JP3372186B2 - Gas sensor correction method and gas concentration measurement system - Google Patents

Gas sensor correction method and gas concentration measurement system

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JP3372186B2
JP3372186B2 JP08736197A JP8736197A JP3372186B2 JP 3372186 B2 JP3372186 B2 JP 3372186B2 JP 08736197 A JP08736197 A JP 08736197A JP 8736197 A JP8736197 A JP 8736197A JP 3372186 B2 JP3372186 B2 JP 3372186B2
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pump cell
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスセンサに関し、
特に、自動車、船舶、飛行機等の移動用、産業用の内燃
機関の排ガス中、或いはボイラ等の燃焼ガス中のNOx
ガス濃度を検出するために用いるNOxガスセンサに関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas sensor,
In particular, NO x in exhaust gas of internal combustion engines for transportation of automobiles, ships, airplanes, etc., or in combustion gas of boilers, etc.
It relates NO x gas sensors used to detect the gas concentration.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、排ガス規制の強化に伴い、エンジ
ン等の排ガス中のNOxを直接測定し、エンジンの制御
や触媒のコントロールを行う研究が行われている。特
に、ZrO2等の酸素イオン導電体を用い、第1酸素イ
オンポンプセルでNOxが分解しない程度に酸素を汲み
出し、NOxを含む残ったガスを第2酸素イオンポンプ
セルでさらに酸素を汲み出すことでNOxを分解し、こ
の分解を電流として検知するNOxガスセンサ(濃度検
出器)は、HC、CO等の妨害ガスの影響を受けずにN
xガス濃度が測定できることから、近年広く研究が行
われている。
2. Description of the Related Art In recent years, as exhaust gas regulations have been tightened, research has been conducted to directly measure NO x in exhaust gas from engines and the like to control the engine and the catalyst. In particular, an oxygen ion conductor such as ZrO 2 is used to pump oxygen to the extent that NO x is not decomposed in the first oxygen ion pump cell, and the remaining gas containing NO x is further pumped in the second oxygen ion pump cell. The NO x gas sensor (concentration detector) that decomposes NO x by releasing it and detects this decomposition as an electric current is not affected by interfering gases such as HC and CO.
Since the O x gas concentration can be measured, it has been widely studied in recent years.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の知見によれば、被測定ガス中に水分が存在する場合
には、水分が電解し、第2酸素イオンポンプセルには、
NOxのみならず、水分が電解した結果生じた酸素によ
る電流が流れるため、NOx濃度が正確に測定できない
という問題があることが分かった。特に、近年増加して
いるガソリン用のリーンバーンエンジンや、ディーゼル
エンジンでは排ガス中の水分量が運転条件により大きく
変化するため、排ガス中のNOx濃度を正確に測定する
ことは困難であることが分かった。
However, according to the knowledge of the present inventor, when water is present in the gas to be measured, the water is electrolyzed and the second oxygen ion pump cell is
It has been found that there is a problem that the NO x concentration cannot be accurately measured because not only NO x but also an electric current caused by oxygen generated as a result of electrolysis of water flows. In particular, in lean-burn engines for gasoline and diesel engines, which have been increasing in recent years, the amount of water in the exhaust gas changes greatly depending on the operating conditions, so it is difficult to accurately measure the NO x concentration in the exhaust gas. Do you get it.

【0004】以上の事情に鑑み、本発明は被測定ガス中
の水分量がガス濃度検出に与える影響を低減又は除去
し、正確なガス濃度を得ることができるガスセンサの補
正方法及びガス濃度測定システムを提供することを目的
とする。
In view of the above circumstances, the present invention is a method for correcting a gas sensor and a gas concentration measuring system capable of obtaining an accurate gas concentration by reducing or eliminating the influence of the amount of water in the gas to be measured on the gas concentration detection. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】エンジンでは使用する燃
料により、空気過剰率あるいはA/F(=排ガス中の酸
素濃度)と排ガス中の水分量には相関関係がある。そこ
で、本発明者らは、予め水分のガスセンサの検出するガ
ス濃度に対する影響を測定しておき、その影響を、例え
ば空気過剰率あるいはA/F値とガスセンサの検出する
濃度の補正データとの関係としてメモリにマップとして
記憶させておき、測定時に、運転条件により定まる空気
過剰率あるいはA/F値に応じて、マップから所定の補
正データを読み出し、読み出した推定水分量に基いてガ
スセンサの検出出力信号を補正することにより、正確な
排ガス中の所定ガス濃度(例えばNOxガス濃度)を得
ることができることを見出した。
In the engine, there is a correlation between the excess air ratio or A / F (= oxygen concentration in the exhaust gas) and the water content in the exhaust gas, depending on the fuel used. Therefore, the present inventors have previously measured the influence of water content on the gas concentration detected by the gas sensor, and for example, the relation between the excess air ratio or the A / F value and the correction data of the concentration detected by the gas sensor. Is stored in the memory as a map, and at the time of measurement, predetermined correction data is read from the map according to the excess air ratio or A / F value determined by the operating conditions, and the detection output of the gas sensor is based on the read estimated water content. by correcting the signals, we found that it is possible to obtain a predetermined gas concentration in the correct in the exhaust gas (e.g., NO x gas concentration).

【0006】また、本発明者らは、2組の酸素イオンポ
ンプセルを用いる形式のガスセンサにおいては、第1酸
素イオンポンプセルの電流値から排ガス中の酸素濃度が
測定でき、この酸素濃度は排ガス中の水分量と相関関係
があるため、この第1酸素イオンポンプセルに流れる電
流値に対応した補正係数を予めメモリに入力して、この
電流値と補正係数とを関連づけたマップを作製してお
き、ガス濃度測定時、第1酸素イオンポンプセルの電流
値に応じてマップ中の所定の補正係数を読み出し、第2
酸素イオンポンプセルの電流値を補正することにより、
水分の影響を除去して正確なガス濃度測定を得ることが
できることも見出した。この場合、メモリ上にマップを
持たず、アナログ回路上で、第1酸素イオンポンプセル
の出力信号を電気的に補正することも可能であることも
見出した。本発明者らは、これらの知見に基づき本発明
を完成するに至った。
Further, the inventors of the present invention can measure the oxygen concentration in the exhaust gas from the current value of the first oxygen ion pump cell in the gas sensor of the type using two sets of oxygen ion pump cells. Since there is a correlation with the amount of water in the inside, a correction coefficient corresponding to the current value flowing in the first oxygen ion pump cell is previously input to the memory, and a map associating this current value with the correction coefficient is prepared. Every time the gas concentration is measured, the predetermined correction coefficient in the map is read according to the current value of the first oxygen ion pump cell, and the second correction coefficient is read.
By correcting the current value of the oxygen ion pump cell,
It was also found that the influence of water can be removed to obtain an accurate gas concentration measurement. In this case, it was also found that it is possible to electrically correct the output signal of the first oxygen ion pump cell on an analog circuit without having a map in the memory. The present inventors have completed the present invention based on these findings.

【0007】上記課題を達成するために、本発明のガス
センサの補正方法は、第1の視点において、エンジンの
排ガス中の所定のガス濃度を検出する方法において、前
記エンジンの運転条件により定まる空気過剰率あるいは
A/F値から前記排ガス中の水分量を推定し、推定され
た水分量に応じてガスセンサの出力するガス濃度検出信
号を補正することによって、該ガスセンサの出力するガ
ス濃度検出信号により求められたガス濃度の値から前記
ガス中の水分量の影響を除去又は低減することを特徴
とする。
In order to achieve the above object, the gas sensor correction method of the present invention is, in the first aspect, a method for detecting a predetermined gas concentration in exhaust gas of an engine, wherein an excess air amount determined by operating conditions of the engine is used. The amount of water in the exhaust gas is estimated from the rate or A / F value, and the gas concentration output signal of the gas sensor is corrected by correcting the gas concentration detection signal output by the gas sensor according to the estimated amount of water.
From the gas concentration value obtained from the concentration detection signal
And removing or reducing the influence of water content in the exhaust gas.

【0008】第2の視点は、前記第1の視点において、
好ましくはガスセンサがNOxセンサであること、第3
の視点は、前記第1の視点において、さらに好ましくは
ガスセンサが固体電解質の酸素イオンポンプ作用を用い
たセンサであることを特徴とする。
The second viewpoint is the same as the first viewpoint.
Preferably, the gas sensor is a NO x sensor, the third
In the first aspect, the gas sensor is more preferably a sensor using an oxygen ion pumping action of a solid electrolyte.

【0009】第4の視点は、前記第1の視点に基づき、
前記エンジンに供給される空気と燃料の比率が前記排ガ
ス中の水分量に対応すると推定し、前記比率、前記ガス
濃度検出信号及び真のガス濃度値に基いて、該比率に対
応する前記ガス濃度検出信号の補正データを含むマップ
を予め作製し、前記マップからエンジンの運転条件より
定まる前記比率に対応する所定の補正データを読み出
し、読み出された補正データにより前記ガス濃度検出信
号を補正することを特徴とする。
A fourth viewpoint is based on the first viewpoint,
It is estimated that the ratio of air to fuel supplied to the engine corresponds to the amount of water in the exhaust gas, and based on the ratio, the gas concentration detection signal and the true gas concentration value, the gas concentration corresponding to the ratio. A map including correction data of the detection signal is prepared in advance, predetermined correction data corresponding to the ratio determined by the operating condition of the engine is read from the map, and the gas concentration detection signal is corrected by the read correction data. Is characterized by.

【0010】第5の視点は、固体電解質の酸素イオンポ
ンプセルを2組有し、第1酸素イオンポンプセルに所定
電圧を印加して、被測定ガス中の酸素をNOxが分解し
ない程度に十分に汲み出し、該第1酸素イオンポンプセ
ルに該被測定ガス中の酸素濃度に応じた電流が流れ、第
2酸素イオンポンプセルが汲み残されたガス中のNOx
を分解し、解離した酸素を汲み出し、該第2酸素イオン
ポンプセルにNOxガス濃度に応じた電流が流れるNOx
センサにおいて、前記第1酸素イオンポンプセルから得
られる電流値に対応する信号に応じて、前記第2酸素イ
オンポンプセルから得られる電流値に対応するNOx
ス濃度検出信号を補正して、該NOxガス濃度検出信号
に基づき求められるNOxガス濃度から前記被測定ガス
中の水分量の影響を除去又は低減することを特徴とす
る。
A fifth aspect has two sets of oxygen ion pump cells of solid electrolyte, and a predetermined voltage is applied to the first oxygen ion pump cell so that NO x does not decompose oxygen in the gas to be measured. Sufficiently pumped out, a current according to the oxygen concentration in the gas to be measured flows through the first oxygen ion pump cell, and NO x in the gas left unpumped by the second oxygen ion pump cell.
Decomposing, pumping out dissociated oxygen, current corresponding to the NO x gas concentration in the second oxygen ion pump cell flows NO x
In the sensor, the NO x gas concentration detection signal corresponding to the current value obtained from the second oxygen ion pump cell is corrected according to the signal corresponding to the current value obtained from the first oxygen ion pump cell, It is characterized in that the influence of the amount of water in the gas to be measured is removed or reduced from the NO x gas concentration obtained based on the NO x gas concentration detection signal.

【0011】第6の視点は、前記第5の視点に基づき、
前記第1酸素イオンポンプセルの電流値が、前記被測定
ガス中の水分量に対応すると推定し、前記第1酸素イオ
ンポンプセルの電流値、前記第2酸素イオンポンプセル
から得られる電流値及び真のNOxガス濃度に基いて、
該第1酸素イオンポンプセルの電流値に対応する前記N
xガス濃度検出信号の補正データを含むマップを予め
作製し、前記マップから前記第1酸素イオンポンプセル
の電流値に対応する所定の補正データを読み出し、読み
出された補正データにより前記NOxガス濃度検出信号
を補正することを特徴とする。
A sixth viewpoint is based on the fifth viewpoint,
The current value of the first oxygen ion pump cell is estimated to correspond to the amount of water in the measured gas, the current value of the first oxygen ion pump cell, the current value obtained from the second oxygen ion pump cell, and Based on the true NO x gas concentration,
The N corresponding to the current value of the first oxygen ion pump cell
A map including correction data for the O x gas concentration detection signal is prepared in advance, predetermined correction data corresponding to the current value of the first oxygen ion pump cell is read from the map, and the NO x is read according to the read correction data. It is characterized in that the gas concentration detection signal is corrected.

【0012】また、本発明のガス濃度測定システムは、Further, the gas concentration measuring system of the present invention is
エンジンの排ガス中の所定のガス濃度を検出するガスセA gas sensor that detects a specified gas concentration in the exhaust gas of an engine.
ンサと、前記エンジンの運転条件により定まる空気過剰And excess air determined by the operating conditions of the engine
率あRate るいはA/F値から前記排ガス中の水分量を推定Estimate the amount of water in the exhaust gas from the R / A value
し、推定された水分量に応じてガスセンサの出力するガThe gas sensor output according to the estimated water content.
ス濃度検出信号を補正することによって、該ガスセンサGas sensor by correcting the gas concentration detection signal
の出力するガス濃度検出信号により求められたガス濃度Concentration obtained from the gas concentration detection signal output by
の値から前記排ガス中の水分量の影響を除去又は低減すFrom the value of
るコントローラと、を有することを特徴とする。And a controller.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】先ず、本発明の一実施形態に係
る、2組の拡散抵抗部、酸素イオンポンプセル、及び測
定室をそれぞれ備えたNOxガスセンサ(濃度検出器)
における測定原理を説明する。図1〜3はNOxガス濃
度測定原理を説明するための図であり、図1は図2の斜
線で示す断面図、図3は第2測定室ポンプ電流(第2酸
素イオンポンプ電流)とNOxガス濃度の関係を示すグ
ラフである。測定原理は下記の通りである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, a NO x gas sensor (concentration detector) according to an embodiment of the present invention, which is provided with two sets of diffusion resistance sections, oxygen ion pump cells, and measurement chambers, respectively.
The measurement principle in will be described. 1 to 3 are diagrams for explaining the principle of NO x gas concentration measurement, FIG. 1 is a cross-sectional view shown by hatching in FIG. 2, and FIG. 3 is a second measurement chamber pump current (second oxygen ion pump current). is a graph showing the relationship of the NO x gas concentration. The measurement principle is as follows.

【0014】(1)排ガスが拡散抵抗を有する第1拡散孔
1を通って第1測定室2に流入する。 (2)第1酸素イオンポンプセル6により、第1測定室2
の酸素をNOxが分解しない程度に汲み出す(酸素分圧
検知電極(酸素濃度測定セル7)から出力される信号に
より第1測定室2内の酸素分圧を制御する)。 (3)拡散抵抗を有する第2拡散孔3を通って第1測定室
2のガス(濃度制御された02ガス+NOxガス)が第2
測定室4に流入する。 (4)第2測定室4のNOxガスは、第2酸素イオンポン
プセル8により更に酸素を汲み出すことにより、N2
2に分解される。 (5)このとき、第2酸素イオンポンプセル8に流れる第
2酸素イオンポンプ電流Ip2とNOxガス濃度の間には
直線関係があるため(図3参照)、Ip2を検出すること
によりNOxガス濃度を検出可能である。
(1) Exhaust gas flows into the first measurement chamber 2 through the first diffusion hole 1 having diffusion resistance. (2) By the first oxygen ion pump cell 6, the first measurement chamber 2
Oxygen is pumped out to the extent that NO x is not decomposed (the oxygen partial pressure in the first measurement chamber 2 is controlled by the signal output from the oxygen partial pressure detection electrode (oxygen concentration measurement cell 7)). (3) The gas in the first measurement chamber 2 (concentration-controlled 0 2 gas + NO x gas) passes through the second diffusion hole 3 having diffusion resistance
It flows into the measurement chamber 4. (4) The NO x gas in the second measurement chamber 4 is further pumped out with oxygen by the second oxygen ion pump cell 8 to generate N 2 +.
It decomposes to O 2 . (5) At this time, since there is a linear relationship between the second oxygen ion pump current Ip2 flowing through the second oxygen ion pump cell 8 and the NO x gas concentration (see FIG. 3), NO x can be detected by detecting Ip2. The gas concentration can be detected.

【0015】このような原理で測定されるNOxガス濃
度測定方法においては、被測定ガス中に水分が存在する
と、感度(ゲイン)に影響はないものの、オフセットが
水分量に応じて変化することとなり、第2酸素イオンポ
ンプ電流値(第2測定室ポンプ電流値)が被測定ガス中
の水分量に依存するため、正確なNOxガス濃度の測定
ができないようになる(図3参照)。そこで、本発明に
よって水分量に基づき、あるいは水分量に相当する値に
基づき、第2酸素イオンポンプ電流値(検出信号)を補
正することにより、正確なNOxガス濃度測定が可能と
される。
In the NO x gas concentration measuring method which is measured based on such a principle, when water is present in the gas to be measured, the sensitivity (gain) is not affected, but the offset changes depending on the amount of water. Therefore, since the second oxygen ion pump current value (second measurement chamber pump current value) depends on the amount of water in the gas to be measured, it becomes impossible to accurately measure the NO x gas concentration (see FIG. 3). Therefore, according to the present invention, the NO x gas concentration can be accurately measured by correcting the second oxygen ion pump current value (detection signal) based on the water content or the value corresponding to the water content.

【0016】次に、本発明の一実施形態に係るガスセン
サの出力補正方法が適用される、好ましいNOxガスセ
ンサの形態を説明する。好ましくは、第2酸素イオンポ
ンプセルの一対の電極が設けられた固体電解質層と、酸
素分圧検知電極が設けられた固体電解質層(酸素濃度測
定セル)との間に前記第2測定室を設ける。
Next, a preferred form of the NO x gas sensor to which the output correcting method for the gas sensor according to the embodiment of the present invention is applied will be described. Preferably, the second measurement chamber is provided between the solid electrolyte layer provided with the pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell and the solid electrolyte layer (oxygen concentration measurement cell) provided with the oxygen partial pressure detection electrode. Set up.

【0017】また、好ましいNOxガスセンサは、第1
酸素イオンポンプセル6、酸素濃度測定セル7、第2酸
素イオンポンプセル8がいずれも互いに異なる固体電解
質層に設けられていることを特徴とする(図1参照)。
これによって、各セルの電極間に流れるリーク電流が減
少され、第1測定室内の酸素濃度が精度よく制御でき
る。さらに好ましくは、各セル間にアルミナ等の絶縁
膜、又は絶縁層を設ける。
The preferred NO x gas sensor is the first
The oxygen ion pump cell 6, the oxygen concentration measuring cell 7, and the second oxygen ion pump cell 8 are all provided in different solid electrolyte layers (see FIG. 1).
As a result, the leak current flowing between the electrodes of each cell is reduced, and the oxygen concentration in the first measurement chamber can be controlled accurately. More preferably, an insulating film such as alumina or an insulating layer is provided between the cells.

【0018】また、好ましくは、検出器を加熱する加熱
ヒータ層を積層された固体電解質層間に積層する。加熱
ヒータ層を設けることにより、第1、2酸素イオンポン
プ能力を安定化させることができる。
Also, preferably, a heater layer for heating the detector is laminated between the laminated solid electrolyte layers. By providing the heater layer, the first and second oxygen ion pumping capacities can be stabilized.

【0019】各セルの固体電解質としては、ジルコニア
とイットリアの固溶体、ジルコニアとカルシアの固溶体
などを用いる。薄板状にされた固体電解質層の両面にス
クリーン印刷及び焼結などの方法によって形成される多
孔質の電極としては、触媒作用を有する白金、ロジウ
ム、パラジウム、レニウム、イリジウム、或いはこれら
の合金などを使用することが好ましい。第1、第2拡散
孔としては、多孔質のセラミックスを用いることが好ま
しく、例えば多孔質アルミナセラミックスなどである。
加熱ヒータの発熱部をセラミックスと白金又は白金合金
の複合材料から形成し、リード部を白金又は白金合金と
することが好ましい。
As the solid electrolyte of each cell, a solid solution of zirconia and yttria, a solid solution of zirconia and calcia, or the like is used. As a porous electrode formed by a method such as screen printing and sintering on both surfaces of the thin plate-like solid electrolyte layer, platinum, rhodium, palladium, rhenium, iridium, or an alloy thereof having a catalytic action is used. Preference is given to using. It is preferable to use porous ceramics as the first and second diffusion holes, for example, porous alumina ceramics.
It is preferable that the heating portion of the heater is made of a composite material of ceramics and platinum or a platinum alloy, and the lead portion is made of platinum or a platinum alloy.

【0020】なお、COガス、CO2ガス、HCガスの
濃度検出にも本発明の検出器を応用可能であり、NOx
ガス濃度の検出の場合と同様に、酸素濃度の影響が低減
され対象ガス濃度が精密に測定できることとなる。
The detector of the present invention can be applied to the concentration detection of CO gas, CO 2 gas and HC gas, and NO x
Similar to the case of detecting the gas concentration, the influence of the oxygen concentration is reduced and the target gas concentration can be measured accurately.

【0021】その他の好ましい特徴は、本出願人による
特願平8-160812号、特願平8-337483号に記載されている
通りであり、必要に応じてこれらの出願を参照し本願に
繰り込むことができるものとする。
Other preferable features are as described in Japanese Patent Application No. 8-160812 and Japanese Patent Application No. 8-337483 by the present applicant, and if necessary, these applications will be referred to in the present application. It can be crowded.

【0022】[0022]

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図4は本発明の一実施例に係るNOxガス
センサの補正方法が好適に適用されるNOxガスセンサ
の短手方向の断面図及び制御システムの概略を説明する
ための図であり、図5は図4に示したセンサを長手方向
に切断した断面を示す斜視図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the lateral direction of the cross-sectional view and schematic of a control system of the NO x gas sensor correction method is preferably applied of the NO x gas sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view showing a cross section of the sensor shown in FIG. 4 cut in the longitudinal direction.

【0024】図4及び図5に示したセンサは、固体電解
質層を挟んで設けられた一対の電極6a,6bを備えた
第1酸素イオンポンプセル6、固体電解質層を挟んで設
けられた一対の酸素分圧検知電極7a,7bを備えた酸
素濃度測定セル7、固体電解質層を挟んで設けられた一
対の電極8a,8bを備えた第2酸素イオンポンプセル
8の順に積層され、各固体電解質層の層間には絶縁層が
それぞれ形成されている。そして、第1酸素イオンポン
プセル6と酸素濃度測定セル7の層間には、絶縁層及び
固体電解質層によって第1測定室2が画成され、同様に
絶縁層及び固体電解質層により第2酸素イオンポンプセ
ル8の上部(図4参照)に第2測定室4が画成されてい
る。さらに、第1測定室2を囲む壁面には拡散抵抗を有
する第1拡散孔1が複数設けられ(図6参照)、第1測
定室2の中央部には第2拡散孔3の開口が第1拡散孔1
と離間して設けられている。第2拡散孔3は、酸素濃度
測定セル7及び固体電解質層を貫通して第1、第2測定
室2,4を拡散抵抗をもって連通する。
The sensor shown in FIGS. 4 and 5 comprises a first oxygen ion pump cell 6 provided with a pair of electrodes 6a and 6b provided with a solid electrolyte layer sandwiched therebetween, and a pair provided with a solid electrolyte layer sandwiched therebetween. The oxygen concentration measuring cell 7 including the oxygen partial pressure detecting electrodes 7a and 7b, and the second oxygen ion pump cell 8 including the pair of electrodes 8a and 8b that sandwich the solid electrolyte layer are laminated in this order, and each solid Insulating layers are formed between the electrolyte layers. The first measurement chamber 2 is defined by the insulating layer and the solid electrolyte layer between the first oxygen ion pump cell 6 and the oxygen concentration measuring cell 7, and the second oxygen ion is similarly formed by the insulating layer and the solid electrolyte layer. The second measurement chamber 4 is defined above the pump cell 8 (see FIG. 4). Further, a plurality of first diffusion holes 1 having a diffusion resistance are provided on the wall surface surrounding the first measurement chamber 2 (see FIG. 6), and the opening of the second diffusion hole 3 is formed at the center of the first measurement chamber 2. 1 diffusion hole 1
And are separated from each other. The second diffusion hole 3 penetrates the oxygen concentration measuring cell 7 and the solid electrolyte layer to connect the first and second measuring chambers 2 and 4 with diffusion resistance.

【0025】このセンサの測定原理は、実施の形態の欄
で上述した通りであって、第1測定室2に第1拡散孔1
を介して拡散し導入された被測定ガス中の酸素濃度に応
じた起電力が酸素濃度検知セル7の一対の電極7a,7
b間に発生し、この起電力による電圧が一定になるよう
に、差動アンプ等によって第1酸素イオンポンプセル6
に印加される電圧が制御される(マイクロコンピュータ
を用いて制御してもよい)。そして、余剰の酸素が汲み
出され一定の酸素濃度を有する被測定ガスが第2拡散孔
3を介して第2測定室4に拡散し、第2酸素イオンポン
プセル8の一対の電極8a,8bに電圧が印加されて残
存する酸素がさらに汲み出されると共に、この白金合
金、ロジウム合金製の電極の触媒作用により、NOx
2とO2に分解され、このO2がイオンとなって第2酸
素イオンポンプセル8の固体電解質層を伝導することに
より、第2測定室4内外に設けられた第2酸素イオンポ
ンプセル8の一対の電極8a,8b間に分解されたNO
xガス量に応じた電流Ip2が流れる。このIp2を測定す
ることにより、NOxガス濃度が測定できる。
The measurement principle of this sensor is as described above in the section of the embodiment, and the first diffusion hole 1 is provided in the first measurement chamber 2.
The electromotive force according to the oxygen concentration in the gas to be measured diffused and introduced via the pair of electrodes 7a, 7 of the oxygen concentration detection cell 7
The first oxygen ion pump cell 6 is generated by a differential amplifier or the like so that the voltage caused by the electromotive force is constant during the period b.
The voltage applied to is controlled (may be controlled using a microcomputer). Then, the excess oxygen is pumped out and the gas to be measured having a constant oxygen concentration diffuses into the second measurement chamber 4 through the second diffusion hole 3, and the pair of electrodes 8a and 8b of the second oxygen ion pump cell 8 with oxygen which the voltage remains applied further pumped in, the platinum alloy, by the catalytic action of rhodium alloy electrode, NO x is decomposed into N 2 and O 2, the O 2 is as ions NO decomposed between the pair of electrodes 8a, 8b of the second oxygen ion pump cell 8 provided inside and outside the second measurement chamber 4 by conducting the solid electrolyte layer of the second oxygen ion pump cell 8.
A current Ip2 corresponding to the amount of x gas flows. By measuring the Ip2, it can be measured NO x gas concentration.

【0026】図6に、図4及び図5に示したNOxガス
センサを製造する場合のレイアウト図の概略を示す。図
6に示すように、NOxガスセンサは酸素イオン伝導性
固体電解質材料からなるグリーンシートを積層し焼成す
る方法によって作製する。また、多孔質電極は前記グリ
ーンシート上にスクリーン印刷法により形成される。
FIG. 6 shows a schematic layout diagram for manufacturing the NO x gas sensor shown in FIGS. 4 and 5. As shown in FIG. 6, the NO x gas sensor is produced by a method in which green sheets made of an oxygen ion conductive solid electrolyte material are laminated and fired. The porous electrode is formed on the green sheet by screen printing.

【0027】このようなNOxガスセンサを用いて被測
定ガス中のNOガス濃度測定試験を行った。図7は、測
定に使用したNOxガスセンサの製造例及びレイアウト
の詳細を説明するための図である。
A NO gas concentration measurement test in the gas to be measured was conducted using such a NO x gas sensor. FIG. 7 is a diagram for explaining details of a manufacturing example and a layout of the NO x gas sensor used for the measurement.

【0028】[製造例] 図7に示すように、図中左上から左下、そして右上から
右下の順にZrO2グリーンシート及び電極用ペースト
などが積層されて、一体の検出器が作製される。絶縁コ
ート、電極などペースト材料は、所定のZrO2グリー
ンシートにスクリーン印刷されることにより、積層形成
される。次に、ZrO2グリーンシートなど各構成部品
の製造例を説明する。
[Manufacturing Example] As shown in FIG. 7, the ZrO 2 green sheet, the electrode paste, and the like are laminated in this order from the upper left to the lower left, and then from the upper right to the lower right to form an integrated detector. A paste material such as an insulating coat and an electrode is screen-printed on a predetermined ZrO 2 green sheet to form a laminate. Next, an example of manufacturing each component such as a ZrO 2 green sheet will be described.

【0029】[ZrO2シート成形] ZrO2粉末を600℃×2時間、大気炉にて仮焼した。仮
焼したZrO2粉末30kg、分散剤150g、有機溶剤10kgを
球石60kgとともにトロンメルに入れ、約50時間混合し、
分散させ、これに有機バインダー4kgを有機溶剤10kgに
溶解させたものを添加し、20時間混合して10Pa・s程度の
粘度を有するスラリーを得た。このスラリーからドクタ
ーブレード法により、厚さ0.4mm程度のZrO2グリー
ンシートを作製し、100℃×1時間乾燥した。
[ZrO 2 Sheet Molding] ZrO 2 powder was calcined in an air furnace at 600 ° C. for 2 hours. 30 kg of calcined ZrO 2 powder, 150 g of dispersant, and 10 kg of organic solvent were placed in a trommel together with 60 kg of spheroids, and mixed for about 50 hours,
A dispersion having 4 kg of an organic binder dissolved in 10 kg of an organic solvent was added thereto and mixed for 20 hours to obtain a slurry having a viscosity of about 10 Pa · s. A ZrO 2 green sheet having a thickness of about 0.4 mm was prepared from this slurry by the doctor blade method, and dried at 100 ° C. for 1 hour.

【0030】[印刷用ペースト] (1)第1酸素イオンポンプ電極6a、酸素分圧検出電極
(酸素基準電極)7b、第2酸素イオンポンプ電極8
a、8b用: 白金粉末20g、ZrO2粉末2.8g、適量の
有機溶剤を、らいかい機(或いはポットミル)に入れ、
4時間混合し、分散させ、これに有機バインダー2gを
有機溶剤20gに溶解させたものを添加し、さらに粘度調
整剤5gを添加し、4時間混合して粘度150Pa・s程度のペ
ーストを作製した。
[Printing Paste] (1) First oxygen ion pump electrode 6a, oxygen partial pressure detection electrode (oxygen reference electrode) 7b, second oxygen ion pump electrode 8
For a and 8b: Platinum powder 20g, ZrO 2 powder 2.8g, and an appropriate amount of organic solvent are put in a raider machine (or pot mill),
Mix and disperse for 4 hours, add 2 g of organic binder dissolved in 20 g of organic solvent, add 5 g of viscosity modifier, and mix for 4 hours to prepare a paste having a viscosity of about 150 Pa · s. .

【0031】(2)第1酸素イオンポンプ電極6b、酸素
分圧検出電極(酸素基準電極)7a用: 白金粉末19.8
g、ZrO2粉末2.8g、金粉末0.2粉末、適量の有機溶剤
を、らいかい機(或いはポットミル)に入れ、4時間混
合し、分散させ、これに有機バインダー2gを有機溶剤2
0gに溶解させたものを添加し、さらに粘度調整剤5gを
添加し、4時間混合して粘度150Pa・s程度のペーストを
作製した。
(2) For the first oxygen ion pump electrode 6b and the oxygen partial pressure detection electrode (oxygen reference electrode) 7a: Platinum powder 19.8
g, ZrO 2 powder 2.8 g, gold powder 0.2 powder, and an appropriate amount of organic solvent are put into a raider machine (or pot mill), mixed and dispersed for 4 hours, and 2 g of organic binder is added to the organic solvent 2
What was dissolved in 0 g was added, 5 g of a viscosity modifier was further added, and the mixture was mixed for 4 hours to prepare a paste having a viscosity of about 150 Pa · s.

【0032】(3)絶縁コート、保護コート用: アルミ
ナ粉末50gと適量の有機溶剤を、らいかい機(或いはポ
ットミル)に入れ、12時間混合し、溶解させ、さらに
粘度調整剤20gを添加し、3時間混合して粘度100Pa・s
程度のペーストを作製した。
(3) For insulation coating and protective coating: 50 g of alumina powder and an appropriate amount of organic solvent were put in a raider machine (or pot mill), mixed for 12 hours and dissolved, and 20 g of a viscosity modifier was added, Viscosity 100Pa ・ s after mixing for 3 hours
About a paste was prepared.

【0033】(4)Pt入り多孔質用(リード線用): ア
ルミナ粉末10g、白金粉末1.5g、有機バインダ2.5g、有
機溶剤20gを、らいかい機(或いはポットミル)に入
れ、4時間混合し、さらに粘度調整剤10gを添加し、4
時間混合して粘度100Pa・s程度のペーストを作製した。
(4) For Pt-containing porous material (for lead wire): 10 g of alumina powder, 1.5 g of platinum powder, 2.5 g of organic binder, 20 g of organic solvent were put in a raider machine (or pot mill) and mixed for 4 hours. , 10g of viscosity modifier was added, and 4
The mixture was mixed for a time to prepare a paste having a viscosity of about 100 Pa · s.

【0034】(5)第1拡散孔1用: 平均粒径2μm程
度のアルミナ粉末10g、有機バインダ2g、有機溶剤20g
を、らいかい機(或いはポットミル)に入れ、混合し、
分散させ、さらに粘度調整剤10gを添加し、4時間混合
して粘度400Pa・s程度のペーストを作製した。
(5) For the first diffusion hole 1: 10 g of alumina powder having an average particle size of about 2 μm, 2 g of organic binder, 20 g of organic solvent
Put in a raider machine (or pot mill), mix,
After being dispersed, 10 g of a viscosity modifier was added and mixed for 4 hours to prepare a paste having a viscosity of about 400 Pa · s.

【0035】(6)カーボンコート用: カーボン粉末4
g、有機バインダ2g、有機溶剤40gを、らいかい機(或
いはポットミル)に入れ、混合し、分散させ、さらに粘
度調整剤5gを添加し、4時間混合してペーストを作製
した。なお、カーボンコートを印刷形成することによ
り、一例を挙げれば、電極間の電気的接触が防止され
る。また、カーボンコートは第1測定室及び第2測定室
を形成するために用いられる。カーボンは焼成途中で焼
失するので、カーボンコート層は焼成体には存在しな
い。
(6) For carbon coating: carbon powder 4
g, an organic binder 2 g, and an organic solvent 40 g were put in a raider machine (or pot mill), mixed and dispersed, 5 g of a viscosity modifier was further added, and mixed for 4 hours to prepare a paste. By forming the carbon coat by printing, for example, electrical contact between the electrodes is prevented. The carbon coat is used to form the first measurement chamber and the second measurement chamber. Since carbon is burnt out during firing, the carbon coating layer does not exist in the fired body.

【0036】第2拡散孔3用: 平均粒径2μm程度の
アルミナ粉末20g、有機バインダ8g、有機溶剤20gを、
らいかい機(或いはポットミル)に入れ、1時間混合
し、造粒し、金型プレスにて約2t/cm2圧を加え直径
1.3mm、厚さ0.8mmの円柱状のプレス成形体
(グリーン状態)を作製した。このグリーン状態のプレ
ス成形体を、2、3層目のZrO2グリーンシートの所
定箇所に挿入し、圧着して一体化した後、焼成すること
により、ガスセンサ中に第2拡散孔を形成する。
For the second diffusion hole 3: 20 g of alumina powder having an average particle size of about 2 μm, 8 g of organic binder, 20 g of organic solvent,
Put into a raider machine (or pot mill), mix for 1 hour, granulate, apply a pressure of about 2 t / cm 2 with a die press, and press-mold a cylindrical body with a diameter of 1.3 mm and a thickness of 0.8 mm ( Green state) was prepared. The green press-formed product is inserted into predetermined positions of the ZrO 2 green sheets of the second and third layers, pressure-bonded and integrated, and then fired to form the second diffusion holes in the gas sensor.

【0037】[ZrO2積層方法] 2、3層目圧着
後、第2拡散孔が貫通する部分(直径1.3mm)を打
ち抜く。打ち抜き後、第2拡散孔となるグリーン円柱状
成形体を埋め込み、1〜4層のZrO2グリーンシート
を加圧力:5kg/cm2、加圧時間:1分で圧着する。
[ZrO 2 Laminating Method] After the second and third layers are pressure bonded, the portion (diameter 1.3 mm) through which the second diffusion hole penetrates is punched out. After punching, a green cylindrical molded body to be the second diffusion hole is embedded, and 1 to 4 layers of ZrO 2 green sheet are pressure-bonded at a pressure of 5 kg / cm 2 and a pressure time of 1 minute.

【0038】[脱バインダー及び焼成] 圧着した成形
体を、400℃×2時間脱バインダーし、1500℃×1時間
焼成する。
[Binder Removal and Firing] The pressure-bonded molded body is debindered at 400 ° C. for 2 hours and fired at 1500 ° C. for 1 hour.

【0039】[測定例] 上記製造例に従って下記の寸法のNOxガスセンサを作
製し、NOxガス濃度測定試験を行った。測定に使用し
たNOxガスセンサは、長手方向の長さが50mm、幅
(短手方向)が4mm、厚さ(積層方向)が1.3mm
である。第1酸素イオンポンプセルの厚さは0.3m
m、電極6a,6bの長手方向の長さは7mm、短手方
向の長さは2mm、第1測定室の長手方向の長さは7m
m、短手方向の長さは2mm、高さ50μm、第2測定
室の長手方向の長さが7mm、短手方向の長さは2m
m、高さ50μm、第1拡散孔の長手方向の長さは2m
m、短手方向の長さ1mm、厚さ50μm、第2拡散孔
の大きさは直径1mmである。
[Measurement Example] A NO x gas sensor having the following dimensions was produced according to the above production example, and a NO x gas concentration measurement test was conducted. The NO x gas sensor used for the measurement has a length in the longitudinal direction of 50 mm, a width (in the lateral direction) of 4 mm, and a thickness (in the laminating direction) of 1.3 mm.
Is. The thickness of the first oxygen ion pump cell is 0.3 m
m, the length of the electrodes 6a and 6b in the longitudinal direction is 7 mm, the length in the lateral direction is 2 mm, and the length in the longitudinal direction of the first measurement chamber is 7 m.
m, the length in the lateral direction is 2 mm, the height is 50 μm, the length in the longitudinal direction of the second measurement chamber is 7 mm, and the length in the lateral direction is 2 m.
m, height 50 μm, length of the first diffusion hole in the longitudinal direction is 2 m
m, the length in the lateral direction is 1 mm, the thickness is 50 μm, and the size of the second diffusion hole is 1 mm in diameter.

【0040】このNOxガスセンサの第1酸素イオンポ
ンプ電流値、すなわち排気ガス中の酸素量より、排ガス
中の水分量を推定し、ガスセンサのガス濃度検出信号す
なわち第2酸素イオンポンプセルに流れる電流から得ら
れるガス濃度値の補正を行った。
The amount of water in the exhaust gas is estimated from the first oxygen ion pump current value of the NO x gas sensor, that is, the amount of oxygen in the exhaust gas, and the gas concentration detection signal of the gas sensor, that is, the current flowing through the second oxygen ion pump cell. The gas concentration value obtained from the above was corrected.

【0041】NOxガス濃度測定試験は、2000ccのディ
ーゼルエンジンを搭載した車両を用い、シャーシ上で負
荷条件を変えながら、排気管よりNOガスを送り、約1
m後方に設置したNOxガス濃度検出器及び分析計の出
力を比較した。分析計には水分測定可能な“FT−I
R”(HORIBA製)を用いた。NOxガスセンサに
はコントローラを接続し、NOxガスセンサの第1酸素
イオンポンプ電流値に応じて、予め設定された補正量
で、NOxガスセンサ出力(第2酸素イオンポンプ電流
値、NOxガス濃度検出信号)の補正、及びNOx濃度(p
pm)表示を行うことができるようにした。この測定シス
テムの概略を図9に示す。
In the NO x gas concentration measurement test, a vehicle equipped with a 2000 cc diesel engine was used, and while changing the load conditions on the chassis, NO gas was sent from the exhaust pipe to about 1
The outputs of the NO x gas concentration detector and the analyzer installed at the rear of the m were compared. "FT-I" which can measure water content
R "Connect the controller to .NO x gas sensor using (HORIBA Ltd.), in accordance with the first oxygen-ion pumping current of the NO x gas sensor, a preset correction amount, NO x gas sensor output (second Oxygen ion pump current value, NO x gas concentration detection signal) correction, and NO x concentration (p
pm) can be displayed. The outline of this measurement system is shown in FIG.

【0042】なお、NOxガスセンサの第2酸素イオン
ポンプセルに流れる電流(第2酸素イオンポンプ電流)
の補正量を定めるために、予めモデルガス試験装置にお
いて試験を行い、測定に用いたガスセンサによれば、酸
素濃度1%当たり第1酸素イオンポンプ電流0.5m
A、NOx濃度100ppm当たり第2酸素イオンポンプ電流
1μAの電流出力が得られ、かつ水分1%当たり0.6
μA(第2酸素イオンポンプ電流)の出力増加が得られ
ることを確認した。図8は、本発明の一実施例に係るN
xガスセンサのNOxガス濃度検出出力に対する水分量
の影響を示すグラフであって、水分量とガスセンサの出
力増加との関係を図示するものである。この結果に基づ
くパラメータ、すなわち、第1酸素イオンポンプ電流値
と該電流値に対応する第2酸素イオンポンプ電流値の補
正データ(補正係数、補正パラメータ)とを、コントロ
ーラに搭載されたメモリにマップとして入力し、水分量
に応じて検出器の出力するNOxガス濃度が補正される
ようにした。
The current flowing through the second oxygen ion pump cell of the NO x gas sensor (second oxygen ion pump current)
In order to determine the correction amount of the above, a test was conducted in advance with a model gas test device, and according to the gas sensor used for the measurement, the first oxygen ion pump current 0.5 m per 1% oxygen concentration was obtained.
A, the current output of the second oxygen ion pump current 1 μA per 100 ppm of NO x concentration, and 0.6 per 1% of water content
It was confirmed that an output increase of μA (second oxygen ion pump current) was obtained. FIG. 8 shows N according to an embodiment of the present invention.
It is a graph showing the influence of the amount of water on the NO x gas concentration detection output of the O x gas sensor, and illustrates the relationship between the amount of water and the increase in the output of the gas sensor. The parameters based on this result, that is, the first oxygen ion pump current value and the correction data (correction coefficient, correction parameter) of the second oxygen ion pump current value corresponding to the current value are mapped in the memory mounted on the controller. The NO x gas concentration output from the detector is corrected according to the water content.

【0043】なお、水分量には、排ガス中の酸素濃度か
ら完全燃焼を仮定して求めた計算値を用いた。これらの
計算値を表1に、水分量(計算値)と酸素濃度の関係を
図10に示す。なお、空気過剰率λとは、燃料の燃焼に
必要な理論的空気量(A)に対する実際の供給空気量(B)
の割合(B/A)をいう。例えばλ=1.2とは完全燃焼
に必要な理論的空気量よりも20%空気が多いことを示
す。図10に示すように酸素濃度と水分量が比例するか
ら、酸素濃度に比例する第1酸素イオンポンプセルの電
流値(図4参照)から水分量を推定することができるこ
とが分かる。
As the water content, a calculation value obtained by assuming complete combustion from the oxygen concentration in the exhaust gas was used. Table 1 shows these calculated values, and FIG. 10 shows the relationship between the water content (calculated value) and the oxygen concentration. The excess air ratio λ is the actual supplied air amount (B) with respect to the theoretical air amount (A) required for fuel combustion.
Ratio (B / A). For example, λ = 1.2 indicates that 20% of air is larger than the theoretical air amount required for complete combustion. Since the oxygen concentration is proportional to the water content as shown in FIG. 10, it can be seen that the water content can be estimated from the current value (see FIG. 4) of the first oxygen ion pump cell which is proportional to the oxygen concentration.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】3つのエンジンの負荷条件(表2参照)に
おいて、投入するNOxガス濃度を変えて、NOxガスセ
ンサの出力する検出信号に基いて得られるNOxガス濃
度(補正した値、補正しない値)と、分析計の出力する
NOxガス濃度(真の濃度)を比較した。結果を表3、
図11及び図12に示す。図11は補正していないNO
xガスセンサ出力と分析計出力、図12は補正したNOx
ガスセンサ出力と分析計出力をそれぞれプロットしたも
のである。
Under the load conditions of three engines (see Table 2), the NO x gas concentration to be input is changed, and the NO x gas concentration obtained based on the detection signal output from the NO x gas sensor (corrected value, uncorrected) Value) and the NO x gas concentration (true concentration) output from the analyzer were compared. The results are shown in Table 3,
This is shown in FIGS. 11 and 12. 11 is not corrected NO
x Gas sensor output and analyzer output, Figure 12 shows corrected NO x
The gas sensor output and the analyzer output are plotted respectively.

【0046】[0046]

【表2】 [Table 2]

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】図11に示した通り、NOxガスセンサ出
力の水分量による補正をしない場合には、感度には影響
がないものの、オフセットが変化しており、負荷条件の
違いによってガスセンサ出力が異なっている。従って、
ガスセンサの出力するNOxガス濃度は負荷条件によっ
ては真の値を示さないこととなる。これに対し、図12
に示した通り、NOxガスセンサ出力の水分量による補
正を行った場合には、負荷条件に拘わらず、補正された
ガスセンサ出力と分析計出力(真のNOxガス濃度に相
当する)とが一致していることから(図12中、3本の
線が重なり、NOxセンサ出力値と分析計出力値がほぼ
一致している)、補正により排ガス中のNOxガス濃度
が正確に得られたことが分かる。なお、空気中の水蒸気
の量は排ガス中の量と比べると少なく影響も少ないが、
より精度を上げるためには、エンジンに入る前の水分濃
度を湿度センサで測定してもよい。
As shown in FIG. 11, when the NO x gas sensor output is not corrected by the amount of water, the sensitivity is not affected, but the offset changes, and the gas sensor output varies depending on the load conditions. There is. Therefore,
The NO x gas concentration output from the gas sensor does not show a true value depending on the load condition. On the other hand, FIG.
As shown in FIG. 4, when the NO x gas sensor output is corrected by the amount of water, the corrected gas sensor output and the analyzer output (corresponding to the true NO x gas concentration) become equal regardless of the load condition. Therefore, the NO x gas concentration in the exhaust gas was accurately obtained by the correction (three lines in FIG. 12 overlap, and the NO x sensor output value and the analyzer output value almost match). I understand. The amount of water vapor in the air is less than the amount in the exhaust gas and has less effect,
In order to improve the accuracy, the moisture concentration before entering the engine may be measured with a humidity sensor.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
被測定ガス中の水分量がガス濃度検出に与える影響が低
減又は除去され、正確なガス濃度を得ることができる。
エンジンから排出される排ガス中の所定ガスの濃度測定
においては、上記水分量をエンジンの運転条件から推定
することができ、また、2組の酸素イオンポンプセルを
備えたガス濃度検出器においては、第1酸素イオンポン
プセルに流れる電流値より、上記水分量を推定すること
ができ、比較的簡単なシステムで排ガス中の水分量に応
じたガスセンサの出力補正を行うことができる。さら
に、水分量又は水分量に相当する値とガスセンサ出力の
関係を予めマップ化しておくことにより、水分量又は水
分量に相当する信号に応じてこのマップを参照して、参
照結果に基づきガスセンサが出力するガス濃度検出信号
を容易に補正して、より正確なガス濃度を得ることがで
きる。
As described above, according to the present invention,
The influence of the amount of water in the gas to be measured on the gas concentration detection is reduced or eliminated, and an accurate gas concentration can be obtained.
In measuring the concentration of the predetermined gas in the exhaust gas discharged from the engine, the water content can be estimated from the operating conditions of the engine, and in the gas concentration detector provided with two sets of oxygen ion pump cells, The water content can be estimated from the value of the current flowing through the first oxygen ion pump cell, and the output of the gas sensor can be corrected according to the water content in the exhaust gas with a relatively simple system. Further, by previously mapping the relationship between the amount of water or a value corresponding to the amount of water and the output of the gas sensor, referring to this map according to the amount of water or the signal corresponding to the amount of water, the gas sensor can The output gas concentration detection signal can be easily corrected to obtain a more accurate gas concentration.

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

【図1】NOxガス濃度測定原理を説明するための図で
あり、NOxガスセンサの短手方向の断面を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of NO x gas concentration measurement, and is a diagram showing a cross section in the lateral direction of a NO x gas sensor.

【図2】図1に示した断面の位置を示すためのセンサの
斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a sensor for indicating the position of the cross section shown in FIG.

【図3】NOxガス濃度測定原理を説明するための図で
あり、第2測定室ポンプ電流(第2酸素イオンポンプ電
流)とNOxガス濃度の関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of NO x gas concentration measurement, and is a graph showing the relationship between the second measurement chamber pump current (second oxygen ion pump current) and the NO x gas concentration.

【図4】本発明の一実施例に係るNOxガスセンサの補
正方法が適用されるNOxガスセンサの短手方向の断面
図及び制御システムの概略を説明するための図である。
It is a diagram for explaining a lateral direction of the cross-sectional view and schematic of a control system of the NO x gas sensor correction method is applied of the NO x gas sensor according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図5】図4に示したNOxガスセンサを長手方向に切
断した断面を示す斜視図である。
5 is a perspective view showing a cross section of the NO x gas sensor shown in FIG. 4 cut in the longitudinal direction.

【図6】図4及び図5に示したNOxガスセンサを製造
する場合のレイアウトの概略を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic layout when manufacturing the NO x gas sensor shown in FIGS. 4 and 5;

【図7】測定に使用したNOxガスセンサの製造例及び
レイアウトの詳細を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining details of a manufacturing example and a layout of a NO x gas sensor used for measurement.

【図8】本発明の一実施例に係るNOxガスセンサの補
正方法を説明するための図であり、センサのNOxガス
濃度検出出力に対する水分量の影響を示すグラフであ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of correcting the NO x gas sensor according to the embodiment of the present invention, and is a graph showing the influence of the amount of water on the NO x gas concentration detection output of the sensor.

【図9】本発明の一実施例に係るNOxガスセンサの補
正方法を説明するための図であり、NOxガス濃度測定
システムの概略構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a NO x gas sensor correction method according to an embodiment of the present invention, and is a diagram showing a schematic configuration of a NO x gas concentration measurement system.

【図10】完全燃焼時における排ガス中の酸素濃度と水
分量の関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration and the amount of water in exhaust gas during complete combustion.

【図11】図9に示したシステムによって得られた測定
結果を説明するための図であり、補正していないNOx
ガスセンサ出力と分析計出力の相関を示すグラフであ
る。
FIG. 11 is a diagram for explaining measurement results obtained by the system shown in FIG. 9, in which uncorrected NO x
It is a graph which shows the correlation of a gas sensor output and an analyzer output.

【図12】図9に示したシステムによって得られた測定
結果を説明するための図であり、補正したNOxガスセ
ンサ出力と分析計出力の相関を示すグラフである。
12 is a diagram for explaining a measurement result obtained by the system shown in FIG. 9, and is a graph showing a correlation between a corrected NO x gas sensor output and an analyzer output.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:第1拡散孔 2:第1測定室 3:第2拡散孔 4:第2測定室 6:第1酸素イオンポンプセル 6a,6b:電極 7:酸素濃度測定セル 7a,7b:電極 8:第2酸素イオンポンプセル 8a,8b:電極 1: First diffusion hole 2: First measurement room 3: Second diffusion hole 4: Second measurement room 6: First oxygen ion pump cell 6a, 6b: electrodes 7: Oxygen concentration measuring cell 7a, 7b: electrodes 8: Second oxygen ion pump cell 8a, 8b: electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 崇文 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特 殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−279159(JP,A) 特開 平8−201334(JP,A) 特開 平4−43952(JP,A) 特開 平10−221303(JP,A) 特開 平7−333193(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/26 - 27/49 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takafumi Oshima 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya City Japan Special Ceramics Co., Ltd. (56) Reference JP-A-63-279159 (JP, A) JP-A 8-201334 (JP, A) JP 4-43952 (JP, A) JP 10-221303 (JP, A) JP 7-333193 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/26-27/49

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エンジンの排ガス中の所定のガス濃度を検
出する方法において、前記エンジンの運転条件により定
まる空気過剰率あるいはA/F値から前記排ガス中の水
分量を推定し、推定された水分量に応じてガスセンサの
出力するガス濃度検出信号を補正することによって、該
ガスセンサの出力するガス濃度検出信号により求められ
ガス濃度の値から前記ガス中の水分量の影響を除去
又は低減することを特徴とするガスセンサの補正方法。
1. A method for detecting a predetermined gas concentration in an exhaust gas of an engine, the method being determined by the operating conditions of the engine.
By circle estimated from the excess air ratio or A / F value water content in the flue gas, to correct the gas concentration detection signal output from the gas sensor according to the estimated amount of water, the
Calculated from the gas concentration detection signal output by the gas sensor
Correction method of the gas sensor, characterized in that the value of the gas concentration to remove or reduce the influence of the water content of the exhaust gas was.
【請求項2】前記ガスセンサがNOxセンサであること
を特徴とする請求項1記載のガスセンサの補正方法。
2. The method for correcting a gas sensor according to claim 1, wherein the gas sensor is a NO x sensor.
【請求項3】前記ガスセンサが固体電解質の酸素イオン
ポンプ作用を用いたセンサであることを特徴とする請求
項1又は2記載のガスセンサの補正方法。
3. The method for correcting a gas sensor according to claim 1, wherein the gas sensor is a sensor using an oxygen ion pumping action of a solid electrolyte.
【請求項4】前記エンジンに供給される空気と燃料の比
率が前記排ガス中の水分量に対応すると推定し、前記比
率、前記ガス濃度検出信号及び真のガス濃度値に基い
て、該比率に対応する前記ガス濃度検出信号の補正デー
タを含むマップを予め作製し、前記マップからエンジン
の運転条件より定まる前記比率に対応する所定の補正デ
ータを読み出し、読み出された補正データにより前記ガ
ス濃度検出信号を補正することを特徴とする請求項1〜
3のいずれか一に記載のガスセンサの補正方法。
4. The ratio of air to fuel supplied to the engine is estimated to correspond to the amount of water in the exhaust gas, and the ratio is calculated based on the ratio, the gas concentration detection signal and the true gas concentration value. A map including correction data of the corresponding gas concentration detection signal is created in advance, predetermined correction data corresponding to the ratio determined by the engine operating conditions is read from the map, and the gas concentration detection is performed by the read correction data. A signal is corrected to be corrected.
The method for correcting a gas sensor according to any one of 3 above.
【請求項5】固体電解質の酸素イオンポンプセルを2組
有し、第1酸素イオンポンプセルに所定電圧を印加し
て、被測定ガス中の酸素をNOxが分解しない程度に十
分に汲み出し、該第1酸素イオンポンプセルに該被測定
ガス中の酸素濃度に応じた電流が流れ、第2酸素イオン
ポンプセルが汲み残されたガス中のNOxを分解し、解
離した酸素を汲み出し、該第2酸素イオンポンプセルに
NOxガス濃度に応じた電流が流れるNOxセンサにおい
て、 前記第1酸素イオンポンプセルから得られる電流値に対
応する信号に応じて、前記第2酸素イオンポンプセルか
ら得られる電流値に対応するNOxガス濃度検出信号を
補正して、該NOxガス濃度検出信号に基づき求められ
るNOxガス濃度から前記被測定ガス中の水分量の影響
を除去又は低減することを特徴とするガスセンサの補正
方法。
5. A solid electrolyte oxygen ion pump cell is provided in two sets, a predetermined voltage is applied to the first oxygen ion pump cell, and oxygen in the gas to be measured is sufficiently pumped out so that NO x is not decomposed, A current according to the oxygen concentration in the gas to be measured flows through the first oxygen ion pump cell, the second oxygen ion pump cell decomposes NO x in the remaining gas and pumps out dissociated oxygen, In a NO x sensor in which a current corresponding to the NO x gas concentration flows in the second oxygen ion pump cell, the second oxygen ion pump cell is operated in response to a signal corresponding to a current value obtained from the first oxygen ion pump cell. NO x gas concentration detection signal corresponding to the current value obtained by correcting the, to remove or reduce the influence of the water content of the NO x gas concentration the measurement gas from the NO x gas concentration obtained based on a detection signal Correction method of the gas sensor, characterized in that.
【請求項6】前記第1酸素イオンポンプセルの電流値
が、前記被測定ガス中の水分量に対応すると推定し、前
記第1酸素イオンポンプセルの電流値、前記第2酸素イ
オンポンプセルから得られる電流値及び真のNOxガス
濃度に基いて、該第1酸素イオンポンプセルの電流値に
対応する前記NOxガス濃度検出信号の補正データを含
むマップを予め作製し、前記マップから前記第1酸素イ
オンポンプセルの電流値に対応する所定の補正データを
読み出し、読み出された補正データにより前記NOx
ス濃度検出信号を補正することを特徴とする請求項5記
載のガスセンサの補正方法。
6. The current value of the first oxygen ion pump cell is estimated to correspond to the amount of water in the gas to be measured, and the current value of the first oxygen ion pump cell is calculated from the second oxygen ion pump cell. Based on the obtained current value and the true NO x gas concentration, a map including correction data of the NO x gas concentration detection signal corresponding to the current value of the first oxygen ion pump cell is prepared in advance, and the map is prepared from the map. 6. The method for correcting a gas sensor according to claim 5, wherein predetermined correction data corresponding to the current value of the first oxygen ion pump cell is read, and the NO x gas concentration detection signal is corrected by the read correction data. .
【請求項7】エンジンの排ガス中の所定のガス濃度を検7. A predetermined gas concentration in exhaust gas of an engine is detected.
出するガスセンサと、前記エンジンの運転条件により定Depending on the gas sensor to be emitted and the operating conditions of the engine,
まる空気過剰率あるいはA/F値から前記排ガス中の水Water in the exhaust gas from the total excess air ratio or A / F value
分量を推定し、推定された水分量に応じてガスセンサのEstimate the amount and adjust the gas sensor according to the estimated water content.
出力するガス濃度検出信号を補正することによって、該By correcting the output gas concentration detection signal,
ガスセンサの出力するガス濃度検出信号により求められCalculated from the gas concentration detection signal output by the gas sensor
たガス濃度の値から前記排ガス中の水分量の影響を除去The effect of water content in the exhaust gas is removed from the measured gas concentration value.
又は低減するコントローラと、を有することを特徴とすOr a controller for reducing the
るガス濃度測定システム。Gas concentration measuring system.
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