(57)【要約】【課題】排気ガス中における凝縮水の消滅時期を精度良く検出することができる凝縮水検出装置及び凝縮水検出方法、並びに凝縮水検出装置を備えた排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関に接続され、排気ガス中の特定成分を検出するためのセンサ素子とセンサ素子を加熱するヒータとを有する特定ガス濃度センサが備えられた排気通路を流れる排気ガス中における凝縮水の有無を検出するための凝縮水検出装置において、排気通路を形成する排気管に設けられた凝縮水が付着しやすい第１の温度センサで検知される第１の温度を検出する第１の温度検出部と、排気管に設けられた凝縮水が付着しない第２の温度センサで検知される第２の温度を検出する第２の温度検出部と、第１の温度及び第２の温度を比較することにより排気ガス中に凝縮水が存在するか否かを判定する凝縮水有無判定部と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に接続され、排気ガス中の特定成分を検出するためのセンサ素子と前記センサ素子を加熱するヒータとを有する特定ガス濃度センサが備えられた排気通路を流れる前記排気ガス中における凝縮水の有無を検出するための凝縮水検出装置において、
前記排気通路を形成する排気管に設けられた前記凝縮水が付着しやすい第１の温度センサで検知される第１の温度を検出する第１の温度検出部と、
前記排気管に設けられた前記凝縮水が付着しない第２の温度センサで検知される第２の温度を検出する第２の温度検出部と、
前記第１の温度及び前記第２の温度を比較することにより前記排気ガス中に前記凝縮水が存在するか否かを判定する凝縮水有無判定部と、
を備えることを特徴とする凝縮水検出装置。
【請求項２】
前記凝縮水検出装置は前記内燃機関の始動を検出する始動検出部を備え、前記凝縮水有無判定部は、前記内燃機関の始動から所定期間経過後に検出された前記第１の温度及び前記第２の温度を用いて前記判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の凝縮水検出装置。
【請求項３】
前記凝縮水有無判定部は、検出された前記第１の温度及び前記第２の温度の温度差を算出するとともに、前記温度差が所定値未満であるときに前記排気通路内に前記凝縮水が存在しないと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の凝縮水検出装置。
【請求項４】
前記凝縮水有無判定部は、検出された前記第１の温度及び前記第２の温度の温度差を算出するとともに、前記温度差が所定期間継続して所定値未満であるときに前記排気通路内に前記凝縮水が存在しないと判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の凝縮水検出装置。
【請求項５】
検出された前記第１の温度及び前記第２の温度と、前記第１の温度センサの配置位置から前記第２の温度センサの配置位置までの前記排気管の長さと、前記排気管の円周の長さと、前記排気管の熱伝達率と、外気温度と、に基づいて、前記排気ガスが、前記第１の温度センサの配置位置から前記第２の温度センサの配置位置まで流れる間、又は前記第２の温度センサの配置位置から前記第１の温度センサの配置位置まで流れる間での前記排気ガスからの放熱量を算出する放熱量演算部と、
前記放熱量に基づいて、前記第１の温度又は前記第２の温度のうちの少なくとも一方を補正する温度補正部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の凝縮水検出装置。
【請求項６】
前記凝縮水有無判定部が前記排気ガス中に前記凝縮水が存在しないと判定したときに、前記ヒータへの通電を許可するヒータ駆動制御部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の凝縮水検出装置。
【請求項７】
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサとは異なる、前記凝縮水が付着しやすい又は付着しない第３の温度センサで検知される第３の温度を検出する第３の温度検出部を備え、
前記凝縮水有無検出部は、前記第３の温度も考慮して前記判定を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の凝縮水検出装置。
【請求項８】
内燃機関に接続され、排気ガス中の特定成分を検出するためのセンサ素子と前記センサ素子を加熱するヒータとを有する特定ガス濃度センサが備えられた排気通路を流れる前記排気ガス中における凝縮水の有無を検出するための凝縮水検出方法において、
前記内燃機関の始動後に、前記排気通路を形成する排気管に設けられた、前記凝縮水が付着しやすい第１の温度センサで検出される第１の温度と、前記凝縮水が付着しない第２の温度センサで検出される第２の温度と、を検出し、前記第１の温度及び前記第２の温度を比較することにより前記排気ガス中の前記凝縮水の有無を検出することを特徴とする凝縮水検出方法。
【請求項９】
内燃機関の排気通路に介装され、前記排気通路に排気ガス中の特定成分を検出するためのセンサ素子と前記センサ素子を加熱するヒータとを有する特定ガス濃度センサが備えられた排気浄化装置において、
前記排気通路を形成する排気管に設けられた前記排気ガス中の凝縮水が付着しやすい第１の温度センサと、
前記排気管に設けられた前記凝縮水が付着しない第２の温度センサと、
前記内燃機関の始動後に、前記第１の温度センサで検知される第１の温度及び前記第２の温度センサで検知される第２の温度を検出するとともに、前記第１の温度及び前記第２の温度を比較することにより前記排気ガス中における前記凝縮水の有無を検出する凝縮水検出部と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項１０】
前記第２の温度センサへの前記凝縮水の付着を防ぐための防水構造を備えることを特徴とする請求項９に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中の凝縮水の有無を検出する凝縮水検出装置及び凝縮水検出方法並びに排気浄化装置に関する。特に、ヒータを備えた特定ガス濃度センサが設けられた排気通路を流れる排気ガス中の凝縮水の有無を検出する凝縮水検出装置及び凝縮水検出方法、並びにそのような凝縮水検出装置が備えられた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関に接続された排気通路には、窒素酸化物（以下「ＮＯX」と称する。）の濃度を検出するためのＮＯXセンサや、酸素濃度あるいは空燃比を検出するための酸素センサ等の、特定ガス濃度センサが設けられている。このうち、ＮＯXセンサは、例えば、ＮＯXを還元浄化する排気浄化装置における還元剤の供給量の制御に用いられる。また、酸素センサは、例えば、内燃機関の運転条件の制御に用いられる。
【０００３】
これらの特定ガス濃度センサには、特定ガス成分を検出するためのセンサ素子が備えられている。センサ素子は、活性温度に達したときに活性化する特性を有しているので、特定ガス濃度センサによる特定ガス濃度の検出を可能にするために、センサ素子を、活性温度まで昇温させて活性状態に保つ必要がある。そのため、内部にヒータが設けられ、このヒータを用いてセンサ素子を加熱する特定ガス濃度センサが知られている。
【０００４】
ところで、内燃機関から排出される排気ガス中には水蒸気が含まれており、内燃機関の始動直後等、排気通路内の温度が低いときには、水蒸気が冷却されて凝縮することがある。上述のとおり、排気通路内の温度が低いときには、特定ガス濃度センサのセンサ素子が活性化していない場合が多く、ヒータによるセンサ素子の加熱が行われる場合が多い。このようにセンサ素子の加熱が行われる際に、センサ素子に凝縮水が付着すると、凝縮水が加熱されて気化するときの潜熱によってセンサ素子の表面の熱が奪われる。そうすると、センサ素子に局所的な歪みが生じてセンサ素子が割れてしまう、所謂素子割れが発生し、ひいては特定ガス濃度の測定が不能になるおそれがある。
【０００５】
ここで、排気ガス中に凝縮水が存在する間は特定ガス濃度センサに設けられたヒータへの通電を待機させる一方、凝縮水が消滅したと推定された後にヒータへの通電を開始する制御を行うために、排気通路に存在する凝縮水を高精度に検出できるようにした排気ガス検出装置が提案されている。具体的には、図９に示すように、センサ素子と当該センサ素子を加熱するヒータとを備え、内燃機関から排出された排気ガスが流れる排気通路に設けられる特定ガス濃度センサ３０２が備えられた排気ガス検出装置３１０であって、排気通路において特定ガス濃度センサ３０２の下流側に配置され、排気通路内の水分を滞留させるための水分滞留部３０３と、水分滞留部３０３に滞留している水分を検出する水分検出手段３２０とを備えた排気ガス検出装置３１０が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６０５６３号公報  （全文、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の排気ガス検出装置３１０は、水分を滞留しやすくした水分滞留部３０３に滞留する水分の有無に基づいて排気通路内の水分の有無を検出するものであるため、水分滞留部３０３に水分が滞留していなければ、水分検出手段３２０で水分が検出されることがない。そのため、排気ガス中に凝縮水が存在し、特定ガス濃度センサ３０２の表面に凝縮水が付着するおそれがあるにもかかわらず、水分滞留部３０３に水分が滞留していない限り、特定ガス濃度センサ３０２におけるヒータへの通電が開始され、素子割れを生じるおそれがある。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の排気ガス検出装置３１０は、排気ガス中にすでに凝縮水が存在せず、特定ガス濃度センサ３０２に付着した凝縮水が消滅した場合であっても、水分滞留部３０３に水分が滞留する限り水分検出手段３２０で水分が検出される。このため、特定ガス濃度センサ３０２におけるヒータへの通電が開始されずに遅延し、センサ素子の活性化が遅れることになる。その結果、特定ガス濃度センサ３０２を用いた排気浄化装置や内燃機関の制御開始までの待機時間が長くなるおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、排気管に設けられ、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサで検出される温度、及び凝縮水が付着しない第２の温度センサで検出される温度を比較して、排気ガス中における凝縮水の有無を検出することによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、排気ガス中における凝縮水の消滅時期を精度良く検出することができる凝縮水検出装置及び凝縮水検出方法、並びに凝縮水検出装置を備えた排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、内燃機関に接続され、排気ガス中の特定成分を検出するためのセンサ素子とセンサ素子を加熱するヒータとを有する特定ガス濃度センサが備えられた排気通路を流れる排気ガス中における凝縮水の有無を検出するための凝縮水検出装置において、排気通路を形成する排気管に設けられた凝縮水が付着しやすい第１の温度センサで検知される第１の温度を検出する第１の温度検出部と、排気管に設けられた凝縮水が付着しない第２の温度センサで検知される第２の温度を検出する第２の温度検出部と、第１の温度及び第２の温度を比較することにより排気ガス中に凝縮水が存在するか否かを判定する凝縮水有無判定部と、を備えることを特徴とする凝縮水検出装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１１】
また、本発明の凝縮水検出装置を構成するにあたり、凝縮水検出装置は内燃機関の始動を検出する始動検出部を備え、凝縮水有無判定部は、内燃機関の始動から所定期間経過後に検出された第１の温度及び第２の温度を用いて判定を行うことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の凝縮水検出装置を構成するにあたり、凝縮水有無判定部は、検出された第１の温度及び第２の温度の温度差を算出するとともに、温度差が所定値未満であるときに排気通路内に凝縮水が存在しないと判定することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の凝縮水検出装置を構成するにあたり、凝縮水有無判定部は、検出された第１の温度及び第２の温度の温度差を算出するとともに、温度差が所定期間継続して所定値未満であるときに排気通路内に凝縮水が存在しないと判定することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の凝縮水検出装置を構成するにあたり、検出された第１の温度及び第２の温度と、第１の温度センサの配置位置から第２の温度センサの配置位置までの排気管の長さと、排気管の円周の長さと、排気管の熱伝達率と、外気温度と、に基づいて、排気ガスが、第１の温度センサの配置位置から第２の温度センサの配置位置まで流れる間、又は第２の温度センサの配置位置から第１の温度センサの配置位置まで流れる間での排気ガスからの放熱量を算出する放熱量演算部と、放熱量に基づいて、第１の温度又は第２の温度のうちの少なくとも一方を補正する温度補正部と、を備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の凝縮水検出装置を構成するにあたり、凝縮水有無判定部が排気ガス中に凝縮水が存在しないと判定したときに、ヒータへの通電を許可するヒータ駆動制御部を備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の凝縮水検出装置を構成するにあたり、第１の温度センサ及び第２の温度センサとは異なる、凝縮水が付着しやすい又は付着しない第３の温度センサで検知される第３の温度を検出する第３の温度検出部を備え、凝縮水有無検出部は、第３の温度も考慮して判定を行うことが好ましい。
【００１７】
また、本発明の別の態様は、内燃機関に接続され、排気ガス中の特定成分を検出するためのセンサ素子とセンサ素子を加熱するヒータとを有する特定ガス濃度センサが備えられた排気通路を流れる排気ガス中における凝縮水の有無を検出するための凝縮水検出方法において、内燃機関の始動後に、排気通路を形成する排気管に設けられた、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサで検出される第１の温度と、凝縮水が付着しない第２の温度センサで検出される第２の温度と、を検出し、第１の温度及び第２の温度を比較することにより排気ガス中の凝縮水の有無を検出することを特徴とする凝縮水検出方法である。
【００１８】
また、本発明のさらに別の態様は、内燃機関の排気通路に介装され、排気通路に排気ガス中の特定成分を検出するためのセンサ素子とセンサ素子を加熱するヒータとを有する特定ガス濃度センサが備えられた排気浄化装置において、排気通路を形成する排気管に設けられた排気ガス中の凝縮水が付着しやすい第１の温度センサと、排気管に設けられた凝縮水が付着しない第２の温度センサと、内燃機関の始動後に、第１の温度センサで検知される第１の温度及び第２の温度センサで検知される第２の温度を検出するとともに、第１の温度及び第２の温度を比較することにより排気ガス中における凝縮水の有無を検出する凝縮水検出部と、を備えることを特徴とする排気浄化装置である。
【００１９】
また、本発明の排気浄化装置を構成するにあたり、第２の温度センサへの凝縮水の付着を防ぐための防水構造を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の凝縮水検出装置によれば、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサで検知される第１の温度及び凝縮水が付着しにくい第２の温度センサで検知される第２の温度をそれぞれ検出する第１及び第２の温度検出部と、検出された第１及び第２の温度を比較して排気ガス中の凝縮水の有無を判定する凝縮水有無判定部とを備えているために、第１の温度と第２の温度との温度差に基づいて、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサでの潜熱の有無が推定され、排気ガス中の凝縮水の有無が精度良く検出される。したがって、排気ガス中の凝縮水の消滅時期が精度良く見極められ、ヒータへの通電による素子割れが防止されるとともに、特定ガス濃度センサを用いた制御が迅速に開始されるようになる。
また、本発明の凝縮水検出装置は、温度センサを用いた検出が実行されるため、排気管に設けられる既存の温度センサを利用して凝縮水の有無を検出し、コストの増加を抑えることも可能になる。
【００２１】
また、本発明の凝縮水検出装置が内燃機関の始動検出部を備え、凝縮水有無判定部が、内燃機関の始動から所定期間経過後に検出された第１及び第２の温度を用いて凝縮水の有無を判定することにより、内燃機関の始動直後における、内燃機関の運転状態が不安定な期間に判定が実行され、誤判定されることが回避され、判定結果の精度が高められる。
【００２２】
また、本発明の凝縮水検出装置において、凝縮水有無判定部が、第１及び第２の温度の温度差が所定値未満であるときに排気ガス中に凝縮水が存在しないと判定することにより、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサでの凝縮水の蒸発に伴う潜熱が所定量未満であることに基づいて、排気ガス中に凝縮水が存在しないことを検出することができる。
【００２３】
また、本発明の凝縮水検出装置において、凝縮水有無判定部が、第１及び第２の温度の温度差が所定期間継続して所定値未満であるときに排気ガス中に凝縮水が存在しないと判定することにより、凝縮水が一時的に消滅した後、短時間のうちに再凝縮した場合において、排気ガス中に凝縮水が存在しないと判定されることが回避され、判定結果の精度が高められる。
【００２４】
また、本発明の凝縮水検出装置が所定の放熱量演算部と温度補正部とを備えることにより、排気ガスが、第１の温度センサの配置位置から第２の温度センサの配置位置までの間、又は第１の温度センサの配置位置から第２の温度センサの配置位置までの間に放熱される排気ガスの熱量を考慮して、第１の温度センサでの潜熱の有無に基づく第１及び第２の温度センサの温度差を精度良く算出することができる。したがって、第１及び第２の温度センサの配置位置が異なる場合であっても、第１の温度センサでの蒸発熱の有無に基づいて、排気ガス中の凝縮水の有無を精度良く判定することができる。
【００２５】
また、本発明の凝縮水検出装置が所定のヒータ駆動制御部を備えることにより、排気ガス中に凝縮水が存在しないと判定されたときにヒータへの通電が開始され、センサ素子の素子割れを防止しつつ、センサ素子が迅速に活性化される。
【００２６】
また、本発明の凝縮水検出装置が、第１及び第２の温度センサとは異なる位置に設けられた第３の温度センサで検知される温度を検出する第３の温度検出部を備えているために、第１の温度センサでの潜熱の有無がより正確に把握でき、排気ガス中の凝縮水の有無をより精度良く判定することができる。
【００２７】
また、本発明の凝縮水検出方法によれば、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサで検出される第１の温度及び凝縮水が付着しにくい第２の温度センサで検出される第２の温度を比較して排気ガス中の凝縮水の有無が検出されるために、第１の温度と第２の温度との温度差に基づいて、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサでの潜熱の有無が推定され、排気ガス中の凝縮水の有無が精度良く検出される。したがって、排気ガス中の凝縮水の消滅時期が精度良く見極められ、ヒータへの通電による素子割れが防止されるとともに、特定ガス濃度センサを用いた制御が迅速に開始されるようになる。
また、本発明の凝縮水検出方法は、温度センサを用いた検出方法であるため、排気管に設けられる既存の温度センサを利用して凝縮水の有無が検出でき、コストの増加が抑えられる。
【００２８】
また、本発明の排気浄化装置によれば、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ及び凝縮水が付着しにくい第２の温度センサを備えるとともに、当該第１及び第２の温度センサでそれぞれ検出される第１及び第２の温度を比較して排気ガス中の凝縮水の有無を検出する凝縮水検出部を備えるために、第１の温度と第２の温度との温度差に基づいて、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサでの潜熱の有無が推定され、排気ガス中の凝縮水の有無が精度良く検出される。したがって、排気ガス中の凝縮水が消滅した後、速やかに特定ガス濃度センサを用いた排気浄化装置の制御が開始され、長時間に渡る排気エミッションの悪化が防止される。
また、本発明の排気浄化装置は、温度センサを用いた検出が実行されるため、排気管に設けられる既存の温度センサを利用して凝縮水の有無が検出でき、コストの増加が抑えられる。
【００２９】
また、本発明の排気浄化装置において、第２の温度センサへの凝縮水の付着を防ぐための防水構造が備えられることにより、凝縮水が付着しない第２の温度センサが容易に構成される。したがって、新たに温度センサを付加することなく、既存の温度センサを利用して、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ及び凝縮水が付着しない第２の温度センサそれぞれの温度に基づく排気ガス中の凝縮水の有無の検出が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の凝縮水検出装置及び凝縮水検出方法、並びに凝縮水検出装置を備えた排気浄化装置に関する実施の形態について、適宜図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００３１】
１．排気浄化装置
（１）基本的構成
図１は、本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置１０の基本的な構成を示している。
この排気浄化装置１０は、内燃機関５に接続された排気管１１と、排気通路内に設けられ、還元剤を用いて排気ガス中のＮＯXを浄化する還元触媒１３と、還元触媒１３よりも上流側で排気通路内に還元剤を供給するための還元剤供給装置４０と、還元剤供給装置４０の動作を制御する制御装置６０とを備えている。排気管１１のうち、還元触媒１３よりも上流側の排気管１１には、第１の温度センサ１６及び第２の温度センサ１７と、排気ガス中のＮＯX濃度を検出する特定ガス濃度センサとしてのＮＯXセンサ２０とが設けられている。また、還元触媒１３よりも下流側の排気管１１には、第３の温度センサ１８が設けられている。
【００３２】
還元触媒１３は、排気ガス中のＮＯXを浄化するために用いられる触媒であり、例えば、還元触媒１３の上流側で供給された尿素水溶液や未燃燃料等の還元剤を利用してＮＯXを選択的に還元浄化する選択還元触媒が用いられる。
【００３３】
制御装置６０は、内燃機関５の燃料噴射量や燃料噴射タイミング、回転数等をはじめとする内燃機関５の運転状態に関する情報が読込可能になっているだけでなく、特定ガス濃度センサ１８や第１の温度センサ１６、第２の温度センサ１７、第３の温度センサ１８等のセンサ値が読込可能になっている。この制御装置６０は、排気ガス中の凝縮水の有無を検出する凝縮水検出装置としての機能も有している。
【００３４】
（２）ＮＯXセンサ
本実施形態の排気浄化装置１０において、還元触媒１３の上流側に設けられたＮＯXセンサ２０は、還元触媒１３に流入するＮＯXの流量の算出に用いられる。ただし、ＮＯXセンサは、還元触媒１３の下流側に設けられ、還元触媒１３を通過したＮＯXの流量の算出に用いられる場合もある。
【００３５】
図２は、本実施形態の排気浄化装置１０に備えられる特定ガス濃度センサとしてのＮＯXセンサ２０の構成の一例を概略的に表した断面図を示している。このＮＯXセンサ２０は、複数のガス通過孔３３が設けられた保護カバー３７と、保護カバー３７内に配置されたセンサ素子２９と、センサ素子２９を加熱するためのヒータ２４とを備えており、ガス通過孔３３を通じて保護カバー３７の内外を排気ガスが流通可能に構成されている。
【００３６】
センサ素子２９は、二つの固体電解質体１９、２１と、固体電解質体１９、２１によって形成された排気ガス流路２２とを備えており、排気ガス流路２２の途中には、第１空間２５ａ及び第２空間２５ｂが設けられている。また、排気ガス流路２２の第１空間２５ａに面して第１素子２６ａが設けられ、第２空間２５ｂに面して第２素子２６ｂが設けられている。
第１素子２６ａは、固体電解質体２１の両面に第１の内側電極２７ａ及び第１の外側電極２８ａが配置されて構成されたものであり、第１の内側電極２７ａが第１空間２５ａに面し、第１の外側電極２８ａが基準ガス空間３０に面している。また、第２素子２６ｂは、固体電解質体２１の両面に第２の内側電極２７ｂ及び第２の外側電極２８ｂが配置されて構成されたものであり、第２の内側電極２７ｂが第２空間２５ｂに面し、第２の外側電極２８ｂが基準ガス空間３０に面している。
【００３７】
第１素子２６ａ及び第２素子２６ｂを構成する固定電解質体２１は、例えば、ＺｒＯ2を含むセラミック体が代表的な例であるが、酸素ポンプ素子を構成する従来公知の固体電解質体であれば好適に用いることができる。
また、固体電解質体２１の両面に配置される第１及び第２の内側電極２７ａ、２７ｂ及び第１及び第２の外側電極２８ａ、２８ｂは、それぞれ酸素分子を解離可能な多孔質電極からなり、固体電解質体と同様、従来公知の多孔質電極であれば好適に用いることができる。
【００３８】
これらの第１素子２６ａ及び第２素子２６ｂは、ともに酸素ポンプ素子として利用されるものであり、第１素子２６ａ及び第２素子２６ｂを構成する第１の内側電極２７ａと第１の外側電極２８ａ、及び第２の内側電極２７ｂと第２の外側電極２８ｂはそれぞれ外部接続回路３２に接続され、一対の電極間に電圧が印加されるようになっている。
【００３９】
このように構成されるセンサ素子２９は、活性温度以上であるときに活性状態となる性質を有するため、ＮＯXセンサ２０は、センサ素子２９に隣接してヒータ２４が設けられている。このヒータ２４は、制御装置６０によって通電が制御される電熱線２４ａが基板層２４ｂに埋設されて構成されたものであり、内燃機関５の始動時等、排気管１１内の温度が低く、センサ素子２９が活性温度未満であるような状況において通電され、センサ素子２９を活性温度以上に昇温するとともに、センサ素子２９の温度を活性温度以上に維持する。センサ素子２９は、ヒータ２４によって、例えば７００℃以上に昇温させられる。
【００４０】
（３）温度センサ
本実施形態の排気浄化装置１０において、第１の温度センサ１６、第２の温度センサ１７及び第３の温度センサ１８は、それぞれの配置位置における排気温度を検出するために用いられる。これらの温度センサは、例えば、金属管の内部にサーミスタ素子を感温素子として備えて構成され、排気管に装着される。そして、サーミスタ素子を排気ガスが流れる排気管内に配置させて、排気ガスの温度検出に用いられる。なお、サーミスタ素子は、温度によって電気抵抗値が変化する感温部（サーミスタ焼結体）と、感温部の電気抵抗値の変化を取り出すための一対の電極線とから構成される。温度センサは、特定ガス濃度センサとは違って周囲温度によらず測定が可能であるとともに、素子割れのおそれがないセンサである。
【００４１】
これらの温度センサのうち、第１の温度センサ１６のセンサ値は、内燃機関５の制御等に用いられ、第２の温度センサ１７及び第３の温度センサ１８のセンサ値は、還元触媒１３の温度推定に用いられる。
また、本実施形態の排気浄化装置１０では、第１の温度センサ１６及び第２の温度センサ１７のセンサ値が、排気ガス中の凝縮水の有無の検出にも用いられる。すなわち、この排気浄化装置１０は、新たな温度センサを付加することなく、既存の温度センサを利用して、排気ガス中の凝縮水の有無を検出するように構成されている。
【００４２】
ここで、排気ガス中の凝縮水の有無の検出に用いられる第１の温度センサ１６及び第２の温度センサ１７のうち、第１の温度センサ１６は排気ガス中の凝縮水が付着しやすいセンサである一方、第２の温度センサ１７は排気ガス中の凝縮水が付着しないセンサとして構成される。本実施形態では、二つの温度センサにおいて凝縮水の付着の可否に差を設けることで、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６での潜熱の発生を推定し、当該潜熱の有無によって、排気ガス中の凝縮水の有無を検出するように構成されている。
凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６と凝縮水が付着しない第２の温度センサ１７の構成は、各温度センサの配置位置で実現される場合もあれば、第２の温度センサ１７に防水構造を施すことによって実現される場合もある。図１に示す排気浄化装置１０の例では、各温度センサの配置位置によって、凝縮水の付着の可否が実現されている。
【００４３】
具体的には、内燃機関５から排出される排気ガスＧ中には、燃料と空気の燃焼反応によって生成された水蒸気が含まれているが、内燃機関５の始動時等、排気管１１内の温度が低い場合には、排気ガス中の水蒸気が冷やされて凝縮する場合がある。
排気ガス中に発生した凝縮水は、例えば凝縮水自身の質量や排気ガスの慣性力、排気管１１の形状等の影響を受けながら、排気管１１の内壁や、排気管１１内に臨むセンサ等に付着するが、排気管１１内では、排気管１１の形状によって、図３に示すように、凝縮水が付着しやすい位置と、凝縮水が付着しない位置とが存在する。主として、屈曲する排気管１１の外側内周面には排気ガスＧが当たりやすいため凝縮水が付着しやすい一方、屈曲する排気管１１の内側内周面には排気ガスＧが当たりにくく凝縮水が付着しにくい。本実施形態の排気浄化装置１０では、このような実体を考慮して、凝縮水が付着しやすい位置に第１の温度センサ１６が設けられ、凝縮水が付着しない位置に第２の温度センサ１７が設けられ、各温度センサへの凝縮水の付着の可否が実現されている。
【００４４】
一方、第２の温度センサ１７への凝縮水の付着を完全に防ぎたい場合には、図４に示すように、第２の温度センサ１７に防水構造１２を備えることが好ましい。このような防水構造１２を備えるのであれば、第２の温度センサ１７の配置位置にかかわらず、凝縮水が付着しない状態が容易に形成される。
図４に示す防水構造１２は、箱型のカバー１２Ａ内に第２の温度センサ１７を配置するとともに、当該カバー１２Ａを排気管１１の外周面に固定し、カバー１２Ａ内に外気及び排気ガスが侵入しないように構成した防水構造１２である。このカバー１２Ａは、排気管１１と同じステンレス等によって構成されており、排気管１１から効率的に熱伝達を受ける一方、第２の温度センサ１７には外気が直接触れることがないため、排気通路内の温度が第２の温度センサ１７によって正確に検出されるようになっている。また、カバー１２Ａは排気管１１の外周面側に取り付けられるため、第２の温度センサ１７を包囲するカバー１２Ａ自体に凝縮水が付着することによる、潜熱の影響を受けないようになっている。
【００４５】
なお、本実施形態の排気浄化装置１０では、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６よりも凝縮水が付着しない第２の温度センサ１７が排気下流側に設けられているが、逆に、凝縮水が付着しない第２の温度センサ１７よりも凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６が排気下流側に設けられてもよい。さらには、第１の温度センサ１６と第２の温度センサ１７とが同じ位置に設けられてもよい。
また、図１に示す本実施形態の排気浄化装置１０は、凝縮水の有無の検出に、第１の内燃機関５の制御や排気浄化装置１０の制御に用いられる温度センサを利用しているが、新たに温度センサを付加して構成することもできる。
【００４６】
（４）還元剤供給装置
還元剤供給装置４０は、還元触媒１３に還元剤を供給するための装置であり、還元触媒１３よりも上流側で排気管１１に固定された還元剤供給弁４４と、還元剤が貯蔵された貯蔵タンク４１と、貯蔵タンク４１内の還元剤を還元剤供給弁４４に対して圧送するポンプ４２とを主たる要素として備えている。貯蔵タンク４１とポンプ４２との間には第１の供給経路５８が接続され、ポンプ４２と還元剤噴射弁４４との間には第２の供給経路５９が接続されている。この還元剤供給装置４０は、内燃機関５の運転状態やＮＯXセンサ１８で検出されるＮＯX濃度、還元触媒１３の温度等に基づいて算出される量の還元剤が排気管１１内に供給されるように、制御装置６０によって供給制御が行われる。
【００４７】
この還元剤供給装置４０では、内燃機関５の運転時において、貯蔵タンク４１内の還元剤がポンプ４２によって汲み上げられ、還元剤噴射弁４４に向けて圧送される。制御装置６０は、内燃機関５の運転状態やＮＯXセンサ１８によって測定されるＮＯX濃度等の情報をもとに供給すべき還元剤量を決定し、それに応じた制御信号を還元剤噴射弁４４に対して出力する。還元剤噴射弁４４では、この制御信号に基づいてデューティ制御が行われ、適切な量の還元剤が排気管１１内に供給される。
【００４８】
２．制御装置（凝縮水検出装置）
（１）基本的構成
図１に示す排気浄化装置１０に備えられる制御装置６０では、基本的には、適切な量の還元剤が排気管１１内に供給されるように、ポンプ４２及び還元剤噴射弁４４の動作制御が行われる。また、本実施形態の排気浄化装置１０に備えられた制御装置６０は、排気ガス中の凝縮水の有無を検出するための凝縮水検出装置としての機能を備えている。
【００４９】
図１の制御装置６０では、制御装置６０が有する各機能がブロックで表されている。この制御装置６０は、ポンプ４２の駆動制御を行うポンプ駆動制御部（図１では「pump駆動制御」と表記。）と、排気管１１内に供給する還元剤量を算出するとともに還元剤噴射弁４４の駆動制御を行う還元剤噴射弁駆動制御部（図１では「Udv駆動制御」と表記。）と、排気管１１内における凝縮水の有無を検出する凝縮水検出部（図１では「凝縮水検出」と表記。）と、ＮＯXセンサ１８に設けられたヒータに対する通電制御を行うヒータ制御部（図１では「ヒータ制御」と表記。）等を主要な要素として備えている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータ（図示せず）によるプラグラムの実行によって実現される。
【００５０】
ポンプ駆動制御部は、第２の供給経路５９内の圧力が所定の圧力で維持されるように、第２の供給経路５９内の還元剤の圧力を示す圧力センサ４３のセンサ値Spに基づいて、ポンプ４２のフィードバック制御を行う。また、還元剤噴射弁駆動制御部は、内燃機関５の運転状態に関する情報や、排気浄化装置１０に備えられたＮＯXセンサ１８のセンサ値Snに基づいて、排気ガス中のＮＯXを還元するために必要な還元剤の供給量を算出するとともに還元剤噴射弁４４に対して駆動信号を出力する。
ヒータ制御部は、ＮＯXセンサ１８に備えられたヒータ２４への通電のオンオフの制御を行う。
【００５１】
このうちヒータ制御部は、後述する凝縮水検出部によって、排気ガス中に凝縮水が存在すると判定される間はＮＯXセンサ１８に備えられたヒータ２４への通電を遮断する。一方、排気ガス中に凝縮水が存在しないと判定されたときには、ヒータ制御部はヒータ２４への通電を開始する。また、還元剤噴射弁駆動制御部は、ＮＯXセンサ１８に備えられたヒータ２４への通電が開始され、ＮＯXセンサ１８のセンサ素子２９が活性化した後に、還元剤噴射弁４４の駆動制御を開始する。
【００５２】
（２）凝縮水検出部
図５は、制御装置６０の構成のうち、凝縮水検出部にかかる部分をさらに詳細に示すブロック図を示す。この凝縮水検出部は、内燃機関５の始動を検出する始動検出部（「図５では「始動検出」と表記。）と、第１の温度センサ１６のセンサ値St1に基づいて第１の温度T1を検出する第１の温度検出部（「図５では「T1検出」と表記。）と、第２の温度センサ１７のセンサ値St2に基づいて第２の温度T2を検出する第２の温度検出部（「図５では「T2検出」と表記。）と、第１の温度検出部及び第２の温度検出部において検出された第１の温度T1及び第２の温度T2のうちの少なくとも一方の値を補正する温度補正部（図５では「温度補正」と表記。）と、検出され、あるいは補正された第１の温度T1及び第２の温度T2に基づいて、排気管１１内に凝縮水が存在するか否かを判定する凝縮水有無判定部（図５では「凝縮水有無判定」と表記。）とから構成されている。これらの各部についても、マイクロコンピュータ（図示せず）によるプログラムの実行によって実現される。
【００５３】
始動検出部は、内燃機関５の回転数Ne等に基づいて、内燃機関５の始動を検出する。この始動検出部は、内燃機関５の始動が検出されたときに、凝縮水有無判定部に対して内燃機関５の始動が開始されたことを示す信号を出力する。
【００５４】
第１及び第２の温度検出部は、それぞれ第１の温度センサ１６のセンサ値St1又は第２の温度センサ１７のセンサ値St2を継続的に読み込み、第１の温度T1又は第２の温度T2を算出する。本実施形態の制御装置６０では、第１及び第２の温度検出部が第１の温度センサ１６及び第２の温度センサ１７における抵抗値変化を検出するとともに、当該抵抗値から第１の温度T1又は第２の温度T2を算出する構成となっている。温度センサ自身が温度を演算する機能を有するセンサである場合には、第１及び第２の温度検出部から、温度センサのセンサ値に基づいて温度を算出する機能が省略される。
【００５５】
温度補正部は、第１及び第２の温度検出部において検出された第１の温度T1及び第２の温度T2のうちの少なくとも一方の値を補正する。
図１に示す本実施形態の排気浄化装置１０では、第１の温度センサ１６と第２の温度センサ１７とが排気ガスの流れ方向において異なる位置に設けられているため、第１の温度センサ１６が設けられた位置と第２の温度センサ１７が設けられた位置とでは排気管１１内の温度が異なってしまう。このため、第１の温度センサ１６及び第２の温度センサ１７が同じ温度条件下に配置されている仮定のもとで第１の温度T1と第２の温度T2との比較が行われるようにする。制御装置６０の温度補正部は、上流側の第１の温度センサ１６の配置位置から下流側の第２の温度センサ１７の配置位置までの間での排気管１１からの放熱量を考慮して、第１の温度T1及び第２の温度T2のうちのいずれか一方の値を補正する。
【００５６】
例えば、制御装置６０の温度補正部は、第１の温度センサ１６の配置位置から第２の温度センサ１７の配置位置までの排気管１１の長さと、排気管１１の円周の長さと、排気管１１の熱伝達率と、排気温度と、外気温度等に基づいて、第１の温度センサ１６の配置位置から第２の温度センサ１７の配置位置までの間で排気管１１の表面から放出される熱量を求めた上で、この算出された放熱量に対応する温度を第２の温度T2に加算する補正を行い、補正後の第２の温度T2’を算出する。
ただし、温度補正の方法は、上述の算出された放熱量に対応する温度を第１の温度T1から減算する補正であってもよいし、あるいは、第１の温度T1から所定の温度を減算する一方、第２の温度T2に所定の温度を加算する補正であってもよい。いずれにしても、第１の温度センサ１６の配置位置と第２の温度センサ１７の配置位置とが異なることによる温度差分が吸収されるように補正が行われればよい。
【００５７】
温度補正部がこのような温度補正を実行することで、第１の温度センサ１６の配置位置と第２の温度センサ１７の配置位置とが異なる場合であっても、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６での凝縮水の蒸発による潜熱に起因した、第１の温度T1と第２の温度T2との温度差が精度良く検出される。
【００５８】
凝縮水有無判定部は、検出され、あるいは補正された第１の温度T1と第２の温度T2とを読み込み、２つの温度を比較することにより、排気管１１内に凝縮水が存在するか否かを判定する。本実施形態の制御装置６０の温度判定部では、第１の温度T1と、補正後の第２の温度T2’とを比較するとともに、第１の温度T1と補正後の第２の温度T2’との温度差ΔTを算出し、この温度差ΔTが、所定の判定期間tm2中継続して所定の閾値ΔT0未満となるか否かを判定する。この判定期間tm2は、排気ガス中に凝縮水が生成されることがなくなったと確実に見極められるような期間を実験的に求めるなどして、設定される。この判定期間tm2は、タイマカウンタによって計測される。
【００５９】
また、本実施形態の制御装置６０の凝縮水有無判定部は、内燃機関５の始動後、タイマカウンタによって計測される所定の待機期間tm1経過後に検出された第１の温度T1及び第２の温度T2を用いて、上記判定を行う。具体的には、内燃機関５の始動後、第１及び第２の温度検出部は、継続的に第１の温度センサ１６のセンサ値St1及び第２の温度センサ１７のセンサ値St2を読み込むとともに、温度補正部は、第１の温度T1及び第２の温度T2のうちのいずれか一方の値を補正するが、凝縮水有無判定部は、あらかじめ設定された待機期間tm1の経過後に読み込んだ温度をもとに上記判定を行い、判定結果を、ヒータ制御部及び還元剤噴射弁駆動制御部に対して出力する。
【００６０】
３．凝縮水検出方法
次に、本実施形態の制御装置６０によって行われる、凝縮水検出方法について、図６及び図７に示すタイミングチャート図と、図８に示すフロー図とを用いて説明する。
【００６１】
（１）タイミングチャート
図６及び図７は、制御装置６０によって行われる凝縮水検出方法を説明するためのタイミングチャート図であり、内燃機関５の始動時（t0）以降の時間経過に伴う、第１の温度T1、補正後の第２の温度T2’、第１の温度T1と第２の温度T2’との温度差ΔT、排気ガス中の凝縮水量、タイマ値それぞれの時間的変化を示している。
このうち、図６は、排気ガス中の凝縮水が継続して減少し、消滅する場合の例を示しており、図７は、内燃機関の運転状態が不安定な場合であって、排気ガス中の凝縮水が減少し一旦消滅した後、再び凝縮水が発現し、その後再度消滅する場合の例を示している。すなわち、図７は、短期間に凝縮水の消滅及び発生が繰り返される例を示している。
なお、図６及び図７において、第１の温度センサ１６のセンサ値St1に基づいて得られる第１の温度T1が実線で、第２の温度センサ１７のセンサ値St2に基づいて得られる補正後の第２の温度T2’が点線で表されている。
【００６２】
まず、図６及び図７において、制御装置６０は、内燃機関５の始動を検出したときに、タイマカウントを開始する（t0）。内燃機関５の始動後には、第１の温度T1及び補正後の第２の温度T2’、さらに第１の温度T1と補正後の第２の温度T2’との温度差ΔTの算出が開始される。ただし、内燃機関５の始動開始直後は内燃機関５の運転状態が不安定であるため、タイマ値が所定の待機時間tm1を経過するまで（t1、t11）の間、排気ガス中における凝縮水の有無の判定は行われない。
【００６３】
内燃機関５の開始後、排気ガス中に凝縮水が存在すると、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６では、付着した凝縮水が蒸発する際の潜熱によって第１の温度センサ１６の表面温度が奪われるため、第１の温度T1と補正後の第２の温度T2との温度差ΔTが開いていく。その後、タイマ値が所定の待機時間tm1を経過した時点t1、t11から、第１の温度T1と補正後の第２の温度T2’との差ΔTに基づいて、排気ガス中における凝縮水の有無の判定が開始される。
そして、排気ガス中の凝縮水の減少に伴って温度差ΔTも減少傾向に転じ、制御装置６０は、温度差ΔTが所定の閾値ΔT0未満となった時点t2でタイマカウントを開始する。
【００６４】
その後、図６の例では、t3の時点で排気ガス中の凝縮水が消滅し、第１の温度T1と補正後の第２の温度T2’との温度差ΔTが０になるとともに、t4の時点で温度差ΔTが閾値ΔT0未満のまま、タイマ値が判定期間Tm2を経過し、制御装置６０は、排気管１１内における凝縮水が消滅したと判定する。
【００６５】
一方、内燃機関５の運転状態が不安定な図７の例では、タイマカウントが開始された後のt13の時点で排気ガス中の凝縮水が一旦消滅するが、その後、再び排気ガス中に凝縮水が生成され、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６では付着した凝縮水の蒸発による潜熱によって表面温度が奪われ、第１の温度T1と補正後の第２の温度T2’との温度差ΔTが再び開き始める。そのため、t14の時点で温度差ΔTが閾値ΔT0に到達すると、制御装置６０はタイマ値をリセットする。
【００６６】
その後、排気ガス中の凝縮水が再び減少しはじめるとともに温度差ΔTも減少傾向に転じ、制御装置６０は、温度差ΔTが所定の閾値ΔT0未満となった時点t15でタイマカウントを開始する。そして、今度は、t16の時点で排気ガス中の凝縮水が消滅し、第１の温度T1と補正後の第２の温度T2’との温度差ΔTが０になるとともに、t16の時点で温度差ΔTが閾値ΔT0未満のまま、タイマ値が判定期間Tm2を経過し、制御装置６０は、排気管１１内における凝縮水が消滅したと判定する。
【００６７】
本実施形態の凝縮水検出方法では、制御装置６０は、温度差ΔTが閾値ΔT0未満となったt2、t12、t15の時点ではなく、温度差ΔTが閾値ΔT0未満のまま所定の判定期間tm2を経過した時点t4、t17で、排気ガス中の凝縮水が消滅したと判定する。したがって、排気ガス中の凝縮水の発生及び消滅が比較的短い期間に繰り返されるような状況下においても、排気ガス中の凝縮水が存在しなくなったときに、凝縮水が消滅したものと判定される。
【００６８】
（２）制御フロー
図１に示す本実施形態の排気浄化装置１０で実行される本実施形態の凝縮水検出方法を図８の制御フローに基づいて説明すると、スタート後、まず、ステップＳ１１で始動検出部が内燃機関５の回転数Neを読み込み、次いで、ステップＳ１２で、始動検出部は内燃機関５の回転数Neに基づいて内燃機関５が始動したか否かを判別する。内燃機関５が始動するまではステップＳ１１及びステップＳ１２が繰り返され、内燃機関５が始動されたと判別されたときにステップＳ１３に進む。
【００６９】
ステップＳ１３ではタイマTM1が作動する。次いで、ステップＳ１４で、第１及び第２の温度検出部が、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６のセンサ値St1及び凝縮水が付着しない第２の温度センサ１７のセンサ値St2を読込んだ後、ステップＳ１５で、第１及び第２の温度検出部は、各センサ値St1、St2に基づいて第１の温度T1及び第２の温度T2を算出する。
【００７０】
次いで、ステップＳ１６で、タイマTM1の値が待機期間tm1を経過したか否かが判断され、タイマTM1の値が待機期間tm1を経過していない場合にはステップＳ１４に戻る一方、タイマTM1の値が待機期間tm1を経過した場合にはステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７で、第１の温度センサ１６及び第２の温度センサ１７が同じ温度条件下に配置されている仮定のもとで第１の温度T1と第２の温度T2との比較が行われるようにするために、温度補正部が、第１の温度T1及び第２の温度T2のうちの少なくとも一方の補正を行う。本実施形態では、温度補正部は、第２の温度T2の補正を行う。
【００７１】
次いで、ステップＳ１８で、凝縮水有無判定部は、第１の温度T1及び補正後の第２の温度T2’を比較して、温度差ΔTを算出した後、ステップＳ１９で、凝縮水有無判定部は、算出された温度差ΔTが閾値ΔT0未満か否かを判別する。温度差ΔTが閾値ΔT0以上である場合にはステップＳ２４に進み、タイマTM2が作動中か否かが判別される。そして、タイマTM2が停止している場合にはそのままステップＳ１４に戻る一方、タイマTM2が作動中である場合にはステップＳ２５でタイマTM2をリセットした後、ステップＳ１４に戻る。
【００７２】
一方、ステップＳ１９で、温度差ΔTが閾値ΔT0以上と判定された場合には、ステップＳ２０に進み、タイマTM2が作動中か否かが判別される。タイマTM2が停止している場合にはステップＳ２６でタイマTM2を作動させた後、ステップＳ１４に戻る。一方、タイマTM2が作動中である場合には、ステップＳ２１でタイマTM2の値が判定期間tm2を経過したか否かを判別する。そして、タイマTM2の値が判定期間tm2を経過していなければステップＳ１４に戻る一方、タイマTM2の値が判定期間tm2を経過していればステップＳ２２に進む。
【００７３】
第１の温度T1と補正後の第２の温度T2’との温度差ΔTが閾値ΔT0未満の状態で判定期間tm2が経過して進んだステップＳ２２では、凝縮水有無判定部は、排気ガス中の凝縮水が消滅したと判定し、さらに、ステップＳ２３で、ヒータ制御部がヒータ２４への通電を開始して、本ルーチンを終了する。
【００７４】
以上のように、本実施形態の排気ガス中の凝縮水検出方法は、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ１６での潜熱の有無によって排気ガス中に凝縮水が存在しているか否かを正確に判断することができる。そして、排気ガス中から凝縮水が消滅したと判定された後に、ヒータへの通電が開始されるため、潜熱に起因するセンサ素子の局所的な歪みによるセンサ素子の素子割れが確実に防止される。
【００７５】
４．応用例
これまで本発明の実施の形態の一つについて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施することができる。
例えば、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ及び凝縮水が付着しない第２の温度センサの他に、排気ガスの凝縮水が付着しやすいあるいは付着しない第３の温度センサを設けて、排気浄化装置を構成してもよい。
【００７６】
例えば、凝縮水が付着しやすい第１の温度センサ及び第３の温度センサを、排気通路の上流側及び下流側に位置をずらして配置するとともに、排気管表面からの放熱によって、排気通路内の温度が、第１の温度センサの配置位置での第１の温度と第３の温度センサの配置位置での第３の温度との中間温度になるような位置に、凝縮水が付着しない第２の温度センサを配置して排気浄化装置を構成することができる。このように構成された排気浄化装置の場合、潜熱が生じる第１の温度センサの配置位置での第１の温度と、同じく潜熱が生じる第３の温度センサの配置位置での第３の温度との平均値を、第２の温度センサの配置位置に設けられた凝縮水が付着しやすい仮想の温度センサのセンサ値として用いることができる。そのため、当該平均値と凝縮水が付着しない第２の温度センサの配置位置での第２の温度とを比較して、その温度差が所定の閾値未満であるか否かを判別することで、排気ガス中の凝縮水の有無をより正確に検出することができる。
【００７７】
あるいは、第１の温度センサの配置位置での第１の温度と第３の温度センサの配置位置での第３の温度との中間温度になるような位置に、凝縮水が付着しない第２の温度センサが配置されていなくても、排気管表面からの放熱量を考慮すれば、第１の温度及び第３の温度に基づいて、第２の温度センサの配置位置に設けられた凝縮水が付着しやすい仮想の温度センサのセンサ値を得ることができる。そのため、内燃機関の排気系に既存の温度センサが複数設けられている場合に、いずれか一つの温度センサを、凝縮水が付着しない温度センサとして構成すれば、コストを大幅に増加させることなく、本発明の凝縮水検出方法が実行可能になる。
【００７８】
なお、特定ガス濃度センサはＮＯXセンサに限られず、その他空燃比センサ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本実施形態の排気浄化装置の全体構成を示す図である。
【図２】特定ガス濃度センサの構成例を示す断面図である。
【図３】凝縮水が付着しやすい領域を説明するための図である。
【図４】凝縮水が付着しない温度センサを構成するための防水構造の一例を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる凝縮水検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】本実施形態にかかる凝縮水検出方法を説明するためのタイミングチャート図である。
【図７】本実施形態にかかる凝縮水検出方法を説明するためのタイミングチャート図である。
【図８】本実施形態にかかる凝縮水検出方法を説明するための制御フローである。
【図９】従来の排気ガス検出装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
５：内燃機関、１０：排気浄化装置、１１：排気通路、１２：防水構造、１３：還元触媒、１６：第１の温度センサ、１７：第２の温度センサ、１８：第３の温度センサ、１９・２１：固体電解質体、２０：特定ガス濃度センサ（ＮＯXセンサ）、２２：排気ガス流路、２４：ヒータ、２４ａ：電熱線、２４ｂ：基板層、２５ａ：第１空間、２５ｂ：第２空間、２６ａ：第１素子、２６ｂ：第２素子、２７ａ：第１の内側電極、２７ｂ：第２の内側電極、２８ａ：第１の外側電極、２８ｂ：第２の外側電極、２９：センサ素子、３０：基準ガス空間、３２：外部接続回路、３３：ガス通過孔、３７：保護カバー、４０：還元剤供給装置、４１：貯蔵タンク、４２：ポンプ、４３：圧力センサ、４４：還元剤噴射弁、５８：第１の供給通路、５９：第２の供給通路、６０：制御装置（凝縮水検出装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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