JP2002310986A - 排気ガスセンサ - Google Patents
排気ガスセンサInfo
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- JP2002310986A JP2002310986A JP2001121400A JP2001121400A JP2002310986A JP 2002310986 A JP2002310986 A JP 2002310986A JP 2001121400 A JP2001121400 A JP 2001121400A JP 2001121400 A JP2001121400 A JP 2001121400A JP 2002310986 A JP2002310986 A JP 2002310986A
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- oxygen
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気ガス中の酸素濃度を正確に検出する。
【解決手段】 印加した電圧レベルに比例した量の酸素
を排気ガスから排出し、排気ガス中の酸素濃度を一定濃
度にまで低下させ、汲み出した酸素量に比例した量の電
流が流れるように構成された第１処理手段５５，５６
と、これにより処理された排気ガス中のＮＯX を窒素と
酸素とに分解し、分解された酸素の濃度からＮＯX 濃度
を算出する手段と、第１の処理手段における酸素濃度に
基づいて第１処理手段における酸素濃度が一定濃度とな
るように電圧レベルを制御する手段と、排気ガスの空燃
比が理論空燃比であるときに第１処理手段内の電流量を
基準量として第１処理手段内の電流量から第１処理手段
による処理前の酸素濃度を検出する第２検出手段５５，
５８とを具備する。第１処理手段が理論空燃比の排気ガ
ス中の酸素濃度を検出したときに第１処理手段内の電流
量を基準量とする。
を排気ガスから排出し、排気ガス中の酸素濃度を一定濃
度にまで低下させ、汲み出した酸素量に比例した量の電
流が流れるように構成された第１処理手段５５，５６
と、これにより処理された排気ガス中のＮＯX を窒素と
酸素とに分解し、分解された酸素の濃度からＮＯX 濃度
を算出する手段と、第１の処理手段における酸素濃度に
基づいて第１処理手段における酸素濃度が一定濃度とな
るように電圧レベルを制御する手段と、排気ガスの空燃
比が理論空燃比であるときに第１処理手段内の電流量を
基準量として第１処理手段内の電流量から第１処理手段
による処理前の酸素濃度を検出する第２検出手段５５，
５８とを具備する。第１処理手段が理論空燃比の排気ガ
ス中の酸素濃度を検出したときに第１処理手段内の電流
量を基準量とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気ガスセンサに関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】例えば内燃機関から排出される排気ガス
中の酸素濃度とＮＯX 濃度とを検出することができるガ
スセンサシステムが特開平１１−３０４７５８号公報に
開示されている。当該公報に記載のシステムは排気ガス
中の酸素濃度に比例した量の電流が流れるようになって
いる回路を具備し、この回路内を流れる電流量から排気
ガス中の酸素濃度が算出される。このように排気ガス中
の酸素濃度に比例して発生する電流の量から排気ガス中
の酸素濃度を算出するタイプのシステムでは酸素濃度を
算出するときに基準となる基準電流量と単位酸素濃度に
相当する単位電流量とを組み合わせて用いて上記回路内
を流れている電流の量から排気ガス中の酸素濃度が算出
される。
中の酸素濃度とＮＯX 濃度とを検出することができるガ
スセンサシステムが特開平１１−３０４７５８号公報に
開示されている。当該公報に記載のシステムは排気ガス
中の酸素濃度に比例した量の電流が流れるようになって
いる回路を具備し、この回路内を流れる電流量から排気
ガス中の酸素濃度が算出される。このように排気ガス中
の酸素濃度に比例して発生する電流の量から排気ガス中
の酸素濃度を算出するタイプのシステムでは酸素濃度を
算出するときに基準となる基準電流量と単位酸素濃度に
相当する単位電流量とを組み合わせて用いて上記回路内
を流れている電流の量から排気ガス中の酸素濃度が算出
される。
【０００３】ところでこうした基準電流量や単位電流量
はそのときの回路の状態により初期の値から変化するこ
とがある。したがって排気ガス中の酸素濃度を正確に検
出するためには適時に現在、酸素濃度の算出に用いられ
ている基準電流量や単位電流量を変化後の値に更新する
必要がある。基準電流量や単位電流量は回路温度が変化
すると変化するので上記公報に記載のガスセンサシステ
ムでは回路温度ごとに基準電流量や単位電流量に対する
補正量を予め実験により求めておき、ガスセンサシステ
ム使用中に検出される回路温度に応じて補正量を選び出
し、この補正量により基準電流量や単位電流量を補正す
るようにしている。
はそのときの回路の状態により初期の値から変化するこ
とがある。したがって排気ガス中の酸素濃度を正確に検
出するためには適時に現在、酸素濃度の算出に用いられ
ている基準電流量や単位電流量を変化後の値に更新する
必要がある。基準電流量や単位電流量は回路温度が変化
すると変化するので上記公報に記載のガスセンサシステ
ムでは回路温度ごとに基準電流量や単位電流量に対する
補正量を予め実験により求めておき、ガスセンサシステ
ム使用中に検出される回路温度に応じて補正量を選び出
し、この補正量により基準電流量や単位電流量を補正す
るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが実際には基準
電流量や単位電流量を変化させるファクターは回路温度
以外にもあり、したがって実験により予め求められた回
路温度に関する補正量に基づいて基準電流量や単位電流
量を補正しても斯くして補正された基準電流量や単位電
流量は真の値とはならない。このため上記公報に記載の
ガスセンサシステムにおいては排気ガス中の酸素濃度は
正確には検出されない。
電流量や単位電流量を変化させるファクターは回路温度
以外にもあり、したがって実験により予め求められた回
路温度に関する補正量に基づいて基準電流量や単位電流
量を補正しても斯くして補正された基準電流量や単位電
流量は真の値とはならない。このため上記公報に記載の
ガスセンサシステムにおいては排気ガス中の酸素濃度は
正確には検出されない。
【０００５】もちろん回路温度以外に基準電流量や単位
電流量を変化させるファクターを選択し、これらファク
ターごとに補正量を予め実験により求めておき、これら
補正量により基準電流量や単位電流量を補正すれば真の
値の基準電流量や単位電流量を得ることはできる。しか
しながら基準電流量や単位電流量を変化させるファクタ
ーを全て選び出すことは困難である。いずれにしても排
気ガス中の酸素濃度は正確には検出されない。
電流量を変化させるファクターを選択し、これらファク
ターごとに補正量を予め実験により求めておき、これら
補正量により基準電流量や単位電流量を補正すれば真の
値の基準電流量や単位電流量を得ることはできる。しか
しながら基準電流量や単位電流量を変化させるファクタ
ーを全て選び出すことは困難である。いずれにしても排
気ガス中の酸素濃度は正確には検出されない。
【０００６】こうした事情に鑑み本発明の目的は排気ガ
ス中の酸素濃度を正確に検出することにある。
ス中の酸素濃度を正確に検出することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明では、印加した電圧レベルに比例した量
の酸素を排気ガスから排出し、該排気ガス中の酸素濃度
を一定濃度にまで低下させ、汲み出した酸素量に比例し
た量の電流が流れるように構成された第１の処理手段
と、該第１の処理手段により処理された排気ガス中のＮ
ＯX を窒素と酸素とに分解するための第２の処理手段
と、該第２の処理手段により分解されて生成された酸素
の濃度を検出し、該検出された酸素濃度から排気ガス中
のＮＯX 濃度を算出するＮＯX 濃度算出手段と、上記第
１の処理手段における排気ガス中の酸素濃度を検出する
第１の酸素濃度検出手段と、該第１の酸素濃度検出手段
により検出された酸素濃度に基づいて上記第１の処理手
段における排気ガス中の酸素濃度が一定濃度となるよう
に上記第１の処理手段により印加される電圧レベルを制
御する制御手段と、排気ガスの空燃比が理論空燃比であ
るときに上記第１の処理手段内を流れる電流の量を基準
電流量として第１の処理手段内を流れる電流の量から第
１の処理手段により処理される前の排気ガス中の酸素濃
度を検出する第２の酸素濃度検出手段とを具備する排気
ガスセンサにおいて、上記第１の酸素濃度検出手段が理
論空燃比の排気ガス中の酸素濃度に等しい酸素濃度を検
出したときに第１の処理手段内を流れる電流の量を検出
し、該検出された電流量を第２の酸素濃度検出手段にて
用いる基準電流量とする。これによれば第１の酸素濃度
検出手段が理論空燃比の排気ガス中の酸素濃度を検出し
たときに基準電流量が更新される。
に１番目の発明では、印加した電圧レベルに比例した量
の酸素を排気ガスから排出し、該排気ガス中の酸素濃度
を一定濃度にまで低下させ、汲み出した酸素量に比例し
た量の電流が流れるように構成された第１の処理手段
と、該第１の処理手段により処理された排気ガス中のＮ
ＯX を窒素と酸素とに分解するための第２の処理手段
と、該第２の処理手段により分解されて生成された酸素
の濃度を検出し、該検出された酸素濃度から排気ガス中
のＮＯX 濃度を算出するＮＯX 濃度算出手段と、上記第
１の処理手段における排気ガス中の酸素濃度を検出する
第１の酸素濃度検出手段と、該第１の酸素濃度検出手段
により検出された酸素濃度に基づいて上記第１の処理手
段における排気ガス中の酸素濃度が一定濃度となるよう
に上記第１の処理手段により印加される電圧レベルを制
御する制御手段と、排気ガスの空燃比が理論空燃比であ
るときに上記第１の処理手段内を流れる電流の量を基準
電流量として第１の処理手段内を流れる電流の量から第
１の処理手段により処理される前の排気ガス中の酸素濃
度を検出する第２の酸素濃度検出手段とを具備する排気
ガスセンサにおいて、上記第１の酸素濃度検出手段が理
論空燃比の排気ガス中の酸素濃度に等しい酸素濃度を検
出したときに第１の処理手段内を流れる電流の量を検出
し、該検出された電流量を第２の酸素濃度検出手段にて
用いる基準電流量とする。これによれば第１の酸素濃度
検出手段が理論空燃比の排気ガス中の酸素濃度を検出し
たときに基準電流量が更新される。
【０００８】２番目の発明では１番目の発明において、
上記第１の酸素濃度検出手段が排気ガス中の酸素濃度に
応じた電圧を発生し、該第１の酸素濃度検出手段が発生
する電圧は排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比の排気ガ
ス中の酸素濃度よりも高いときには略零の一定の値をと
り、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比の排気ガス中の
酸素濃度に近づくと急激に増大し、排気ガス中の酸素濃
度が理論空燃比の排気ガス中の酸素濃度を越えて低くな
ると零より大きな略一定の値をとる。
上記第１の酸素濃度検出手段が排気ガス中の酸素濃度に
応じた電圧を発生し、該第１の酸素濃度検出手段が発生
する電圧は排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比の排気ガ
ス中の酸素濃度よりも高いときには略零の一定の値をと
り、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比の排気ガス中の
酸素濃度に近づくと急激に増大し、排気ガス中の酸素濃
度が理論空燃比の排気ガス中の酸素濃度を越えて低くな
ると零より大きな略一定の値をとる。
【０００９】３番目の発明では１番目の発明において、
内燃機関の燃焼室に接続された排気通路内に配置された
請求項１に記載の排気ガスセンサにおいて、上記第２の
酸素濃度検出手段が排気ガス中の酸素濃度が変化したと
きにその酸素濃度の変化量に対応して変化した第１の処
理手段内を流れる電流の量を単位電流量とし、該単位電
流量と基準電流量と第１の処理手段内を流れる電流量と
から排気ガス中の酸素濃度を検出し、燃焼室内への燃料
供給が停止されたときに上記第１の処理手段内を流れる
電流量と上記基準電流量とから単位電流量が算出され
る。
内燃機関の燃焼室に接続された排気通路内に配置された
請求項１に記載の排気ガスセンサにおいて、上記第２の
酸素濃度検出手段が排気ガス中の酸素濃度が変化したと
きにその酸素濃度の変化量に対応して変化した第１の処
理手段内を流れる電流の量を単位電流量とし、該単位電
流量と基準電流量と第１の処理手段内を流れる電流量と
から排気ガス中の酸素濃度を検出し、燃焼室内への燃料
供給が停止されたときに上記第１の処理手段内を流れる
電流量と上記基準電流量とから単位電流量が算出され
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明を筒内噴射式火花点
火機関に適用した場合を示している。しかしながら本発
明は圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。図１
を参照すると１は機関本体、２はシリンダブロック、３
はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシ
リンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５は
ピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼
室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排
気ポートを夫々示す。図１に示したようにシリンダヘッ
ド４の内壁面の中央部には点火栓１０が配置され、シリ
ンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置さ
れる。またピストン３の頂面上には燃料噴射弁１１の下
方から点火栓１０の下方まで延びるキャビティ１２が形
成されている。
火機関に適用した場合を示している。しかしながら本発
明は圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。図１
を参照すると１は機関本体、２はシリンダブロック、３
はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシ
リンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５は
ピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼
室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排
気ポートを夫々示す。図１に示したようにシリンダヘッ
ド４の内壁面の中央部には点火栓１０が配置され、シリ
ンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置さ
れる。またピストン３の頂面上には燃料噴射弁１１の下
方から点火栓１０の下方まで延びるキャビティ１２が形
成されている。
【００１１】各気筒の吸気ポート７は夫々対応する吸気
枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージ
タンク１４は吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６
を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気
ダクト１５内にはステップモータ１７によって駆動され
るスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気
ポート９は排気マニホルド１９に連結され、この排気マ
ニホルド１９は酸化触媒または三元触媒２０を内蔵した
触媒コンバータ２１および排気管２２を介してＮＯX 吸
収剤２３を内蔵したケーシング２４に連結される。排気
マニホルド１９とサージタンク１４とは再循環排気ガス
（以下、ＥＧＲガスという）導管２６を介して互いに連
結され、このＥＧＲガス導管２６内にはＥＧＲガス制御
弁２７が配置される。
枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージ
タンク１４は吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６
を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気
ダクト１５内にはステップモータ１７によって駆動され
るスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気
ポート９は排気マニホルド１９に連結され、この排気マ
ニホルド１９は酸化触媒または三元触媒２０を内蔵した
触媒コンバータ２１および排気管２２を介してＮＯX 吸
収剤２３を内蔵したケーシング２４に連結される。排気
マニホルド１９とサージタンク１４とは再循環排気ガス
（以下、ＥＧＲガスという）導管２６を介して互いに連
結され、このＥＧＲガス導管２６内にはＥＧＲガス制御
弁２７が配置される。
【００１２】電子制御ユニット３１はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続
されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具
備する。エアフロメータ１６は吸入空気量に比例した出
力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３
８を介して入力ポート３６に入力される。排気マニホル
ド１９には空燃比を検出するための空燃比センサ２８が
取付けられ、この空燃比センサ２８の出力信号が対応す
るＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力され
る。またＮＯX 吸収剤２３を内蔵したケーシング２４の
出口に接続された排気管２５内には排気ガス中のＮＯX
濃度およびアンモニア濃度を共に検出可能なＮＯX アン
モニアセンサ２９と、空燃比センサ３０とが配置され、
これらＮＯX アンモニアセンサ２９および空燃比センサ
３０の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力
ポート３６に入力される。
ュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続
されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具
備する。エアフロメータ１６は吸入空気量に比例した出
力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３
８を介して入力ポート３６に入力される。排気マニホル
ド１９には空燃比を検出するための空燃比センサ２８が
取付けられ、この空燃比センサ２８の出力信号が対応す
るＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力され
る。またＮＯX 吸収剤２３を内蔵したケーシング２４の
出口に接続された排気管２５内には排気ガス中のＮＯX
濃度およびアンモニア濃度を共に検出可能なＮＯX アン
モニアセンサ２９と、空燃比センサ３０とが配置され、
これらＮＯX アンモニアセンサ２９および空燃比センサ
３０の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力
ポート３６に入力される。
【００１３】またアクセルペダル４０にはアクセルペダ
ル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷セ
ンサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応
するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力され
る。クランク角センサ４２は例えばクランクシャフトが
３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パル
スが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこの
クランク角センサ４２の出力パルスから機関回転数が計
算される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３
９を介して点火栓１０、燃料噴射弁１１、ステップモー
タ１７およびＥＧＲ制御弁２７に接続される。
ル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷セ
ンサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応
するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力され
る。クランク角センサ４２は例えばクランクシャフトが
３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パル
スが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこの
クランク角センサ４２の出力パルスから機関回転数が計
算される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３
９を介して点火栓１０、燃料噴射弁１１、ステップモー
タ１７およびＥＧＲ制御弁２７に接続される。
【００１４】次に図２を参照しつつ図１に示したＮＯX
アンモニアセンサ２９のセンサ部の構造について簡単に
説明する。図２を参照するとＮＯX アンモニアセンサ２
９のセンサ部は互いに積層された６つの酸化ジルコニア
等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなり、これら６
つの固体電解質層を以下、上から順に第１層Ｌ1 、第２
層Ｌ2 、第３層Ｌ3 、第４層Ｌ4 、第５層Ｌ5 、第６層
Ｌ6 と称する。
アンモニアセンサ２９のセンサ部の構造について簡単に
説明する。図２を参照するとＮＯX アンモニアセンサ２
９のセンサ部は互いに積層された６つの酸化ジルコニア
等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなり、これら６
つの固体電解質層を以下、上から順に第１層Ｌ1 、第２
層Ｌ2 、第３層Ｌ3 、第４層Ｌ4 、第５層Ｌ5 、第６層
Ｌ6 と称する。
【００１５】図２を参照すると第１層Ｌ1 と第３層Ｌ3
との間に例えば多孔質のまたは細孔が形成されている第
１の拡散律速部材５０と第２の拡散律速部材５１とが配
置されており、これら拡散律速部材５０，５１間には第
１室５２が形成され、第２の拡散律速部材５１と第２層
Ｌ2 との間には第２室５３が形成されている。また第３
層Ｌ3 と第５層Ｌ5 との間には外気に連通している大気
室５４が形成されている。一方、第１の拡散律速部材５
０の外端面は排気ガスと接触している。したがって排気
ガスは第１の拡散律速部材５０を介して第１室５２内に
流入し、斯くして第１室５２内は排気ガスで満たされて
いる。
との間に例えば多孔質のまたは細孔が形成されている第
１の拡散律速部材５０と第２の拡散律速部材５１とが配
置されており、これら拡散律速部材５０，５１間には第
１室５２が形成され、第２の拡散律速部材５１と第２層
Ｌ2 との間には第２室５３が形成されている。また第３
層Ｌ3 と第５層Ｌ5 との間には外気に連通している大気
室５４が形成されている。一方、第１の拡散律速部材５
０の外端面は排気ガスと接触している。したがって排気
ガスは第１の拡散律速部材５０を介して第１室５２内に
流入し、斯くして第１室５２内は排気ガスで満たされて
いる。
【００１６】一方、第１室５２に面する第１層Ｌ1 の内
周面上には陰極側第１ポンプ電極５５が形成され、第１
層Ｌ1 の外周面上には陽極側第１ポンプ電極５６が形成
されており、これら第１ポンプ電極５５，５６間には第
１ポンプ電圧源５７により電圧が印加される。第１ポン
プ電極５５，５６間に電圧が印加されると第１室５２内
の排気ガス中に含まれる酸素が陰極側第１ポンプ電極５
５と接触して酸素イオンとなり、この酸素イオンは第１
層Ｌ1 内を陽極側第１ポンプ電極５６に向けて流れる。
したがって第１室５２内の排気ガス中に含まれる酸素は
第１層Ｌ1 内を移動して外部に汲み出されることにな
り、このとき外部に汲み出される酸素量は第１ポンプ電
圧源５７の電圧が高くなるほど多くなる。
周面上には陰極側第１ポンプ電極５５が形成され、第１
層Ｌ1 の外周面上には陽極側第１ポンプ電極５６が形成
されており、これら第１ポンプ電極５５，５６間には第
１ポンプ電圧源５７により電圧が印加される。第１ポン
プ電極５５，５６間に電圧が印加されると第１室５２内
の排気ガス中に含まれる酸素が陰極側第１ポンプ電極５
５と接触して酸素イオンとなり、この酸素イオンは第１
層Ｌ1 内を陽極側第１ポンプ電極５６に向けて流れる。
したがって第１室５２内の排気ガス中に含まれる酸素は
第１層Ｌ1 内を移動して外部に汲み出されることにな
り、このとき外部に汲み出される酸素量は第１ポンプ電
圧源５７の電圧が高くなるほど多くなる。
【００１７】一方、大気室５４に面する第３層Ｌ3 の内
周面上には基準電極５８が形成されている。ところで酸
素イオン伝導性固体電解質では固体電解質層の両側にお
いて酸素濃度に差があると酸素濃度の高い側から酸素濃
度の低い側に向けて固体電解質層内を酸素イオンが移動
する。図２に示した例では大気室５４内の酸素濃度の方
が第１室５２内の酸素濃度よりも高いので大気室５４内
の酸素は基準電極５８と接触することにより電荷を受け
取って酸素イオンとなり、この酸素イオンは第３層Ｌ
3 、第２層Ｌ2 および第１層Ｌ1 内を移動し、陰極側第
１ポンプ電極５５において電荷を放出する。その結果、
基準電極５８と陰極側第１ポンプ電極５５との間に符号
５９で示した電圧Ｖ0 が発生する。この電圧Ｖ0 は大気
圧室５４内と第１室５２内との酸素濃度差に比例する。
周面上には基準電極５８が形成されている。ところで酸
素イオン伝導性固体電解質では固体電解質層の両側にお
いて酸素濃度に差があると酸素濃度の高い側から酸素濃
度の低い側に向けて固体電解質層内を酸素イオンが移動
する。図２に示した例では大気室５４内の酸素濃度の方
が第１室５２内の酸素濃度よりも高いので大気室５４内
の酸素は基準電極５８と接触することにより電荷を受け
取って酸素イオンとなり、この酸素イオンは第３層Ｌ
3 、第２層Ｌ2 および第１層Ｌ1 内を移動し、陰極側第
１ポンプ電極５５において電荷を放出する。その結果、
基準電極５８と陰極側第１ポンプ電極５５との間に符号
５９で示した電圧Ｖ0 が発生する。この電圧Ｖ0 は大気
圧室５４内と第１室５２内との酸素濃度差に比例する。
【００１８】図２に示した例ではこの電圧Ｖ0 が第１室
５２内の酸素濃度が１p.p.m.のときに生ずる電圧に一致
するように第１ポンプ電圧源５７の電圧がフィードバッ
ク制御される。すなわち、第１室５２内の酸素は第１室
５２内の酸素濃度が１p.p.m.となるように第１層Ｌ1 を
通って汲み出され、それによって第１室５２内の酸素濃
度が１p.p.m.に維持される。
５２内の酸素濃度が１p.p.m.のときに生ずる電圧に一致
するように第１ポンプ電圧源５７の電圧がフィードバッ
ク制御される。すなわち、第１室５２内の酸素は第１室
５２内の酸素濃度が１p.p.m.となるように第１層Ｌ1 を
通って汲み出され、それによって第１室５２内の酸素濃
度が１p.p.m.に維持される。
【００１９】なお陰極側第１ポンプ電極５５はＮＯX に
対しては還元性の低い材料、例えば金Ａｕと白金Ｐｔと
の合金から形成されており、したがって排気ガス中に含
まれるＮＯX は第１室５２内ではほとんど還元されな
い。したがってこのＮＯX は第２の拡散律速部材５１を
通って第２室５３内に流入する。一方、第２室５３に面
する第１層Ｌ1 の内周面上には陰極側第２ポンプ電極６
０が形成されており、この陰極側第２ポンプ電極６０と
陽極側第１ポンプ電極５５６との間には第２ポンプ電圧
源６１により電圧が印加される。これらポンプ電極６
０，５６間に電圧が印加されると第２室５３内の排気ガ
ス中に含まれる酸素が陰極側第２ポンプ電極６０と接触
して酸素イオンとなり、この酸素イオンは第１層Ｌ1 内
を陽極側第１ポンプ電極５６に向けて流れる。したがっ
て第２室５３内の排気ガス中に含まれる酸素は第１層Ｌ
1 内を移動して外部に汲み出されることになり、このと
き外部に汲み出される酸素量は第２ポンプ電圧源６１の
電圧が高くなるほど多くなる。
対しては還元性の低い材料、例えば金Ａｕと白金Ｐｔと
の合金から形成されており、したがって排気ガス中に含
まれるＮＯX は第１室５２内ではほとんど還元されな
い。したがってこのＮＯX は第２の拡散律速部材５１を
通って第２室５３内に流入する。一方、第２室５３に面
する第１層Ｌ1 の内周面上には陰極側第２ポンプ電極６
０が形成されており、この陰極側第２ポンプ電極６０と
陽極側第１ポンプ電極５５６との間には第２ポンプ電圧
源６１により電圧が印加される。これらポンプ電極６
０，５６間に電圧が印加されると第２室５３内の排気ガ
ス中に含まれる酸素が陰極側第２ポンプ電極６０と接触
して酸素イオンとなり、この酸素イオンは第１層Ｌ1 内
を陽極側第１ポンプ電極５６に向けて流れる。したがっ
て第２室５３内の排気ガス中に含まれる酸素は第１層Ｌ
1 内を移動して外部に汲み出されることになり、このと
き外部に汲み出される酸素量は第２ポンプ電圧源６１の
電圧が高くなるほど多くなる。
【００２０】一方、前述したように酸素イオン伝導性固
体電解質では固体電解質層の両側において酸素濃度に差
があると酸素濃度の高い側から酸素濃度の低い側に向け
て固体電解質層内を酸素イオンが移動する。図２に示し
た例では大気室５４内の酸素濃度の方が第２室５３内の
酸素濃度よりも高いので大気室５４内の酸素は基準電極
５８と接触することにより電荷を受け取って酸素イオン
となり、この酸素イオンは第３層Ｌ3 、第２層Ｌ2 およ
び第１層Ｌ1 内を移動し、陰極側第２ポンプ電極６０に
おいて電荷を放出する。その結果、基準電極５８と陰極
側第２ポンプ電極６０との間に符号６２で示した電圧Ｖ
1 が発生する。この電圧Ｖ1 は大気圧室５４内と第２室
５３内との酸素濃度差に比例する。
体電解質では固体電解質層の両側において酸素濃度に差
があると酸素濃度の高い側から酸素濃度の低い側に向け
て固体電解質層内を酸素イオンが移動する。図２に示し
た例では大気室５４内の酸素濃度の方が第２室５３内の
酸素濃度よりも高いので大気室５４内の酸素は基準電極
５８と接触することにより電荷を受け取って酸素イオン
となり、この酸素イオンは第３層Ｌ3 、第２層Ｌ2 およ
び第１層Ｌ1 内を移動し、陰極側第２ポンプ電極６０に
おいて電荷を放出する。その結果、基準電極５８と陰極
側第２ポンプ電極６０との間に符号６２で示した電圧Ｖ
1 が発生する。この電圧Ｖ1 は大気圧室５４内と第２室
５３内との酸素濃度差に比例する。
【００２１】図２に示した例ではこの電圧Ｖ1 が第２室
５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.のときに生ずる電圧
に一致するように第２ポンプ電圧源６１の電圧がフィー
ドバック制御される。すなわち第２室５３内の酸素は第
２室５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.となるように第
１層Ｌ1 を通って汲み出され、それによって第２室５３
内の酸素濃度が０．０１p.p.m.に維持される。
５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.のときに生ずる電圧
に一致するように第２ポンプ電圧源６１の電圧がフィー
ドバック制御される。すなわち第２室５３内の酸素は第
２室５３内の酸素濃度が０．０１p.p.m.となるように第
１層Ｌ1 を通って汲み出され、それによって第２室５３
内の酸素濃度が０．０１p.p.m.に維持される。
【００２２】なお陰極側第２ポンプ電極６０もＮＯX に
対しては還元性の低い材料、例えば金Ａｕと白金Ｐｔと
の合金から形成されており、したがって排気ガス中に含
まれるＮＯX は陰極側第２ポンプ電極６０と接触しても
ほとんど還元されない。一方、第２室５３に面する第３
層Ｌ3 の内周面上にはＮＯX 検出用の陰極側ポンプ電極
６３が形成されている。この陰極側ポンプ電極６３はＮ
ＯX に対して強い還元性を有する材料、例えばロジウム
Ｒｈや白金Ｐｔから形成されている。したがって第２室
５３内のＮＯX 、実際には大部分を占めるＮＯが陰極側
ポンプ電極６３上においてＮ2 とＯ2 とに分解される。
図２に示したようにこの陰極側ポンプ電極６３と基準電
極５８との間には一定電圧６４が印加されており、した
がって陰極側ポンプ電極６３上において分解生成された
Ｏ2 は酸素イオンとなって第３層Ｌ3 内を基準電極５８
に向けて移動する。このとき陰極側ポンプ電極６３と基
準電極５８との間にはこの酸素イオン量に比例した符号
６５で示した電流Ｉ 1 が流れる。
対しては還元性の低い材料、例えば金Ａｕと白金Ｐｔと
の合金から形成されており、したがって排気ガス中に含
まれるＮＯX は陰極側第２ポンプ電極６０と接触しても
ほとんど還元されない。一方、第２室５３に面する第３
層Ｌ3 の内周面上にはＮＯX 検出用の陰極側ポンプ電極
６３が形成されている。この陰極側ポンプ電極６３はＮ
ＯX に対して強い還元性を有する材料、例えばロジウム
Ｒｈや白金Ｐｔから形成されている。したがって第２室
５３内のＮＯX 、実際には大部分を占めるＮＯが陰極側
ポンプ電極６３上においてＮ2 とＯ2 とに分解される。
図２に示したようにこの陰極側ポンプ電極６３と基準電
極５８との間には一定電圧６４が印加されており、した
がって陰極側ポンプ電極６３上において分解生成された
Ｏ2 は酸素イオンとなって第３層Ｌ3 内を基準電極５８
に向けて移動する。このとき陰極側ポンプ電極６３と基
準電極５８との間にはこの酸素イオン量に比例した符号
６５で示した電流Ｉ 1 が流れる。
【００２３】前述したように第１室５２内ではＮＯX は
ほとんど還元されず、また第２室５３内には酸素はほと
んど存在しない。したがって電流Ｉ1 は排気ガス中に含
まれるＮＯX 濃度に比例することになり、斯くして電流
Ｉ1 から排気ガス中のＮＯX濃度を検出できることにな
る。一方、排気ガス中に含まれるアンモニアＮＨ3 は第
１室５２内においてＮＯとＨ2 Ｏとに分解され（４ＮＨ
3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ＋６Ｈ2 Ｏ）、この分解されたＮＯ
は第２の拡散律速部材５１を通って第２室５３内に流入
する。このＮＯは陰極側ポンプ電極６３上においてＮ2
とＯ2 とに分解され、分解生成されたＯ2 は酸素イオン
となって第３層Ｌ3 内を基準電極５８に向けて移動す
る。このときにも電流Ｉ1 は排気ガス中に含まれるＮＨ
3 濃度に比例し、斯くして電流Ｉ1 から排気ガス中のＮ
Ｈ3 濃度を検出できることになる。
ほとんど還元されず、また第２室５３内には酸素はほと
んど存在しない。したがって電流Ｉ1 は排気ガス中に含
まれるＮＯX 濃度に比例することになり、斯くして電流
Ｉ1 から排気ガス中のＮＯX濃度を検出できることにな
る。一方、排気ガス中に含まれるアンモニアＮＨ3 は第
１室５２内においてＮＯとＨ2 Ｏとに分解され（４ＮＨ
3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ＋６Ｈ2 Ｏ）、この分解されたＮＯ
は第２の拡散律速部材５１を通って第２室５３内に流入
する。このＮＯは陰極側ポンプ電極６３上においてＮ2
とＯ2 とに分解され、分解生成されたＯ2 は酸素イオン
となって第３層Ｌ3 内を基準電極５８に向けて移動す
る。このときにも電流Ｉ1 は排気ガス中に含まれるＮＨ
3 濃度に比例し、斯くして電流Ｉ1 から排気ガス中のＮ
Ｈ3 濃度を検出できることになる。
【００２４】図３は電流Ｉ1 と排気ガス中のＮＯX 濃度
およびＮＨ3 濃度との関係を示している。図３から電流
Ｉ1 は排気ガス中のＮＯX 濃度およびＮＨ3 濃度に比例
していることがわかる。一方、排気ガス中の酸素濃度が
高いほど、すなわち空燃比がリーンであるほど第１室５
２から外部に汲み出される酸素量が多くなり、符号６６
で示した電流Ｉ 2 が増大する。図４にこの電流Ｉ2 と排
気ガス中の酸素濃度との関係を示した。図４に示したよ
うに排気ガス中の酸素濃度［Ｏ2 ］が増大するに従って
電流Ｉ2も徐々に増大する。図４において電流値Ｉ2Rは
排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比の排気ガス中の酸素
濃度（以下、理論空燃比酸素濃度と称す。）Ｃ0 である
ときの電流Ｉ2 の値である。また図４において傾きＩ2u
は排気ガス中の酸素濃度が単位濃度だけ増大したときの
電流Ｉ2 の増大量、すなわち単位酸素濃度に相当する単
位電流量である。本実施例によれば図４に示した関係に
基づいて電流Ｉ2 から排気ガスの空燃比を検出すること
ができる。
およびＮＨ3 濃度との関係を示している。図３から電流
Ｉ1 は排気ガス中のＮＯX 濃度およびＮＨ3 濃度に比例
していることがわかる。一方、排気ガス中の酸素濃度が
高いほど、すなわち空燃比がリーンであるほど第１室５
２から外部に汲み出される酸素量が多くなり、符号６６
で示した電流Ｉ 2 が増大する。図４にこの電流Ｉ2 と排
気ガス中の酸素濃度との関係を示した。図４に示したよ
うに排気ガス中の酸素濃度［Ｏ2 ］が増大するに従って
電流Ｉ2も徐々に増大する。図４において電流値Ｉ2Rは
排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比の排気ガス中の酸素
濃度（以下、理論空燃比酸素濃度と称す。）Ｃ0 である
ときの電流Ｉ2 の値である。また図４において傾きＩ2u
は排気ガス中の酸素濃度が単位濃度だけ増大したときの
電流Ｉ2 の増大量、すなわち単位酸素濃度に相当する単
位電流量である。本実施例によれば図４に示した関係に
基づいて電流Ｉ2 から排気ガスの空燃比を検出すること
ができる。
【００２５】一方、符号５９で示した電圧Ｖ0 は排気ガ
ス中の酸素濃度に従って変化する。この変化の様子を図
５に示した。図５においてＣ0 は理論空燃比酸素濃度で
あり、Ｖ0Rは排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比酸素濃
度であるときの電圧Ｖ0 の値である。図５に示したよう
に排気ガス中の酸素濃度［Ｏ2 ］が非常に少ないときに
は排気ガス中の酸素濃度と大気中の酸素濃度との差が大
きいので電圧Ｖ0 は最も大きい電圧値Ｖ0MAXとなる。排
気ガス中の酸素濃度［Ｏ2 ］が理論空燃比酸素濃度Ｃ0
に近づくと電圧Ｖ0 は徐々に小さくなり、排気ガス中の
酸素濃度［Ｏ2］が理論空燃比酸素濃度Ｃ0 に達したと
ころで電圧Ｖ0 は急激に小さくなり、排気ガス中の酸素
濃度［Ｏ2 ］が理論空燃比酸素濃度Ｃ0 を超えると電圧
Ｖ0 は徐々に小さくなる。排気ガス中の酸素濃度［Ｏ
2 ］が非常に多いときには排気ガス中の酸素濃度と大気
中の酸素濃度との差が小さいので電圧Ｖ0 は最も小さい
値Ｖ 0MINとなる。
ス中の酸素濃度に従って変化する。この変化の様子を図
５に示した。図５においてＣ0 は理論空燃比酸素濃度で
あり、Ｖ0Rは排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比酸素濃
度であるときの電圧Ｖ0 の値である。図５に示したよう
に排気ガス中の酸素濃度［Ｏ2 ］が非常に少ないときに
は排気ガス中の酸素濃度と大気中の酸素濃度との差が大
きいので電圧Ｖ0 は最も大きい電圧値Ｖ0MAXとなる。排
気ガス中の酸素濃度［Ｏ2 ］が理論空燃比酸素濃度Ｃ0
に近づくと電圧Ｖ0 は徐々に小さくなり、排気ガス中の
酸素濃度［Ｏ2］が理論空燃比酸素濃度Ｃ0 に達したと
ころで電圧Ｖ0 は急激に小さくなり、排気ガス中の酸素
濃度［Ｏ2 ］が理論空燃比酸素濃度Ｃ0 を超えると電圧
Ｖ0 は徐々に小さくなる。排気ガス中の酸素濃度［Ｏ
2 ］が非常に多いときには排気ガス中の酸素濃度と大気
中の酸素濃度との差が小さいので電圧Ｖ0 は最も小さい
値Ｖ 0MINとなる。
【００２６】電圧Ｖ0 が図５に示したような特性を示す
理由は以下の通りである。上述したように電圧Ｖ0 は大
気室５４内の酸素濃度と第１室５２内の酸素濃度との間
に差があるとき、すなわち基準電極５８上に付着する酸
素分子の数と陰極側第１ポンプ電極５５上に付着する酸
素分子の数との間に差があるときに酸素イオンが基準電
極５８から第３層Ｌ3 、第２層Ｌ2 、および第１層Ｌ1
を介して陰極側第１ポンプ電極５５に移動することによ
り発生する。
理由は以下の通りである。上述したように電圧Ｖ0 は大
気室５４内の酸素濃度と第１室５２内の酸素濃度との間
に差があるとき、すなわち基準電極５８上に付着する酸
素分子の数と陰極側第１ポンプ電極５５上に付着する酸
素分子の数との間に差があるときに酸素イオンが基準電
極５８から第３層Ｌ3 、第２層Ｌ2 、および第１層Ｌ1
を介して陰極側第１ポンプ電極５５に移動することによ
り発生する。
【００２７】すなわち電圧Ｖ0 のレベルはあくまで基準
電極５８上に付着する酸素分子の数と陰極側第１ポンプ
電極５５上に付着する酸素分子の数との差を表してお
り、単純に大気室５４内の酸素濃度と第１室５２内の酸
素濃度との間の差を表しているわけではない。大気室５
４内には多量の酸素分子が存在し、したがって基準電極
５８上には可能なかぎり多量の酸素分子が付着してい
る。すなわち基準電極５８上に付着する酸素分子の数は
常に最大の値で一定であるので陰極側第１ポンプ電極５
５上に付着する酸素分子の数が少なくなったとしても酸
素分子の数自体が非常に少ない場合には陰極側第１ポン
プ電極５５に単位時間当たりに到達する酸素イオンの量
が増大するのにも限界がある。このため第１室５２内の
酸素濃度が非常に低いときには電圧Ｖ0 は排気ガス中の
酸素濃度に関係なく略一定の最大値Ｖ 0MAXとなる。
電極５８上に付着する酸素分子の数と陰極側第１ポンプ
電極５５上に付着する酸素分子の数との差を表してお
り、単純に大気室５４内の酸素濃度と第１室５２内の酸
素濃度との間の差を表しているわけではない。大気室５
４内には多量の酸素分子が存在し、したがって基準電極
５８上には可能なかぎり多量の酸素分子が付着してい
る。すなわち基準電極５８上に付着する酸素分子の数は
常に最大の値で一定であるので陰極側第１ポンプ電極５
５上に付着する酸素分子の数が少なくなったとしても酸
素分子の数自体が非常に少ない場合には陰極側第１ポン
プ電極５５に単位時間当たりに到達する酸素イオンの量
が増大するのにも限界がある。このため第１室５２内の
酸素濃度が非常に低いときには電圧Ｖ0 は排気ガス中の
酸素濃度に関係なく略一定の最大値Ｖ 0MAXとなる。
【００２８】一方、第１室５２内の酸素濃度が徐々に増
大し、陰極側第１ポンプ電極５５上に付着する酸素分子
の数が或る一定の数以上となると電圧Ｖ0 は徐々に小さ
くなる。このように電圧Ｖ0 が徐々に小さくなるのは第
１室５２内への酸素分子の流入が第１の拡散律速部材５
０により抑制されているからである。そして陰極側第１
ポンプ電極５５上に付着する酸素分子の数がさらに多く
なると、すなわち第１室５２内の酸素濃度が理論空燃比
酸素濃度Ｃ0 に達すると陰極側第１ポンプ電極５５に単
位時間当たりに到達する酸素イオンの量が急激に減少す
るので電圧Ｖ0も急激に小さくなる。
大し、陰極側第１ポンプ電極５５上に付着する酸素分子
の数が或る一定の数以上となると電圧Ｖ0 は徐々に小さ
くなる。このように電圧Ｖ0 が徐々に小さくなるのは第
１室５２内への酸素分子の流入が第１の拡散律速部材５
０により抑制されているからである。そして陰極側第１
ポンプ電極５５上に付着する酸素分子の数がさらに多く
なると、すなわち第１室５２内の酸素濃度が理論空燃比
酸素濃度Ｃ0 に達すると陰極側第１ポンプ電極５５に単
位時間当たりに到達する酸素イオンの量が急激に減少す
るので電圧Ｖ0も急激に小さくなる。
【００２９】さらに第１室５２内の酸素濃度が徐々に増
大していゆくと電圧Ｖ0 は徐々に小さくなる。このよう
に電圧Ｖ0 が徐々に小さくなるのは上述したように第１
室５２内への酸素分子の流入が第１の拡散律速部材５０
により抑制されているからである。そして陰極側第１ポ
ンプ電極５５上に付着する酸素分子の数が非常に多くな
ると電圧Ｖ0 は最小値Ｖ0MINとなり、第１室５２内の酸
素濃度がこれ以上増大してももはや陰極側第１ポンプ電
極５５上にはこれ以上、酸素分子は付着することができ
ないので第１室５２内の酸素濃度が或る一定濃度に達す
れば電圧Ｖ0 は最小値Ｖ0MINとなり、第１室５２内の酸
素濃度がこの一定濃度以上となっても電圧Ｖ0 は最小値
Ｖ0MINで略一定となる。
大していゆくと電圧Ｖ0 は徐々に小さくなる。このよう
に電圧Ｖ0 が徐々に小さくなるのは上述したように第１
室５２内への酸素分子の流入が第１の拡散律速部材５０
により抑制されているからである。そして陰極側第１ポ
ンプ電極５５上に付着する酸素分子の数が非常に多くな
ると電圧Ｖ0 は最小値Ｖ0MINとなり、第１室５２内の酸
素濃度がこれ以上増大してももはや陰極側第１ポンプ電
極５５上にはこれ以上、酸素分子は付着することができ
ないので第１室５２内の酸素濃度が或る一定濃度に達す
れば電圧Ｖ0 は最小値Ｖ0MINとなり、第１室５２内の酸
素濃度がこの一定濃度以上となっても電圧Ｖ0 は最小値
Ｖ0MINで略一定となる。
【００３０】なお第５層Ｌ5 と第６層Ｌ6 との間にはＮ
ＯX アンモニアセンサ２９のセンサ部を加熱するための
電気ヒータ６７が配置されており、この電気ヒータ６７
によってＮＯX アンモニアセンサ２９のセンサ部は７０
０℃から８００℃に加熱される。ところで上述したよう
に排気ガス中の酸素濃度と電流Ｉ2 との間には図４に示
した関係が成立する。すなわち本実施例のＮＯX アンモ
ニアセンサ２９によれば電流Ｉ2 と基準電流量Ｉ2Rと単
位電流量Ｉ2uとを用いて排気ガス中の酸素濃度を検出す
ることができ、したがって排気ガスの空燃比を検出する
ことができる。ところが基準電流量Ｉ2Rや単位電流量Ｉ
2uはＮＯX アンモニアセンサ２９ごとに異なるばかりで
なく、陰極側第１ポンプ電極５５や陽極側第１ポンプ電
極５６の性能変化、さらには電流Ｉ2 を検出するための
検出器の性能変化により経時的に変化する。
ＯX アンモニアセンサ２９のセンサ部を加熱するための
電気ヒータ６７が配置されており、この電気ヒータ６７
によってＮＯX アンモニアセンサ２９のセンサ部は７０
０℃から８００℃に加熱される。ところで上述したよう
に排気ガス中の酸素濃度と電流Ｉ2 との間には図４に示
した関係が成立する。すなわち本実施例のＮＯX アンモ
ニアセンサ２９によれば電流Ｉ2 と基準電流量Ｉ2Rと単
位電流量Ｉ2uとを用いて排気ガス中の酸素濃度を検出す
ることができ、したがって排気ガスの空燃比を検出する
ことができる。ところが基準電流量Ｉ2Rや単位電流量Ｉ
2uはＮＯX アンモニアセンサ２９ごとに異なるばかりで
なく、陰極側第１ポンプ電極５５や陽極側第１ポンプ電
極５６の性能変化、さらには電流Ｉ2 を検出するための
検出器の性能変化により経時的に変化する。
【００３１】したがって排気ガスの空燃比を正確に検出
するためにはそのときの基準電流量Ｉ2Rと単位電流量Ｉ
2uとを正確に把握しておく必要がある。そこで本実施例
では適時に基準電流量Ｉ2Rと単位電流量Ｉ2uとを検出
し、排気ガスの空燃比を算出するために用いられる基準
電流量Ｉ2Rと単位電流量Ｉ2uとを更新する。以下、これ
ら基準電流量Ｉ2Rおよび単位電流量Ｉ2uの更新方法につ
いて説明する。
するためにはそのときの基準電流量Ｉ2Rと単位電流量Ｉ
2uとを正確に把握しておく必要がある。そこで本実施例
では適時に基準電流量Ｉ2Rと単位電流量Ｉ2uとを検出
し、排気ガスの空燃比を算出するために用いられる基準
電流量Ｉ2Rと単位電流量Ｉ2uとを更新する。以下、これ
ら基準電流量Ｉ2Rおよび単位電流量Ｉ2uの更新方法につ
いて説明する。
【００３２】初めに基準電流量Ｉ2Rの具体的な更新方法
について説明する。図５に示したように第１室５２内に
理論空燃比の排気ガスが流入したときには電圧Ｖ0 は基
準電圧Ｖ0Rを横切る。ここで基準電極５８や陰極側第１
ポンプ電極５５の性能が変化しているときには発生する
電圧Ｖ0 の絶対値は変化するが上述したように電圧Ｖ 0
は基準電極５８上に付着している酸素分子の数と陰極側
第１ポンプ電極５５上に付着している酸素分子の数との
間の差により発生するので基準電圧Ｖ0Rと理論空燃比酸
素濃度Ｃ0 との関係は変化しない。
について説明する。図５に示したように第１室５２内に
理論空燃比の排気ガスが流入したときには電圧Ｖ0 は基
準電圧Ｖ0Rを横切る。ここで基準電極５８や陰極側第１
ポンプ電極５５の性能が変化しているときには発生する
電圧Ｖ0 の絶対値は変化するが上述したように電圧Ｖ 0
は基準電極５８上に付着している酸素分子の数と陰極側
第１ポンプ電極５５上に付着している酸素分子の数との
間の差により発生するので基準電圧Ｖ0Rと理論空燃比酸
素濃度Ｃ0 との関係は変化しない。
【００３３】すなわち基準電極５８や陰極側第１ポンプ
電極５５の性能が変化したとしても第１室５２内に理論
空燃比の排気ガスが流入したときには電圧Ｖ0 は必ず基
準電圧Ｖ0Rを横切る。したがって電圧Ｖ0 が基準電圧Ｖ
0Rを横切ったときの電流値Ｉ 2 は基準電流量Ｉ2Rであ
る。そこで本実施例では電圧Ｖ0 が基準電圧Ｖ0Rを横切
ったときに検出される電流値Ｉ2 が基準電流量Ｉ2Rとさ
れる。
電極５５の性能が変化したとしても第１室５２内に理論
空燃比の排気ガスが流入したときには電圧Ｖ0 は必ず基
準電圧Ｖ0Rを横切る。したがって電圧Ｖ0 が基準電圧Ｖ
0Rを横切ったときの電流値Ｉ 2 は基準電流量Ｉ2Rであ
る。そこで本実施例では電圧Ｖ0 が基準電圧Ｖ0Rを横切
ったときに検出される電流値Ｉ2 が基準電流量Ｉ2Rとさ
れる。
【００３４】次に単位電流量Ｉ2uの具体的な更新方法に
ついて説明する。本実施例では燃焼室５への燃料供給が
停止されたときの電流Ｉ2 の値を利用してそのときの単
位電流量Ｉ2uを検出する。すなわち燃焼室５への燃料供
給が停止されたときにＮＯXアンモニアセンサ２９に流
入する排気ガス中の酸素濃度は大気中の酸素濃度に略等
しい。したがって燃焼室５への燃料供給が停止されたと
きに検出される電流Ｉ 2 の値は既知である大気中の酸素
濃度を表している。したがって燃焼室５への燃料供給が
停止されたときに検出される電流Ｉ2 の値と基準電流量
Ｉ2Rとから単位電流量Ｉ2uを算出することができる。斯
くして本実施例によれば基準電流量Ｉ2Rと単位電流量Ｉ
2uとが適時に真の値に更新されるので排気ガスの空燃比
を正確に検出することができる。
ついて説明する。本実施例では燃焼室５への燃料供給が
停止されたときの電流Ｉ2 の値を利用してそのときの単
位電流量Ｉ2uを検出する。すなわち燃焼室５への燃料供
給が停止されたときにＮＯXアンモニアセンサ２９に流
入する排気ガス中の酸素濃度は大気中の酸素濃度に略等
しい。したがって燃焼室５への燃料供給が停止されたと
きに検出される電流Ｉ 2 の値は既知である大気中の酸素
濃度を表している。したがって燃焼室５への燃料供給が
停止されたときに検出される電流Ｉ2 の値と基準電流量
Ｉ2Rとから単位電流量Ｉ2uを算出することができる。斯
くして本実施例によれば基準電流量Ｉ2Rと単位電流量Ｉ
2uとが適時に真の値に更新されるので排気ガスの空燃比
を正確に検出することができる。
【００３５】なお上記実施例においては電圧Ｖ0 が基準
電圧Ｖ0Rを横切ったときに検出される電流量Ｉ2 を基準
電流量Ｉ2Rとしているが、これに代えて空燃比センサ３
０により排気ガスの空燃比が理論空燃比であることが検
出されたときにＮＯX アンモニアセンサ２９により検出
される電流量Ｉ2 を基準電流量Ｉ2Rとしてもよく、或い
は内燃機関の運転状態が理論空燃比での運転状態とされ
たときにＮＯX アンモニアセンサ２９により検出される
電流量Ｉ2 を基準電流量Ｉ2Rとしてもよい。
電圧Ｖ0Rを横切ったときに検出される電流量Ｉ2 を基準
電流量Ｉ2Rとしているが、これに代えて空燃比センサ３
０により排気ガスの空燃比が理論空燃比であることが検
出されたときにＮＯX アンモニアセンサ２９により検出
される電流量Ｉ2 を基準電流量Ｉ2Rとしてもよく、或い
は内燃機関の運転状態が理論空燃比での運転状態とされ
たときにＮＯX アンモニアセンサ２９により検出される
電流量Ｉ2 を基準電流量Ｉ2Rとしてもよい。
【００３６】ところで内燃機関の運転状態がリーン空燃
比の下での運転状態とされているときにはＮＯX がＮＯ
X 吸収剤２３に流入し、ＮＯX 吸収剤２３に吸収され
る。ＮＯX 吸収剤２３が吸収することができるＮＯX の
量には限界がある。そこで上記実施例ではＮＯX 吸収剤
２３のＮＯX 吸収量が限界量に達する前に内燃機関の空
燃比をリッチとし、燃料を還元剤としてＮＯX 吸収剤２
３に供給し、この還元剤によりＮＯX 吸収剤２３からＮ
ＯX を放出させ還元する。このときにＮＯX 吸収剤２３
から流出する排気ガスの空燃比は図６に示したような挙
動を示す。
比の下での運転状態とされているときにはＮＯX がＮＯ
X 吸収剤２３に流入し、ＮＯX 吸収剤２３に吸収され
る。ＮＯX 吸収剤２３が吸収することができるＮＯX の
量には限界がある。そこで上記実施例ではＮＯX 吸収剤
２３のＮＯX 吸収量が限界量に達する前に内燃機関の空
燃比をリッチとし、燃料を還元剤としてＮＯX 吸収剤２
３に供給し、この還元剤によりＮＯX 吸収剤２３からＮ
ＯX を放出させ還元する。このときにＮＯX 吸収剤２３
から流出する排気ガスの空燃比は図６に示したような挙
動を示す。
【００３７】図６に示したように内燃機関の空燃比が時
刻ｔ1 においてリッチとされ、燃料が燃焼室５からＮＯ
X 吸収剤２３に達するとＮＯX 吸収剤２３から流出する
排気ガスの空燃比はリーンから理論空燃比に向かい、少
しの間、理論空燃比となる。このようにＮＯX 吸収剤２
３から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるの
はＮＯX 吸収剤２３に流入する排気ガス中の燃料がＮＯ
X 吸収剤２３におけるＮＯX 放出還元作用に消費される
からである。
刻ｔ1 においてリッチとされ、燃料が燃焼室５からＮＯ
X 吸収剤２３に達するとＮＯX 吸収剤２３から流出する
排気ガスの空燃比はリーンから理論空燃比に向かい、少
しの間、理論空燃比となる。このようにＮＯX 吸収剤２
３から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるの
はＮＯX 吸収剤２３に流入する排気ガス中の燃料がＮＯ
X 吸収剤２３におけるＮＯX 放出還元作用に消費される
からである。
【００３８】その後、図６の時刻ｔ2 で示したようにＮ
ＯX 吸収剤２３から流出する排気ガスの空燃比は理論空
燃比からリッチとなる。これはＮＯX 吸収剤２３に吸収
されているＮＯX の量がほぼ零となり、ＮＯX 吸収剤２
３に流入する排気ガス中の燃料がＮＯX 吸収剤２３にお
いて消費されなくなったからである。時刻ｔ2 において
内燃機関の空燃比がリーンに戻されると時刻ｔ3 におい
てＮＯX 吸収剤２３から流出する排気ガスの空燃比がリ
ーンとなる。
ＯX 吸収剤２３から流出する排気ガスの空燃比は理論空
燃比からリッチとなる。これはＮＯX 吸収剤２３に吸収
されているＮＯX の量がほぼ零となり、ＮＯX 吸収剤２
３に流入する排気ガス中の燃料がＮＯX 吸収剤２３にお
いて消費されなくなったからである。時刻ｔ2 において
内燃機関の空燃比がリーンに戻されると時刻ｔ3 におい
てＮＯX 吸収剤２３から流出する排気ガスの空燃比がリ
ーンとなる。
【００３９】このようにＮＯX 吸収剤２３に吸収されて
いるＮＯX を還元処理するために内燃機関の空燃比がリ
ッチとされてから或る一定の期間においてはＮＯX 吸収
剤２３から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比とな
る。ここで上記実施例においてＮＯX アンモニアセンサ
２９はＮＯX 吸収剤２３の下流側に配置されている。そ
こでＮＯX 吸収剤２３に吸収されているＮＯX を還元処
理するために内燃機関の空燃比がリッチとされてから或
る一定の期間、すなわちＮＯX 吸収剤２３から流出する
排気ガスの空燃比が理論空燃比となっている期間にＮＯ
X アンモニアセンサ２９に流入する排気ガスの空燃比は
理論空燃比であるのでこのときにＮＯXアンモニアセン
サ２９により検出される電流Ｉ2 の量を基準電流量Ｉ2R
としてもよい。
いるＮＯX を還元処理するために内燃機関の空燃比がリ
ッチとされてから或る一定の期間においてはＮＯX 吸収
剤２３から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比とな
る。ここで上記実施例においてＮＯX アンモニアセンサ
２９はＮＯX 吸収剤２３の下流側に配置されている。そ
こでＮＯX 吸収剤２３に吸収されているＮＯX を還元処
理するために内燃機関の空燃比がリッチとされてから或
る一定の期間、すなわちＮＯX 吸収剤２３から流出する
排気ガスの空燃比が理論空燃比となっている期間にＮＯ
X アンモニアセンサ２９に流入する排気ガスの空燃比は
理論空燃比であるのでこのときにＮＯXアンモニアセン
サ２９により検出される電流Ｉ2 の量を基準電流量Ｉ2R
としてもよい。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば第１の酸素濃度検出手段
が理論空燃比の排気ガス中の酸素濃度を検出したときに
基準電流量が更新される。このため第２の酸素濃度検出
手段にて用いられる基準電流量が正確な値に更新される
ので排気ガスの酸素濃度が正確に検出されるようにな
る。
が理論空燃比の排気ガス中の酸素濃度を検出したときに
基準電流量が更新される。このため第２の酸素濃度検出
手段にて用いられる基準電流量が正確な値に更新される
ので排気ガスの酸素濃度が正確に検出されるようにな
る。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯX アンモニアセンサのセンサ部の構造を示
す図である。
す図である。
【図３】ＮＯX アンモニアセンサによる検出電流を示す
図である。
図である。
【図４】第１室内の酸素濃度［Ｏ2 ］と電流Ｉ2 との間
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図５】第１室内の酸素濃度［Ｏ2 ］と電圧Ｖ0 との間
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図６】ＮＯX 吸収剤内のＮＯX を還元処理するために
内燃機関の空燃比がリッチとされたときにＮＯX 吸収剤
から流出する排気ガスの空燃比の変動を示す図である。
内燃機関の空燃比がリッチとされたときにＮＯX 吸収剤
から流出する排気ガスの空燃比の変動を示す図である。
１１…燃料噴射弁 ２３…ＮＯX 吸収剤 ２９…ＮＯX アンモニアセンサ ３０…空燃比センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 27/46 ３２７Ｎ Ｆターム(参考） 2G004 BB04 BD14 BL01
Claims (3)
- 【請求項１】 印加した電圧レベルに比例した量の酸素
を排気ガスから排出し、該排気ガス中の酸素濃度を一定
濃度にまで低下させ、汲み出した酸素量に比例した量の
電流が流れるように構成された第１の処理手段と、該第
１の処理手段により処理された排気ガス中のＮＯX を窒
素と酸素とに分解するための第２の処理手段と、該第２
の処理手段により分解されて生成された酸素の濃度を検
出し、該検出された酸素濃度から排気ガス中のＮＯX 濃
度を算出するＮＯX 濃度算出手段と、上記第１の処理手
段における排気ガス中の酸素濃度を検出する第１の酸素
濃度検出手段と、該第１の酸素濃度検出手段により検出
された酸素濃度に基づいて上記第１の処理手段における
排気ガス中の酸素濃度が一定濃度となるように上記第１
の処理手段により印加される電圧レベルを制御する制御
手段と、排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときに上
記第１の処理手段内を流れる電流の量を基準電流量とし
て第１の処理手段内を流れる電流の量から第１の処理手
段により処理される前の排気ガス中の酸素濃度を検出す
る第２の酸素濃度検出手段とを具備する排気ガスセンサ
において、上記第１の酸素濃度検出手段が理論空燃比の
排気ガス中の酸素濃度に等しい酸素濃度を検出したとき
に第１の処理手段内を流れる電流の量を検出し、該検出
された電流量を第２の酸素濃度検出手段にて用いる基準
電流量とすることを特徴とする排気ガスセンサ。 - 【請求項２】 上記第１の酸素濃度検出手段が排気ガス
中の酸素濃度に応じた電圧を発生し、該第１の酸素濃度
検出手段が発生する電圧は排気ガス中の酸素濃度が理論
空燃比の排気ガス中の酸素濃度よりも高いときには略零
の一定の値をとり、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比
の排気ガス中の酸素濃度に近づくと急激に増大し、排気
ガス中の酸素濃度が理論空燃比の排気ガス中の酸素濃度
を越えて低くなると零より大きな略一定の値をとること
を特徴とする請求項１に記載の排気ガスセンサ。 - 【請求項３】 内燃機関の燃焼室に接続された排気通路
内に配置された請求項１に記載の排気ガスセンサにおい
て、上記第２の酸素濃度検出手段が排気ガス中の酸素濃
度が変化したときにその酸素濃度の変化量に対応して変
化した第１の処理手段内を流れる電流の量を単位電流量
とし、該単位電流量と基準電流量と第１の処理手段内を
流れる電流量とから排気ガス中の酸素濃度を検出し、燃
焼室内への燃料供給が停止されたときに上記第１の処理
手段内を流れる電流量と上記基準電流量とから単位電流
量が算出されることを特徴とする請求項１に記載の排気
ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001121400A JP4211232B2 (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | 排気ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001121400A JP4211232B2 (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | 排気ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002310986A true JP2002310986A (ja) | 2002-10-23 |
| JP4211232B2 JP4211232B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
ID=18971283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001121400A Expired - Fee Related JP4211232B2 (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | 排気ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4211232B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005351788A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | 濃度検出装置 |
| JP2009133834A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-06-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ制御装置 |
| JP2011039041A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-24 | Ngk Insulators Ltd | アンモニア濃度検出センサ |
| JP2014037787A (ja) * | 2012-08-13 | 2014-02-27 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の排気浄化システム |
| JP2015230220A (ja) * | 2014-06-04 | 2015-12-21 | 株式会社デンソー | ガスセンサ素子 |
| JP2018115951A (ja) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 濃度算出装置およびガス検出装置 |
-
2001
- 2001-04-19 JP JP2001121400A patent/JP4211232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005351788A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | 濃度検出装置 |
| JP4556504B2 (ja) * | 2004-06-11 | 2010-10-06 | トヨタ自動車株式会社 | 濃度検出装置 |
| JP2009133834A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-06-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ制御装置 |
| JP2012093376A (ja) * | 2007-10-29 | 2012-05-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ制御装置 |
| JP2011039041A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-24 | Ngk Insulators Ltd | アンモニア濃度検出センサ |
| JP2014037787A (ja) * | 2012-08-13 | 2014-02-27 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の排気浄化システム |
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| JP2018115951A (ja) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 濃度算出装置およびガス検出装置 |
Also Published As
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|---|---|
| JP4211232B2 (ja) | 2009-01-21 |
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