JP2003090819A - Method for detecting gas concentration - Google Patents

Method for detecting gas concentration

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JP2003090819A
JP2003090819A JP2001281902A JP2001281902A JP2003090819A JP 2003090819 A JP2003090819 A JP 2003090819A JP 2001281902 A JP2001281902 A JP 2001281902A JP 2001281902 A JP2001281902 A JP 2001281902A JP 2003090819 A JP2003090819 A JP 2003090819A
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Japan
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gas
measured
concentration
oxygen
electrode
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Application number
JP2001281902A
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Japanese (ja)
Inventor
Keigo Mizutani
圭吾 水谷
Tasuke Makino
太輔 牧野
Kenji Kanehara
賢治 金原
Shigeki Omichi
重樹 大道
Akio Tanaka
章夫 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas concentration detecting method of excellent response. SOLUTION: In a gas sensor element 1 for detecting the specified gas concentration in a gas to be measured, the sensor output after a predetermined time is estimated and the specified gas concentration is detected by using the time derivative A(t) of the sensor output Y(t) in the gas sensor element 1, and the time derivative B(t) of A(t).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,内燃機関の排気系等において,
NOx等の検知に利用されるガス濃度の検出方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust system of an internal combustion engine,
The present invention relates to a gas concentration detection method used for detecting NOx and the like.

【0002】[0002]

【従来技術】自動車用内燃機関等から排出される排ガス
を原因とする大気汚染は現代社会に深刻な問題を引き起
こしており,排ガス中の公害物質に対する浄化基準法規
が年々厳しくなっている。排ガス中の窒素酸化物(NO
x)濃度を検出し,検出結果をエンジン燃焼制御モニ
タ,触媒モニタ等にフィードバックすれば,より効率よ
く排ガス浄化を行うことができると考えられる。このよ
うな背景から,排ガス中のNOx濃度を精度よく検出可
能なガスセンサ素子が求められてれていた。
2. Description of the Related Art Air pollution caused by exhaust gas emitted from an internal combustion engine for automobiles poses a serious problem in modern society, and purification standards for pollutants in exhaust gas are becoming stricter year by year. Nitrogen oxides in exhaust gas (NO
x) It is considered that the exhaust gas can be purified more efficiently by detecting the concentration and feeding back the detection result to the engine combustion control monitor, the catalyst monitor, or the like. Against this background, there has been a demand for a gas sensor element capable of accurately detecting the NOx concentration in exhaust gas.

【0003】ところで,従来よく知られたガスセンサ素
子として,図7に示すごとき構成が挙げられる。上記ガ
スセンサ素子1において,第1被測定ガス室971と対
面するよう酸素ポンプセル92が配置され,該酸素ポン
プセル92に電圧を印可することで第1被測定ガス室9
71内の酸素を素子外部ヘポンピングする。または第1
被測定ガス室97内へ素子外部からの酸素をポンピング
する。
By the way, as a conventionally well-known gas sensor element, there is a configuration as shown in FIG. In the gas sensor element 1, the oxygen pump cell 92 is arranged so as to face the first measured gas chamber 971, and by applying a voltage to the oxygen pump cell 92, the first measured gas chamber 9
Oxygen in 71 is pumped to the outside of the device. Or first
Oxygen from outside the element is pumped into the measured gas chamber 97.

【0004】また,上記ガスセンサ素子1は第1被測定
ガス室971内の酸素濃度を検出可能な酸素モニタセル
93を有し,該酸素モニタセル93により検出される第
1被測定ガス室971内の酸素濃度が一定となるよう
に,上記酸素モニタセル93により上記酸素ポンプセル
92がフィードバック制御される。第2被測定ガス室9
72には,NOxから生成された酸素イオンを測定する
ことでNOx濃度を測定できるようなセンサセル94を
設けておくが,上述したごとく第1被測定ガス室971
内の酸素濃度は一定に制御されているので,第2被測定
ガス室972内の酸素濃度も一定となる。
Further, the gas sensor element 1 has an oxygen monitor cell 93 capable of detecting the oxygen concentration in the first measured gas chamber 971, and the oxygen in the first measured gas chamber 971 detected by the oxygen monitor cell 93. The oxygen pump cell 92 is feedback-controlled by the oxygen monitor cell 93 so that the concentration becomes constant. Second measured gas chamber 9
A sensor cell 94 that can measure the NOx concentration by measuring oxygen ions generated from NOx is provided at 72. As described above, the first measured gas chamber 971 is provided.
Since the oxygen concentration inside is controlled to be constant, the oxygen concentration inside the second measured gas chamber 972 is also constant.

【0005】従って,センサセル94を移動する酸素イ
オンの量,即ちセンサセル94における酸素イオン電流
の大きさがNOx濃度に対応する。これにより,排ガス
中の酸素濃度の増減にかかわらず,正確なNOx濃度を
測定することができる。
Therefore, the amount of oxygen ions moving in the sensor cell 94, that is, the magnitude of the oxygen ion current in the sensor cell 94 corresponds to the NOx concentration. This makes it possible to accurately measure the NOx concentration regardless of the increase or decrease in the oxygen concentration in the exhaust gas.

【0006】[0006]

【解決しようとする課題】しかしながら,従来のNOx
センサは,NOxを検知するセンサセル94に至るまで
の被測定ガスの拡散経路が素子内部において長いため,
応答速度が遅いという問題があった。
[Problems to be Solved] However, conventional NOx
Since the sensor has a long diffusion path of the gas to be measured up to the sensor cell 94 for detecting NOx inside the element,
There was a problem that the response speed was slow.

【0007】本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので,応答性に優れたガス濃度の検出方法を提
供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method of detecting gas concentration having excellent responsiveness.

【0008】[0008]

【課題の解決手段】第1の発明は,被測定ガス中の特定
ガス濃度を検出するガスセンサ素子において,上記ガス
センサ素子におけるセンサ出力Y(t)の時間微分値A
(t)と,A(t)の時間微分値B(t)を用いて,所
定時間後のセンサ出力を予測し,特定ガス濃度を検出す
ることを特徴とするガス濃度の検出方法にある(請求項
1)。
According to a first aspect of the present invention, in a gas sensor element for detecting a specific gas concentration in a gas to be measured, a time differential value A of a sensor output Y (t) in the gas sensor element is obtained.
(T) and a time differential value B (t) of A (t) are used to predict a sensor output after a predetermined time, and a specific gas concentration is detected. Claim 1).

【0009】本発明では,検出したい特定ガス濃度とガ
スセンサ素子のセンサ出力の変化速度との間に相関があ
るという点に着目し,センサ出力の微分値から特定ガス
濃度を推定することができる。ここに図6はセンサ出力
と経過時間との関係を模式的に示した線図である。同図
に示す破線aはあるガス濃度から高いガス濃度へ変化し
たときの関係,実線bは破線aのときよりも低いガス濃
度へ変化したときの関係である。
In the present invention, the specific gas concentration can be estimated from the differential value of the sensor output, paying attention to the fact that there is a correlation between the specific gas concentration to be detected and the changing speed of the sensor output of the gas sensor element. Here, FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the sensor output and the elapsed time. A broken line a shown in the figure shows a relationship when the gas concentration changes from a certain gas concentration to a high gas concentration, and a solid line b shows a relationship when the gas concentration changes to a lower gas concentration than that of the broken line a.

【0010】特定ガス濃度がある濃度からこれより高い
濃度へと変化した場合について考える。つまり図6にお
いて,ガス濃度が徐々に増大している部分において時間
Δt(時刻tから時刻t+Δt)でのガス濃度の変化量
は,破線aの場合はYa(t+Δt)−Ya(t),実
線bの場合はYb(t+Δt)−Yb(t)である。な
お,関数Ya(t),Yb(t)は,それぞれ破線a,
実線bにおける時刻t〜時刻t+Δt付近におけるセン
サ出力の関数である。
Consider a case where the specific gas concentration changes from a certain concentration to a higher concentration. That is, in FIG. 6, the change amount of the gas concentration at time Δt (from time t to time t + Δt) in the portion where the gas concentration is gradually increasing is Ya (t + Δt) −Ya (t) in the case of the broken line a, and the solid line In the case of b, it is Yb (t + Δt) −Yb (t). The functions Ya (t) and Yb (t) are represented by broken lines a and
It is a function of the sensor output in the vicinity of time t to time t + Δt on the solid line b.

【0011】図6より知れるごとく,ガス濃度が高いほ
うが,時間あたりのセンサ出力の変化量が大きい。よっ
て,時間あたりの平均変化率もガス濃度が高いほうが大
きく,センサ出力の時間の関数を時間で微分した微分値
から特定ガス濃度の出力を予測することができる。そし
て,ガスセンサ素子を用いたガス濃度の測定の際に,応
答の遅延が生じるような場合は,上述したように現在の
センサ出力の微分値から得られたセンサ出力予測値を暫
定的に用いることができる。
As is known from FIG. 6, the higher the gas concentration, the larger the amount of change in the sensor output per unit time. Therefore, the average rate of change per unit time is higher when the gas concentration is higher, and the output of the specific gas concentration can be predicted from the differential value obtained by differentiating the function of the sensor output with respect to time. If a response delay occurs when the gas concentration is measured using the gas sensor element, the sensor output predicted value obtained from the differential value of the current sensor output should be provisionally used as described above. You can

【0012】従って,例えばガス濃度を検出し,検出値
を任意の制御の際の基準値等として用いる場合は,上述
した予測値を暫定的に次のプロセスにわたして,制御を
行う等といった使い方を本発明にかかるガス濃度の検出
方法を利用することで実現することができる。
Therefore, for example, when the gas concentration is detected and the detected value is used as a reference value or the like in arbitrary control, the predicted value described above is tentatively passed to the next process to perform control. Can be realized by using the gas concentration detecting method according to the present invention.

【0013】以上により,本発明によれば,応答性に優
れたガス濃度の検出方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a gas concentration detecting method having excellent responsiveness.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】上記第1の発明(請求項1)のセ
ンサ出力の時間微分値や,該時間微分値のさらなる時間
微分値(つまりセンサ出力のtによる2階の時間微分
値)は,初期濃度とセンサ出力の時間的な変化速度を測
定し,あらかじめコンピューター等に記憶させた両者の
関係を示すマップ図等から演算する。このとき,出力変
化の時間的な速度と特定ガス濃度との関係を示すマップ
図に影響を与える被測定ガス中の酸素濃度,温度,被測
定ガスの流速,圧力等の情報を(例えば自動車エンジン
の排気系に設置するガスセンサ素子の場合等はエンジン
の運転条件等から)求めて,上記の特定ガス濃度の演算
値を補正することができる。なお,予測方法の詳細は後
述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The time differential value of the sensor output of the first invention (claim 1) and the further time differential value of the time differential value (that is, the time differential value of the second floor by t of the sensor output) are , The initial concentration and the change rate of the sensor output with time are measured and calculated from the map diagram etc. that shows the relationship between the two stored in the computer beforehand. At this time, information such as the oxygen concentration in the measured gas, the temperature, the flow velocity of the measured gas, the pressure, etc., which influences the map diagram showing the relationship between the temporal speed of output change and the specific gas concentration (for example, an automobile engine In the case of a gas sensor element installed in the exhaust system, it is possible to correct the calculated value of the specific gas concentration described above by obtaining it). The details of the prediction method will be described later.

【0015】また,本発明にかかる検出方法は,例えば
自動車内燃機関の燃焼排気系に流通する排ガス中からN
OxやHC,CO,酸素濃度などを測定する際に利用す
ることができる。また,この検出方法を適用する素子と
しては,複数の電気化学的セルを備えたガスセンサ素子
等が挙げられる。この場合の電気化学的セルとは,固体
電解質板と一対の電極よりなる限界電流式,または濃淡
起電力式のセルであり,該セルに流れる電流値や上記セ
ルにおける電極間の起電力からガス濃度を検出する。素
子の形状としては,本実施例に記載の積層型以外に,コ
ップ型の素子にも適用できる。また半導体式のガスセン
サ素子を用いて本発明の検出方法を実現することもでき
る。
Further, the detection method according to the present invention, for example, from the exhaust gas flowing in the combustion exhaust system of an automobile internal combustion engine, N
It can be used when measuring Ox, HC, CO, oxygen concentration, etc. As an element to which this detection method is applied, a gas sensor element having a plurality of electrochemical cells and the like can be mentioned. The electrochemical cell in this case is a cell of a limiting current type or a concentration electromotive force type consisting of a solid electrolyte plate and a pair of electrodes, and is a gas from the current value flowing in the cell or the electromotive force between the electrodes in the cell. Detect the concentration. As for the shape of the element, not only the laminated type described in the present embodiment but also a cup type element can be applied. Also, the detection method of the present invention can be realized by using a semiconductor gas sensor element.

【0016】また,時間tにおけるセンサ出力Y(t)
に対し,時間t+△tにおけるセンサ出力Y(t+△
t)を,センサ出力Y(t)の時間微分値A(t)と,
A(t)の時間微分値B(t)を用いて,下記の(数
3),(数4)に基づいて算出することが好ましい(請
求項2)。
The sensor output Y (t) at time t
In contrast, the sensor output Y (t + Δ at time t + Δt
t) is the time differential value A (t) of the sensor output Y (t),
It is preferable to use the time differential value B (t) of A (t) to calculate based on the following (Equation 3) and (Equation 4) (claim 2).

【0017】[0017]

【数3】 [Equation 3]

【0018】[0018]

【数4】 [Equation 4]

【0019】これにより,さらに正確にセンサ出力,す
なわち特定ガス濃度を予測することができる。
This makes it possible to more accurately predict the sensor output, that is, the specific gas concentration.

【0020】また,所定の拡散抵抗の下に被測定ガスが
導入される被測定ガス室と,酸素イオン導電性の固体電
解質板の表面に設けた電極と該電極と一対に構成され上
記被測定ガス室と対面する電極とよりなり,これらの電
極に対する通電により被測定ガス室に対し酸素を導入ま
たは排出し,被測定ガス室における酸素濃度を調整する
よう構成された酸素ポンプセルと,酸素イオン導電性の
固体電解質板の表面に設けた電極と該電極と一対に構成
され上記被測定ガス室と対面する電極よりなり,これら
の電極間に生じるイオン電流から上記被測定ガス室中の
特定ガス濃度を検出するよう構成されたガスセンサ素子
を用いることが好ましい(請求項3)。
Further, the measured gas chamber into which the measured gas is introduced under a predetermined diffusion resistance, an electrode provided on the surface of a solid electrolyte plate having oxygen ion conductivity, and the electrode are paired to constitute the above measured target. An oxygen pump cell, which is composed of electrodes facing the gas chamber, is configured to introduce or discharge oxygen into the gas chamber to be measured by energizing these electrodes, and adjust the oxygen concentration in the gas chamber to be measured; Of a specific gas concentration in the measured gas chamber from the ion current generated between these electrodes, and an electrode provided on the surface of a solid electrolyte plate and formed in a pair with the electrode and facing the measured gas chamber. It is preferable to use a gas sensor element configured to detect (Claim 3).

【0021】この場合には,被測定ガス中の酸素濃度の
影響を受けずに,特定ガス濃度を検出することができ,
検出精度が向上する。
In this case, the specific gas concentration can be detected without being affected by the oxygen concentration in the measured gas,
The detection accuracy is improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下に,図面を用いて本発明の実施例につい
て説明する。 (実施例1)本例の検出方法は,ガスセンサ素子におけ
るセンサ出力Y(t)の時間微分値A(t)と,A
(t)の時間微分値B(t)を用いて,所定時間後のセ
ンサ出力を予測し,特定ガス濃度を検出する。このと
き,時間tにおけるセンサ出力Y(t)に対し,時間t
+△tにおけるセンサ出力Y(t+△t)を,センサ出
力Y(t)の時間微分値A(t)と,A(t)の時間微
分値B(t)を用いて,前述した(数1),(数2)に
基づいて所定時間後のセンサ出力を予測する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) In the detection method of this embodiment, the time differential value A (t) of the sensor output Y (t) in the gas sensor element and A
Using the time differential value B (t) of (t), the sensor output after a predetermined time is predicted and the specific gas concentration is detected. At this time, with respect to the sensor output Y (t) at time t, the time t
The sensor output Y (t + Δt) at + Δt is described above using the time differential value A (t) of the sensor output Y (t) and the time differential value B (t) of A (t). The sensor output after a predetermined time is predicted based on 1) and (Equation 2).

【0023】本例で説明するガス濃度の検出方法におい
て用いたガスセンサ素子1について説明する。図1及び
図2に示すごとく,ガスセンサ素子1は,所定の拡散抵
抗の下に被測定ガスが導入される被測定ガス室7を有
し,酸素イオン導電性の固体電解質板5の表面に設けた
電極22と該電極22と一対に構成され上記被測定ガス
室7と対面する電極21とよりなり,これらの電極2
1,22に対する通電により被測定ガス室7に対し酸素
を導入または排出し,被測定ガス室7における酸素濃度
を調整するよう構成された酸素ポンプセル2を有する。
The gas sensor element 1 used in the gas concentration detecting method described in this example will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the gas sensor element 1 has a measured gas chamber 7 into which a measured gas is introduced under a predetermined diffusion resistance, and is provided on the surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte plate 5. The electrode 22 and the electrode 21 that is paired with the electrode 22 and faces the gas chamber 7 to be measured.
The oxygen pump cell 2 is configured to introduce or discharge oxygen into the measured gas chamber 7 by energizing the measured gas chambers 1 and 22 to adjust the oxygen concentration in the measured gas chamber 7.

【0024】また,ガスセンサ素子1は,酸素イオン導
電性の固体電解質板6の表面に設けた電極42と該電極
42と一対に構成され上記被測定ガス室7と対面する電
極41よりなり,これらの電極41,42間に生じるイ
オン電流から上記被測定ガス室7中の特定ガス濃度を検
出するよう構成されたセンサセル4を有する。
The gas sensor element 1 comprises an electrode 42 provided on the surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte plate 6 and an electrode 41 which is paired with the electrode 42 and faces the gas chamber 7 to be measured. The sensor cell 4 is configured to detect the specific gas concentration in the measured gas chamber 7 from the ion current generated between the electrodes 41 and 42 of the.

【0025】以下,詳細に説明する。本例のガスセンサ
素子は,自動車エンジンの排気系に設置して,エンジン
の排ガス中のNOx濃度を測定し,エンジンの燃焼制御
に利用するガスセンサに内蔵される複合型の素子であ
る。
The details will be described below. The gas sensor element of this example is a composite type element that is installed in the exhaust system of an automobile engine, measures the NOx concentration in the exhaust gas of the engine, and is used for controlling combustion of the engine.

【0026】図1,図2に示すごとく,本例のガスセン
サ素子1は,酸素ポンプセル2を構成するためのシート
状の固体電解質板5と,酸素モニタセル3,センサセル
4を構成するためのシート状の固体電解質板6と,被測
定ガス室7を形成するためのシート状のスペーサ8と,
基準ガス室100を形成するためのシート状のスペーサ
9と,これらを加熱するヒータ10とが,順次積層され
て構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the gas sensor element 1 of this example is a sheet-shaped solid electrolyte plate 5 for forming an oxygen pump cell 2, a sheet-shaped solid electrolyte plate 5 for forming an oxygen monitor cell 3, and a sensor cell 4. Solid electrolyte plate 6 and a sheet-like spacer 8 for forming a gas chamber 7 to be measured,
A sheet-shaped spacer 9 for forming the reference gas chamber 100 and a heater 10 for heating these are sequentially laminated and configured.

【0027】被測定ガス室7は,素子の外部に広がる被
測定ガス存在雰囲気より被測定ガスが導入される小室で
あり,図2に示すごとく,固体電解質板5,6との間に
位置するスペーサ8に設けた抜き穴81,82にて形成
される。そして,被測定ガス室7においては,これら抜
き穴81,82の間に幅細の絞り部83を境として,ガ
スセンサ素子1の先端部側(図1及び図2の左側)から
順に,抜き穴81により第1被測定ガス室71が,抜き
穴82により第2被測定ガス室72が構成されている。
この絞り部83は第1被測定ガス室71から第2被測定
ガス室72へと向かう被測定ガスを律速させる拡散抵抗
通路73となる。
The gas to be measured chamber 7 is a small chamber into which the gas to be measured is introduced from the atmosphere in which the gas to be measured spreads outside the element, and is located between the solid electrolyte plates 5 and 6 as shown in FIG. It is formed by the holes 81 and 82 provided in the spacer 8. Then, in the gas chamber 7 to be measured, with the narrowed narrowed portion 83 as a boundary between the holes 81 and 82, holes are sequentially drawn from the tip side (left side in FIGS. 1 and 2) of the gas sensor element 1. The first measured gas chamber 71 is constituted by 81, and the second measured gas chamber 72 is constituted by the hole 82.
The narrowed portion 83 serves as a diffusion resistance passage 73 that limits the rate of the gas to be measured that is directed from the first gas chamber 71 to be measured to the second gas chamber 72 to be measured.

【0028】また,第1被測定ガス室71は,固体電解
質板5を貫通する拡散抵抗手段としてのピンホール11
を介して,被測定ガス側雰囲気である素子外部と連通し
ている。このピンホール11の大きさは,これを通過し
て第1被測定ガス室71及び第2被測定ガス室72に導
入される被測定ガスの拡散速度が所定の速度となるよう
に,適宜設定される。
The first measured gas chamber 71 has a pinhole 11 as a diffusion resistance means penetrating the solid electrolyte plate 5.
Through the outside of the device, which is the atmosphere on the measured gas side. The size of the pinhole 11 is appropriately set so that the diffusion speed of the gas under measurement introduced through the first gas under measurement chamber 71 and the second gas under measurement chamber 72 through the pinhole 11 becomes a predetermined speed. To be done.

【0029】また,固体電解質板5には,被測定ガス側
雰囲気からピンホール11を被覆するように多孔質アル
ミナ等よりなる多孔質保護層12が形成してあり,被測
定ガス室7内に位置する電極21,31,41の被毒
や,ピンホール11の目詰まりを防止している。なお,
拡散抵抗手段としては,ピンホール以外にも,通気可能
な多孔質体をピンホール11の形成位置に設けたもので
も良い。
A solid protective layer 12 made of porous alumina or the like is formed on the solid electrolyte plate 5 so as to cover the pinhole 11 from the atmosphere to be measured gas. Poisoning of the positioned electrodes 21, 31, 41 and clogging of the pinhole 11 are prevented. In addition,
As the diffusion resistance means, in addition to the pinhole, a porous body capable of being ventilated may be provided at the position where the pinhole 11 is formed.

【0030】基準ガス室100は,一定の酸素濃度をも
つ基準酸素濃度ガスとしての大気が導入され,固体電解
質板6の下方に積層したスペーサ9に設けた抜き穴91
にて形成される。この抜き穴91は,ガスセンサ素子1
の長手方向に伸びる溝としての通路部92を有し,この
通路部92を通して大気が導入される。
In the reference gas chamber 100, the atmosphere as the reference oxygen concentration gas having a constant oxygen concentration is introduced, and the vent hole 91 provided in the spacer 9 laminated below the solid electrolyte plate 6 is provided.
Formed in. The hole 91 is formed in the gas sensor element 1
Has a passage portion 92 as a groove extending in the longitudinal direction, and the atmosphere is introduced through the passage portion 92.

【0031】なお,各スペーサ8,9はアルミナ等の絶
縁材料よりなる。酸素ポンプセル2,酸素モニタセル
3,センサセル4を構成するための固体電解質板5,6
は,ジルコニアやセリア等の酸素イオン導電性を有する
電解質よりなる。
The spacers 8 and 9 are made of an insulating material such as alumina. Solid electrolyte plates 5, 6 for constructing an oxygen pump cell 2, an oxygen monitor cell 3, and a sensor cell 4.
Consists of an electrolyte having oxygen ion conductivity such as zirconia or ceria.

【0032】酸素ポンプセル2は,固体電解質板5と,
固体電解質板5を挟むように対向配置された一対の電極
21,22とより構成される。一対の電極21,22の
うち一方の電極21は,被測定ガス室7におけるガス流
れ上流側に位置する第1被測定ガス室71に面して固体
電解質板5に接して設けられ,他方の電極22は被測定
ガス存在空間に面して固体電解質板5に接して設けられ
ている。また,酸素ポンプセル2は電源25を備えたポ
ンプ回路240に接続される。
The oxygen pump cell 2 includes a solid electrolyte plate 5 and
It is composed of a pair of electrodes 21 and 22 arranged so as to face each other so as to sandwich the solid electrolyte plate 5. One electrode 21 of the pair of electrodes 21, 22 is provided in contact with the solid electrolyte plate 5 facing the first measured gas chamber 71 located on the gas flow upstream side in the measured gas chamber 7, and the other electrode 21 is provided. The electrode 22 is provided in contact with the solid electrolyte plate 5 so as to face the measured gas existing space. Further, the oxygen pump cell 2 is connected to a pump circuit 240 having a power supply 25.

【0033】センサセル4は,固体電解質板6と,該固
体電解質板6を挟むように対向配置された一対の電極4
1,42とより構成される。一対の電極41,42のう
ち一方の電極41は,被測定ガス室7におけるガス流れ
下流側に位置する第2被測定ガス室72に面して固体電
解質板6に接して設けられ,他方の電極42は基準ガス
室100に面して固体電解質板6に接して設けられてい
る。また,センサセル4は,電源45,電流計46を備
えたセンサ回路440に接続される。
The sensor cell 4 comprises a solid electrolyte plate 6 and a pair of electrodes 4 arranged to face each other so as to sandwich the solid electrolyte plate 6.
1 and 42. One electrode 41 of the pair of electrodes 41, 42 is provided in contact with the solid electrolyte plate 6 facing the second measured gas chamber 72 located on the gas flow downstream side in the measured gas chamber 7, and the other electrode 41 is provided. The electrode 42 is provided facing the reference gas chamber 100 and in contact with the solid electrolyte plate 6. Further, the sensor cell 4 is connected to a sensor circuit 440 including a power supply 45 and an ammeter 46.

【0034】酸素モニタセル3は,固体電解質板6と,
固体電解質板6を挟むように対向配置された一対の電極
31,32とより構成される。一対の電極31,32の
うち一方の電極31は,被測定ガス室7におけるガス流
れ下流側に位置する第2被測定ガス室72に面して固体
電解質板6に接して設けられ,他方の電極32は基準ガ
ス室100に面して固体電解質板6に接して設けられて
いる。また,酸素モニタセル3は電源35と電流計36
を備えたモニタ回路340に接続される。さらに,上記
電流計36の値から電源25をフィードバック制御する
ための回路が設けてある。
The oxygen monitor cell 3 includes a solid electrolyte plate 6 and
It is composed of a pair of electrodes 31 and 32 arranged so as to face each other so as to sandwich the solid electrolyte plate 6. One electrode 31 of the pair of electrodes 31, 32 is provided in contact with the solid electrolyte plate 6 facing the second measured gas chamber 72 located downstream of the gas flow in the measured gas chamber 7, and the other electrode 31 is provided. The electrode 32 is provided facing the reference gas chamber 100 and in contact with the solid electrolyte plate 6. Further, the oxygen monitor cell 3 includes a power source 35 and an ammeter 36.
Is connected to the monitor circuit 340. Further, a circuit for feedback-controlling the power supply 25 from the value of the ammeter 36 is provided.

【0035】ここで酸素ポンプセル2及び酸素センサセ
ル3の一方の電極21,31には,被測定ガス中のNO
xの分解を抑制するために,NOxの分解活性の低い電
極を用いると良い。具体的には,主成分としてPtとA
uを含有する多孔質サーメット電極が好適に用いられ
る。この際,金属成分中のAuの含有量は,1〜10重
量%程度とするのが良い。
Here, NO in the gas to be measured is applied to one electrode 21, 31 of the oxygen pump cell 2 and the oxygen sensor cell 3.
In order to suppress the decomposition of x, it is preferable to use an electrode having a low NOx decomposition activity. Specifically, Pt and A as main components
A porous cermet electrode containing u is preferably used. At this time, the content of Au in the metal component is preferably about 1 to 10% by weight.

【0036】また,センサセル4の一方の電極41に
は,被測定ガス中のNOxを分解するために,NOxの
分解活性の高い電極を用いると良い。具体的には,主成
分としてPtとRhを含有する多孔質サーメット電極が
好適に用いられる。この際,金属成分中のRhの含有量
は,10〜50重量%程度とするのが良い。酸素ポンプ
セル2,酸素モニタセル3,センサセル4の電極22,
32,42には,例えば,Pt多孔質サーメット電極が
好適に用いられる。
Further, as one electrode 41 of the sensor cell 4, it is preferable to use an electrode having a high NOx decomposition activity in order to decompose NOx in the gas to be measured. Specifically, a porous cermet electrode containing Pt and Rh as main components is preferably used. At this time, the content of Rh in the metal component is preferably about 10 to 50% by weight. Oxygen pump cell 2, oxygen monitor cell 3, electrode 22 of sensor cell 4,
Pt porous cermet electrodes are suitably used for 32 and 42, for example.

【0037】また,図2に示す様に,これら各電極2
1,22,31,32,41,42には,これら各電極
21,22,31,32,41,42から電気信号を取
出すためのリード23,24,33,34,43,44
が一体に形成されている。ここで,固体電解質板5,6
の電極21等以外の部位,特にリード23等の形成部位
には,固体電解質板5,6とリード23等の間にアルミ
ナ等の絶縁層(図略)を形成しておくことが好ましい。
上記ヒータ10は,アルミナ製のヒータシート13の上
面に,通電により発熱する発熱体14をパターニング形
成し,この発熱体14の上面(スペーサ9側の面)に,
絶縁のためのアルミナ層15を形成してなる。
Further, as shown in FIG.
Leads 23, 24, 33, 34, 43, 44 for extracting electric signals from the electrodes 21, 22, 31, 32, 41, 42 are provided on the 1, 22, 31, 32, 41, 42.
Are integrally formed. Here, the solid electrolyte plates 5, 6
It is preferable to form an insulating layer (not shown) of alumina or the like between the solid electrolyte plates 5, 6 and the leads 23 and the like in the portions other than the electrodes 21 and the like, particularly the portions where the leads and the like are formed.
The heater 10 is formed by patterning a heating element 14 that generates heat when energized on the upper surface of a heater sheet 13 made of alumina, and the heating element 14 has an upper surface (a surface on the spacer 9 side)
An alumina layer 15 for insulation is formed.

【0038】発熱体14は,Ptとアルミナ等のセラミ
ックスとよりなるサーメットが用いられる。このヒータ
10は,発熱体14を外部からの給電により発熱させ,
上記各セル2,3,4を活性化温度まで加熱するもので
ある。また,図2に示すように,発熱体14及び各セル
2,3,4の電極21等は,それぞれ上記リード23
等,及び各シート5,8,9,15,13に形成された
スルーホール130を通して端子140まで電気的に接
続されている。
As the heating element 14, a cermet made of Pt and ceramics such as alumina is used. This heater 10 causes the heating element 14 to generate heat by external power supply,
The cells 2, 3 and 4 are heated to the activation temperature. In addition, as shown in FIG. 2, the heating element 14 and the electrodes 21 of the cells 2, 3 and 4 are connected to the leads 23, respectively.
Etc., and through the through holes 130 formed in the sheets 5, 8, 9, 15, and 13 are electrically connected to the terminals 140.

【0039】そして,この端子140にはコネクタを介
して圧着やろう付け等により,リード線が接続され,外
部回路と各セル2,3,4及びヒータ10との電気信号
のやり取りが可能となっている(図略)。
A lead wire is connected to the terminal 140 through a connector by crimping, brazing, etc., so that an electric signal can be exchanged between the external circuit and each of the cells 2, 3, 4 and the heater 10. (Not shown).

【0040】本例に示したガスセンサ素子1を製造する
にあたり,固体電解質板5及び6,スペーサ8及び9,
アルミナ層15及びヒータシート13は,ドクターブレ
ード法や押し出し成形法等により,シート形状に成形し
たグリーンシートより構成することができる。また,上
記の各電極21等,リード23等及び端子140は,上
記グリーンシートにスクリーン印刷等により形成するこ
とができる。そして,グリーンシートは積層して焼成す
ることにより一体化されて,ガスセンサ素子1となる。
In manufacturing the gas sensor element 1 shown in this example, solid electrolyte plates 5 and 6, spacers 8 and 9,
The alumina layer 15 and the heater sheet 13 can be formed of a green sheet formed into a sheet shape by a doctor blade method, an extrusion molding method, or the like. The electrodes 21, etc., the leads 23, etc., and the terminals 140 can be formed on the green sheet by screen printing or the like. Then, the green sheets are laminated and fired to be integrated into the gas sensor element 1.

【0041】次に,上記ガスセンサ素子1の動作原理を
説明する。図1において,被測定ガスは,多孔質保護層
12,ピンホール11を通過して第1被測定ガス室71
に導入される。導入されるガス量は,多孔質保護層1
2,ピンホール11の拡散抵抗により決定される。さら
に,被測定ガスは第2被測定ガス室72に導入される。
酸素ポンプセル2の一対の電極21,22に電極22が
+極となるように電圧を印加すると,上記第1被測定ガ
ス室71側の電極21上で被測定ガス中の酸素が還元さ
れて酸素イオンとなり,ポンピング作用により電極22
側に排出される。
Next, the operating principle of the gas sensor element 1 will be described. In FIG. 1, the gas to be measured passes through the porous protective layer 12 and the pinhole 11 and then passes through the first gas chamber 71 to be measured.
Will be introduced to. The amount of gas introduced is the porous protective layer 1
2, determined by the diffusion resistance of the pinhole 11. Further, the measured gas is introduced into the second measured gas chamber 72.
When a voltage is applied to the pair of electrodes 21, 22 of the oxygen pump cell 2 so that the electrode 22 becomes a positive electrode, the oxygen in the measurement gas is reduced on the electrode 21 on the side of the first measurement gas chamber 71 to generate oxygen. It becomes an ion and the electrode 22 is generated by the pumping action.
Discharged to the side.

【0042】逆に,第1被測定ガス室71側の電極21
が+極となるように電圧を印加すると電極22上で被測
定ガス中の酸素や水蒸気が還元されて酸素イオンとな
り,ポンピング作用により電極21側に排出される。こ
の酸素ポンプ作用により,被測定ガス室7の酸素濃度を
制御することができる。
On the contrary, the electrode 21 on the side of the first measured gas chamber 71
When a voltage is applied so that the voltage becomes a positive pole, oxygen and water vapor in the gas to be measured are reduced on the electrode 22 to become oxygen ions, which are discharged to the electrode 21 side by the pumping action. The oxygen concentration in the measured gas chamber 7 can be controlled by this oxygen pump action.

【0043】酸素モニタセル3の一対の電極31,32
に,基準ガス室100側の電極32が+極となるように
所定の電圧(例えば,0.40V)を印加すると,上記
第2被測定ガス室72側の電極31上で被測定ガス中の
酸素が還元されて酸素イオンとなり,ポンピング作用に
より電極32側に排出される。
A pair of electrodes 31, 32 of the oxygen monitor cell 3
Then, when a predetermined voltage (for example, 0.40 V) is applied so that the electrode 32 on the side of the reference gas chamber 100 becomes a positive electrode, the measured gas on the electrode 31 on the side of the second measured gas chamber 72 is Oxygen is reduced to oxygen ions, which are discharged to the electrode 32 side by the pumping action.

【0044】電極31は,NOxの分解に不活性なPt
−Auサーメット電極であるため,電極31,32間に
流れる酸素イオン電流は,多孔質保護層12,ピンホー
ル11,第1被測定ガス室71等を通過して,電極31
に到達する被測定ガス中の酸素量に依存し,NOx量に
は依存しない。従って,この電極31,32間の電流値
が所定の一定値(例えば,0.5μA)になるように,
酸素ポンプセル2の電極間の印加電圧を制御すれば,第
2被測定ガス室72の酸素濃度を一定に制御できる。
The electrode 31 is made of Pt which is inert to NOx decomposition.
Since it is an Au cermet electrode, the oxygen ion current flowing between the electrodes 31 and 32 passes through the porous protective layer 12, the pinhole 11, the first measured gas chamber 71, etc.
It depends on the amount of oxygen in the gas to be measured that reaches to, and not on the amount of NOx. Therefore, so that the current value between the electrodes 31 and 32 becomes a predetermined constant value (for example, 0.5 μA),
By controlling the applied voltage between the electrodes of the oxygen pump cell 2, the oxygen concentration in the second measured gas chamber 72 can be controlled to be constant.

【0045】センサセル4の一対の電極41,42に,
基準ガス室100側の電極42が+極となるように所定
の電圧(例えば,0.40V)を印加する。電極41
は,NOxの分解に活性なPt−Rhサーメット電極で
あるため,上記第2被測定ガス室72側の電極41上で
被測定ガス中の酸素やNOxが還元されて酸素イオンと
なり,ポンピング作用により電極42側に排出される。
本例では酸素モニタセル3の電極31,32間の電流値
が一定値(例えば0.5μA)になるように,酸素ポン
プセル2を制御しているため,センサセル4の電極4
1,42間の電流値も一定値(例えば0.5μA)に制
御される。一方,被測定ガス中にNOxが存在すると,
NOx濃度に応じて電流値が増加するため,これにより
被測定ガス中のNOx濃度が検出可能となる。
On the pair of electrodes 41, 42 of the sensor cell 4,
A predetermined voltage (for example, 0.40 V) is applied so that the electrode 42 on the reference gas chamber 100 side becomes a positive electrode. Electrode 41
Is a Pt-Rh cermet electrode that is active in decomposing NOx, so oxygen and NOx in the gas to be measured are reduced to oxygen ions on the electrode 41 on the side of the second gas chamber 72 to be measured, and become oxygen ions by the pumping action. It is discharged to the electrode 42 side.
In this example, the oxygen pump cell 2 is controlled so that the current value between the electrodes 31 and 32 of the oxygen monitor cell 3 becomes a constant value (for example, 0.5 μA).
The current value between 1 and 42 is also controlled to a constant value (for example, 0.5 μA). On the other hand, if NOx exists in the measured gas,
Since the current value increases according to the NOx concentration, the NOx concentration in the measured gas can be detected by this.

【0046】次に,本例にかかるガス濃度の検出方法に
おいて詳細に説明する。図3が,排ガス内のNOx濃度
を測定する方法を表したブロック図である。センサ制御
回路S1のセンサ制御部S2は制御信号を与えることに
より,ガスセンサ素子1を駆動するとともに,ガスセン
サ素子1からセンサ信号を受け取り,センサ出力Y
(t)S3を微分演算部S4に出力する。
Next, the gas concentration detecting method according to this embodiment will be described in detail. FIG. 3 is a block diagram showing a method for measuring the NOx concentration in the exhaust gas. The sensor control unit S2 of the sensor control circuit S1 drives the gas sensor element 1 by giving a control signal, receives the sensor signal from the gas sensor element 1, and outputs the sensor output Y.
(T) S3 is output to the differential operation section S4.

【0047】微分演算部S4では,センサ出力Y(t)
S3の時間微分値A(t)S5を演算する。さらにA
(t)S5の時間微分値B(t)S6を演算し,A
(t)およびB(t)を積分演算部S7に出力する。積
分演算部S7では,以下に示す(数5),(数6)に基
づいて演算を行ない,時間t+Δtのセンサ出力Y(t
+Δt),つまり時間t+Δtの予想出力S8を演算す
る。
In the differential operation section S4, the sensor output Y (t)
The time differential value A (t) S5 of S3 is calculated. Furthermore A
(T) The differential value B (t) S6 of S5 is calculated to obtain A
(T) and B (t) are output to the integral calculation unit S7. In the integration calculation unit S7, calculation is performed based on the following (Equation 5) and (Equation 6), and the sensor output Y (t
+ Δt), that is, the expected output S8 at time t + Δt is calculated.

【0048】[0048]

【数5】 [Equation 5]

【0049】[0049]

【数6】 [Equation 6]

【0050】さらに,上記時間t+Δtの予想出力S8
を微分演算部S4に出力し,繰り返し計算することによ
り,所定時間後のセンサ出力を予測することができる。
これにより,センサ出力が実際に応答する以前に,ある
ガス濃度におけるセンサ出力の到達値,すなわち,特定
ガス成分濃度を予測できるため,応答性に優れたガスセ
ンサ素子を得ることができる。
Further, the expected output S8 at the above time t + Δt
Is output to the differential calculation unit S4 and repeated calculation is performed, whereby the sensor output after a predetermined time can be predicted.
As a result, the reached value of the sensor output at a certain gas concentration, that is, the specific gas component concentration can be predicted before the sensor output actually responds, so that a gas sensor element with excellent responsiveness can be obtained.

【0051】図4及び図5は,被測定ガスである排ガス
中のNOx濃度を変化させた際の,センサの応答特性を
示す線図である。従来と本例とにかかる検出方法による
センサ出力と応答時間との関係を示したものである。図
4が排ガス中の酸素濃度が5%,NO濃度が0である状
態から酸素濃度が5%,NOが100pmである状態に
切り替えた時の関係図である。また,図5は反対に酸素
濃度5%,NO濃度100pmである状態から酸素濃度
が5%,NO濃度が0へと切り替えた時の関係図であ
る。
FIG. 4 and FIG. 5 are graphs showing the response characteristics of the sensor when the NOx concentration in the exhaust gas which is the gas to be measured is changed. It shows the relationship between the sensor output and the response time by the detection method according to the related art and this example. FIG. 4 is a relationship diagram when switching from a state where the oxygen concentration in the exhaust gas is 5% and NO concentration is 0 to a state where the oxygen concentration is 5% and NO is 100 pm. In contrast, FIG. 5 is a relationship diagram when the oxygen concentration is 5% and the NO concentration is 100 pm, and the oxygen concentration is 5% and the NO concentration is 0.

【0052】同図より知れるごとく,本例では常に所定
時間後のセンサ出力の予測値を出力しているため,明ら
かに従来例より応答速度が向上していることが分かる。
As can be seen from the figure, in this example, the predicted value of the sensor output after a predetermined time is always output, so it can be seen that the response speed is obviously higher than in the conventional example.

【0053】なお,本発明は上記実施例のガスセンサ素
子に限定されるものではなく,例えば図7の従来例に示
した構成のガスセンサ素子1など,他の構造のガスセン
サ素子を用いても,本発明にかかるガス濃度の検出を行
うことができる。なお,図7のガスセンサ素子1は酸素
モニタセル93が電圧計を備えたモニタ回路に接続され
ている。
The present invention is not limited to the gas sensor element of the above-mentioned embodiment, and the present invention is not limited to the gas sensor element 1 having the structure shown in the conventional example of FIG. The gas concentration according to the invention can be detected. In the gas sensor element 1 of FIG. 7, an oxygen monitor cell 93 is connected to a monitor circuit equipped with a voltmeter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1における,ガスセンサ素子の断面説明
図。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a gas sensor element according to a first embodiment.

【図2】実施例1における,ガスセンサ素子の斜視展開
図。
FIG. 2 is a perspective development view of the gas sensor element according to the first embodiment.

【図3】実施例1における,時間t+△tにおけるセン
サ出力Y(t+△t)を予想する方法を示すブロック
図。
FIG. 3 is a block diagram showing a method of predicting a sensor output Y (t + Δt) at time t + Δt in the first embodiment.

【図4】実施例1における,本発明にかかるセンサ出力
と時間との関係を示す線図
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between sensor output and time according to the present invention in the first embodiment.

【図5】実施例1における,本発明にかかるセンサ出力
と時間との関係を示す線図
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between sensor output and time according to the present invention in the first embodiment.

【図6】経過時間とセンサ出力との関係を示す線図。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between elapsed time and sensor output.

【図7】従来にかかるガスセンサ素子の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional gas sensor element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...ガスセンサ素子, 100...基準ガス室, 2...酸素ポンプセル, 21,22,31,32,41,42...電極, 3...酸素モニタセル, 4...センサセル, 5,6...固体電解質板, 7...被測定ガス室, 1. . . Gas sensor element, 100. . . Reference gas chamber, 2. . . Oxygen pump cell, 21, 22, 31, 32, 41, 42. . . electrode, 3. . . Oxygen monitor cell, 4. . . Sensor cell, 5,6. . . Solid electrolyte plate, 7. . . Measured gas chamber,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 太輔 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 金原 賢治 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 大道 重樹 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 田中 章夫 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 2G060 AA03 AB05 AB08 AB10 AB16 AB19 AE19 AF06 AG11 BA01 BB09 HC11 KA01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Daisuke Makino             14 Iwatani Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Stock Association             Company Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Kenji Kanehara             14 Iwatani Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Stock Association             Company Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Shigeki Ohmichi             14 Iwatani Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Stock Association             Company Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Akio Tanaka             1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi stock market             Inside the company DENSO F-term (reference) 2G060 AA03 AB05 AB08 AB10 AB16                       AB19 AE19 AF06 AG11 BA01                       BB09 HC11 KA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する
ガスセンサ素子において,上記ガスセンサ素子における
センサ出力Y(t)の時間微分値A(t)と,A(t)
の時間微分値B(t)を用いて,所定時間後のセンサ出
力を予測し,特定ガス濃度を検出することを特徴とする
ガス濃度の検出方法。
1. A gas sensor element for detecting a specific gas concentration in a gas to be measured, the time differential value A (t) and A (t) of a sensor output Y (t) in the gas sensor element.
A method for detecting a gas concentration, which comprises predicting a sensor output after a predetermined time by using a time differential value B (t) of the above, and detecting a specific gas concentration.
【請求項2】 請求項1において,時間tにおけるセン
サ出力Y(t)に対し,時間t+△tにおけるセンサ出
力Y(t+△t)を,センサ出力Y(t)の時間微分値
A(t)と,A(t)の時間微分値B(t)を用いて,
下記の(数1),(数2)に基づいて算出することを特
徴とするガス濃度の検出方法。 【数1】 【数2】
2. The sensor output Y (t) at time t, wherein the sensor output Y (t + Δt) at time t + Δt is the time differential value A (t) of the sensor output Y (t). ) And the time derivative B (t) of A (t),
A method for detecting gas concentration, which is calculated based on the following (Equation 1) and (Equation 2). [Equation 1] [Equation 2]
【請求項3】 請求項1または2において,所定の拡散
抵抗の下に被測定ガスを導入する被測定ガス室と,酸素
イオン導電性の固体電解質板の表面に設けた電極と該電
極と一対に構成され上記被測定ガス室と対面する電極と
よりなり,これらの電極に対する通電により被測定ガス
室に対し酸素を導入または排出し,被測定ガス室におけ
る酸素濃度を調整するよう構成された酸素ポンプセル
と,酸素イオン導電性の固体電解質板の表面に設けた電
極と該電極と一対に構成され上記被測定ガス室と対面す
る電極よりなり,これらの電極間に生じるイオン電流か
ら上記被測定ガス室中の特定ガス濃度を検出するよう構
成されたセンサセルとを有するガスセンサ素子を用いる
ことを特徴とするガス濃度の検出方法。
3. The measured gas chamber for introducing a measured gas under a predetermined diffusion resistance, an electrode provided on the surface of a solid electrolyte plate having oxygen ion conductivity, and a pair of the electrode according to claim 1 or 2. And oxygen arranged to adjust the oxygen concentration in the measured gas chamber by introducing or discharging oxygen into the measured gas chamber by energizing these electrodes. A pump cell, an electrode provided on the surface of a solid electrolyte plate having oxygen ion conductivity, and an electrode which is paired with the electrode and faces the gas chamber to be measured. The ionic current generated between these electrodes is used to measure the gas to be measured. A method for detecting gas concentration, comprising using a gas sensor element having a sensor cell configured to detect a specific gas concentration in a chamber.
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