[發明專利]氣體傳感器裝置及使用氣體傳感器的濃度測定方法

無效

• 申請號: 201210280808.0
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102928467A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 都筑正雄;田島朋裕;伊藤銀次郎
• 申請（專利權）人: 日本特殊陶業株式會社
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李亞;陸錦華

技術領域

本發明涉及具有測定被檢測氣體的濃度的氣體傳感器的氣體傳感器裝置及使用氣體傳感器的濃度測定方法，特別涉及用于需要對從氣體傳感器輸出的輸出值進行壓力校正的情況的適合的氣體傳感器裝置及使用氣體傳感器的濃度測定方法。

背景技術

在柴油發動機、汽油發動機等內燃機中，為了實現消耗燃料的降低或實現排氣氣體的凈化，通常進行調節作為被送入燃燒室的氣體與燃料的比例的混合比的控制。為了控制該混合比，由于需要測定吸氣氣體所包含的特定氣體成分(例如氧氣)的比例、排氣氣體所包含的特定氣體成分的比例，因此使用氣體傳感器。

氣體傳感器具有配置在作為測定對象的氣體中的傳感器元件，從該傳感器元件輸出與特定氣體成分的比例即特定氣體成分的濃度(例如氧氣濃度)相關的輸出值。但是，公知從傳感器元件輸出的輸出值不只是作為測定對象的氣體中的特定氣體成分的濃度，還受到氣體的壓力的影響。

近年來，對內燃機的控制變得精細，因此開始謀求特定氣體成分的濃度的值也精準。因此，為了謀求作為測定對象的氣體中的更精準的特定氣體成分的濃度，提案從由氣體傳感器輸出的輸出值中除去壓力的影響的各種方法(例如，參照專利文獻1及2)。

在專利文獻1及2中公開了：設置有測定作為測定對象的氣體中的特定氣體成分的濃度的傳感器元件和測定壓力的壓力傳感器的結構。而且，在專利文獻1及2中提案有如下方法(校正方法)：將與從傳感器元件輸出的特定氣體成分的濃度相關的輸出值乘以基于由壓力傳感器測定的壓力值的系數，由此從與特定氣體成分的濃度相關的氣體傳感器的輸出值中除去壓力的影響。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平6-273381號公報

專利文獻2：日本特開2005-061420號公報

相比沒有進行與特定氣體成分的濃度相關的氣體傳感器的輸出值的校正的情況，通過使用上述專利文獻1及2所記載的校正方法，特定氣體成分的濃度的值的精度變得更精準。但是，預計對內燃機的控制在現在乃至將來會變得更精致。此時，特定氣體成分的濃度的值也要求精度為更高的值。即，在上述專利文獻1及2所記載的校正方法中，存在難以以所要求的精度得到特定氣體成分的濃度的值的問題。

發明內容

本發明是為了解決上述課題而發明的，其目的在于提供一種氣體傳感器裝置及使用氣體傳感器的濃度測定方法，能夠進一步提高從由氣體傳感器測定的輸出值得到的氣體中的特定氣體成分濃度的值的精度。

為了實現上述目的，本發明提供以下手段。本發明的氣體傳感器裝置設置有：氣體傳感器，輸出與特定氣體成分的濃度對應的輸出值，該特定氣體成分包含于流過內燃機中所設置的流動路徑內的氣體內；壓力傳感器，測定上述氣體的壓力；以及運算部，基于從上述氣體傳感器輸出的上述輸出值以及通過上述壓力傳感器測定的上述氣體的壓力值來算出上述特定成分濃度，上述氣體傳感器裝置的特征在于，上述運算部基于由菲克定律導出的式、并且作為從上述氣體傳感器輸出的上述輸出值以及通過上述壓力傳感器測定的上述壓力值的函數的式，算出假定特定成分濃度，而且，基于上述假定特定成分濃度和通過上述壓力傳感器測定的上述壓力值的函數即校正項來算出校正值，使用上述校正值來校正上述假定特定成分濃度，從而算出上述特定成分濃度。

根據本發明的氣體傳感器裝置，基于由菲克定律導出的式、并且作為氣體傳感器的輸出值和壓力傳感器的壓力值的函數的式，算出特定成分的濃度(假定特定成分濃度)，因此相比不校正與特定成分的濃度相關的氣體傳感器的輸出值的情況，特定成分的濃度的值的精度能夠變得更精準。

而且，根據本發明的氣體傳感器裝置，盡管基于菲克定律求出的假定特定成分濃度存在誤差，但通過使用基于假定特定成分濃度和通過壓力傳感器測定的壓力值的函數即校正項的校正值來校正假定特定成分濃度，能夠減小校正后的特定成分濃度的誤差。

本發明的發明人通過實驗發現了：對于使用基于菲克定律的式算出的假定特定成分濃度，特定氣體成分的濃度與氣體的壓力存在相對緊密的依存性。即，發現了：盡管是具有相同的特定氣體成分的濃度的氣體，但如果氣體的壓力不同，則算出的假定特定成分濃度產生不同(誤差)。因此，使用根據假定特定成分濃度和壓力值的函數即校正項算出的校正值，校正假定特定成分濃度，從而從假定特定成分濃度中除去氣體的壓力所產生的變動，能夠求出誤差變得更小的特定成分濃度。此外，作為使用校正值的假定特定成分濃度的校正方法，優選對假定特定成分濃度減去校正值或者加上校正值的方法。