(57)【要約】【課題】内燃機関のコールドスタート時などの検出素子の温度が低い場合に、検出素子が被水する状態での検出素子の昇温を避けることにより、検出素子、あるいは加熱装置の割れを防止することができるガス濃度センサとその昇温方法を提供する。【解決手段】エンジン２から排出されるガス濃度を検出する検出素子５と、検出素子５を予め定めた動作温度まで昇温するヒータ６と、検出素子５の温度を検知する素子温度センサ７と、を備えると共に、制御装置８が、素子温度センサ７の検知した検出素子５の第１温度Ｔ１が予め定めた素子温度判定値Ｔｎ以下の場合は、乾燥判定値Ｑｎを、検出素子５の第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２を用いて、ヒータ６で検出素子５を昇温するタイミングが通常時昇温手段Ｃ２よりも遅くなる補正乾燥判定値Ｑｎ’に補正し、推定熱量Ｑｘが補正乾燥判定値Ｑｎ’よりも大きくなったときに、ヒータ６で検出素子５を昇温する低温時昇温手段Ｃ３を備える。【選択図】図２
2014102196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関内のガス濃度を検出する検出素子と、該検出素子を予め定めた動作温度まで昇温する加熱装置と、該検出素子の温度を検知する素子温度センサと、を備えると共に、
ガス濃度センサ内の推定熱量が予め定めた乾燥判定値より大きくなったときに、前記加熱装置で前記検出素子を昇温する通常時昇温手段を有する制御装置を備えるガス濃度センサにおいて、
前記制御装置が、
前記素子温度センサの検知した内燃機関の始動時の前記検出素子の第１温度が予め定めた素子温度判定値以下の場合は、
前記乾燥判定値を、前記素子温度センサの検知した前記検出素子の温度を用いて、前記加熱装置で前記検出素子を昇温するタイミングが前記通常時昇温手段よりも遅くなる補正乾燥判定値に補正し、
前記推定熱量が前記補正乾燥判定値よりも大きくなったときに、前記加熱装置で前記検出素子を昇温する低温時昇温手段を備えることを特徴とするガス濃度センサ。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記素子温度センサが検知した前記第１温度が前記素子温度判定値以下の場合は、前記乾燥判定値を、前記第１温度から求められる第１補正値と、ガス温度が予め定めたガス温度判定値以上になったときの、前記素子温度センサが検知した前記検出素子の第２温度から求められる第２補正値とで前記補正乾燥判定値に補正する乾燥判定値補正手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス濃度センサ。
【請求項３】
内燃機関内のガス濃度を検出する検出素子を予め定めた動作温度まで加熱装置で昇温するガス濃度センサの昇温方法において、
内燃機関の始動時の前記検出素子の第１温度が予め定めた素子温度判定値よりも大きい場合は、ガス濃度センサ内の推定熱量が、予め定めた乾燥判定値より大きくなったときに、前記加熱装置で前記検出素子を昇温し、
前記第１温度が前記素子温度判定値以下の場合は、前記乾燥判定値を、前記検出素子の温度を用いて、前記加熱装置で前記検出素子を昇温するタイミングが、前記第１温度が前記素子温度判定値よりも大きい場合よりも遅くなる補正乾燥判定値に補正し、
前記推定熱量が前記補正乾燥判定値よりも大きくなったときに、前記加熱装置で前記検出素子を昇温することを特徴とするガス濃度センサの昇温方法。
【請求項４】
前記乾燥判定値を、前記第１温度から求められる第１補正値と、ガス温度が予め定めたガス温度判定値以上になったときの、前記検出素子の第２温度から求められる第２補正値とで、前記補正乾燥判定値に補正することを特徴とする請求項３に記載のガス濃度センサの昇温方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘなどのガスの濃度を検知可能なガス濃度センサの素子を活性化するためのヒータ（加熱装置）を備えるガス濃度センサとその昇温方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン（内燃機関）から排出される排ガス中のＮＯｘを浄化するために、ＬＮＴ触媒（ｌｅａｎ−ＮＯｘ−ｔｒａｐ触媒；ＮＯｘ吸蔵還元触媒など）や、尿素ＳＣＲ触媒（尿素選択的触媒還元触媒）などのｄｅＮＯｘ触媒が利用されている。
【０００３】
これらのｄｅＮＯｘ触媒でＮＯｘを浄化する制御のために、エンジンから排出される排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ（ガス濃度センサ）が設けられている。
【０００４】
このＮＯｘセンサは、検出素子が活性化しているセンサの動作温度において検出機能を発揮する。そのため、ＮＯｘ濃度を検出する時は、ＮＯｘセンサに付随している電熱式のヒータ（加熱装置）に電流を流して、予めセンサの動作温にＮＯｘセンサを昇温しておく必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、排気管の中には水滴がたまることがある。また、エンジンの始動時に、排気管の中で水滴が排気ガスによって飛ばされると、その水滴がＮＯｘセンサに付着する可能性がある。
【０００６】
ＮＯｘセンサは、濃度検出の対象ガスが導入される検出素子とこの検出素子を昇温するヒータを備えるが、検出素子もヒータもセラミックからなる。万一、昇温後の検出素子やヒータに水滴が付着すると、温度勾配が生じることで検出素子やヒータが割れてしまう。したがって、ヒータによる昇温は、検出素子周辺に水滴がない状態、すなわちＮＯｘセンサが完全に乾燥している状態にて開始しなくてはならない。しかし、水滴の有無を直接検出することは難しい。
【０００７】
そこで、ＮＯｘセンサにおける熱収支係数を排ガスの熱量に乗じることにより、ＮＯｘセンサに蓄積した蓄熱量を算出し、その蓄熱量が予め設定した乾燥判定値より大きいときは、ヒータによる昇温を許可する装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
ここで、特許文献２に記載の装置を用いたＮＯｘセンサの昇温方法について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、ヒータのプレヒートを開始するステップＳ１０を行う。次に、推定熱量Ｑｘが乾燥判定値Ｑｎよりも大きいか否かを判断するステップＳ２０を行う。
【０００９】
なお、ここでいう推定熱量Ｑｘは、ＮＯｘセンサにおける熱収支係数ｋを排ガスの熱量（排ガス温度と排ガス流量から算出される値）に乗じることにより算出されたＮＯｘセンサに蓄積した蓄熱量のことである。また、熱収支係数ｋとは、熱収支マップから算出される値であり、最大値が１、最小値が０である。加えて、この熱収支係数ｋは、外気温が高く、かつ、車速が低い領域では大きく、外気温が低く、かつ、車速が高い領域では小さく設定されている。
【００１０】
ステップＳ２０で、推定熱量Ｑｘが乾燥判定値Ｑｎ以下の場合は、次に、ヒータのプレヒートを継続するステップＳ３０を行う。一方、ステップＳ２０で、推定熱量Ｑｘが乾燥判定値Ｑｎより大きい場合は、次に、ヒータによる昇温を行うステップＳ４０を行って、
このＮＯｘセンサの昇温方法は完了する。
【００１１】
この装置は、上記のように排ガス温度からＮＯｘセンサに蓄積した蓄熱量を算出することで、ＮＯｘセンサの乾燥を確実に判定し、ヒータによる昇温によって、検出素子やヒータが割れてしまうことを防止している。
【００１２】
一方で、エンジンが長い間停止し、エンジンが冷えた状態のままで始動するコールドスタート（冷始動ともいう）時などには、排ガスの温度も低く、また、排ガスを浄化する触媒などの後処理装置も温まっていないため、ＮＯｘセンサの検出素子の温度も通常の運転時と比べて、低くなっている場合がある。
【００１３】
この検出素子の温度が低い場合には、通常時と比べて、ＮＯｘセンサに水滴が付着していない状態、すなわちＮＯｘセンサが完全に乾燥している状態になるまでより長い時間が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−２８８０８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−０２１４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のコールドスタート時などの検出素子の温度が低い場合に、検出素子が被水する恐れがある状態での検出素子の昇温を避けることにより、検出素子、あるいは加熱装置の割れを防止することができるガス濃度センサとその昇温方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を解決するための本発明のガス濃度センサは、内燃機関内のガス濃度を検出する検出素子と、該検出素子を予め定めた動作温度まで昇温する加熱装置と、該検出素子の温度を検知する素子温度センサと、を備えると共に、ガス濃度センサ内の推定熱量が予め定めた乾燥判定値より大きくなったときに、前記加熱装置で前記検出素子を昇温する通常時昇温手段を有する制御装置を備えるガス濃度センサにおいて、前記制御装置が、前記素子温度センサの検知した内燃機関の始動時の前記検出素子の第１温度が予め定めた素子温度判定値以下の場合は、前記乾燥判定値を、前記素子温度センサの検知した前記検出素子の温度を用いて、前記加熱装置で前記検出素子を昇温するタイミングが前記通常時昇温手段よりも遅くなる補正乾燥判定値に補正し、前記推定熱量が前記補正乾燥判定値よりも大きくなったときに、前記加熱装置で前記検出素子を昇温する低温時昇温手段を備えて構成される。
【００１７】
この構成によれば、ガス濃度センサに設けられた加熱装置の温度をコントロールするための素子温度センサを用いて、従来のガス濃度センサで使用していた乾燥判定値を補正することにより、内燃機関のコールドスタート時などの検出素子の温度が低い場合に、検出素子を昇温するまでの時間を調整し、検出素子周辺に水が存在する状態での検出素子の昇温を避けることにより、検出素子又は加熱装置の割れを防止することができる。
【００１８】
また、上記のガス濃度センサにおいて、前記制御装置が、前記素子温度センサが検知した前記第１温度が前記素子温度判定値以下の場合は、前記乾燥判定値を、前記第１温度から求められる第１補正値と、ガス温度が予め定めたガス温度判定値以上になったときの、前記素子温度センサが検知した前記検出素子の第２温度から求められる第２補正値とで前
記補正乾燥判定値に補正する乾燥判定値補正手段を備えることが好ましい。
【００１９】
なお、第１温度から第１補正値を、第２温度から第２補正値を算出する手段については、ここでは、ガス温度と検出素子温度の変化量に基づくマップを用いて算出することとする。そのため、この第１補正値は検出素子の第１温度が低ければ低いほど大きくなる値となり、第２補正値は第２温度が低く、且つ第１温度と第２温度との差が小さいほど大きくなる値となる。
【００２０】
さらに、上記の目的を解決するための本発明のガス濃度センサの昇温方法は、内燃機関内のガス濃度を検出する検出素子を予め定めた動作温度まで加熱装置で昇温するガス濃度センサの昇温方法において、内燃機関の始動時の前記検出素子の第１温度が予め定めた素子温度判定値よりも大きい場合は、ガス濃度センサ内の推定熱量が、予め定めた乾燥判定値より大きくなったときに、前記加熱装置で前記検出素子を昇温し、前記第１温度が前記素子温度判定値以下の場合は、前記乾燥判定値を、前記検出素子の温度を用いて、前記加熱装置で前記検出素子を昇温するタイミングが、前記第１温度が前記素子温度判定値よりも大きい場合よりも遅くなる補正乾燥判定値に補正し、前記推定熱量が前記補正乾燥判定値よりも大きくなったときに、前記加熱装置で前記検出素子を昇温することを特徴とする方法である。
【００２１】
その上、上記のガス濃度センサの昇温方法について、前記乾燥判定値を、前記第１温度から求められる第１補正値と、ガス温度が予め定めたガス温度判定値以上になったときの、前記検出素子の第２温度から求められる第２補正値とで、前記補正乾燥判定値に補正することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、内燃機関のコールドスタート時などの検出素子の温度が低い場合に、検出素子が被水する恐れがある状態での検出素子の昇温を避けることにより、検出素子、あるいは加熱装置の割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る実施の形態のガス濃度センサの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のガス濃度センサの昇温方法を示すフローチャートである。
【図３】従来のガス濃度センサの昇温方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施の形態のガス濃度センサと、その昇温方法について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態では、ガス濃度センサとして、ディーゼルエンジンの排気管に設けたＮＯｘセンサを例に説明するが、本発明はＮＯｘセンサに限定せずに、検出素子をヒータ（加熱装置）で昇温するセンサであれば適用することができる。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。
【００２５】
まず、本発明に係る実施の形態のＮＯｘセンサについて、図１を参照しながら説明する。ＮＯｘセンサ（ガス濃度センサ）１は、エンジン（内燃機関）２の排気管３に設けられ、排ガス中のＮＯｘ濃度を検知するセンサである。このＮＯｘセンサ１は、金属製のハウジング４に、セラミックから形成される検出素子５を収容し、少なくとも検出素子５の入口を排気管３内に開口することで、排ガスを検出素子５内に取り込んでいる。
【００２６】
検出素子５が正しく排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためには、検出素子５を予め定め
た動作温度まで昇温する必要があり、そのため、ＮＯｘセンサ１は、セラミックからなるヒータ（加熱装置）６と、そのヒータ６による検出素子５の昇温をコントロールするための素子温度センサ７を備える。
【００２７】
このヒータ６は、例えば電熱式のヒータであり、電流を流すと検出素子５を昇温するものである。好ましくは、検出素子５を昇温する前にヒータ６自身を予熱（以下、プレヒートという）できるものがよい。素子温度センサ７は、検出素子５の温度を検知する周知の技術のセンサである。
【００２８】
本発明のＮＯｘセンサ１は、上記の従来の構成に加えて、素子温度センサ７が検知した検出素子５の温度に応じてヒータ６を制御する制御装置８を備えて構成される。この制御装置８は、エンジン２の始動時の検出素子５の温度が予め定めた素子温度判定値以下か否かを判断する素子温度判断手段Ｃ１と、通常時昇温手段Ｃ２と、低温時昇温手段Ｃ３とを備える。
【００２９】
また、この制御装置８は、ＮＯｘセンサ１と同様に排気管３に設けられ、排ガス温度を検知する排ガス温度センサ９と、諸運転条件から算出される排ガス流量を出力する排ガス流量計算装置１０とに接続されている。なお、この実施の形態では、排ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサ１について説明するため、排ガス温度センサ９と排ガス流量計算装置１０を設けたが、検知する対象によりセンサや計算装置を別のセンサや計算装置に換えてもよい。
【００３０】
なお、この実施の形態では、制御装置８を単体で配置したが、エンジンコントロールユニットと呼ばれる制御装置であり、電気回路によってエンジン２の制御を担当している電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラであるＥＣＵや、ＳＣＲ触媒システムに設けられる尿素水の噴射を制御するＤＣＵなどに統合して設けてもよい。また、制御装置８に排ガス流量計算装置１０組み込み、一体に形成してもよい。
【００３１】
制御装置８に設けた素子温度判断手段Ｃ１は、エンジン２のコールドスタート時などの始動時に検出素子５が冷めた状態か否かを判断する手段であり、エンジン２の始動時に素子温度センサ７で検知された第１温度Ｔ１が予め定めた素子温度判定値Ｔｎ以下か否かを判断する手段である。
【００３２】
この素子温度判定値Ｔｎは任意の数値に設定できるが、好ましくはエンジン２のコールドスタート時の検出素子５の温度を基準として設定するとよい。
【００３３】
この実施の形態では、素子温度判断手段Ｃ１を用いて検出素子５の温度の状態を判断したが、エンジン２のコールドスタートを判断する手段を代わりに用いてもよい。例えば、雰囲気温、エンジン冷却水温、若しくは排気管に設けられた触媒の温度などのパラメータからエンジン２のコールドスタートを判断し、コールドスタートの場合は、検出素子５の温度が低いと判断してもよい。
【００３４】
通常時昇温手段Ｃ２とは、検出素子５の温度が低くなく、ある程度高温の状態から始動した場合のＮＯｘセンサ１の検出素子５を昇温する手段である。この昇温手段は、例えば、前述の特許文献２（特開２０１２−２１４５７号公報）に記載された公知の手段を用いてもよい。
【００３５】
一例を説明すると、ＮＯｘセンサ１における熱収支係数ｋを排ガスの熱量、例えば、停車時かつ外気温が一定としたときの排ガス温度と排ガス流量から算出される熱量（熱流量
）に乗じることにより、ＮＯｘセンサ１に排ガスからの熱が蓄積した推定熱量Ｑｘを算出する。
【００３６】
この算出された推定熱量Ｑｘが予め定めた乾燥判定値Ｑｎより大きいか否かを判断し、推定熱量Ｑｘが乾燥判定値Ｑｎ以下の場合は、ヒータ６による昇温を行わず、一方、推定熱量Ｑｘが乾燥判定値Ｑｎより大きい場合は、ヒータ６による昇温を行う。
【００３７】
低温時昇温手段Ｃ３は、検出素子５の温度が低い場合のＮＯｘセンサ１の検出素子５を昇温する手段である。検出素子５の温度が低い場合は、例えば、エンジン２のコールドスタート時であり、エンジン２が本来の出力性能を得られないだけでなく、排気管３に設けたＥＧＲシステムや触媒などの後処理装置も十分に機能しない状態であって、ＮＯｘセンサ１が凝縮水（あるいは結露水ともいう）に被水し易い状態である。
【００３８】
エンジン２のコールドスタート時に、従来のように、通常時昇温手段Ｃ２により検出素子５を昇温してしまうと、検出素子５周辺に水（あるいは水分）が多く存在する状態でヒータ６により検出素子５を昇温する可能性があり、これを回避するためにより正確なＤｅｗＰｏｉｎｔ制御を行うことが好ましい。そこで、エンジン２のコールドスタート時などの検出素子５の低温時は、低温時昇温手段Ｃ３により、検出素子５を昇温するまでの時間を調整することで検出素子５及びヒータ６の割れを防止する。
【００３９】
詳しくは、低温時昇温手段Ｃ３は、予めプレヒートしておいたヒータ６を、ＮＯｘセンサ１の推定熱量Ｑｘが、前述の乾燥判定値Ｑｎを補正した補正乾燥判定値Ｑｎ’以上になったときに、通常加熱状態にして、検出素子５を昇温する手段である。
【００４０】
また、この低温時昇温手段Ｃ３は、素子温度センサ７が検知するエンジン２の始動時の検出素子５の第１温度Ｔ１から第１補正値Ｑ１を算出する第１補正値算出手段Ｃ４と、排ガス温度センサ９が検知する排ガス温度（ガス温度）Ｔｇが予め定めた排ガス温度判定値（ガス温度判定値）Ｔｍ以上になったときに、素子温度センサ７が検知する検出素子５の第２温度Ｔ２から第２補正値Ｑ２を算出する第２補正値算出手段Ｃ５と、通常時昇温手段Ｃ２で用いられる乾燥判定値Ｑｎを第１補正値Ｑ１と第２補正値Ｑ２で補正した補正乾燥判定値Ｑｎ’を算出する乾燥判定値補正手段Ｃ６とを備える。
【００４１】
第１補正値算出手段Ｃ４と、第２補正値算出手段Ｃ５は、排ガス温度と検出素子の温度の変化量に基づいたマップから、第１温度Ｔ１に対応する第１補正値Ｑ１を、及び第２温度Ｔ２に対応する第２補正値Ｑ２を、それぞれ算出する手段である。この実施の形態では、マップから算出したが、第１温度Ｔ１に対応する第１補正値Ｑ１を、及び第２温度に対応する第２補正値Ｑ２を算出することができればよく、上記の算出手段に限定しない。
【００４２】
乾燥判定値補正手段Ｃ６は、通常時昇温手段Ｃ２で用いられている乾燥判定値Ｑｎに第１補正値Ｑ１と第２補正値Ｑ２を加えて、ヒータ６で検出素子５を昇温するタイミングが、通常時昇温手段Ｃ２のヒータ６で検出素子５を昇温するタイミングよりも遅くなる補正乾燥判定値Ｑｎ’を算出する手段である。
【００４３】
次に、ＮＯｘセンサ１の昇温方法について、図２を参照しながら説明する。このＮＯｘセンサ１の昇温方法は、図示しないイグニッションキーがオンになると開始され、まず、素子温度判断手段Ｃ１が、エンジン２の始動時の検出素子５の第１温度Ｔ１が予め定めた素子温度判定値以下か否かを判断するステップＳ１００を行う。
【００４４】
このステップＳ１００では、エンジン２のコールドスタート時などの検出素子５が低温の状態か否かを判断しており、この実施の形態では、エンジン２の始動時の検出素子５の
第１温度Ｔ１が予め定めた素子温度判定値Ｔｎ以下の場合に、検出素子５が低温であると判断している。このステップＳ１００は、検出素子５が低温であることを判断することができればよく、例えば、雰囲気温、エンジン冷却水温、若しくは排気管に設けられた触媒の温度などのパラメータからエンジン２のコールドスタートを判断し、コールドスタートの場合は、検出素子５の温度が低いと判断してもよい。また、エンジン２の停止時間を計測するタイマーなどを用いて判断してもよい。
【００４５】
ステップＳ１００で、検出素子５の温度が低くないと判断されると、次に、通常時昇温手段Ｃ２が、図３で示した従来のＮＯｘセンサの昇温方法と同様の方法で昇温する。
【００４６】
一方、ステップＳ１００で、検出素子５の温度が低いと判断されると、低温時昇温手段Ｃ３が低温の検出素子５の昇温を開始する。まず、図２に示すように、第１補正値算出手段Ｃ４が、素子温度センサ７で検知したエンジン２の始動時の検出素子５の第１温度Ｔ１から第１補正値Ｑ１を算出するステップＳ１１０を行う。
【００４７】
このステップＳ１１０は、この実施の形態では、予め求めておいた排ガス温度と検出素子５の温度の変化量に基づいたマップから、第１温度Ｔ１に対応する第１補正値Ｑ１を算出したが、第１温度Ｔ１に基づいた第１補正値Ｑ１を算出することができればよく、その方法は特に限定しない。このステップＳ１２０で算出される第１補正値Ｑ１は、第１温度Ｔ１に基づくため、エンジン２の始動時の検出素子５の第１温度Ｔ１が低ければ低いほど、その値は大きくなる値である。
【００４８】
このステップＳ１１０によれば、エンジン２の始動時の検出素子５の温度が低い場合に、つまり第１温度Ｔ１が低い場合に、ヒータ６により昇温するタイミングを遅くすることができるので、検出素子５周辺に結露水が存在しない状態で昇温することができる。
【００４９】
次に、排ガス温度Ｔｇが上昇する（ステップＳ１２０）と、次に、排ガス温度センサ９が検知した排ガス温度Ｔｇが、予め定めた排ガス温度判定値Ｔｍ以上か否かを判断するステップＳ１３０を行う。このステップＳ１３０の排ガス温度判定値Ｔｍは、任意の数値に設定することができるが、好ましくは、エンジン２が十分に暖機された場合の排ガス温度がよい。また、尿素ＳＣＲ触媒を用いる場合には、尿素水の噴射を開始するよりも前にＮＯｘセンサ１で排ガス中のＮＯｘ濃度を検知する必要があるため、尿素水の噴射を開始する閾値よりも低い温度がよく、例えば、この排ガス温度判定値を４０℃〜１００℃に設定するとよい。
【００５０】
ステップＳ１３０で、排ガス温度Ｔｇが、予め定めた排ガス温度判定値Ｔｍ以上と判断されると、次に、第２補正値算出手段Ｃ５が、排ガス温度Ｔｇが予め定めた排ガス温度判定値Ｔｍ以上になったときに、素子温度センサ７で検知した第２温度Ｔ２から第２補正値Ｑ２を算出するステップＳ１４０を行う。
【００５１】
このステップＳ１４０は、この実施の形態では、ステップＳ１１０と同様に、予め求めておいた排ガス温度と検出素子５の温度の変化量に基づいたマップから、第２温度Ｔ２に対応する第２補正値Ｑ２を算出するが、第２温度Ｔ２に基づいた第２補正値Ｑ２を算出することができればよく、その方法は特に限定しない。
【００５２】
このステップＳ１４０で算出される第２補正値Ｑ２は、第２温度Ｔ２と、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との温度差に基づく値となるように算出されると、排ガス温度Ｔｇが予め定めた排ガス温度判定値Ｔｍ以上になったときの検出素子５の第２温度Ｔ２が低く、且つ、第２温度Ｔ２と第１温度Ｔ１との温度差が小さいほど大きくなる。
【００５３】
このステップＳ１４０によれば、排ガス温度ＴｇによりＮＯｘセンサ１の周囲が十分に暖められていない状態、つまり第２温度Ｔ２が低い、若しくは第２温度Ｔ２と第１温度Ｔ１との温度差が小さい場合にヒータ６により昇温するタイミングを遅くすることができるので、検出素子５周辺に結露水が存在しない状態で昇温することができる。
【００５４】
次に、乾燥判定値補正手段Ｃ６が、通常時昇温手段Ｃ２で用いた乾燥判定値Ｑｎに上記の第１補正値Ｑ１と第２補正値Ｑ２を加算して、補正し、補正乾燥判定値Ｑｎ’を算出するステップＳ１５０を行う。このステップＳ１５０によれば、補正乾燥判定値Ｑｎ’を、検出素子５の温度が低い場合のヒータ６による検出素子５の昇温のタイミングが、通常時昇温手段Ｃ２で行われるヒータ６による検出素子５の昇温のタイミングよりも遅くなるように設定することができる。
【００５５】
次に、低温時昇温手段Ｃ３が、通常時昇温手段Ｃ２が行う昇温方法の乾燥判定値Ｑｎを補正乾燥判定値Ｑｎ’に換えた昇温方法を行う。まず、ヒータ６のプレヒートを開始するステップＳ１６０を行う。ヒータ６をプレヒートすることで、ＮＯｘセンサ１が十分乾燥した状態と判断されたときに、素早く検出素子５を昇温することができる。
【００５６】
次に、ＮＯｘセンサ１の推定熱量Ｑｘが補正乾燥判定値Ｑｎ’より大きいか否かを判定するステップＳ１７０を行う。このステップＳ１７０で、推定熱量Ｑｘが補正乾燥判定値Ｑｎ’以下の場合は、ヒータ６のプレヒートを継続するステップＳ１８０を行って、再度ステップＳ１７０を行う。一方、ステップＳ１７０で、推定熱量Ｑｘが補正乾燥判定値Ｑｎ’より大きい場合は、次に、ヒータ６による昇温を開始するステップＳ１９０を行って、この昇温方法は完了する。
【００５７】
この方法によれば、エンジン２のコールドスタート時などの検出素子５が低温の場合に、ＮＯｘセンサ１に結露水が存在する状態を、通常時の乾燥判定値Ｑｎを、エンジン２の始動時の検出素子５の第１温度Ｔ１から算出される第１補正値Ｑ１と、排ガス温度Ｔｇが上昇したときの検出素子５の第２温度Ｔ２から算出される第２補正値Ｑ２とで補正し、低温時昇温手段Ｃ３のヒータ６による検出素子５の昇温のタイミングが、通常時昇温手段Ｃ２のヒータ６による検出素子５の昇温のタイミングよりも遅くなる補正乾燥判定値Ｑｎ’を用いることで、正確なＤｅｗＰｏｉｎｔ制御を実施することができる。詳しくは、検出素子５を昇温するまでの時間を、コールドスタート時などの検出素子５の温度が低いときは、通常時よりも遅くすることで検出素子５及びヒータ６の割れを防止することができる。
【００５８】
また、エンジン２のコールドスタート時などの検出素子５の温度が低く、且つＮＯｘセンサ１に結露水が存在する状態を、新たなセンサを追加せず、ＮＯｘセンサ１が有しているヒータ６の制御用の素子温度センサ７と、排ガス温度センサ９、及び排ガス流量計算装置１０のみで、容易に判定することができる。
【００５９】
なお、この実施の形態では、特許文献２（特開２０１２−２１４５７号公報）に開示された、排ガスのＮＯｘセンサ１における熱収支係数ｋを排ガスの熱量に乗じることにより、ＮＯｘセンサに蓄積した推定熱量Ｑｘを算出し、その推定熱量Ｑｘを予め定めた乾燥判定値Ｑｎと比較して、ＮＯｘセンサ１における乾燥状態を判定した。しかし、本発明は、検出素子５が低温の場合に、通常時に用いる判定値を補正して、通常時よりもヒータ６を昇温するタイミングを遅らせることができればよく、上記の方法に限定しない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のガス濃度センサは、内燃機関のコールドスタート時などの検出素子の温度が低い場合に、検出素子が被水しやすい状態での検出素子の昇温を避けることにより、検出素
子、あるいは加熱装置の割れを防止することができるので、特に排ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサなどに利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  ＮＯｘセンサ（ガス濃度センサ）
２  エンジン（内燃機関）
３  排気管
４  ハウジング
５  検出素子
６  ヒータ（加熱装置）
７  素子温度センサ
８  制御装置
９  排ガス温度センサ
１０  排ガス流量計算装置
Ｃ１  素子温度判断手段
Ｃ２  通常時昇温手段
Ｃ３  低温時昇温手段
Ｃ４  第１補正値算出手段
Ｃ５  第２補正値算出手段
Ｃ６  乾燥判定値補正手段
【図１】
2014102196.tif 000003
【図２】
2014102196.tif 000004
【図３】
2014102196.tif 000005