JP2001033412A

JP2001033412A - 吸着量センサ

Info

Publication number: JP2001033412A
Application number: JP2000023085A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sato; 正浩佐藤; Yoshihisa Iwaki; 喜久岩城; Tsuyoshi Haga; 剛志芳賀; Tetsuo Endo; 哲雄遠藤; Masaki Ueno; 将樹上野; Yuji Yasui; 裕司安井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンの作動中であっても、炭化水素吸着
装置のゼオライトへの炭化水素吸着量や水分吸着量を正
確に検出することのできる吸着量センサを提供する。【解決手段】排気ガス中の炭化水素をゼオライトによっ
て吸着する炭化水素吸着装置４のゼオライト１２への炭
化水素吸着量を検出するための炭化水素吸着量センサ１
０であって、炭化水素吸着装置４の付近に、互いに対向
するように設けられ、ゼオライトを担持した複数の電極
１３、１３と、これら複数の電極１３、１３間の抵抗値
Ｒｓおよび静電容量Ｃｓの少なくとも一方の変化を表す
パラメータにより、炭化水素吸着量を検出するセンサ回
路１５と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス中の炭化
水素、または炭化水素および水分をゼオライトによって
吸着する炭化水素吸着装置のゼオライトへの炭化水素吸
着量および／または水分吸着量を検出するための吸着量
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガソリンエンジンなどの排気系
においては、エンジンモディフィケーションやＥＧＲに
よって低減しきれなかった排気ガス中の有害物質（炭化
水素、一酸化炭素および窒素化合物）を浄化するため
に、排気管の途中に三元触媒が設けられている。この三
元触媒は、排気ガスなどにより加熱され、所定温度（例
えば３００℃）以上で活性化し、これにより、排気管を
流れる有害物質を酸化・還元作用によって浄化する。し
かし、エンジンの冷間始動時点から約３０〜４０秒間
は、三元触媒の温度が上記所定温度よりも低く、三元触
媒が活性化しないため、有害物質のうち、特に未燃焼成
分である炭化水素がそのまま、外部に排出されてしま
う。このため、炭化水素の外部への排出を阻止するため
に、上記三元触媒に加えて、排気管に炭化水素吸着装置
を設けたものがある。

【０００３】この炭化水素吸着装置は、排気ガスの流出
方向に沿って設けられた、吸着剤としてのゼオライトを
有しており、排気ガスが炭化水素吸着装置内を通過する
際に、炭化水素の分子をゼオライトの細孔に入り込ませ
ることで、炭化水素をゼオライトに吸着させている。ま
た、このゼオライトは、排気ガスにより、所定温度以上
（例えば１００〜２５０℃）に加熱されると、一旦吸着
した炭化水素を脱離する。そして、脱離した炭化水素
は、ＥＧＲなどによって循環され、加熱した上記三元触
媒により酸化されるようになっている。

【０００４】このように、炭化水素吸着装置では、炭化
水素の吸着および脱離がゼオライトにおいて繰り返され
るものの、炭化水素吸着装置の長期間の使用によって、
脱離しきれなかった炭化水素がゼオライトに次第に残留
する。その結果、ゼオライトが劣化、すなわちゼオライ
トにおける炭化水素の吸着可能量が次第に低下してしま
う。このような状態でエンジンの始動を繰り返すと、吸
着されなかった炭化水素を外部に排出してしまうことに
なる。このため、ゼオライトの劣化を解消するために炭
化水素を脱離させるためのエンジン制御（炭化水素吸着
装置を高温にするなど）を行ったり、ゼオライトの劣化
を運転者に知らせたりするなどのために、ゼオライトに
吸着している炭化水素の吸着量を検出することが必要と
なる。

【０００５】このようなゼオライトへの炭化水素吸着
量、あるいはゼオライトの劣化を検出する方法として、
例えば、炭化水素センサを使用して検出する方法、
温度センサを使用して検出する方法、およびゼオライ
トの重量を計測することによって検出する方法などがあ
る。

【０００６】まず、炭化水素センサを使用する場合
は、それをゼオライトの上流付近に設け、炭化水素吸着
装置に流入する排気ガス中の炭化水素の濃度を検出する
ことによって、ゼオライトへの炭化水素吸着量を間接的
に検出する。また、温度センサを使用する場合は、例
えば特開平１１−２１１５号公報に記載されているよう
に、ゼオライトの上流側および下流側にそれぞれ温度セ
ンサを設け、これらの温度センサの温度ピークのずれに
よって、ゼオライトの劣化を検出する。さらに、ゼオ
ライトの重量を計測する場合は、エンジンを停止させた
状態で、排気管から炭化水素吸着装置を取り外し、これ
の重量を直接計測することで、使用前との重量差からゼ
オライトへの炭化水素吸着量を検出する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の各検出方法に
は、それぞれ以下のような問題点がある。すなわち、
炭化水素センサによる検出方法では、ゼオライトへの炭
化水素吸着量を間接的に検出しているため、ゼオライト
への実際の炭化水素吸着量に対し、誤差が生じやすい。
しかも、一般に使用されている炭化水素センサでは、約
１００ｐｐｍ程度の炭化水素の濃度を検出するのが限度
であり、より正確な吸着量を検出するためには、約２０
ｐｐｍ程度の濃度を検出可能な高精度の炭化水素センサ
が必要である。しかし、このような高精度の炭化水素セ
ンサは、高価であるため、排気系が全体としてコスト高
になってしまう。

【０００８】また、温度センサによる検出方法では、
ゼオライトへの炭化水素吸着量を検出するのではなく、
ゼオライトの劣化を検出しているため、正確な吸着量を
検出することは不可能である。さらに、ゼオライトの
重量の計測による検出方法では、ゼオライトへの炭化水
素吸着量を正確に検出することは可能であるものの、検
出時には、上述したように、炭化水素吸着装置を排気管
から取り外さなければならないため、手間がかかるのみ
ならず、エンジンの作動中に吸着量を検出することは不
可能である。

【０００９】また、排気ガスの温度などによっては、そ
の排気ガス中には炭化水素よりもむしろ水分が多く含ま
れる場合があり、炭化水素吸着装置のゼオライトは、通
常、水分も吸着するため、そのゼオライトに吸着された
水分吸着量を検出することによって、ゼオライトの劣化
を検出することが可能となる。しかし、従来、このよう
なゼオライトへの水分吸着量の検出は、上記と同様
に、ゼオライトの重量の計測によってなされており、こ
のため、その検出には手間がかかり、エンジンの作動中
に検出することができない。

【００１０】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたものであり、エンジンの作動中であって
も、炭化水素吸着装置のゼオライトへの炭化水素吸着量
や水分吸着量を正確に検出することができる吸着量セン
サを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本願の請求項１に係る発明は、排気ガス中の炭化水
素をゼオライト（実施形態における（以下、この項にお
いて同じ）ゼオライト１２）によって吸着する炭化水素
吸着装置４のゼオライト１２への炭化水素吸着量を検出
するための吸着量センサ（炭化水素吸着量センサ１０）
であって、炭化水素吸着装置４の付近に、互いに対向す
るように設けられ、ゼオライトを担持した複数の電極１
３、１３と、これら複数の電極１３、１３間の抵抗値Ｒ
ｓおよび静電容量Ｃｓの少なくとも一方の変化を表すパ
ラメータにより、炭化水素吸着量を検出する炭化水素検
出手段（センサ回路１５）と、を備えていることを特徴
とする。

【００１２】請求項１の吸着量センサ（以下、適宜「炭
化水素吸着量センサ」という）によれば、炭化水素が吸
着するゼオライトを有する炭化水素吸着装置の付近に、
ゼオライトを担持した複数の電極を、互いに対向するよ
うに設けることにより、炭化水素吸着装置のゼオライト
と同質の電極を有するセンサを構成することができる。
これらの電極のゼオライトに炭化水素が吸着することに
より、その吸着量に応じて、電極間の抵抗値および静電
容量が変化する。このため、電極間の抵抗値および静電
容量の少なくとも一方の変化を表すパラメータによっ
て、炭化水素吸着装置のゼオライトへの炭化水素の吸着
量を検出することが可能となる。つまり、炭化水素は、
炭化水素吸着装置のゼオライトおよび電極のゼオライト
のいずれにも、ほぼ同一の傾向をもって吸着するため、
電極のゼオライトへの炭化水素吸着量を、上記パラメー
タに基づき炭化水素検出手段によって検出することによ
り、炭化水素吸着装置のゼオライトへの炭化水素吸着量
を正確に検出することができる。また、ゼオライトの重
量を直接計測する従来の検出方法と異なり、炭化水素吸
着装置を排気管などから取り外すことなく、炭化水素吸
着量を簡易かつエンジンの作動中に検出することができ
る。

【００１３】請求項２に係る発明は、排気ガス中の炭化
水素および水分をゼオライト１２によって吸着する炭化
水素吸着装置４のゼオライト１２への水分吸着量を検出
するための吸着量センサ（水分吸着量センサ２０）であ
って、炭化水素吸着装置４の付近に、互いに対向するよ
うに設けられ、ゼオライトを担持した複数の電極１３、
１３と、これら複数の電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓお
よび静電容量Ｃｓの少なくとも一方の変化を表すパラメ
ータにより、水分吸着量を検出する水分検出手段（セン
サ回路１５）と、を備えていることを特徴とする。

【００１４】請求項２の吸着量センサ（以下、適宜「水
分吸着量センサ」という）によれば、炭化水素および水
分を吸着するゼオライトを有する炭化水素吸着装置の付
近に、上記請求項１の吸着センサと同様に、ゼオライト
を担持した上記電極を設けることにより、その炭化水素
吸着装置のゼオライトと同質の電極を有するセンサを構
成でき、その結果、電極間の抵抗値および静電容量の少
なくとも一方の変化を表すパラメータによって、炭化水
素吸着装置のゼオライトへの水分吸着量を検出すること
が可能となる。これは、吸着量センサを上記炭化水素吸
着量センサとして適用した場合と同様に、電極のゼオラ
イトへの水分の吸着量に応じて、電極間の抵抗値および
静電容量が変化するとともに、炭化水素吸着装置のゼオ
ライトおよび電極のゼオライトには、水分がほぼ同一の
傾向をもって吸着するからである。また、炭化水素吸着
装置のゼオライトへの水分吸着量を検出することによ
り、ゼオライトの劣化を検出することが可能となる。さ
らに、この水分吸着量センサを、上記請求項１の炭化水
素吸着量センサと同じ構成で実現することが可能であ
り、そうすることにより、吸着量センサを、炭化水素吸
着量センサおよび水分吸着量センサの両方に兼用するこ
とができる。

【００１５】請求項３に係る発明は、請求項１または２
の吸着量センサにおいて、パラメータは、複数の電極１
３、１３間に所定の直流電圧が印加されたときに複数の
電極１３、１３間に生じる電圧Ｖｓであることを特徴と
する。

【００１６】この吸着量センサによれば、上記所定の直
流電圧を電極間に印加したときに電極間に生じる電圧
は、電極間の抵抗値の変化を良好に反映する。したがっ
て、上記印加によって電極間に生じる電圧をパラメータ
とすることにより、炭化水素吸着装置のゼオライトへの
炭化水素吸着量および／または水分吸着量を良好に検出
することができる。

【００１７】請求項４に係る発明は、請求項１または２
の吸着量センサにおいて、複数の電極１３、１３間の抵
抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓの少なくとも一方に応じた
発振周波数ｆｏｓｃの信号を出力する発振器１９をさら
に備え、パラメータは、発振器１９の発振周波数ｆｏｓ
ｃであることを特徴とする。

【００１８】この吸着量センサによれば、電極間の抵抗
値および静電容量の少なくとも一方に応じて発振器から
出力される発振周波数の信号は、電極間の抵抗値および
静電容量の少なくとも一方の変化を良好に反映する。す
なわち、電極間の抵抗値および静電容量にそれぞれ応じ
た発振周波数は、電極間の抵抗値および静電容量の変化
をそれぞれ良好に反映する。したがって、上記発振周波
数をパラメータとすることにより、炭化水素吸着装置の
ゼオライトへの炭化水素吸着量および／または水分吸着
量を良好に検出することができる。

【００１９】請求項５に係る発明は、請求項１または２
の吸着量センサにおいて、パラメータは、複数の電極１
３、１３間にパルス状の電圧Ｖｉｎが印加されたときに
複数の電極１３、１３間に生じる電圧Ｖｓが収束すると
きの収束電圧Ｖｓａｔおよび収束時間Ｔｒｉｓｅの少な
くとも一方であることを特徴とする。

【００２０】なお、本明細書において、収束電圧とは、
電極間にパルス状の電圧を印加したときに電極間に生じ
る電圧が一定の値に収束するときのその値の電圧を意味
し、一方、収束時間とは、前記印加によって電極間に生
じる電圧が、収束電圧に対する所定の割合に達するまで
の立ち上がり時間を意味する。

【００２１】この吸着量センサによれば、パルス状の電
圧（以下、本明細書において「パルス電圧」という）を
電極間に印加したときに電極間に生じる電圧は、所定の
値に収束し、この収束するときの収束電圧および収束時
間は、電極間の抵抗値および静電容量の変化をそれぞれ
良好に反映する。したがって、上記収束電圧および収束
時間の少なくとも一方をパラメータとすることにより、
炭化水素吸着装置のゼオライトへの炭化水素吸着量およ
び／または水分吸着量を良好に検出することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発
明の第１実施形態による吸着量センサを、炭化水素吸着
量センサとして排気管に組み込んだ状態の概略構成を示
す。同図に示すように、内燃機関１には、排気ガスを外
部に排出するための排気管２が、図示しない排気マニホ
ルドを介して接続されている。この排気管２の途中に
は、三元触媒３が設けられており、加えてこの三元触媒
３の下流側に排気ガス中の未燃焼成分である炭化水素を
吸着させるための炭化水素吸着装置４が設けられてい
る。また、排気管２の途中には、炭化水素吸着装置４の
直ぐ上流側に、後述する炭化水素吸着装置４のゼオライ
ト１２に吸着した炭化水素の吸着量を検出するための炭
化水素吸着量センサ１０（吸着量センサ）が設けられて
いる。炭化水素吸着量センサ１０や内燃機関１などは、
ＥＣＵ１１に電気的に接続されており、このＥＣＵ１１
によって、炭化水素吸着量センサ１０による検出結果が
運転者に報知されるとともに、内燃機関１が制御され
る。

【００２３】三元触媒３は、自身が排気ガスの熱で加熱
され、所定温度（例えば３００℃）以上で活性化するこ
とにより、内燃機関１から排出された排気ガス中の有害
物質（炭化水素、一酸化炭素および窒素化合物）を、酸
化・還元作用により浄化するものである。しかし、内燃
機関１の冷間始動時点から約３０〜４０秒間は、三元触
媒３が活性化しない。このため、有害物質のうち未燃焼
成分である炭化水素が外部に排出されてしまうのを防止
するために、三元触媒３を通過した炭化水素を、炭化水
素吸着装置４において吸着させている。

【００２４】炭化水素吸着装置４は、排気ガスの流出方
向に沿って設けられた、炭化水素の吸着剤としてのゼオ
ライト１２を有している。このゼオライト１２は、表面
に多数の細孔（図示せず）を有しており、これらの細孔
に炭化水素の分子を入り込ませることで、炭化水素を吸
着させる。なお、ゼオライト１２は、排気ガスによって
所定温度以上（例えば１００〜２５０℃）に加熱される
と、一旦吸着した炭化水素を脱離させるようになってい
る。

【００２５】図２に示すように、炭化水素吸着量センサ
１０は、所定間隔をあけ互いに対向するように配置され
た１対の電極１３、１３と、これらの電極１３、１３を
支持する電極支持体１４と、電極支持体１４に内蔵され
たセンサ回路１５（炭化水素検出手段、図４参照）とを
備えている。各電極１３は、導電性および耐熱性を有す
る、例えば銅合金板などで構成されており、その表面に
は、上記炭化水素吸着装置４のゼオライト１２と同質の
ゼオライトを担持している。なお、各電極１３にゼオラ
イトを担持させる場合には、電極１３を液状のゼオライ
トに浸漬するなどによって、電極１３の表面にゼオライ
トをコーティングする。

【００２６】また、上記１対の電極１３、１３を、図３
に示すように、櫛歯状に形成してもよい。この場合、各
電極１３の互いに対向する部分を、櫛歯状に形成すると
ともに、相互にかみ合いかつ所定間隔をあけた状態で、
耐熱性を有する絶縁材料からなる基板（図示せず）上に
配置する。なお、このような櫛歯状の電極１３、１３を
作製する場合には、矩形状の金属プレートを上記基板上
に固定し、その金属プレートの表面にゼオライトを担持
させた後、エッチングにより図３に示す間隙１３ａを形
成するようにしてもよい。このような作製方法により、
櫛歯状の電極１３、１３を、きわめて容易に作製するこ
とができる。

【００２７】電極支持体１４は、全体が耐熱性を有する
材料からなり、図２に示すように、上記センサ回路１５
を内蔵した円筒状の本体部１４ａと、本体部１４ａの上
面に突設され、上記電極１３、１３をその下端部で固定
し支持する円柱状の支持部１４ｂと、本体部１４ａの下
面に突設され、センサ回路１５の端子を上記ＥＣＵ１１
に電気的に接続するための接続口（図示せず）を有する
円柱状の接続部１４ｃと、により構成されている。支持
部１４ｂに支持された両電極１３、１３は、支持部１４
ｂ内に通された２本の接続線１６、１６により、図４に
示すように、本体部１４ａ内のセンサ回路１５に電気的
に接続されている。

【００２８】センサ回路１５は、それぞれ１対の入力端
子１７、１７および出力端子１８、１８を有しており、
各入力端子１７および出力端子１８が、上記ＥＣＵ１１
に電気的に接続されている。センサ回路１５は、後述す
る所定の電圧が入力端子１７、１７に印加されることよ
り、電極１３、１３間の抵抗値および静電容量の少なく
とも一方の変化を表す後述するパラメータの電気信号
を、出力端子１８から出力するようになっている。

【００２９】このように構成された炭化水素吸着量セン
サ１０は、電極１３、１３および支持部１４ｂが排気管
２の内部に挿入されるように、排気管２に取り付けられ
ている。

【００３０】図５（ａ）は、炭化水素吸着量センサ１０
の等価回路を示す。同図に示す入力端子１７、１７に、
所定の電圧を印加したときには、電極１３、１３間の抵
抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓは、電極１３のゼオライト
に吸着した炭化水素の吸着量に応じて、同図（ｂ）に示
すように変化する。すなわち、抵抗値Ｒｓは、電極１３
のゼオライトへの炭化水素吸着量が増加するに従って徐
々に低下し、所定範囲Ｍｒ内で大きく低下し、さらにそ
の所定範囲Ｍｒを越えると再度徐々に低下する。一方、
静電容量Ｃｓは、電極１３のゼオライトへの炭化水素吸
着量が増加するに従って徐々に増大し、所定範囲Ｍｃ内
で大きく増大し、さらにその所定範囲Ｍｃを越えると再
度徐々に増大する。

【００３１】なお、炭化水素吸着量センサ１０は、電極
１３、１３間の抵抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓが、セン
サ回路１５内のハーネスの抵抗値Ｒｈおよびハーネスに
よる寄生容量Ｃｐよりもきわめて大きくなるように構成
されている。したがって、電極１３、１３間の抵抗値Ｒ
ｓおよび静電容量Ｃｓは、上記抵抗値Ｒｈおよび寄生容
量Ｃｐに影響を受けることなく、電極１３、１３のゼオ
ライトへの炭化水素吸着量に応じて変化する。

【００３２】上記のように構成された炭化水素吸着量セ
ンサ１０によれば、炭化水素吸着装置４の付近に、ゼオ
ライトを担持した電極１３、１３を互いに対向するよう
に設けることにより、炭化水素吸着装置４のゼオライト
１２と同質の電極を有するセンサを構成することができ
る。上述したように、これらの電極１３、１３のゼオラ
イトに炭化水素が吸着することにより、その吸着量に応
じて、電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃ
ｓが変化する。これにより、電極１３、１３間の抵抗値
Ｒｓおよび静電容量Ｃｓの少なくとも一方の変化を表す
パラメータによって、炭化水素吸着装置４のゼオライト
１２への炭化水素吸着量を検出することが可能となる。
つまり、炭化水素は、炭化水素吸着装置４のゼオライト
１２および電極１３、１３のゼオライトのいずれにも、
ほぼ同一の傾向をもって吸着するため、電極１３、１３
のゼオライトへの炭化水素吸着量を、上記パラメータに
基づきセンサ回路１５によって検出することにより、炭
化水素吸着装置４のゼオライト１２への炭化水素吸着量
を正確に検出することができる。また、ゼオライト１２
の重量を直接計測する従来の検出方法と異なり、炭化水
素吸着装置４を排気管２から取り外すことなく、炭化水
素吸着量を簡易かつ内燃機関１の作動中に検出すること
ができる。

【００３３】また、図５（ｂ）に示すように、炭化水素
吸着量に応じて大きく変化する、電極１３、１３間の抵
抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓのそれぞれの炭化水素吸着
量の所定範囲Ｍｒ、Ｍｃは、相互に合致するのではな
く、一部が重なり合うようになっている。したがって、
電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓの両
方を利用して、炭化水素吸着量を検出することにより、
抵抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓのいずれか一方のみを利
用して検出する場合に比べて、炭化水素吸着量を広範囲
に亘って正確に検出することができる。

【００３４】次に、図６〜図９を参照して、電極１３、
１３間の抵抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓの変化を、種々
のパラメータによって検出する場合について説明する。
以下の説明では、電極間の電圧、発振器による発振
周波数、並びに電極間の収束電圧および収束時間、を
パラメータとする場合について、順に説明する。

【００３５】電極間の電圧をパラメータとした場合図６（ａ）は、電極１３、１３間に所定の直流電圧を印
加する場合の炭化水素吸着量センサ１０の等価回路図を
模式的に示す。この場合の電極１３、１３は、抵抗とし
て機能し、また、抵抗Ｒｉは電極１３、１３に直列に接
続した、センサ回路１５内の抵抗である。このような回
路において、入力端子１７、１７を介して、電極１３、
１３に所定の直流電圧を印加すると、これによって電極
１３、１３間に生じる電圧Ｖｓは、電極１３、１３のゼ
オライトへの炭化水素吸着量が増加するに従って低下す
る。具体的には、電圧Ｖｓは、図６（ｂ）に示すよう
に、電極１３、１３のゼオライトへの炭化水素吸着量が
増加するに従って徐々に低下し、所定範囲Ｍｒ内で大き
く低下し、さらにその所定範囲Ｍｒを越えると再度徐々
に低下する。

【００３６】つまり、上記所定の直流電圧を電極１３、
１３間に印加することによって電極１３、１３間に生じ
る電圧Ｖｓの変化は、電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓの
変化にほぼ合致し、その抵抗値Ｒｓを良好に反映する。
したがって、上記印加によって電極１３、１３間に生じ
る電圧Ｖｓをパラメータとすることにより、炭化水素吸
着装置４のゼオライト１２への炭化水素吸着量を良好に
検出することができる。

【００３７】発振器による発振周波数をパラメータと
した場合図７（ａ）は、センサ回路１５に発振器１９を組み込ん
だ場合の炭化水素吸着量センサ１０の等価回路図を模式
的に示す。この発振器１９は、電極１３、１３間の静電
容量Ｃｓに応じた発振周波数ｆｏｓｃの信号を、出力端
子１８、１８から出力するように構成されている。この
ような回路において、発振器１９による発振周波数ｆｏ
ｓｃは、電極１３、１３のゼオライトへの炭化水素吸着
量が増加するに従って大きくなる。具体的には、発振周
波数ｆｏｓｃは、図７（ｂ）に示すように、電極１３、
１３のゼオライトへの炭化水素吸着量が増加するに従っ
て徐々に増大し、所定範囲Ｍｃ内で大きく増大し、さら
にその所定範囲Ｍｃを越えると再度徐々に増大する。

【００３８】つまり、発振器１９によって出力される発
振周波数ｆｏｓｃの変化は、電極１３、１３間の静電容
量Ｃｓの変化にほぼ合致し、その静電容量Ｃｓを良好に
反映する。したがって、上記発振周波数ｆｏｓｃをパラ
メータとすることにより、炭化水素吸着装置４のゼオラ
イト１２への炭化水素吸着量を良好に検出することがで
きる。

【００３９】なお、上記発振器１９は、電極１３、１３
間の静電容量Ｃｓに応じた発振周波数の信号を出力する
ものに限定されるものではなく、この信号に代えて、ま
たはこの信号とともに、電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓ
に応じた発振周波数の信号を出力するように構成しても
よい。この場合には、発振周波数の変化が、電極１３、
１３間の抵抗値Ｒｓの変化にほぼ合致し、その抵抗値Ｒ
ｓを良好に反映する。その結果、炭化水素吸着装置４の
ゼオライト１２への炭化水素の吸着量をより一層良好に
検出することができる。なお、発振器を、センサ回路１
５の外部、例えばＥＣＵ１１に設けるようにしてもよ
い。

【００４０】電極間の収束電圧および収束時間をパラ
メータとした場合図８（ａ）は、電極１３、１３間に所定の矩形状のパル
ス電圧Ｖｉｎを印加する場合の炭化水素吸着量センサ１
０の等価回路図を模式的に示す。このような回路におい
て、入力端子１７、１７を介して、電極１３、１３間に
上記所定のパルス電圧Ｖｉｎを印加すると、これによっ
て電極１３、１３間には、電極１３、１３のゼオライト
への炭化水素吸着量に応じて、所定の値に収束する電圧
Ｖｓが生じる。この電圧Ｖｓの収束電圧Ｖｓａｔは、電
極１３、１３のゼオライトへの炭化水素吸着量が増加す
るに従って低下する。具体的には、収束電圧Ｖｓａｔ
は、図９に示すように、電極１３、１３のゼオライトへ
の炭化水素吸着量が増加するに従って徐々に低下し、所
定範囲Ｍｒ内で大きく低下し、さらにその所定範囲Ｍｒ
を越えると再度徐々に低下する。一方、収束時間Ｔｒｉ
ｓｅは、電極１３、１３のゼオライトへの炭化水素吸着
量が増加するに従って大きくなる。具体的には、収束時
間Ｔｒｉｓｅは、図９に示すように、電極１３、１３の
ゼオライトへの炭化水素吸着量が増加するに従って徐々
に増大し、所定範囲Ｍｃ内で大きく増大し、さらにその
所定範囲Ｍｃを越えると再度徐々に増大する。

【００４１】つまり、上記所定のパルス電圧を電極１
３、１３に印加したときに電極１３、１３間に生じる電
圧Ｖｓが収束するときの収束電圧Ｖｓａｔおよび収束時
間Ｔｒｉｓｅの変化は、電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓ
および静電容量Ｃｓの変化にそれぞれほぼ合致し、抵抗
値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓをそれぞれ良好に反映する。
したがって、上記収束電圧Ｖｓａｔおよび収束時間Ｔｒ
ｉｓｅの少なくとも一方をパラメータとすることによ
り、炭化水素吸着装置４のゼオライト１２への炭化水素
吸着量を良好に検出することができる。

【００４２】なお、上記第１実施形態では、炭化水素吸
着量センサ１０を、炭化水素吸着装置４の上流側に設け
たが、下流側に設けてもよい。また、炭化水素吸着量セ
ンサ１０の電極１３を３個以上で構成してもよい。この
場合には、電極１３のゼオライトへの炭化水素吸着量
を、より正確に検出することができ、その結果、炭化水
素吸着装置４のゼオライト１２への炭化水素吸着量をよ
り正確に検出することができる。

【００４３】次に、図１０〜図１４を参照しながら、本
発明の第２実施形態による吸着量センサを、水分吸着量
センサとして適用した場合について説明する。なお、以
下の説明では、上記第１実施形態と同一の構成部分につ
いては、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。

【００４４】図１０に示すように、内燃機関１に接続さ
れた排気管２の途中には、三元触媒３と、ゼオライト１
２を有する炭化水素吸着装置４とが、排気ガスの流出方
向に沿って順に設けられ、さらに、炭化水素吸着装置４
の直ぐ下流側には、水分吸着量センサ２０が設けられて
いる。この水分吸着量センサ２０は、炭化水素吸着装置
４のゼオライト１２に吸着した排気ガス中の水分の吸着
量を検出するためのものであり、上記炭化水素吸着量セ
ンサ１０と同じ構成である。すなわち、水分吸着量セン
サ２０は、上記炭化水素吸着量センサ１０と同様に、１
対の電極１３、１３、電極支持体１４およびセンサ回路
１５（水分検出手段）を備えており（図２、図４参
照）、各電極１３の表面には、炭化水素吸着装置４のゼ
オライト１２と同質のゼオライトを担持している。そし
て、この水分吸着量センサ２０は、図１０に示すよう
に、電極１３、１３および支持部１４ｂが排気管２の内
部に挿入されるように、排気管２に取り付けられてい
る。

【００４５】水分吸着量センサ２０は、上記炭化水素吸
着量センサ１０と同様に、図５（ａ）に示す等価回路で
表すことができ、同図に示す入力端子１７、１７に、所
定の電圧が印加されたときには、電極１３、１３間の抵
抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓが、電極１３のゼオライト
に吸着した水分の吸着量に応じて、図１１に示すように
変化する。すなわち、抵抗値Ｒｓは、電極１３のゼオラ
イトへの水分吸着量が増加するに従って徐々に低下し、
所定範囲Ｍｒ内で大きく低下し、さらにその所定範囲Ｍ
ｒを越えると再度徐々に低下する。一方、静電容量Ｃｓ
は、電極１３のゼオライトへの水分吸着量が増加するに
従って徐々に増大し、所定範囲Ｍｃ内で大きく増大し、
さらにその所定範囲Ｍｃを越えると再度徐々に増大す
る。

【００４６】このように、水分吸着量センサ２０におけ
る電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓ
は、図５（ｂ）との比較から明らかなように、炭化水素
吸着量に応じて変化する上記炭化水素吸着量センサ１０
と同様に、電極１３のゼオライトへの水分吸着量に応じ
て変化しており、しかも両センサ１０、２０の抵抗値Ｒ
ｓおよび静電容量Ｃｓの変化特性が同じになっている。
これは、吸着量センサを上記炭化水素吸着量センサ１０
として適用した場合と同様に、炭化水素吸着装置４のゼ
オライト１２および電極１３のゼオライトには、水分が
ほぼ同一の傾向をもって吸着するからである。したがっ
て、上記構成の水分吸着量センサ２０を、炭化水素吸着
装置４の付近に設けることにより、電極１３、１３間の
抵抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓの少なくとも一方の変化
を表すパラメータによって、炭化水素吸着装置４のゼオ
ライト１２への水分吸着量を正確に検出することができ
る。

【００４７】一般に、エンジンの冷間始動直後など、排
気ガスの温度が低い場合（例えば、１００℃未満）に
は、排気ガスに炭化水素よりも水分が多く含まれてお
り、他方、排気ガスの温度が高い場合には、排気ガスに
炭化水素が多く含まれている。したがって、例えば排気
ガスの温度を検出する温度センサや、あるいは排気ガス
の成分を検出するガスセンサなどを、本発明の吸着量セ
ンサの付近に設けることで、排気ガス中の主成分を特定
し、その吸着量センサを、炭化水素吸着量センサあるい
は水分吸着量センサとして用いることが可能である。つ
まり、単一の吸着量センサを、炭化水素吸着量センサお
よび水分吸着量センサの両方に兼用することができる。
そして、吸着量センサを炭化水素吸着量センサとして用
いたときには、炭化水素吸着装置４のゼオライト１２に
吸着した炭化水素吸着量を検出することができ、一方、
吸着量センサを水分吸着量センサとして用いたときに
は、ゼオライト１２に吸着した水分吸着量を検出するこ
とができる。もちろん、排気ガス中に炭化水素と水分が
混在するような場合にも、吸着量センサを、炭化水素お
よび水分の両者の吸着量を検出するセンサとして用いる
ことができる。これらのようにして、ゼオライト１２へ
の炭化水素吸着量や水分吸着量を検出することにより、
そのゼオライト１２の劣化を検出することができる。

【００４８】また、炭化水素吸着装置４のゼオライト１
２における水分吸着能力と炭化水素吸着能力とは、比例
関係にあると考えられることから、本実施形態のよう
に、水分吸着量センサ２０を炭化水素吸着装置４の下流
側に設けた場合には特に、ゼオライト１２の劣化を適切
に検出することができる。つまり、炭化水素吸着装置４
のゼオライト１２が劣化していない場合には、排気ガス
中の水分の多くがゼオライト１２に吸着されることで、
水分吸着量センサ２０によって、炭化水素吸着装置４を
通過した排気ガス中には水分が少ないと判別される。こ
の判別結果により、炭化水素吸着装置４のゼオライト１
２には、水分に加えて炭化水素も多く吸着され、ゼオラ
イト１２が劣化していないと推定することができる。一
方、炭化水素吸着装置４のゼオライト１２が劣化してい
る場合には、排気ガス中の水分がゼオライト１２にあま
り吸着されないことで、水分吸着量センサ２０によっ
て、炭化水素吸着装置４を通過した排気ガス中には水分
が多いと判別される。この判別結果により、ゼオライト
１２には、水分に加えて炭化水素もあまり吸着されず、
ゼオライト１２が劣化していると推定することができ
る。したがって、上述したように、水分吸着量センサ２
０を炭化水素吸着装置４の下流側に設けた本実施形態で
は特に、炭化水素吸着装置４のゼオライト１２の劣化を
適切に検出することができる。

【００４９】本実施形態では、上記第１実施形態と同様
に、電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓおよび静電容量Ｃｓ
の変化を、電極間の電圧、発振器による発振周波
数、並びに電極間の収束電圧および収束時間をパラメ
ータとして検出することも可能である。以下、これらを
パラメータとする場合について、図１２〜１４を参照し
ながら、順に簡単に説明する。

【００５０】電極間の電圧をパラメータとした場合図１２に示すグラフは、第１実施形態の図６（ｂ）のグ
ラフに相当するものであり、電極１３、１３間に所定の
直流電圧を印加することによって電極１３、１３間に生
じる電圧Ｖｓが、電極１３のゼオライトへの水分吸着量
の増加に従って低下することを示している（水分吸着量
センサ２０の等価回路図は図６（ａ）参照）。このよう
に、電極１３、１３間に所定の直流電圧を印加すること
によって電極１３、１３間に生じる電圧Ｖｓの変化は、
電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓの変化にほぼ合致し、そ
の抵抗値Ｒｓを良好に反映する。したがって、上記印加
によって電極１３、１３間に生じる電圧Ｖｓをパラメー
タとすることにより、炭化水素吸着装置４のゼオライト
１２への水分吸着量を良好に検出することができる。

【００５１】発振器による発振周波数をパラメータと
した場合図１３に示すグラフは、第１実施形態の図７（ｂ）のグ
ラフに相当するものであり、発振器１９による発振周波
数ｆｏｓｃが、電極１３のゼオライトへの水分吸着量の
増加に従って増大することを示している（水分吸着量セ
ンサ２０の等価回路図は図７（ａ）参照）。このよう
に、発振器１９による発振周波数ｆｏｓｃの変化は、電
極１３、１３間の静電容量Ｃｓの変化にほぼ合致し、そ
の静電容量Ｃｓを良好に反映する。したがって、上記発
振周波数ｆｏｓｃをパラメータとすることにより、炭化
水素吸着装置４のゼオライト１２への水分吸着量を良好
に検出することができる。

【００５２】電極間の収束電圧および収束時間をパラ
メータとした場合図１４に示すグラフは、第１実施形態の図９のグラフに
相当するものであり、電極１３、１３間に所定の矩形状
のパルス電圧Ｖｉｎを印加することによって電極１３、
１３間に生じる電圧Ｖｓの収束電圧Ｖｓａｔが、電極１
３のゼオライトへの水分吸着量の増加に従って低下する
ことを示し、一方、電圧Ｖｓの収束時間Ｔｒｉｓｅが、
水分吸着量の増加に従って増大することを示している
（水分吸着量センサ２０の等価回路図は図８（ａ）参
照）。このように、電極１３、１３間に所定のパルス電
圧を印加することによって電極１３、１３間に生じる電
圧Ｖｓの収束電圧Ｖｓａｔおよび収束時間Ｔｒｉｓｅの
変化は、電極１３、１３間の抵抗値Ｒｓおよび静電容量
Ｃｓの変化にそれぞれほぼ合致し、抵抗値Ｒｓおよび静
電容量Ｃｓをそれぞれ良好に反映する。したがって、上
記収束電圧Ｖｓａｔおよび収束時間Ｔｒｉｓｅの少なく
とも一方をパラメータとすることにより、炭化水素吸着
装置４のゼオライト１２への水分吸着量を良好に検出す
ることができる。

【００５３】なお、上記第２実施形態では、水分吸着量
センサ２０を、炭化水素吸着装置４の下流側に設けた
が、上流側に設けてもよく、また、水分吸着量センサ２
０の電極１３を３個以上で構成してもよい。

【００５４】また、第２実施形態では、水分吸着量セン
サ２０を、上記炭化水素吸着装置４のゼオライト１２へ
の水分吸着量を検出するための吸着量センサとして適用
したが、この水分吸着量センサ２０は、炭化水素吸着装
置４の水分吸着量を検出するものに限定されるものでは
ない。例えば、排気ガス中の水分を吸着するゼオライト
を有する水分吸着装置の水分吸着量を検出するための吸
着量センサとして適用することもできる。また、このよ
うな水分吸着装置における水分の吸着剤は、ゼオライト
に限定されるものではなく、その他の適当な吸着剤を使
用してもよく、この場合には、第２実施形態で示したよ
うな電極１３、１３に、ゼオライトを担持させるか、あ
るいはその吸着剤と同質のものを電極１３、１３に担持
させることで、水分吸着装置の水分吸着量を検出するこ
とが可能である。

【００５５】さらに、水分吸着量センサ２０は、上記水
分吸着装置自体の水分吸着量を検出するものに限定され
るものではなく、排気ガス中の水分量を直接検出するよ
うな水分量センサとして適用することもできる。さらに
また、水分吸着量センサ２０は、上記のような水分量セ
ンサのみならず、自身が配置された雰囲気中の水分量を
直接検出するような水分量センサとしても適用すること
ができる。これらのように、水分吸着量センサ２０を水
分量センサとして適用した場合も、第２実施形態と同様
の作用、効果を得ることができる。

【００５６】また、上記第１実施形態で示した炭化水素
吸着量センサおよび第２実施形態で示した水分吸着量セ
ンサの細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明
の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の吸着量セ
ンサは、エンジンの作動中であっても、炭化水素吸着装
置のゼオライトへの炭化水素吸着量や水分吸着量を正確
に検出することができるなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る吸着量センサを炭
化水素吸着量センサとして排気管に組み込んだ状態の概
略構成を示すブロック図である。

【図２】炭化水素吸着量センサを示す図であり、（ａ）
はセンサの外観を示す斜視図であり、（ｂ）は電極の外
観を示す斜視図である。

【図３】図２の電極と形状の異なる櫛歯状の電極の外観
を示す斜視図である。

【図４】炭化水素吸着量センサを示すブロック図であ
る。

【図５】（ａ）は炭化水素吸着量センサの等価回路図で
あり、（ｂ）はゼオライトへの炭化水素吸着量と、電極
間の抵抗値および静電容量との関係を示すグラフであ
る。

【図６】電極間に所定の直流電圧を印加し、電極間に生
じる電圧をパラメータとする場合を説明する図であり、
（ａ）は炭化水素吸着量センサの模式的な等価回路図、
（ｂ）はゼオライトへの炭化水素吸着量と、電極間に生
じる電圧との関係を示すグラフである。

【図７】発振器による発振周波数の信号を出力させ、そ
の発振周波数をパラメータとする場合を説明する図であ
り、（ａ）は炭化水素吸着量センサの模式的な等価回路
図、（ｂ）はゼオライトへの炭化水素吸着量と、発振周
波数との関係を示すグラフである。

【図８】電極間にパルス電圧を印加し、電極間に生じる
電圧が収束するときの収束電圧および収束時間をパラメ
ータとする場合を説明する図であり、（ａ）は炭化水素
吸着量センサの模式的な等価回路図、（ｂ）はパルス電
圧と、これに対応する収束電圧および収束時間との関係
を示す波形図である。

【図９】電極間にパルス電圧を印加したときの、ゼオラ
イトへの炭化水素吸着量と、収束電圧および収束時間と
の関係を示すグラフである。

【図１０】本発明の第２実施形態に係る吸着量センサを
水分吸着量センサとして排気管に組み込んだ状態の概略
構成を示すブロック図である。

【図１１】ゼオライトへの水分吸着量と、電極間の抵抗
値および静電容量との関係を示すグラフである。

【図１２】電極間に所定の直流電圧を印加し、電極間に
生じる電圧をパラメータとする場合を説明する図であ
り、ゼオライトへの水分吸着量と、電極間に生じる電圧
との関係を示すグラフである。

【図１３】発振器による発振周波数の信号を出力させ、
その発振周波数をパラメータとする場合を説明する図で
あり、ゼオライトへの水分吸着量と、発振周波数との関
係を示すグラフである。

【図１４】電極間にパルス電圧を印加したときの、ゼオ
ライトへの水分吸着量と、収束電圧および収束時間との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１内燃機関４炭化水素吸着装置１０炭化水素吸着量センサ１２ゼオライト１３電極１５センサ回路（炭化水素検出手段、水分検出手
段）１９発振器２０水分吸着量センサＲｓ抵抗値Ｃｓ静電容量

フロントページの続き (72)発明者芳賀剛志埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者遠藤哲雄埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者上野将樹埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者安井裕司埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 2G046 AA03 AA18 AA32 BA09 CA07 DA05 DC14 DD01 EA04 EB01 FB03 FE03 FE23 FE38 2G060 AA03 AB16 AB19 AC01 AE19 AF02 AF04 AF07 AF10 AG11 BA09 BB07 BB15 HA03 HC07 HE01 KA01 KA08 3G091 AA02 AA17 AB03 AB10 BA03 BA14 BA15 BA19 BA31 BA39 EA33 EA37 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FC02 FC07 GB09Y HA19 HA36 HA37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス中の炭化水素をゼオライトによ
って吸着する炭化水素吸着装置の前記ゼオライトへの炭
化水素吸着量を検出するための吸着量センサであって、前記炭化水素吸着装置の付近に、互いに対向するように
設けられ、ゼオライトを担持した複数の電極と、これら複数の電極間の抵抗値および静電容量の少なくと
も一方の変化を表すパラメータにより、前記炭化水素吸
着量を検出する炭化水素検出手段と、を備えていることを特徴とする吸着量センサ。
【請求項２】排気ガス中の炭化水素および水分をゼオ
ライトによって吸着する炭化水素吸着装置の前記ゼオラ
イトへの水分吸着量を検出するための吸着量センサであ
って、前記炭化水素吸着装置の付近に、互いに対向するように
設けられ、ゼオライトを担持した複数の電極と、これら複数の電極間の抵抗値および静電容量の少なくと
も一方の変化を表すパラメータにより、前記水分吸着量
を検出する水分検出手段と、を備えていることを特徴とする吸着量センサ。
【請求項３】前記パラメータは、前記複数の電極間に
所定の直流電圧が印加されたときに前記複数の電極間に
生じる電圧であることを特徴とする請求項１または２に
記載の吸着量センサ。
【請求項４】前記複数の電極間の抵抗値および静電容
量の少なくとも一方に応じた発振周波数の信号を出力す
る発振器をさらに備え、前記パラメータは、前記発振器の前記発振周波数である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の吸着量セン
サ。
【請求項５】前記パラメータは、前記複数の電極間に
パルス状の電圧が印加されたときに前記複数の電極間に
生じる電圧が収束するときの収束電圧および収束時間の
少なくとも一方であることを特徴とする請求項１または
２に記載の吸着量センサ。