定常作動温度よりも高いセンサ素子保護温度(T2)に制御する素子保護部(61)を備えており、
上記素子保護部は、上記排ガスの温度が上昇する方向に変化するときの上記温度変化量が、上記センサ出力への影響度に応じて予め設定された変化量閾値以上であり、吸着性ガスによる上記センサ出力への影響が予測されるときに、上記センサ素子保護温度に制御する、アンモニア検出装置(1)にある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
以下、アンモニア検出装置に係る実施形態1について、図1~図9を参照して説明する。
図2に示すように、本形態のアンモニア検出装置1は、内燃機関である自動車用ディーゼルエンジンEの排ガス浄化システム100の一部を構成しており、アンモニア検出装置1は、排ガス通路EXに設けられる混成電位式のアンモニアセンサ素子2と、アンモニアセンサ素子2を制御するためのセンサコントロールユニット10を備えている。センサコントロールユニット10には、温度変化取得部3と、出力処理部4と、アンモニア濃度算出部(すなわち、図中に示すNH3濃度算出部)5と、素子温度制御部6とが設けられる。
センサコントロールユニット10の各部については、詳細を後述する。
(1)2NH3+3O2-⇔N2+3H2O+6e-
(2)O2+4e-⇔2O2-
そこで、センサコントロールユニット10は、排ガス温度の急激な変化によるセンサ出力への影響を抑制するために、排ガスの温度変化を温度変化取得部3にてモニタし、必要に応じて、出力処理部4にてセンサ出力に演算処理又はマスク処理を施す。
これら各ステップについて、以下に説明する。
式:Va(i)=Va(i-1)×(K-1)/K+V×(1/K)
式中、「Va」は、なまし演算処理後のセンサ出力値であり、「K」は、なまし率である。「Va」の添字(i)は、今回値を、添字(i-1)は前回値を示している。
ステップS109のマスク処理において、上記図7のマスク処理が選択される場合には、センサ信号が出力されず、ステップS112におけるアンモニア濃度の算出も停止される。
アンモニア検出装置に係る実施形態2について、図10~図13を参照して説明する。
本形態のアンモニア検出装置1は、上記実施形態1と同様の基本構成を有しており、図10に示すように、センサコントロールユニット10の素子温度制御部6が素子保護部61を有している点で異なっている。それ以外のセンサコントロールユニット10の基本制御や、アンモニア検出装置1を含む排ガス浄化システム100の構成及び基本作動は、上記実施形態1と同様であり、図示及び説明を省略する。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
これにより、温度上昇時に吸着性の高いガスが多量に流入することが予測される場合に、アンモニアセンサ素子2の温度をより高くして、検出電極22への吸着を抑制できる。
また、素子保護部61によるセンサ素子保護処理が実施されない場合には、出力処理部4による処理を併用することで、温度変化によるセンサ出力の変動を抑制することができる。センサ素子保護処理が実施された場合には、センサ出力がほぼゼロとなり大きく変動しないので、出力処理部4による処理を停止することもできる。
2 アンモニアセンサ素子
21 固体電解質体
22 検出電極
23 基準電極
3 温度変化取得部
4 出力処理部
5 アンモニア濃度算出部
6 素子温度制御部
H ヒータ
Claims (9)
- 内燃機関(E)の排ガス通路(EX)に設けられ、排ガスに含まれるアンモニア濃度に応じた混成電位信号をセンサ出力(V)とする混成電位式のアンモニアセンサ素子(2)と、
上記排ガスの温度変化量を取得する温度変化取得部(3)と、
上記温度変化量の取得結果に基づいて、上記センサ出力の処理が必要と判定されたときに、上記センサ出力を処理する出力処理部(4)と、
上記出力処理部によって上記センサ出力の処理が不要と判定されたときには、上記センサ出力に基づいてアンモニア濃度を算出し、一方、上記出力処理部によって上記センサ出力の処理が必要と判定されたときには、上記出力処理部にて処理された処理センサ出力(Va、Vm)に基づいてアンモニア濃度を算出するアンモニア濃度算出部(5)と、を備えており、
上記出力処理部は、
上記温度変化量の取得結果に基づいて、上記センサ出力の処理の要否を判定し、上記センサ出力の処理の態様を上記温度変化量の大きさに応じて選択する処理判定部(41)と、
上記処理の態様として選択されて、上記センサ出力に演算処理を施す演算処理部(42)及び上記センサ出力にマスク処理を施すマスク処理部(43)と、を備え、
上記処理判定部は、
上記温度変化量を、上記センサ出力への影響度に応じて予め設定された閾値と比較して、上記温度変化量が第1閾値未満であるときには、上記センサ出力の処理が不要と判定し、
上記第1閾値以上であるときには、上記センサ出力の処理が必要と判定すると共に、上記第1閾値よりも大きい第2閾値未満であるときには、上記演算処理部を選択し、上記第2閾値以上であるときには、上記マスク処理部を選択する、アンモニア検出装置(1)。 - 上記第1閾値は、秒単位の周期で取得される上記温度変化量が、上記アンモニアセンサ素子における混成電位の発現に影響すると判断される値に設定され、上記第2閾値は、上記排ガスの温度変化により上記センサ出力の消失の可能性があると判断される値に設定される、請求項1に記載のアンモニア検出装置。
- 上記演算処理部は、上記排ガスの温度変化による影響がより小さくなるように、上記センサ出力になまし演算処理を施して、上記処理センサ出力として出力する、請求項1又は2に記載のアンモニア検出装置。
- 上記マスク処理部は、上記センサ出力に予め設定したマスク処理を施したマスク信号又は上記センサ出力を無効とし予め設定した固定値を、上記処理センサ出力として出力する、請求項1~3のいずれか1項に記載のアンモニア検出装置。
- 上記アンモニアセンサ素子に付設したヒータ(H)への供給電力を制御して、上記アンモニアセンサ素子の温度を定常作動温度(T1)に制御する素子温度制御部(6)を、さらに備えている、請求項1~4のいずれか1項に記載のアンモニア検出装置。
- 内燃機関(E)の排ガス通路(EX)に設けられ、排ガスに含まれるアンモニア濃度に応じた混成電位信号をセンサ出力(V)とする混成電位式のアンモニアセンサ素子(2)と、
上記排ガスの温度変化量を取得する温度変化取得部(3)と、
上記温度変化量の取得結果に基づいて、上記センサ出力の処理の要否を判定すると共に、上記センサ出力の処理が必要と判定されたときに、上記温度変化量の大きさに応じて上記センサ出力の処理の態様を変更する出力処理部(4)と、
上記センサ出力又は処理された処理センサ出力(Va、Vm)に基づいて、アンモニア濃度を算出するアンモニア濃度算出部(5)と、
上記アンモニアセンサ素子に付設したヒータ(H)への供給電力を制御する素子温度制御部(6)と、を備え、
上記素子温度制御部は、上記温度変化量の取得結果に基づいて、上記アンモニアセンサ素子の保護が不要と判定されたときには、上記アンモニアセンサ素子を定常作動温度(T1)に制御し、一方、上記アンモニアセンサ素子の保護が必要と判定されたときには、上記定常作動温度よりも高いセンサ素子保護温度(T2)に制御する素子保護部(61)を備えており、
上記素子保護部は、上記排ガスの温度が上昇する方向に変化するときの上記温度変化量が、上記センサ出力への影響度に応じて予め設定された変化量閾値以上であり、吸着性ガスによる上記センサ出力への影響が予測されるときに、上記センサ素子保護温度に制御する、アンモニア検出装置(1)。 - 上記定常作動温度は、400℃~600℃の範囲にあり、上記センサ素子保護温度は、上記定常作動温度よりも高く、かつ450℃~800℃の範囲にある、請求項6に記載のアンモニア検出装置。
- 上記温度変化取得部は、上記排ガス通路に設けられた排ガス温度センサの検出結果に基づいて上記温度変化量を算出し、又は、上記内燃機関の運転状態に基づいて上記温度変化量を推定する、請求項1~7のいずれか1項に記載のアンモニア検出装置。
- 上記アンモニアセンサ素子は、酸素イオン導電性の固体電解質体と、その表面に配置される検出電極及び基準電極とを有し、上記検出電極が配置された上記固体電解質体の表面が上記排ガスに晒されている、請求項1~8のいずれか1項に記載のアンモニア検出装置。
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