(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物濃度検出素子を活性化温度まで昇温させる主昇温制御を実施する主昇温制御部と、
前記窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時に前記主昇温制御を実施する前に設定時間に亘り前記窒素酸化物濃度検出素子を前記活性化温度よりも低い第一設定温度に維持すると共に前記設定時間の経過後に前記窒素酸化物濃度検出素子を前記第一設定温度よりも低い第二設定温度に維持する事前昇温制御を実施する事前昇温制御部と、
を備えていることを特徴とする窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置。
【請求項２】
前記第一設定温度は、前記窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時に前記窒素酸化物濃度検出素子を前記第一設定温度に維持しても前記窒素酸化物濃度検出素子の故障が発生し得ない温度に設定されている請求項１に記載の窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置。
【請求項３】
前記第二設定温度は、前記窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時に前記窒素酸化物濃度検出素子を前記第二設定温度に維持しても前記窒素酸化物濃度検出素子の被毒が発生し得ない温度に設定されている請求項１又は２に記載の窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置。
【請求項４】
前記事前昇温制御部は、排気温度と内燃機関冷却水温度と窒素酸化物濃度検出素子温度の何れか一つがそれぞれに対して設定されている閾値以下である場合に前記窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時であると判断する請求項１から３の何れか一項に記載の窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気に含まれている窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出素子の活性化を目的として窒素酸化物濃度検出素子を昇温させる昇温制御を実施するための窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼル機関等の内燃機関が搭載されている自動車においては、内燃機関から排出される排気を浄化するため、尿素選択的触媒還元装置等に代表される排気浄化装置を利用している。
【０００３】
排気浄化装置を制御する際は排気に含まれている窒素酸化物の濃度をパラメータとして使用するため、窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出器を排気管に設置する必要がある。
【０００４】
窒素酸化物濃度検出器においては、窒素酸化物濃度検出素子が所定の温度（以下、活性化温度という）まで昇温されることで窒素酸化物の濃度を検出する機能が発揮（以下、活性化という）されるため、窒素酸化物濃度検出素子の活性化を目的として窒素酸化物濃度検出素子を昇温させる昇温制御を実施している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
昇温制御は、窒素酸化物濃度検出素子を活性化温度まで昇温させて窒素酸化物濃度検出素子を活性化させる主昇温制御と、窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時に主昇温制御を実施する前に窒素酸化物濃度検出素子を活性化温度よりも低い温度に維持して主昇温制御に伴う窒素酸化物濃度検出素子の破損を防止する事前昇温制御と、の二段階に区分することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１０２１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、事前昇温制御においては、窒素酸化物濃度検出素子を水分の沸騰温度未満での高温（例：９０℃程度）程度に維持し、排気管内の素子周辺の水分が消失した後、主昇温制御へ移行させている。しかし、架装の稼働等により低負荷（アイドル状態等）運転の継続時には、主昇温制御への移行が遅延され、窒素酸化物濃度検出素子が長時間に亘り、水分の沸騰温度未満での高温（例：９０℃程度）に維持される。この場合、窒素酸化物濃度検出素子における毛細管現象が促進されて窒素酸化物濃度検出素子に付着した水分が、素子開口部から内部へ浸入し易くなるため、水分に含まれている微量物質による窒素酸化物濃度検出素子の被毒が懸念される。
【０００８】
毛細管現象は温度の上昇に依存して促進されるため、事前昇温制御における昇温を従来よりも抑えることにより、窒素酸化物濃度検出素子の被毒を抑制することができるが、窒素酸化物濃度検出素子の昇温が不充分となり、主昇温制御に伴う窒素酸化物濃度検出素子の破損を防止することが困難となるという課題が発生する。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、主昇温制御に伴う窒素酸化物濃度検出素子の破損を防止しながらも、低負荷、アイドル運転の継続に伴う窒素酸化物濃度検出素子の被毒を抑制することが可能な窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、窒素酸化物濃度検出素子を活性化温度まで昇温させる主昇温制御を実施する主昇温制御部と、前記窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時に前記主昇温制御を実施する前に設定時間に亘り前記窒素酸化物濃度検出素子を前記活性化温度よりも低い第一設定温度に維持すると共に前記設定時間の経過後に前記窒素酸化物濃度検出素子を前記第一設定温度よりも低い第二設定温度に維持する事前昇温制御を実施する事前昇温制御部と、を備えている窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置である。
【００１１】
前記第一設定温度は、前記窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時に前記窒素酸化物濃度検出素子を前記第一設定温度に維持しても前記窒素酸化物濃度検出素子の故障が発生し得ない温度に設定されていることが好ましい。
【００１２】
前記第二設定温度は、前記窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時に前記窒素酸化物濃度検出素子を前記第二設定温度に維持しても前記窒素酸化物濃度検出素子の被毒が発生し得ない温度に設定されていることが好ましい。
【００１３】
前記事前昇温制御部は、排気温度と内燃機関冷却水温度と窒素酸化物濃度検出素子温度の何れか一つがそれぞれに対して設定されている閾値以下である場合に前記窒素酸化物濃度検出素子の結露が想定される低温時であると判断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、主昇温制御に伴う窒素酸化物濃度検出素子の破損を防止しながらも、低負荷、アイドル運転の継続に伴う窒素酸化物濃度検出素子の被毒を抑制することが可能な窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置の動作を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。
【００１７】
図１に示す通り、本発明の実施の形態に係る窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置１００は、窒素酸化物濃度検出素子１０１を活性化温度まで昇温させる主昇温制御を実施する主昇温制御部１０２と、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時に主昇温制御を実施する前に設定時間に亘り窒素酸化物濃度検出素子１０１を活性化温度よりも低い第一設定温度に維持すると共に設定時間の経過後に窒素酸化物濃度検出素子１０１を第一設定温度よりも低い第二設定温度に維持する事前昇温制御を実施する事前昇温制御部１０３と、を備えている。
【００１８】
窒素酸化物濃度検出素子１０１は、窒素酸化物濃度検出器１０４に搭載されている。窒素酸化物濃度検出器１０４は、ディーゼル機関等の内燃機関から排出される排気に含まれている窒素酸化物の濃度を検出する計器であり、排気の通り道である排気管１０５に設置されている。
【００１９】
また、窒素酸化物濃度検出器１０４は、筐体１０６と、筐体１０６に収容されていると共に排気管１０５に臨む開口１０７を通じて排気管１０５を流れる排気を取り込んで窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出素子１０１と、筐体１０６に収容されていると共に窒素酸化物濃度検出素子１０１を昇温させる加熱器１０８と、筐体１０６に収容されていると共に窒素酸化物濃度検出素子温度を検出する窒素酸化物濃度検出素子温度検出器１０９と、を有している。
【００２０】
主昇温制御部１０２と事前昇温制御部１０３は、共に電気回路やプログラム等によって電子制御装置１１０で実現されている。電子制御装置１１０は、排気温度検出器１１１で検出された排気温度や内燃機関冷却水温度検出器１１２で検出された内燃機関冷却水温度を常に把握している。
【００２１】
主昇温制御部１０２は、窒素酸化物濃度検出素子１０１を活性化温度まで昇温させて窒素酸化物濃度検出素子１０１を活性化させる主昇温制御を実施する部分である。主昇温制御は従来技術であるため、本明細書においては説明を省略する。
【００２２】
事前昇温制御部１０３は、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時に主昇温制御を実施する前に設定時間に亘り窒素酸化物濃度検出素子１０１を活性化温度よりも低い第一設定温度に維持することにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１の乾燥を促進させて主昇温制御に伴う窒素酸化物濃度検出素子の破損を防止する部分である。
【００２３】
第一設定温度は、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時に窒素酸化物濃度検出素子１０１を長時間に亘り第一設定温度に維持しても窒素酸化物濃度検出素子１０１の故障が発生し得ない温度（例えば、９０℃程度）に設定されている。
【００２４】
特に、第一設定温度は、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時に窒素酸化物濃度検出素子１０１を長時間に亘り第一設定温度に維持しても窒素酸化物濃度検出素子１０１の故障が発生し得ない温度のうち最も高い温度（例えば、１２０℃程度）に設定されていることが望ましい。これにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１の故障を防止しつつ窒素酸化物濃度検出素子１０１の乾燥を最大限に促進させることが可能となるからである。
【００２５】
また、事前昇温制御部１０３は、設定時間の経過後に窒素酸化物濃度検出素子１０１を第一設定温度よりも低い第二設定温度に維持することにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１における毛細管現象の促進を抑制して窒素酸化物濃度検出素子１０１に対する水分の浸入を妨げ、水分に含まれている微量物質による窒素酸化物濃度検出素子１０１の被毒を抑制する部分である。
【００２６】
第二設定温度は、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時に窒素酸化物濃度検出素子１０１を長時間に亘り第二設定温度に維持しても窒素酸化物濃度検出素子１０１の被毒が発生し得ない温度（例えば、２０℃程度）に設定されている。
【００２７】
特に、第二設定温度は、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時に窒素酸化物濃度検出素子１０１を長時間に亘り第二設定温度に維持しても窒素酸化物濃度検出素子１０１の被毒が発生し得ない温度のうち最も高い温度（例えば、４０℃程度）に設定されていることが望ましい。これにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１の被毒を防止しつつ窒素酸化物濃度検出素子１０１の乾燥を最大限に促進させることが可能となるからである。
【００２８】
また、設定時間は、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時に窒素酸化物濃度検出素子１０１を設定時間に亘り第一設定温度に維持しても窒素酸化物濃度検出素子１０１の被毒が発生し得ない時間（例えば、９０秒程度）に設定されている。
【００２９】
特に、設定時間は、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時に窒素酸化物濃度検出素子１０１を設定時間に亘り第一設定温度に維持しても窒素酸化物濃度検出素子１０１の被毒が発生し得ない時間のうち最も長い時間に設定されていることが望ましい。これにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１の被毒を防止しつつ窒素酸化物濃度検出素子１０１の乾燥を最大限に促進させることが可能となるからである。
【００３０】
更に、事前昇温制御部１０３は、排気温度と内燃機関冷却水温度と窒素酸化物濃度検出素子温度の何れか一つがそれぞれに対して設定されている閾値以下である場合に窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時であると判断することが望ましい。これにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露を確実に検出することが可能となる。
【００３１】
ここで、窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置１００の動作を説明する。
【００３２】
図２に示す通り、ステップＳ１０１においては、事前昇温制御部１０３によって窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時であるか否かを判断し、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時でないと判断された場合は制御を終了し、窒素酸化物濃度検出素子１０１の結露が想定される低温時であると判断された場合はステップＳ１０２に進む。
【００３３】
ステップＳ１０２においては、事前昇温制御部１０３によって、設定時間に亘り窒素酸化物濃度検出素子１０１を活性化温度よりも低い第一設定温度に維持することにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１の乾燥を促進する高温事前昇温制御を実施し、設定時間の経過後にステップＳ１０３に進む。
【００３４】
ステップＳ１０３においては、事前昇温制御部１０３によって、設定時間の経過後に窒素酸化物濃度検出素子１０１を第一設定温度よりも低い第二設定温度に維持することにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１における毛細管現象の促進を抑制して窒素酸化物濃度検出素子１０１に対する水分の浸入を妨げる低温事前昇温制御を実施し、ステップＳ１０４に進む。
【００３５】
ステップＳ１０４においては、主昇温制御部１０２によって主昇温制御の開始条件が満たされているか否かを判断し、主昇温制御の開始条件が満たされるまで事前昇温制御部１０３によって低温事前昇温制御を継続し、主昇温制御の開始条件が満たされたらステップＳ１０５に進む。
【００３６】
ステップＳ１０５においては、主昇温制御部１０２によって、窒素酸化物濃度検出素子１０１を活性化温度まで昇温させることにより、窒素酸化物濃度検出素子１０１を活性化させる主昇温制御を実施する。
【００３７】
以上の通り、窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置１００においては、主昇温制御に伴う窒素酸化物濃度検出素子１０１の破損を防止しながらも、低負荷、アイドル運転の継続に伴う窒素酸化物濃度検出素子１０１の被毒を抑制することが可能となる。
【００３８】
なお、ステップＳ１０２とステップＳ１０３は実施順序を逆にしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１００  窒素酸化物濃度検出素子昇温制御装置
１０１  窒素酸化物濃度検出素子
１０２  主昇温制御部
１０３  事前昇温制御部
１０４  窒素酸化物濃度検出器
１０５  排気管
１０６  筐体
１０７  開口
１０８  加熱器
１０９  窒素酸化物濃度検出素子温度検出器
１１０  電子制御装置
１１１  排気温度検出器
１１２  内燃機関冷却水温度検出器
【図１】
0006589632.tif 000002
【図２】
0006589632.tif 000003