JP2015230220A5 - 特定ガス濃度検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気管を流れる排気ガス中の特定ガス濃度を検出する特定ガス濃度検出方法に関する。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、簡単な構造によって、特定ガス濃度の検出精度を効果的に向上させることができる特定ガス濃度検出方法を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、内燃機関の排気管に配置されるガスセンサ素子を用い、上記排気管を流れる排気ガス中の特定ガス濃度を検出する方法であって、
上記ガスセンサ素子は、
酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、
該固体電解質体の一方の表面側に形成され、被測定ガスとしての上記排気ガスが拡散抵抗体を通過して導入される被測定ガス空間と、
上記固体電解質体の他方の表面側に形成され、基準ガスが導入される基準ガス空間と、
上記固体電解質体の上記被測定ガス空間側の表面に設けられたポンプ電極を有し、該ポンプ電極と上記固体電解質体の上記基準ガス空間側の表面に設けられた基準電極との間に電圧を印加して、上記被測定ガス空間における酸素濃度を調整するポンプセルと、
上記固体電解質体の上記被測定ガス空間側の表面であって、上記被測定ガスの流れ方向における上記ポンプ電極の配置位置よりも下流側の位置に設けられたセンサ電極を有し、該センサ電極と上記基準電極との間に流れる酸素イオン電流を測定するセンサセルと、を備え、
上記内燃機関において燃料の噴射が行われるときに上記センサセルによって測定される酸素イオン電流値から、上記内燃機関において燃料の噴射が断絶された時から所定時間経過後に上記センサセルによって測定される酸素イオン電流値を減算して、上記特定ガス濃度を検出することを特徴とする特定ガス濃度検出方法にある。

上記特定ガス濃度検出方法は、センサセルを用いて、ポンプセルによる酸素濃度調整後の被測定ガス中の残留酸素濃度が、特定ガス濃度の検出精度に与える影響を低減するものである。
具体的には、特定ガス濃度検出方法においては、内燃機関において燃料の噴射が行われるときにセンサセルによって測定される酸素イオン電流値から、内燃機関において燃料の噴射が断絶された時から所定時間経過後にセンサセルによって測定される酸素イオン電流値を減算して、特定ガス濃度を検出する。これにより、センサセルによって特定ガス濃度が検出されるときの酸素イオン電流値から、センサセルによって特定ガス濃度が検出されないときの酸素イオン電流値を減算することができる。そのため、特定ガス濃度の検出精度に、被測定ガス中の残留酸素濃度が与える影響を低減させることができる。

また、この残留酸素濃度の影響を低減させるために、センサ電極とは材質が異なるモニタ電極を有する酸素モニタセル等のセルを別途用いる必要がない。これにより、酸素モニタセル等を用いる際に生じる誤差要因をなくすことができる。また、酸素モニタセル等のセルを別途設ける必要がなく、ガスセンサ素子の構造を簡単にすることもできる。
それ故、上記特定ガス濃度検出方法によれば、ガスセンサ素子の簡単な構造によって、特定ガス濃度の検出精度を効果的に向上させることができる。

上述した特定ガス濃度検出方法における好ましい実施の形態について説明する。
上記特定ガス濃度検出方法においては、上記所定時間は、内燃機関における排気ガスの流速を考慮し、内燃機関から、排気管におけるガスセンサ素子へ排気ガスが到達するまでの時間差に基づいて決定することができる。
また、上記被測定ガス空間は、上記ポンプセルが配置された第１ガス空間と、上記センサセルが配置された第２ガス空間とによって構成されており、上記第１ガス空間と上記第２ガス空間とは、上記被測定ガスの流れ方向における空間断面積を縮小する障害壁、又はガスを透過させる性質を有する多孔質体によって仕切られた状態で連通されていてもよい。
この場合には、被測定ガスを、ポンプセルのポンプ電極が配置された第１ガス空間にできるだけ長く滞留させることができる。そして、ポンプセルによって被測定ガス中の酸素濃度を調整する精度を向上させることができる。その結果、特定ガス濃度検出方法における特定ガス濃度の検出精度のさらなる向上が期待できる。

また、上記第２ガス空間には、上記ポンプセルによって酸素濃度が調整された後の上記被測定ガス中の酸素濃度をさらに調整する補助ポンプセルが設けられており、該補助ポンプセルは、上記固体電解質体の上記被測定ガス空間側の表面に設けられた補助ポンプ電極を有し、該補助ポンプ電極と上記基準電極との間に電圧を印加して、上記第２ガス空間における酸素濃度を調整するよう構成されていてもよい。
この場合には、補助ポンプセルによって被測定ガス中の酸素濃度を調整する精度をさらに向上させることができる。その結果、特定ガス濃度検出方法における特定ガス濃度の検出精度のさらなる向上が期待できる。

Claims (3)

1. 内燃機関の排気管に配置されるガスセンサ素子（１）を用い、上記排気管を流れる排気ガス中の特定ガス濃度を検出する方法であって、
   上記ガスセンサ素子（１）は、
   酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（２）と、
   該固体電解質体（２）の一方の表面側に形成され、被測定ガス（Ｇ）としての上記排気ガスが拡散抵抗体（３２）を通過して導入される被測定ガス空間（５１）と、
   上記固体電解質体（２）の他方の表面側に形成され、基準ガス（Ａ）が導入される基準ガス空間（５２）と、
   上記固体電解質体（２）の上記被測定ガス空間（５１）側の表面（２０１）に設けられたポンプ電極（２１）を有し、該ポンプ電極（２１）と上記固体電解質体（２）の上記基準ガス空間（５２）側の表面（２０２）に設けられた基準電極（２５）との間に電圧を印加して、上記被測定ガス空間（５１）における酸素濃度を調整するポンプセル（４１）と、
   上記固体電解質体（２）の上記被測定ガス空間（５１）側の表面（２０１）であって、上記被測定ガス（Ｇ）の流れ方向（Ｆ）における上記ポンプ電極（２１）の配置位置よりも下流側の位置に設けられたセンサ電極（２２）を有し、該センサ電極（２２）と上記基準電極（２５）との間に流れる酸素イオン電流を測定するセンサセル（４２）と、を備え、
   上記内燃機関において燃料の噴射が行われるときに上記センサセル（４２）によって測定される酸素イオン電流値（Ｉ１）から、上記内燃機関において燃料の噴射が断絶された時から所定時間経過後に上記センサセル（４２）によって測定される酸素イオン電流値（Ｉ２）を減算して、上記特定ガス濃度を検出することを特徴とする特定ガス濃度検出方法。
2. 上記被測定ガス空間（５１）は、上記ポンプセル（４１）が配置された第１ガス空間（５１１）と、上記センサセル（４２）が配置された第２ガス空間（５１２）とによって構成されており、
   上記第１ガス空間（５１１）と上記第２ガス空間（５１２）とは、上記被測定ガス（Ｇ）の流れ方向（Ｆ）における空間断面積を縮小する障害壁（３４）、又はガスを透過させる性質を有する多孔質体によって仕切られた状態で連通されていることを特徴とする請求項１に記載の特定ガス濃度検出方法。
3. 上記第２ガス空間（５１２）には、上記ポンプセル（４１）によって酸素濃度が調整された後の上記被測定ガス（Ｇ）中の酸素濃度をさらに調整する補助ポンプセル（４３）が設けられており、
   該補助ポンプセル（４３）は、上記固体電解質体（２）の上記被測定ガス空間（５１）側の表面（２０１）に設けられた補助ポンプ電極（２３）を有し、該補助ポンプ電極（２３）と上記基準電極（２５）との間に電圧を印加して、上記第２ガス空間（５１２）における酸素濃度を調整するよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の特定ガス濃度検出方法。