气体检测装置以及气体检测装置的控制方法制造方法及图纸

一种气体检测装置，具备取得在第1电极与第2电极之间流动的输出电流的电子控制单元。所述电子控制单元取得与在降压扫描中施加电压处于硫氧化物的分解开始电压以下的范围的期间的输出电流相关的值作为第1电流。所述电子控制单元取得在施加电压成为特定电压的时刻所检测出、并且不包含下述电流的所述输出电流作为第2电流，所述特定电压为输出电流达到氧的极限电流时的电压以上，所述电流为由于通过升压扫描而附着的硫在所述第1电极上进行再氧化反应而引起的电流。所述电子控制单元基于第2电流与第1电流的差量来进行硫氧化物浓度的检测。

Gas detection device and control method of gas detection device

A gas detection device has an electronic control unit for obtaining an output current flowing between the first electrode and the second electrode. The electronic control unit obtains a value associated with an output current of a period of a range below the decomposition start voltage of a sulfur oxide in the step-down scan as a first current. The electronic control unit obtains the output current, which is detected at a time when the voltage is applied to a specific voltage, and does not include the output current of the following current as a second current, the specific voltage is more than the voltage when the output current reaches the limit current of oxygen, and the current is due to the sulfur attached through the boost scan in the first. Current induced by reoxidation reaction on electrode. The electronic control unit detects sulfur oxide concentration based on the difference between the second current and the first current.

【技术实现步骤摘要】
气体检测装置以及气体检测装置的控制方法
本专利技术涉及气体检测装置以及气体检测装置的控制方法，所述气体检测装置能够判定在内燃机所排出的排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物或检测该排气中所含的硫氧化物的浓度。
技术介绍
为了控制内燃机，广泛使用基于排气中所含的氧(O2)的浓度而取得燃烧室内的混合气的空燃比(A/F)的空燃比传感器(也称为“A/F传感器”)。作为这样的空燃比传感器的一种类型，可列举极限电流式气体传感器。在日本特开2015－17931中公开了一种SOx浓度检测装置，其使用极限电流式气体传感器来检测排气中的硫氧化物(以下有时称为“SOx”)的浓度。日本特开2015－17931的SOx浓度检测装置，包含利用了氧离子传导性固体电解质的泵氧作用的传感单元(电化学单元)。该SOx浓度检测装置通过对传感单元的一对电极间施加电压而使排气中的包含氧原子的气体成分分解，由此产生氧离子(O2－)。排气中的包含氧原子的气体成分是例如O2、SOx以及H2O等，以下也称为“含氧成分”。上述SOx浓度检测装置通过由含氧成分的分解而产生的氧离子在传感单元的电极间移动(泵氧作用)来检测在上述电极间流动的电流的特性。更具体地叙述，在日本特开2015－17931中，SOx浓度检测装置检测SOx浓度时，执行施加电压扫描。即，该SOx浓度检测装置执行下述的施加电压扫描：将对传感单元施加的施加电压从0.4V升压至0.8V，然后从0.8V降压至0.4V。而且，在日本特开2015－17931中，使用施加电压达到0.8V的时刻的“在传感单元的电极间流动的电流(以下有时称为“电极电流”或“输出电流”)”即参照电流与使施加电压从0.8V降低至0.4V的期间的输出电流的最小值即峰值之差来算出SOx浓度。
技术实现思路
然而，上述输出电流有时也因排气中所含的除SOx以外的含氧成分的影响而发生变化。例如，水(H2O)的分解电压为与硫氧化物的分解电压相同的程度或比其稍高。而且，排气中的水的浓度例如根据混合气的空燃比而变动。因此，除去由水的分解引起的对输出电流的影响来检测仅由SOx成分的分解引起的输出电流是困难的。因此，要求利用不会受到SOx以外的含氧成分的影响、且仅由SOx成分引起的输出电流变化来判定在排气中是否存在规定浓度以上的硫氧化物或检测排气中的硫氧化物的浓度。本专利技术提供能够精度良好地进行在排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定或排气中的硫氧化物的浓度的检测的气体检测装置以及气体检测装置的控制方法。本专利技术的第1方案为一种气体检测装置。上述气体检测装置包含元件部、电压施加装置、电流检测装置和电子控制单元。上述元件部设置于内燃机的排气通路。上述元件部包含电化学单元和扩散阻力体。上述电化学单元包含固体电解质体、第1电极和第2电极。上述固体电解质体具有氧离子传导性。上述第1电极和上述第2电极分别设置于上述固体电解质体的表面。上述扩散阻力体由在上述排气通路中流动的排气能够通过的多孔质材料构成。上述元件部被构成为在上述排气通路中流动的排气通过上述扩散阻力体而到达上述第1电极。上述电压施加装置被构成为对上述第1电极与上述第2电极之间施加电压。上述电流检测装置被构成为检测在上述第1电极与上述第2电极之间流动的电流即输出电流。上述电子控制单元被构成为控制使用上述电压施加装置对上述第1电极与上述第2电极之间施加的电压即施加电压。上述电子控制单元被构成为：基于由上述电流检测装置检测出的上述输出电流来进行在上述排气中是否包含规定浓度以上的硫氧化物的判定和上述排气中的硫氧化物的浓度的检测中的任一项。上述电子控制单元被构成为：在向上述内燃机供给的混合气的空燃比稳定的状态时，执行使用上述电压施加装置使上述施加电压从规定电压上升至第2电压的升压扫描，然后，执行以规定的降压速度从上述第2电压下降至第1电压的降压扫描。上述规定电压为上述第1电压以上且低于上述硫氧化物的分解开始电压的电压。上述第1电压为低于上述硫氧化物的上述分解开始电压的电压。上述第1电压为上述输出电流变为氧的极限电流时的电压。上述第2电压为高于上述硫氧化物的上述分解开始电压的电压。上述电子控制单元被构成为基于由上述电流检测装置检测出的上述输出电流来取得与上述输出电流产生的变化的程度具有相关关系的参数。上述输出电流产生的变化是起因于下述电流而产生的上述输出电流的变化，所述电流是在上述降压扫描中上述施加电压变得低于上述硫氧化物的上述分解开始电压时，吸附于上述第1电极的硫在上述第1电极上进行再氧化反应而恢复为上述硫氧化物，由此在上述第1电极与上述第2电极之间流动的电流。在上述排气中含有的上述硫氧化物的浓度越高，上述输出电流产生的变化的所述程度越大。上述电子控制单元被构成为：基于上述参数来进行在上述排气中是否包含规定浓度以上的硫氧化物的判定和上述排气中的硫氧化物的浓度的检测中的任一项。上述电子控制单元被构成为：将上述规定的降压速度设定成以上述施加电压变为低于上述硫氧化物的上述分解开始电压且高于上述第1电压的电压范围内的电压的时刻为界上述再氧化反应的速度剧增的速度。上述电子控制单元被构成为：基于在上述规定期间由上述电流检测装置检测出的输出电流来取得与规定期间的上述输出电流具有相关关系的值作为第1电流。上述规定期间是在上述降压扫描中上述施加电压处于高于上述第1电压且为上述硫氧化物的上述分解开始电压以下的范围的期间。上述电子控制单元被构成为取得第2电流。上述第2电流是在上述施加电压变为特定电压的时刻由上述电流检测装置检测出的上述输出电流，所述特定电压为上述输出电流变为上述氧的极限电流时的电压以上，并且上述第2电流是不包含下述电流的上述输出电流，所述电流是由于通过上述升压扫描而附着于上述第1电极的硫在上述第1电极上进行再氧化反应而引起的电流。上述电子控制单元被构成为：算出上述取得的第2电流与上述取得的第1电流的差量，并将上述差量作为上述参数使用。根据本专利技术人的研究，判明：起因于在进行降压扫描时，吸附于第1电极的硫在上述第1电极上进行再氧化反应而恢复为硫氧化物，产生难以受到硫氧化物以外的含氧成分的影响的输出电流的变化。进而判明：根据降压扫描中的每规定的经过时间的电压下降量(即降压速度)，该输出电流的变化的程度大大地变化(参照图5A以及图5B)。产生这些现象的机理被推定如下。即，在通过进行升压扫描而吸附于第1电极的硫(硫氧化物的分解物)在进行降压扫描时在上述第1电极上进行再氧化反应而恢复为硫氧化物。在进行了升压扫描的情况下，硫氧化物以外的含氧成分的分解物(例如作为水的分解物的氢)没有吸附于第1电极，因此在进行降压扫描时，实质上没有产生硫氧化物以外的含氧成分的分解物在上述第1电极上进行再氧化反应而向含氧成分恢复的现象。因此，在进行降压扫描时，通过吸附于第1电极的硫在上述第1电极上进行再氧化反应恢复为硫氧化物而产生的输出电流的变化，难以受到硫氧化物以外的含氧成分的影响。即，在降压扫描中产生难以受到硫氧化物以外的含氧成分的影响的输出电流的变化。但是，在降压扫描的降压速度(扫描速度)慢于某个速度的情况下，在进行降压扫描时，硫的再氧化反应连续且缓慢地进行，因此不论硫氧化物浓度为怎样的浓度，都难以显现输出电流的变化的程度。与此相对，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体检测装置，包括：设置于内燃机的排气通路的元件部，所述元件部包含电化学单元和扩散阻力体，所述电化学单元包含固体电解质体、第1电极和第2电极，所述固体电解质体具有氧离子传导性，所述第1电极和所述第2电极分别设置于所述固体电解质体的表面，所述扩散阻力体由在所述排气通路中流动的排气能够通过的多孔质材料构成，所述元件部被构成为在所述排气通路中流动的排气通过所述扩散阻力体而到达所述第1电极；电压施加装置，其被构成为对所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；电流检测装置，其被构成为检测在所述第1电极与所述第2电极之间流动的电流即输出电流；和电子控制单元，其被构成为控制由所述电压施加装置对所述第1电极与所述第2电极之间施加的电压即施加电压，所述电子控制单元被构成为：基于由所述电流检测装置检测出的所述输出电流来进行在所述排气中是否包含规定浓度以上的硫氧化物的判定和所述排气中的所述硫氧化物的浓度的检测中的任一项，所述电子控制单元被构成为：在向所述内燃机供给的混合气的空燃比稳定的状态时，执行使用所述电压施加装置使所述施加电压从规定电压上升至第2电压的升压扫描，然后，执行以规定的降压速度从所述第2电压下降至第1电压的降压扫描，所述规定电压为所述第1电压以上且低于所述硫氧化物的分解开始电压的电压，所述第1电压为低于所述硫氧化物的所述分解开始电压的电压，所述第1电压为所述输出电流达到氧的极限电流时的电压，所述第2电压为高于所述硫氧化物的所述分解开始电压的电压，所述电子控制单元被构成为基于由所述电流检测装置检测出的所述输出电流来取得与所述输出电流产生的变化的程度具有相关关系的参数，所述输出电流产生的变化是起因于下述电流而产生的所述输出电流的变化，所述电流是在所述降压扫描中所述施加电压变得低于所述硫氧化物的所述分解开始电压时，吸附于所述第1电极的硫在所述第1电极上进行再氧化反应而恢复为所述硫氧化物，由此在所述第1电极与所述第2电极之间流动的电流，在所述排气中含有的所述硫氧化物的浓度越高，所述输出电流产生的变化的所述程度越大，所述电子控制单元被构成为：基于所述参数来进行在所述排气中是否包含规定浓度以上的硫氧化物的判定和所述排气中的硫氧化物的浓度的检测中的任一项，所述电子控制单元被构成为：将所述规定的降压速度设定成以所述施加电压变为低于所述硫氧化物的所述分解开始电压且高于所述第1电压的电压范围内的电压的时刻为界所述再氧化反应的速度剧增的速度，所述电子控制单元被构成为：基于在规定期间由所述电流检测装置检测出的输出电流来取得与所述规定期间的所述输出电流具有相关关系的值作为第1电流，所述规定期间是在所述降压扫描中所述施加电压处于高于所述第1电压且为所述硫氧化物的所述分解开始电压以下的范围的期间，所述电子控制单元被构成为取得第2电流，所述第2电流是在所述施加电压变为特定电压的时刻由所述电流检测装置检测出的所述输出电流，所述特定电压为所述输出电流达到所述氧的极限电流时的电压以上，并且，所述第2电流是不包含下述电流的所述输出电流，所述电流是由于通过所述升压扫描而附着于所述第1电极的硫在所述第1电极上进行再氧化反应而引起的电流，所述电子控制单元被构成为：算出所述取得的第2电流与所述取得的第1电流的差量，并将所述差量作为所述参数使用。...

【技术特征摘要】
2016.11.30 JP 2016-2333841.一种气体检测装置，包括：设置于内燃机的排气通路的元件部，所述元件部包含电化学单元和扩散阻力体，所述电化学单元包含固体电解质体、第1电极和第2电极，所述固体电解质体具有氧离子传导性，所述第1电极和所述第2电极分别设置于所述固体电解质体的表面，所述扩散阻力体由在所述排气通路中流动的排气能够通过的多孔质材料构成，所述元件部被构成为在所述排气通路中流动的排气通过所述扩散阻力体而到达所述第1电极；电压施加装置，其被构成为对所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；电流检测装置，其被构成为检测在所述第1电极与所述第2电极之间流动的电流即输出电流；和电子控制单元，其被构成为控制由所述电压施加装置对所述第1电极与所述第2电极之间施加的电压即施加电压，所述电子控制单元被构成为：基于由所述电流检测装置检测出的所述输出电流来进行在所述排气中是否包含规定浓度以上的硫氧化物的判定和所述排气中的所述硫氧化物的浓度的检测中的任一项，所述电子控制单元被构成为：在向所述内燃机供给的混合气的空燃比稳定的状态时，执行使用所述电压施加装置使所述施加电压从规定电压上升至第2电压的升压扫描，然后，执行以规定的降压速度从所述第2电压下降至第1电压的降压扫描，所述规定电压为所述第1电压以上且低于所述硫氧化物的分解开始电压的电压，所述第1电压为低于所述硫氧化物的所述分解开始电压的电压，所述第1电压为所述输出电流达到氧的极限电流时的电压，所述第2电压为高于所述硫氧化物的所述分解开始电压的电压，所述电子控制单元被构成为基于由所述电流检测装置检测出的所述输出电流来取得与所述输出电流产生的变化的程度具有相关关系的参数，所述输出电流产生的变化是起因于下述电流而产生的所述输出电流的变化，所述电流是在所述降压扫描中所述施加电压变得低于所述硫氧化物的所述分解开始电压时，吸附于所述第1电极的硫在所述第1电极上进行再氧化反应而恢复为所述硫氧化物，由此在所述第1电极与所述第2电极之间流动的电流，在所述排气中含有的所述硫氧化物的浓度越高，所述输出电流产生的变化的所述程度越大，所述电子控制单元被构成为：基于所述参数来进行在所述排气中是否包含规定浓度以上的硫氧化物的判定和所述排气中的硫氧化物的浓度的检测中的任一项，所述电子控制单元被构成为：将所述规定的降压速度设定成以所述施加电压变为低于所述硫氧化物的所述分解开始电压且高于所述第1电压的电压范围内的电压的时刻为界所述再氧化反应的速度剧增的速度，所述电子控制单元被构成为：基于在规定期间由所述电流检测装置检测出的输出电流来取得与所述规定期间的所述输出电流具有相关关系的值作为第1电流，所述规定期间是在所述降压扫描中所述施加电压处于高于所述第1电压且为所述硫氧化物的所述分解开始电压以下的范围的期间，所述电子控制单元被构成为取得第2电流，所述第2电流是在所述施加电压变为特定电压的时刻由所述电流检测装置检测出的所述输出电流，所述特定电压为所述输出电流达到所述氧的极限电流时的电压以上，并且，所述第2电流是不包含下述电流的所述输出电流，所述电流是由于通过所述升压扫描而附着于所述第1电极的硫在所述第1电极上进行再氧化反应而引起的电流，所述电子控制单元被构成为：算出所述取得的第2电流与所述取得的第1电流的差量，并将所述差量作为所述参数使用。2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中，所述电子控制单元被构成为进行在所述排气中是否包含规定浓度以上的硫氧化物的所述判定，所述电子控制单元判定所述差量的大小是否为规定的阈值以上，所述电子控制单元被构成为：在判定为所述差量的大小为所述规定的阈值以上时，所述电子控制单元判定为在所述排气中包含所述规定浓度以上的硫氧化物，所述电子控制单元被构成为：在判定为所述差量的大小低于所述规定的阈值时，所述电子控制单元判定为在所述排气中没有包含所述规定浓度以上的硫氧化物。3.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中，所述电子控制单元被构成为进行所述排气中的硫氧化物的浓度的检测，所述电子控制单元被构成为基于所述差量来检测所述排气中的硫氧化物的浓度。4.根据权利要求1～3的任一项所述的气体检测装置，其中，所述电子控制单元被构成为：取得在所述降压扫描中所述施加电压处于检测用电压范围内的期间由所述电流检测装置检测出的输出电流之中的最小值作为所述第1电流，所述检测用电压范围为第4电压以上且第3电压以下的范围，所述第3电压为所述硫氧化物的所述分解开始电压以下的电压，所述第4电压为高于所述第1电压的电压。5.根据权利要求1～3的任一项所述的气体检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：若尾和弘，青木圭一郎，松田和久，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP