JP2015125035A - NOx MEASUREMENT DEVICE AND NOx MEASUREMENT METHOD - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン等の排気ガス中に含まれるNOxを計測する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring NOx contained in exhaust gas such as an engine.
エンジンから排出されるNOxの排出量は、湿度の影響を受けることが知られている(例えば、特許文献1参照)。このため、エンジンが排出ガス規制に適合しているか否かを試験する排出ガス試験法では、エンジンから排出されるNOxの排出量を湿度により補正している。 It is known that the amount of NOx discharged from the engine is affected by humidity (for example, see Patent Document 1). For this reason, in the exhaust gas test method for testing whether or not the engine complies with exhaust gas regulations, the amount of NOx discharged from the engine is corrected by humidity.
しかしながら、実際に走行している車両では、排気ガス中のNOxの排出量を計測可能なNOxセンサを備えていても、排出ガス試験法と同じ条件で算出されるNOxの排出量については不明であるため、NOxセンサの出力値が基準値から外れた場合、その原因がエンジンやNOxセンサの異常によるものであるのか、あるいは大気中の湿度によるものであるのか判断できないおそれがあった。 However, even if a vehicle that is actually running has a NOx sensor that can measure the amount of NOx in the exhaust gas, the amount of NOx that is calculated under the same conditions as in the exhaust gas test method is unknown. For this reason, when the output value of the NOx sensor deviates from the reference value, it may not be possible to determine whether the cause is due to an abnormality in the engine or the NOx sensor or due to humidity in the atmosphere.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、走行中の車両においても湿度変化の影響を受けずにエンジンやNOxセンサの異常を検出可能とすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to detect an abnormality in an engine or a NOx sensor without being affected by a change in humidity even in a traveling vehicle.
本発明は、エンジンの排気管に取り付けられ、前記排気管内のNOx及び酸素を検出可能なNOx検出部と、前記NOx検出部で検出された検出値が入力され、前記検出値に基づいてNOx値及び酸素濃度を算出する制御部と、を備えるNOx計測装置であって、前記制御部は、算出された前記酸素濃度に基づいて大気中の湿度を算出するとともに、算出された前記NOx値を、前記湿度に基づいて所定の大気条件におけるNOx値に変換して出力することを特徴とする。 The present invention is attached to an exhaust pipe of an engine, and a NOx detection unit capable of detecting NOx and oxygen in the exhaust pipe, and a detection value detected by the NOx detection unit are input, and a NOx value based on the detection value And a control unit that calculates an oxygen concentration, wherein the control unit calculates humidity in the atmosphere based on the calculated oxygen concentration, and calculates the calculated NOx value, It converts into the NOx value in predetermined atmospheric conditions based on the humidity and outputs it.
本発明によれば、NOx計測装置から、大気中の湿度によるNOxの排出量の変化を考慮した値が出力されるので、走行中の車両においても湿度変化の影響を受けずにエンジンやNOxセンサの異常を検出することが可能となる。 According to the present invention, the NOx measuring device outputs a value that takes into account changes in NOx emissions due to humidity in the atmosphere, so that the engine and NOx sensor are not affected by changes in humidity even in a running vehicle. It is possible to detect abnormalities.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るNOx計測装置1について説明する。 Hereinafter, a NOx measuring device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1を参照して、NOx計測装置1の構成について説明する。 First, the configuration of the NOx measuring device 1 will be described with reference to FIG.
NOx計測装置1は、エンジン6から排出される排気ガス中のNOx(窒素酸化物)を検出し、NOx値を出力する装置である。ここでNOx値とは、NOxの濃度(例えば、ppm等。)や単位時間当たりのNOxの質量(例えば、g/h等。),単位時間単位出力当たりのNOxの質量(例えば、g/kWh等。)等である。 The NOx measuring device 1 is a device that detects NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas discharged from the engine 6 and outputs a NOx value. Here, the NOx value refers to the concentration of NOx (eg, ppm), the mass of NOx per unit time (eg, g / h), and the mass of NOx per unit time unit output (eg, g / kWh). Etc.) etc.
NOx計測装置1が装着されるエンジン6は、車両に搭載されており、図示しないシリンダ内で空気と燃料との混合気を燃焼させ、燃焼圧力によって図示しないクランク軸を回転させる。クランク軸の回転は、変速機等を介して車輪を駆動する駆動軸に伝達される。 An engine 6 to which the NOx measuring device 1 is mounted is mounted on a vehicle, burns a mixture of air and fuel in a cylinder (not shown), and rotates a crankshaft (not shown) by the combustion pressure. The rotation of the crankshaft is transmitted to a drive shaft that drives the wheels via a transmission or the like.
エンジン6のシリンダ内での燃焼により生じた排気ガスは、エンジン6に接続された排気管7を通じて大気に放出される。排気管7には、排気ガス中のNOx,HC(ハイドロカーボン),CO(一酸化炭素)を浄化するために触媒8が配置されている。触媒8としては、酸化触媒,三元触媒,NOx吸蔵還元触媒,NOx選択還元触媒,等の公知のものが単独で又は複数組み合わせて用いられる。
Exhaust gas generated by combustion in the cylinder of the engine 6 is released to the atmosphere through an
NOx計測装置1は、NOx及び酸素を検出するNOx検出部としてのNOxセンサ2と、NOxセンサ2とハーネスを介して接続される制御部としてのNOxセンサ制御部3と、を備える。
The NOx measuring device 1 includes a
NOxセンサ2は、触媒8の下流側の排気管7に取り付けられており、後述のように、排気管7内のガスが内部に導かれる構造を有している。
The
NOxセンサ制御部3は、NOxセンサ2へ供給する電圧を制御するとともにNOxセンサ2内の電圧値及び電流値を検出するセンサ制御部4と、センサ制御部4で検出された値及びエンジン制御装置9(以下、ECUと称する。)から提供されるエンジン運転状態に関するパラメータの値に基づいてNOx値等を算出する演算部5と、を備える。センサ制御部4及び演算部5の具体的な機能については後述する。
The NOx
ECU9は、CPU(中央演算処理装置),ROM(リードオンリメモリ),RAM(ランダムアクセスメモリ),及びI/Oインターフェース(入出力インターフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。RAMはCPUの処理におけるデータを記憶し、ROMはCPUの制御プログラム等を予め記憶し、I/Oインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。 The ECU 9 is composed of a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an I / O interface (input / output interface). The RAM stores data in the processing of the CPU, the ROM stores a control program of the CPU in advance, and the I / O interface is used for input / output of information with the connected device.
ECU9は、エンジン6を制御するために必要なプログラムとマップとを有し、エンジン制御に関連する図示しない各種センサ(アクセル開度センサ,吸入空気量センサ,吸気圧センサ,吸気温度センサ,大気圧センサ,エンジン回転数センサ,等)からの出力が入力されるとともに、エンジン6に供給する燃料量や供給時期等を操作する信号を出力する。 The ECU 9 has a program and a map necessary for controlling the engine 6, and various sensors (accelerator opening sensor, intake air amount sensor, intake air pressure sensor, intake air temperature sensor, atmospheric pressure) related to engine control (not shown). Output from a sensor, an engine speed sensor, etc.) and a signal for operating the amount of fuel supplied to the engine 6, the supply timing, and the like.
ECU9とNOxセンサ制御部3とは、CAN(コントローラエリアネットワーク)やハーネスを介して接続されており、それぞれにおいて算出された値を送受信する。ECU9及びNOx計測装置1には、図示しないバッテリから電力が供給される。
The ECU 9 and the NOx
次に、図2を参照し、NOxセンサ2の概略構成について説明する。
Next, a schematic configuration of the
NOxセンサ2の内部には、第1連通路22を通じて排気管7内部と連通する酸素濃度検出室20と、第2連通路23を通じて酸素濃度検出室20と連通するNOx濃度検出室21と、が形成される。
Inside the
酸素濃度検出室20内には、内側基準電極25及び第1内側電極27が設けられる。酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなる隔壁24を介した酸素濃度検出室20の外側には、内側基準電極25と対向する位置に外側基準電極26が配置される。第1内側電極27と対向する位置には、第1外側電極28が配置される。
An
NOx濃度検出室21内には、第2内側電極29が設けられ、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなる隔壁24を介したNOx濃度検出室21の外側には、第2内側電極29と対向する位置に第2外側電極30が配置される。
A second
酸素濃度検出室20の外側に配置された外側基準電極26及び第1外側電極28と、NOx濃度検出室21の外側に配置された第2外側電極30とは、大気中に露出している。
The
第1内側電極27は、酸化機能を有する金属、例えば、白金を含有することが好ましい。また、第2内側電極29は、NOxを還元する機能を有する金属、例えば、ロジウムを含有することが好ましい。
The first
このように構成されたNOx計測装置1は、図3のフローチャートに示されるように、空燃比及びNOx値を算出するとともに大気中の湿度を算出し、算出された大気中の湿度によって、算出されたNOx値を所定の大気条件におけるNOx値に変換して出力する。 As shown in the flowchart of FIG. 3, the NOx measuring device 1 configured as described above calculates the air-fuel ratio and the NOx value, calculates the atmospheric humidity, and calculates the calculated atmospheric humidity. The NOx value converted into a NOx value under a predetermined atmospheric condition is output.
次に、図3を参照して、各ステップについて説明する。 Next, each step will be described with reference to FIG.
ステップS1,S2では、NOx計測装置1は、ECU9から大気圧及び大気温度を取得する。なお、NOx計測装置1内に大気圧センサ及び大気温度センサを設け、これらのセンサ出力から大気圧及び大気温度を取得する構成としてもよい。この場合、NOx計測装置1は、単独でNOx値を換算することができる。 In steps S1 and S2, the NOx measuring device 1 acquires the atmospheric pressure and the atmospheric temperature from the ECU 9. In addition, it is good also as a structure which provides an atmospheric pressure sensor and atmospheric temperature sensor in the NOx measuring device 1, and acquires atmospheric pressure and atmospheric temperature from these sensor outputs. In this case, the NOx measuring device 1 can convert the NOx value independently.
ステップS3では、NOx計測装置1は、空燃比を算出する。空燃比の算出方法について、主に図2を参照して説明する。 In step S3, the NOx measuring device 1 calculates an air-fuel ratio. A method for calculating the air-fuel ratio will be described mainly with reference to FIG.
エンジン6から排出された排気ガスは、排気管7を流れ、その一部はNOxセンサ2の第1連通路22を通じて酸素濃度検出室20内に流入する。酸素濃度検出室20内に排気ガスが流入すると、流入した排気ガス中の酸素濃度D1と大気中の酸素濃度D0との差に応じて、内側基準電極25と外側基準電極26との間に起電力が生じる。NOxセンサ制御部3のセンサ制御部4は、この起電力が予め定められた所定の電圧V0となるように、すなわち、酸素濃度検出室20内の酸素濃度が基準となる大気中の酸素濃度D0に対して所定の濃度低い目標酸素濃度D2となるように、第1内側電極27と第1外側電極28との間に電圧V1を印加する。
The exhaust gas discharged from the engine 6 flows through the
具体的には、排気ガス中の酸素濃度D1が目標酸素濃度D2よりも高ければ、酸素濃度検出室20内の酸素が第1内側電極27と第1外側電極28とを通じて大気中に排出されるように第1内側電極27と第1外側電極28との間に電圧V1を印加する。一方、排気ガス中の酸素濃度D1が目標酸素濃度D2よりも低ければ、酸素濃度検出室20外の大気から第1内側電極27と第1外側電極28とを通じて酸素が取り込まれるように第1内側電極27と第1外側電極28との間に電圧V1を印加する。
Specifically, if the oxygen concentration D 1 in the exhaust gas is higher than the target oxygen concentration D 2 , the oxygen in the oxygen
このようにして、センサ制御部4により、酸素濃度検出室20内の酸素濃度は所定の目標酸素濃度D2になるよう制御される。このとき、第1内側電極27と第1外側電極28との間に流れた電流値A1は、排出された酸素量または取り込まれた酸素量と相関がある。そこで、演算部5は、電流値A1に基づいて排気ガス中の酸素濃度D1を算出する。演算部5は、算出された排気ガス中の酸素濃度D1に基づいて空燃比を算出する。
In this manner, the sensor control unit 4, the oxygen concentration of the oxygen
ステップS4では、NOx計測装置1は、NOx値を算出する。NOx値の算出方法について、図2を参照して説明する。 In step S4, the NOx measuring device 1 calculates a NOx value. A method for calculating the NOx value will be described with reference to FIG.
ステップS3において、排気ガス中の酸素濃度を測定するために酸素濃度が一定に制御された酸素濃度検出室20内の排気ガスは、第2連通路23を通じてNOx濃度検出室21内に流入する。NOx濃度検出室21内に流入した排気ガス中の酸素は、第2内側電極29と第2外側電極30との間に所定の電圧V2が印加されることで酸素イオンとなり、第2内側電極29と第2外側電極30とを通じて大気中に排出される。
In step S <b> 3, the exhaust gas in the oxygen
NOx濃度検出室21内の酸素濃度が低下すると、第2内側電極29において排気ガス中のNOxが還元反応を起こし、酸素と窒素に分解される。NOxの還元反応で生じた酸素は、酸素イオンとなって第2内側電極29と第2外側電極30とを通じて大気中に排出されることになる。このとき、第2内側電極29と第2外側電極30との間に流れた電流値A2は、排気ガス中に残存していた酸素濃度(目標酸素濃度D2)とNOxの還元反応で生じた酸素濃度とを大気中へ排出するために要した値となる。このため、演算部5は、電流値A2から目標酸素濃度D2に相当する分を差し引いた電流値A3に基づいて排気ガス中のNOx値を算出することができる。
When the oxygen concentration in the NOx
続いて、ステップS5では、大気中の湿度を算出する条件を満たしているか否かを判定する。大気中の湿度を算出する条件を満たしている場合、ステップS6に進み、大気中の湿度を算出する。 Subsequently, in step S5, it is determined whether or not a condition for calculating atmospheric humidity is satisfied. If the condition for calculating the atmospheric humidity is satisfied, the process proceeds to step S6, and the atmospheric humidity is calculated.
ここで、NOx計測装置1においてNOx値の換算に用いられる湿度を算出する方法として二つの方法について説明する。 Here, two methods will be described as methods for calculating the humidity used for the conversion of the NOx value in the NOx measuring device 1.
まず、1つ目の方法について、図2を参照して説明する。 First, the first method will be described with reference to FIG.
前述のようなNOxセンサ2では、酸素濃度を検出するため電極間に所定の電圧を印加しているが、電圧を高くすると検出室内の水分が分解され、水分の分解により生成された酸素も検出部で検出されてしまうことが知られている。
In the
一方、大気中の湿度は、空気中に含まれる水分により規定される。そこで、1つ目の方法では、NOxセンサ2を利用して空気中の水分を算出し、水分量に基づき湿度を算出する。
On the other hand, the humidity in the atmosphere is defined by the moisture contained in the air. Therefore, in the first method, moisture in the air is calculated using the
具体的には、まず、ECU9から提供されるエンジン状態を示すパラメータの値に基づいてエンジン6が燃料カット状態にあるか否かをセンサ制御部4において判定する。センサ制御部4においてエンジン6が燃料カット状態にあると判定されると、センサ制御部4は、酸素濃度検出室20内に流入したガスの酸素濃度を検出する。エンジン6が燃料カット状態であるとき、エンジン6に吸入された空気は、燃料と混合することなくそのまま排気管7を通じて大気中に放出されるので、酸素濃度検出室20内には、排気ガスではなく空気が流入する。
Specifically, first, the sensor control unit 4 determines whether or not the engine 6 is in a fuel cut state based on a parameter value indicating the engine state provided from the ECU 9. When the sensor control unit 4 determines that the engine 6 is in the fuel cut state, the sensor control unit 4 detects the oxygen concentration of the gas flowing into the oxygen
センサ制御部4は、内側基準電極25と外側基準電極26との間に生じる起電力が予め定められた所定の湿度測定時電圧VHとなるように、すなわち、酸素濃度検出室20内の酸素濃度が所定の湿度測定時酸素濃度D3となるように、第1内側電極27と第1外側電極28との間に第1排出電圧V3を印加する。これにより、酸素濃度検出室20内の酸素は、第1内側電極27及び第1外側電極28を通じて酸素濃度検出室20外へ排出される。第1内側電極27と第1外側電極28との間に流れた電流値A3は、排出された酸素量と相関するので、演算部5は、電流値A3に基づいてNOxセンサ2内に流入した空気中の酸素濃度D4を算出することができる。湿度測定時酸素濃度D3を可能な限り低く設定すれば、酸素濃度D4は大気中の酸素濃度D0に極めて近い値となる。
The sensor control unit 4 adjusts the electromotive force generated between the
続いて、センサ制御部4は、空気中の水分を測定するために、第1内側電極27と第1外側電極28との間に第1排出電圧V3よりも高い第2排出電圧V4を印加する。第2排出電圧V4は、空気中の水分が分解されて酸素を生成する程度の値に設定される。このとき酸素濃度検出室20内の酸素を排出するために要した電流値A4は、空気中の酸素と空気中の水分が分解されて生成された酸素とを合わせた酸素量と相関する。このため、電流値A4と電流値A3との差分は、空気中の水分量と相関することになるので、演算部5は、この差分に基づいて、空気中の水分量を算出し、水分量に基づき湿度を算出する。
Subsequently, the sensor control unit 4 applies a second discharge voltage V 4 higher than the first discharge voltage V 3 between the first
この方法により大気中の湿度を算出する場合、ステップS5の湿度算出条件としては、エンジン6が燃料カット状態にあることである。 When calculating the atmospheric humidity by this method, the humidity calculation condition in step S5 is that the engine 6 is in a fuel cut state.
次に、2つ目の湿度算出方法について、主に図4及び図5を参照して説明する。 Next, the second humidity calculation method will be described mainly with reference to FIGS.
前述のように、演算部5は、排気ガス中の酸素濃度D1に基づいて空燃比を算出している。ここで、酸素濃度D1を算出する基準となる目標酸素濃度D2は、大気中の酸素濃度D0に基づいて設定されるので、大気中の酸素濃度D0が湿度に応じて変化した場合、目標酸素濃度D2も同様に変化する。
As described above, the
しかしながら、演算部5において空燃比を算出するにあたっては、大気中の酸素濃度D0は常に標準大気状態の酸素濃度(例えば21%)を有しているものとしている。このため、演算部5で算出される空燃比は、湿度が高いほど小さな値となってしまう。ここで、逆の見方をすれば、演算部5で算出される空燃比と、排出ガス試験方法と同じ大気状態、いわゆる標準大気条件(例えば、大気圧力100kPa,大気温度25℃,相対湿度30%。)でエンジン6を運転したときの空燃比(以下、標準運転空燃比と称する。)と、の差は、大気中の湿度に相関することがわかる。そこで、二つ目の方法では、この相関性を利用して大気中の湿度を算出する。
However, when calculating an air-fuel ratio in the
演算部5は、図4に示すように、NOxセンサ2の出力に基づいて空燃比を算出する空燃比算出ブロック41と、標準運転空燃比を推定する空燃比推定ブロック42と、空燃比算出ブロック41で算出された算出空燃比と空燃比推定ブロック42で推定された標準運転空燃比とから大気中の湿度を演算する湿度算出ブロック43と、を備える。
As shown in FIG. 4, the
空燃比算出ブロック41では、上述の通り、NOxセンサ2の検出値に基づいて算出空燃比RCが算出される。
In the air-fuel
空燃比推定ブロック42には、排出ガス試験方法と同じ大気状態、いわゆる標準大気条件(例えば、大気圧力100kPa,大気温度25℃,相対湿度30%。)でエンジン6を運転したときの標準運転空燃比を、エンジン6の運転状態を示すパラメータであるアクセル開度や吸入空気量,エンジン回転数等に対してマップ化したものが格納されている。空燃比推定ブロック42では、ECU9から供給される現在のエンジン状態を示すパラメータの値に基づいて、標準運転空燃比RRが推定される。
In the air-fuel
湿度算出ブロック43には、図5に示されるような、算出空燃比RCと標準運転空燃比RRとの差分と、大気中の湿度と、の相関関係を示すマップが格納されている。図5において、横軸は大気中の湿度であり、縦軸は算出空燃比RCと標準運転空燃比RRとの差分である。算出空燃比RCが標準運転空燃比RRより小さいほど湿度が高いことを示している。湿度算出ブロック43では、入力された算出空燃比RC及び標準運転空燃比RRに基づいて、大気中の湿度が算出される。
The
この方法により大気中の湿度を算出する場合、ステップS5の湿度算出条件としては、エンジン6が回転数及び負荷が安定した定常運転状態にあり、空燃比が安定した状態にあることである。 When calculating the atmospheric humidity by this method, the humidity calculation condition in step S5 is that the engine 6 is in a steady operation state in which the rotational speed and load are stable, and the air-fuel ratio is in a stable state.
算出された湿度は演算部5に記憶される。湿度の算出はキースイッチをオンした後、算出条件が成立した時に行われ、算出された湿度は次に湿度が算出されるまで保存される。湿度を算出する頻度は、キースイッチがオンされてから少なくとも1回行われればよいが、複数回実施してもよい。湿度の算出を複数回実施した場合、その平均値から湿度を算出することによって算出精度を向上することができる。
The calculated humidity is stored in the
ステップS7では、ステップS4で算出されたNOx値が、後述のように、ステップS6で算出された湿度により所定の大気条件におけるNOx値に変換される。ステップS5において条件を満たさなかった場合、NOx値の換算は、以前に算出された湿度によって行われる。なお、湿度の算出方法は前述の方法に限定されるものではなく、NOxセンサ2の出力値を利用して湿度を求めることができればどのような方法でもよい。また、複数の算出方法により算出された湿度の平均値を用いる構成としてもよい。この場合、湿度の算出精度が向上し、より正確にNOx値の換算を行うことができる。
In step S7, the NOx value calculated in step S4 is converted into a NOx value in a predetermined atmospheric condition by the humidity calculated in step S6, as will be described later. If the condition is not satisfied in step S5, the conversion of the NOx value is performed based on the previously calculated humidity. The method for calculating the humidity is not limited to the above-described method, and any method may be used as long as the humidity can be obtained using the output value of the
ここで、ステップS7においてNOx値を湿度に応じて所定の大気条件におけるNOx値に変換する方法について説明する。 Here, a method for converting the NOx value into a NOx value under a predetermined atmospheric condition in accordance with the humidity in step S7 will be described.
演算部5には、図6に示されるような、大気中の湿度を変化させた場合にエンジンから排出されるNOx値がどのように変化するのかが、エンジン回転数やエンジン負荷毎にマップとして格納されている。図6において、横軸は大気中の湿度であり、縦軸はNOx値である。実線はエンジン試験により測定されたNOx値を示しており、大気中の湿度が高くなるほどエンジンから排出されるNOx値は低下することが示されている。破線は湿度が所定の大気条件における湿度(例えば、30%)であったときのNOx値を示している。算出された湿度における実線と破線との差分から、算出されたNOx値を所定の大気条件におけるNOx値に換算するための換算係数が求められる。
As shown in FIG. 6, the
すなわち、算出された湿度と所定の大気条件における湿度との差が大きいほど、換算係数は大きくなる。また、算出された湿度が所定の大気条件における湿度よりも高い場合、算出されたNOx値は増加する方向に換算され、算出された湿度が所定の大気条件における湿度よりも低い場合、算出されたNOx値は減少する方向に換算される。 That is, the conversion coefficient increases as the difference between the calculated humidity and the humidity under a predetermined atmospheric condition increases. Further, when the calculated humidity is higher than the humidity under the predetermined atmospheric condition, the calculated NOx value is converted in an increasing direction, and when the calculated humidity is lower than the humidity under the predetermined atmospheric condition, the calculated NOx value is calculated. The NOx value is converted in a decreasing direction.
この結果、算出されたNOx値は、算出された湿度に基づいて、例えば、排出ガス試験方法と同じ大気状態、いわゆる標準大気条件(例えば、大気圧力100kPa,大気温度25℃,相対湿度30%。)でエンジン6を運転した場合に相当する値に変換される。所定の大気条件は、排出ガス試験方法と同じ大気条件に限らず任意に設定可能である。なお、湿度によってNOx値を所定の大気条件におけるNOx値に換算するにあたっては、公知のNOx値換算式を用いることもできる。
As a result, the calculated NOx value is based on the calculated humidity, for example, the same atmospheric state as the exhaust gas test method, so-called standard atmospheric conditions (for example, atmospheric pressure 100 kPa,
また、一般的に、NOxセンサや空燃比センサの出力値は湿度に応じて誤差が生じることから、ステップS7でNOx値を換算する前に、ステップS3において算出された空燃比及びステップS4で算出されたNOx値をステップS6で算出した湿度によって補正し、湿度によるNOxセンサ2の出力誤差を排除しておくことが好ましい。
In general, since the output value of the NOx sensor or air-fuel ratio sensor has an error depending on the humidity, the air-fuel ratio calculated in step S3 and the step S4 are calculated before the NOx value is converted in step S7. It is preferable that the NOx value thus corrected is corrected by the humidity calculated in step S6 to eliminate the output error of the
ステップS7にて湿度により換算されたNOx値EHは、ステップS8において、NOx計測装置1からECU9へ出力され、大気中の湿度によるNOx値の換算が終了する。このように大気中の湿度によって換算されたNOx値EHは、走行中の車両における異常をECU9で判定するために用いられる。 NOx value E H, which is converted by humidity in step S7, in step S8, is output from the NOx measuring device 1 to the ECU 9, in terms of NOx values due to humidity in the atmosphere is completed. The NOx value E H, which is converted by humidity in the atmosphere as is used abnormality to determine at ECU9 in the vehicle during running.
以下、図7を参照して、湿度により換算されたNOx値EHを用いて走行中の車両における異常を判定する方法について説明する。 Hereinafter, a method for determining an abnormality in a running vehicle using the NOx value E H converted by humidity will be described with reference to FIG.
ステップS11では、ECU9は、NOx計測装置1から湿度により換算されたNOx値EHを取得する。ステップS12,S13では、ECU9が、大気圧センサ及び吸入空気温度センサの出力値に基づいて、湿度により換算されたNOx値EHを大気圧及び大気温度で補正する。なお、NOx計測装置1の演算部5において、すでに大気圧及び大気温度に基づいてNOx値を補正している場合は、ステップS12及びS13は実行されない。
In step S < b> 11, the ECU 9 obtains the NOx value E H converted by the humidity from the NOx measuring device 1. In steps S12 and S13, the ECU 9 corrects the NOx value E H converted by the humidity with the atmospheric pressure and the atmospheric temperature based on the output values of the atmospheric pressure sensor and the intake air temperature sensor. In addition, in the
ステップS14では、湿度により換算されたNOx値EHが一定の値に固定されているか否かを判定する。エンジンの負荷や回転数が変化しているにも関わらず、所定時間に渡って値が変化しない場合は、値が固定されていると判定し、ステップS15に進み異常と判定する。 In step S14, it is determined whether or not NOx value E H, which is converted by the humidity is fixed to a constant value. If the value does not change over a predetermined time despite the change in engine load and rotation speed, it is determined that the value is fixed, and the process proceeds to step S15 where it is determined as abnormal.
湿度により換算されたNOx値EHが一定の値に固定されていないと判定された場合は、ステップS16に進み、湿度により換算されたNOx値EHが上限値または下限値を超えているか否かを判定する。上限値及び下限値は、通常のエンジン運転状態では発生し得ない値に設定される。湿度により換算されたNOx値EHが上限値または下限値を超えた場合、ステップS15に進み異常と判定し、超えていない場合には、ステップS17に進む。 Whether NOx value E H, which is converted by the humidity when it is determined not to be fixed to a certain value, the process proceeds to step S16, NOx value E H, which is converted by the humidity exceeds the upper limit or the lower limit value Determine whether. The upper limit value and the lower limit value are set to values that cannot be generated under normal engine operating conditions. If NOx value E H, which is converted by the humidity exceeds the upper limit or the lower limit value, it is determined that an abnormality process proceeds to step S15, if not exceeded, the process proceeds to step S17.
ステップS17では、エンジン6の運転状態から予測されるNOx値を導出し、導出された予測NOx値EPと湿度により換算されたNOx値EHとを比較し、その差分を算出する。予測NOx値EPの導出には、ECU9に格納された基準NOx値マップが用いられる。基準NOx値マップは、排出ガス試験方法と同じ大気状態、いわゆる標準大気状態(例えば、大気圧100kPa,大気温度25℃,相対湿度30%。)でエンジン6を運転したときに排出されたNOx値を、エンジン6の運転状態を示すパラメータであるアクセル開度や吸入空気量,エンジン回転数等に対してマップ化したものである。
In step S17, it derives the NOx values predicted from the operating state of the engine 6, and the compared the NOx value E H converted by derived predicted NOx value E P and humidity, and calculates the difference. The derivation of predicted NOx value E P, reference NOx value map stored in ECU9 is used. The reference NOx value map is the NOx value emitted when the engine 6 is operated in the same atmospheric condition as the exhaust gas test method, so-called standard atmospheric condition (for example, atmospheric pressure 100 kPa,
ステップS18では、ステップS17で算出された差分が閾値より大きいか否かを判定する。閾値は、エンジン6の個体差によるNOx値のばらつきやNOx値の法規制値に対する許容範囲等を考慮して設定される。差分が閾値より大きい場合には、ステップS15に進み異常と判定し、差分が閾値以下の場合には、ステップS19に進み正常と判定して、判定を終了する。 In step S18, it is determined whether or not the difference calculated in step S17 is greater than a threshold value. The threshold value is set in consideration of variations in the NOx value due to individual differences of the engine 6, the allowable range of the NOx value with respect to the legal regulation value, and the like. If the difference is larger than the threshold, the process proceeds to step S15, where it is determined to be abnormal. If the difference is less than the threshold, the process proceeds to step S19, where it is determined to be normal, and the determination ends.
なお、異常の判定は、ECU9ではなく、NOx計測装置1で行われる構成としてもよい。その場合、判定結果がNOx計測装置1からECU9へ送信される。 Note that the determination of abnormality may be performed by the NOx measuring device 1 instead of the ECU 9. In this case, the determination result is transmitted from the NOx measuring device 1 to the ECU 9.
また、異常の判定に用いられるNOx値としては、瞬間値を用いても、所定期間における積算値を用いてもよい。 Moreover, as a NOx value used for determination of abnormality, an instantaneous value may be used or an integrated value in a predetermined period may be used.
また、NOx計測装置1は、触媒8の下流ではなく、上流に配置してもよい。この場合、触媒8の劣化によるNOx値の変化を考慮する必要がなくなる。
Further, the NOx measuring device 1 may be arranged upstream rather than downstream of the
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiment, there exists an effect shown below.
従来、実際に走行している車両では、排気ガス中のNOxの排出量を計測可能なNOxセンサを備えていても、排出ガス試験法と同じ条件で算出されるNOxの排出量については不明であるため、NOxセンサの出力値が基準値から外れた場合、その原因がエンジンやNOxセンサの異常によるものであるのか、あるいは大気中の湿度によるものであるのか判断できないおそれがあった。 Conventionally, a vehicle that is actually running has a NOx sensor that can measure the amount of NOx in exhaust gas, but the amount of NOx that is calculated under the same conditions as in the exhaust gas test method is unknown. For this reason, when the output value of the NOx sensor deviates from the reference value, it may not be possible to determine whether the cause is due to an abnormality in the engine or the NOx sensor or due to humidity in the atmosphere.
これに対して、NOx計測装置1では、大気中の湿度で換算されたNOx値が出力されるので、この換算されたNOx値に基づいて、走行している車両においてもエンジンが正常な状態で運転されているか否かを精度よく判定することが可能となり、誤った判定を減らすことができる。 On the other hand, the NOx measuring device 1 outputs the NOx value converted by the humidity in the atmosphere, so that the engine is in a normal state even in the traveling vehicle based on the converted NOx value. Whether or not the vehicle is in operation can be determined with high accuracy, and erroneous determination can be reduced.
また、NOx計測装置1から出力されるNOx値は、所定の大気条件におけるNOx値に変換されるので、例えば、排出ガス試験法と同じ条件で計測されたエンジン単体でのNOx値を異常判定のための比較基準として用いることが可能となる。 Moreover, since the NOx value output from the NOx measuring device 1 is converted into the NOx value under a predetermined atmospheric condition, for example, the NOx value of the engine alone measured under the same conditions as the exhaust gas test method is determined as an abnormality. Therefore, it can be used as a reference for comparison.
また、従来、大気中の湿度を測定するには、湿度センサを別途設けなければならなかったが、大気中の湿度をNOxセンサで検出された値に基づいて算出するので、湿度センサを別途設ける必要がなく、コストが低減される。また、湿度センサを別途設けた場合、湿度センサの異常判定を行わなければならないが、従来から取り付けられているNOxセンサを利用するのでそのような必要がない。 Conventionally, in order to measure the humidity in the atmosphere, a humidity sensor must be provided separately. However, since the humidity in the atmosphere is calculated based on the value detected by the NOx sensor, a humidity sensor is provided separately. There is no need and the cost is reduced. In addition, when a humidity sensor is provided separately, it is necessary to determine whether or not the humidity sensor is abnormal, but this is not necessary because a NOx sensor that has been conventionally attached is used.
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 NOx計測装置
2 NOxセンサ(NOx検出部)
3 NOxセンサ制御部(制御部)
4 センサ制御部
5 演算部
6 エンジン
7 排気管
8 触媒
9 エンジン制御装置
20 酸素濃度検出室
21 NOx濃度検出室
25 内側基準電極
26 外側基準電極
27 第1内側電極
28 第1外側電極
29 第2内側電極
30 第2外側電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
3 NOx sensor control unit (control unit)
4
Claims (5)
前記NOx検出部で検出された検出値が入力され、前記検出値に基づいてNOx値及び酸素濃度を算出する制御部と、を備えるNOx計測装置であって、
前記制御部は、算出された前記酸素濃度に基づいて大気中の湿度を算出するとともに、算出された前記NOx値を、前記湿度に基づいて所定の大気条件におけるNOx値に変換して出力することを特徴とするNOx計測装置。 A NOx detector attached to the exhaust pipe of the engine and capable of detecting NOx and oxygen in the exhaust pipe;
A NOx measuring device comprising: a control unit that receives a detection value detected by the NOx detection unit and calculates a NOx value and an oxygen concentration based on the detection value;
The control unit calculates humidity in the atmosphere based on the calculated oxygen concentration, and converts the calculated NOx value into a NOx value in a predetermined atmospheric condition based on the humidity and outputs the NOx value. NOx measuring device characterized by this.
The NOx value and the oxygen concentration are calculated from the detection value detected by the NOx detection unit, the atmospheric humidity is calculated based on the calculated oxygen concentration, and the calculated NOx value is determined based on the humidity. A NOx measuring method, wherein the NOx value is converted into a NOx value under atmospheric conditions.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019515292A (en) * | 2016-05-02 | 2019-06-06 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングContinental Automotive GmbH | How the probe works |
WO2020095741A1 (en) * | 2018-11-07 | 2020-05-14 | 株式会社豊田自動織機 | Humidity estimation device |
WO2023188866A1 (en) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社デンソー | NOx SENSOR |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS622149A (en) * | 1985-06-27 | 1987-01-08 | Nissan Motor Co Ltd | Air/fuel ratio detector |
JP2000064938A (en) * | 1998-08-25 | 2000-03-03 | Toyota Motor Corp | Ion current detecting device for internal combustion engine |
JP2005241540A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas concentration measuring apparatus |
JP2009127552A (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Denso Corp | Nox sensor correction system |
JP2010281732A (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Device for detection of gas concentration humidity |
US20130122441A1 (en) * | 2006-09-29 | 2013-05-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor element treatment method |
-
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- 2013-12-26 JP JP2013268472A patent/JP6252940B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS622149A (en) * | 1985-06-27 | 1987-01-08 | Nissan Motor Co Ltd | Air/fuel ratio detector |
JP2000064938A (en) * | 1998-08-25 | 2000-03-03 | Toyota Motor Corp | Ion current detecting device for internal combustion engine |
JP2005241540A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas concentration measuring apparatus |
US20130122441A1 (en) * | 2006-09-29 | 2013-05-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor element treatment method |
JP2009127552A (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Denso Corp | Nox sensor correction system |
JP2010281732A (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Device for detection of gas concentration humidity |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019515292A (en) * | 2016-05-02 | 2019-06-06 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングContinental Automotive GmbH | How the probe works |
US10845331B2 (en) | 2016-05-02 | 2020-11-24 | Vitesco Technologies GmbH | Method for operating an internal combustion engine |
WO2020095741A1 (en) * | 2018-11-07 | 2020-05-14 | 株式会社豊田自動織機 | Humidity estimation device |
WO2023188866A1 (en) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社デンソー | NOx SENSOR |
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