JP4669369B2 - ガスセンサの異常診断方法及び異常診断装置 - Google Patents
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Description
このようにすることで、センサ素子が異常か否かの診断をすることができる。
(実施形態1)
図1は、本発明が適用されたガス濃度測定装置1の構成を示す概略図である。
そして、センサ本体10aは、第1ポンプセル11、酸素濃度検知セル12、第2ポンプセル13を、アルミナを主体とする絶縁層14、15を介して積層した構造を有する。
図2は、ガス濃度測定装置1の回路構成を示す回路図である。
この内部抵抗測定ブロックB1は、P1セル11に一定電流を流すための定電流源28,29、PID回路22の入力段に設けられP1セル11とPID回路22の接続/遮断を行うスイッチSW1、或は、P1セル11と定電流源の切断/接続を行うをスイッチSW2及びスイッチSW3等で構成されており、それらのスイッチSW1、SW2、SW3は制御部30によってオン/オフされる。
以上のように構成されたガス濃度測定回路20は、ヒータ10bにてセンサ本体10aを活性温度(例えば800°C)まで加熱し、この状態で、酸素濃度検知セル12の両端電圧Vsが予め設定された一定電圧(例えば425mV)となるように第1ポンプ電流Ip1を制御すると共に、第2ポンプセル13に、第2測定室S2から酸素を汲み出す方向に一定の第2ポンプ電圧Vp2(例えば450mV)を印加し、この時、第2ポンプセル13に流れる第2ポンプ電流Ip2の検出を行う回路である。
ガス濃度測定回路20の内部抵抗測定ブロックB1における、オペアンプOP3は、その入力端子がスイッチSW1を介して、Vsセル12の出力端子に接続されており、更に、その入力端子とGNDとの間に設けられているコンデンサC1と共にサンプルホールド回路を形成している。また、オペアンプOP3の出力端子はPID回路22の入力端子に接続されている。そして、このオペアンプOP3とコンデンサC1とで構成されるサンプルホールド回路は、Vsセル12の内部抵抗測定のために、Vsセル12に内部抵抗測定用電流を供給する直前のVsセル12の出力電圧Vsを保持して、PID回路22に出力する役割を果たす。
次に、内部抵抗測定ブロックB1で測定されるVsセル12のRpvsにより、NOxセンサ10の異常診断を行う方法について図3により説明する。
図3に示すように、NOxセンサ10が異常であるか否かは、内部抵抗測定のインターバルT1(100m秒)毎に測定したRpvsのうち時間的に連続した2つのRpvs及びこれら2つのRpvsから得られる時間変化が4つの閾値を超えているか否かにより判定される。
この異常判定処理は、NOxガスの濃度測定処理の間にT1(100m秒)毎に実行される。そして、まず、S100で、サブルーチンRpvs測定処理を行う。
Rpvs処理では、先ずS200で内部抵抗測定ブロックB1のスイッチSW1をオフする。ここで、オフしたスイッチSW1は、後述するように期間T2の間オフのままであるが、このT2の間、PID回路22への入力値は、オペアンプOP3とコンデンサC1とから成るサンプルホールド回路にて、一定値(425mV)に維持される。
そして、T3が経過したら(S220でYesの場合)、S225に移行して、スイッチSW2をオンする。このスイッチSW2がオンになると、Vsセル12の内部抵抗測定用の一定電流−IconstがVsセル12に流れる。
その後、S275及びS280で期間T5が経過するのを待ち、T5が経過したら(S280でYesの場合)、S285でスイッチSW1をオンして、Vsセル12の出力をPID回路22に入力するようにし、続く、S290にてタイマをリセットして処理を終了し、メインルーチンに戻る。
以上のように、Rpvs測定処理でRpvsを測定した後、続く、S105で測定したRpvsの値が活性温度範囲に入っているか否かを判断する。つまり、Rpvsが閾値2以上閾値3以下であるか否かを判断する。そして、Rpvsが活性温度範囲であれば(S105でYesの場合)S120に移行して、非活性フラグをリセットし、S125に移行して異常診断を行う。活性温度範囲でなければ(S105でNoの場合)、S170に移行し、非活性フラグをセットし、S175に移行して、ECUへ非活性フラグを送信することにより、NOxセンサ10がまだ非活性温度範囲にあることをECUに知らせる。
このようにして、ガス濃度測定装置1では、Vsセル12が活性温度範囲にあるときに、周期的にVsセル12に一定電流−Iconstを流し、そのときのVsセル12の出力電圧に基づいてVsセル12の内部抵抗Rpvsを求め、そのRpvsの値やRpvsの時間変化を、予め定めた閾値1〜閾値4と比較している。これにより、Rpvsの値が異常値であるのか、或は、Rpvsの時間変化が異常であるのかがわかるため、これに基づいて、前述したように、NOxセンサの異常の原因がセンサ本体(センサ素子)10aでの短絡や断線によるものであるのか、ヒータ10bの異常によるものなのか、あるいは、NOxセンサ10には異常はなく、被測定ガスの温度が変化したためにRpvsが一時的に異常状態を示しただけであるのか、を判別できるようになる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内にて種々の態様を採ることができる。
更に、本実施形態では、インターバルT1(100m秒)毎に測定したRpvsにより異常判定を行っているが、必ずしも、各T1毎に測定したRpvsにより異常判定を行う必要はなく、例えば、Rpvsの測定値にノイズが多く含まれるような場合には、数回のインターバルに亘って測定したRpvsに平均化等の信号処理を行って、その結果により異常診断を行うようにしてもよい。
Claims (10)
- 固体電解質体及び該固体電解質体に設けられた一対の電極を備え、被測定ガス空間の所定ガスの濃度に応じた信号を出力するセンサ素子と、
前記センサ素子を前記所定ガスの濃度に応じた信号を出力可能な温度まで加熱するヒータと、
を備えたガスセンサの異常診断方法であって、
前記センサ素子の内部インピーダンスを周期的に測定し、
該測定された内部インピーダンスのうち時間的に連続する2つの内部インピーダンスの差分に基づいて前記ガスセンサの異常診断を行うことを特徴とするガスセンサの異常診断方法。 - 前記内部インピーダンスの差分が予め設定された第1閾値より大きいとき、前記センサ素子が異常であると判定することを特徴とする請求項1に記載のガスセンサの異常診断方法。
- 前記内部インピーダンスの差分が予め設定された第1閾値以下であり、且つ、前記2つの内部インピーダンスのうち小さい方の内部インピーダンスが予め設定された第2閾値未満のとき、前記センサ素子が異常であると判定することを特徴とする請求項1に記載のガスセンサの異常診断法方法。
- 前記内部インピーダンスの差分が予め設定された第1閾値以下であると共に、前記2つの内部インピーダンスのうち大きい方の内部インピーダンスが予め設定された第3閾値よりも大きく、且つ、前記内部インピーダンスの差分が予め設定された第4閾値よりも大きいとき、前記ヒータが異常であると判定することを特徴とする請求項1に記載のガスセンサの異常診断方法。
- 前記センサ素子は、
拡散抵抗体を介して被測定ガス空間に連通する測定室と、
固体電解質体及び該固体電解質体に設けられた一対の電極を備え、該一対の電極のうち一方の電極が前記測定室に面して配置されて、通電電流に応じて該測定室内の酸素をポンピングするためのポンピングセルと、
固体電解質体及び該固体電解質体に設けられた一対の電極を備え、該一対の電極のうち一方の電極が前記測定室に面して配置されて、該測定室内の酸素濃度に応じて電圧を発生する酸素濃度検知セルと、
を備えており、
異常診断は、前記酸素濃度検知セルの内部インピーダンスを測定することによって行うことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載のガスセンサの異常診断方法。 - 固体電解質体及び該固体電解質体に設けられた一対の電極を備え、被測定ガス空間の所定ガスの濃度に応じた信号を出力するセンサ素子と、
前記センサ素子を前記所定ガスの濃度に応じた信号を出力可能な温度まで加熱するヒータと、
を備えたガスセンサの異常診断装置であって、
前記センサ素子の内部インピーダンスを周期的に測定する内部インピーダンス測定手段と、
前記内部インピーダンス測定手段にて測定された内部インピーダンスのうち時間的に連続する2つの内部インピーダンスの差分に基づいて前記ガスセンサの異常診断を行う異常診断手段と、
を備えたことを特徴とするガスセンサの異常診断装置。 - 前記異常診断手段は、
前記内部インピーダンスの差分が予め設定された第1閾値より大きいとき、前記センサ素子が異常であると判定することを特徴とする請求項6に記載のガスセンサの異常診断装置。 - 前記異常診断手段は、
前記内部インピーダンスの差分が予め設定された第1閾値以下であり、且つ、前記2つの内部インピーダンスのうち小さい方の内部インピーダンスが予め設定された第2閾値未満のとき、前記センサ素子が異常であると判定することを特徴とする請求項6に記載のガスセンサの異常診断装置。 - 前記異常診断手段は、
前記内部インピーダンスの差分が予め設定された第1閾値以下であると共に、前記2つの内部インピーダンスのうち大きい方の内部インピーダンスが予め設定された第3閾値よりも大きく、且つ、前記内部インピーダンスの差分が予め設定された第4閾値よりも大きいとき、前記ヒータが異常であると判定することを特徴とする請求項6に記載のガスセンサの異常診断装置。 - 前記センサ素子は、
拡散抵抗体を介して被測定ガス空間に連通する測定室と、
固体電解質体及び該固体電解質体に設けられた一対の電極を備え、該一対の電極のうち一方の電極が該測定室に面して配置されて、通電電流に応じて該測定室内の酸素をポンピングするためのポンピングセルと、
固体電解質体及び該固体電解質体に設けられた一対の電極を備え、該一対の電極のうち一方の電極が該測定室に面して配置されて、該測定室内の酸素濃度に応じて電圧を発生する酸素濃度検知セルと、
を備えており、
前記内部インピーダンス測定手段は、前記酸素濃度検知セルの内部インピーダンスを測定することを特徴とする請求項6〜請求項9の何れかに記載のガスセンサの異常診断装置。
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