JP4812831B2 - NOxセンサの出力補正方法 - Google Patents
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Description
前記NOxセンサの適数個を校正用センサとして用いて、基準圧力下において、NOx濃度既知の標準ガスについて前記Ip0と前記Ip2を測定し、それぞれの校正用センサのIp2/Ip0の値を演算する一方、かかる標準ガスを用いて得られる、各校正用センサの前記基準圧力下での前記測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流値に対する、該基準圧力とは異なる所定の規定圧力下での前記測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流値の変化割合を、出力変化率として演算し、更にそれら得られた各校正用センサについてのIp2/Ip0の値と出力変化率との関係から、センサばらつき関係式を予め求める第一の工程と、
前記NOxセンサの、前記校正用センサとは異なる、出力補正の対象とされたものについて、前記標準ガスを用いて、前記基準圧力下において、前記Ip2/Ip0の値を演算し、その値に対応した出力変化率:βを、前記センサばらつき関係式より求める第二の工程と、
該第二の工程において求められた出力変化率:βより、次式(I):
α(p’−p0 )/p’=β/(β+1)・・・(I)
[但し、p0 ;基準圧力、p’;前記標準ガスの規定圧力]
に基づいて、圧力補正係数:αを演算する第三の工程と、
前記出力補正対象のNOxセンサを用いて、前記被測定ガス中のNOx濃度測定を行ない、前記測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流;Ip2(p)を検出する一方、前記被測定ガスの圧力:pを検出し、それら得られたIp2(p)の値及びpの値より、下記(II)式:
[Ip2(p0)−Ip2(p)]/Ip2(p)=α(p0−p)/p
・・・(II)
に基づいて、基準圧力:p0 下における前記測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流:Ip2(p0 )を演算することにより、該出力補正対象のNOxセンサの出力補正を行なう第四の工程とを、
含むことを特徴とするNOxセンサの出力補正方法。
6 基準空気導入通路 8 緩衝空所
10 第一の内部空所 12 第二の内部空所
14 目詰まり防止空所 16 ガス導入口
18 第一の隔壁 20 第一の拡散律速通路
22 第二の隔壁 24 第二の拡散律速通路
26 内側ポンプ電極 26a 天井電極部
26b 低部電極部 26c 側部電極部
28 外側ポンプ電極 30 第三の隔壁
32 第三の拡散律速通路 34 補助ポンプ電極
34a 天井電極部 34b 底部電極部
36 測定電極(測定用電極) 38 電極保護層
39 基準電極 40 多孔質アルミナ層
42 ヒータ層 43 電気絶縁層
43a 上側電気絶縁層 43b 下側電気絶縁層
44 ヒータエレメント 44a 発熱部
44b 電流供給リード部 45 圧力放散孔
46 スルーホール 47 コネクタパッド
50 主ポンプセル
52 主ポンプセル制御用酸素分圧検出セル
54、60、66 可変電源 56 補助ポンプセル
58 補助ポンプセル制御用酸素分圧検出セル
62 測定用ポンプセル
64 測定用ポンプセル制御用酸素分圧検出セル (可変電源)
68 センサセル
先ず、図1乃至図2に示される如き構造を有するセンサ素子(2)を備えた、多数のNOxセンサを準備した。次いで、それらNOxセンサを用いて、窒素酸化物(NOx)濃度:500ppm、酸素濃度:18%の標準ガスについて、1.0bar(大気圧)の基準圧力下、又はそれよりも0.5bar高い1.5barの規定圧力下において、それぞれNOx濃度及び酸素濃度測定を行ない、それぞれのNOxセンサについて、主ポンプセル(50)及び測定用ポンプセル(62)に流れるポンプ電流:Ip0[=Ip0(p0 )]、Ip0(p’);Ip2[=Ip2(p0 )]、Ip2(p’)を測定し、そして、Ip2/Ip0の値及び出力変化率:[Ip2(p’)−Ip2(p0 )]/Ip2(p0 )を、それぞれ演算した。そして、その得られた各NOxセンサについてのIp2/Ip0の値と出力変化率との関係を、一つのグラフにプロットすることにより、図3に示される如きグラフを得ると共に、そのプロットされた状態より、NOxセンサ間の出力のばらつきを推定するセンサばらつき関係直線X(一次式にて表わされるセンサばらつき関係式)を求めた。
実施例1において検討された出力補正対象のNOxセンサAとは異なるが、構造が同じの他の一つのNOxセンサBについて、実施例1と同様にして、標準ガスを用いた基準圧力下におけるNOx濃度測定を行うことにより、Ip0、Ip2の値を検出し、そしてIp2/Ip0の値を演算して、Ip2/Ip0=42の値を得た。そして、この値に対応する出力変化率:βを、図3に示されるグラフのセンサばらつき関係直線Xから求めたところ、β=16.4%(=0.164)であった。更に、このようにして求められた出力変化率:βより、本発明に従う式(I)に基づいて、圧力補正係数:αを演算したところ、α=0.42となった(但し、p0 =1.0bar、p’=1.5bar)。
実施例1において用いられた校正用センサと構造は同じであるが、実施例1や実施例2で評価された出力補正対象のNOxセンサA、Bとは異なる、更に別のNOxセンサCについて、実施例1と同様な測定NOx値についての評価を行った。
Claims (12)
- 被測定ガス存在空間より第一の内部空所に導かれた被測定ガス中の酸素分圧を、主酸素ポンプ手段に供給されるポンプ電流:Ip0に基づくポンプ作動によって、一定の値に制御する一方、かかる第一の内部空所内の制御された雰囲気を第二の内部空所に導き、該雰囲気中のNOxを還元乃至は分解せしめ、そしてこの還元乃至は分解によって生じた酸素を測定用酸素ポンプ手段にて該第二の内部空所から汲み出すことにより、該測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流:Ip2から、被測定ガス中のNOx濃度を測定するようにしたNOxセンサについて、その出力を補正する方法にして、
前記NOxセンサの適数個を校正用センサとして用いて、基準圧力下において、NOx濃度既知の標準ガスについて前記Ip0と前記Ip2を測定し、それぞれの校正用センサのIp2/Ip0の値を演算する一方、かかる標準ガスを用いて得られる、各校正用センサの前記基準圧力下での前記測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流値に対する、該基準圧力とは異なる所定の規定圧力下での前記測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流値の変化割合を、出力変化率として演算し、更にそれら得られた各校正用センサについてのIp2/Ip0の値と出力変化率との関係から、センサばらつき関係式を予め求める第一の工程と、
前記NOxセンサの、前記校正用センサとは異なる、出力補正の対象とされたものについて、前記標準ガスを用いて、前記基準圧力下において、前記Ip2/Ip0の値を演算し、その値に対応した出力変化率:βを、前記センサばらつき関係式より求める第二の工程と、
該第二の工程において求められた出力変化率:βより、次式(I):
α(p’−p0 )/p’=β/(β+1)・・・(I)
[但し、p0 ;基準圧力、p’;前記標準ガスの規定圧力]
に基づいて、圧力補正係数:αを演算する第三の工程と、
前記出力補正対象のNOxセンサを用いて、前記被測定ガス中のNOx濃度測定を行ない、前記測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流;Ip2(p)を検出する一方、前記被測定ガスの圧力:pを検出し、それら得られたIp2(p)の値及びpの値より、下記(II)式:
[Ip2(p0)−Ip2(p)]/Ip2(p)=α(p0−p)/p
・・・(II)
に基づいて、基準圧力:p0 下における前記測定用酸素ポンプ手段に流れるポンプ電流:Ip2(p0 )を演算することにより、該出力補正対象のNOxセンサの出力補正を行なう第四の工程とを、
含むことを特徴とするNOxセンサの出力補正方法。 - 前記第一の工程におけるセンサばらつき関係式が、一次式にて求められる請求項1に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記基準圧力が、大気圧である請求項1又は請求項2に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記標準ガスが、NOxを100〜1000ppmの濃度において含有している請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記規定圧力が、前記被測定ガスの圧力変動範囲内の圧力である請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記主酸素ポンプ手段及び前記測定用酸素ポンプ手段が、何れも、固体電解質とそれに接して設けられた一対の電極からなる電気化学的セルにて構成されている請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記NOxセンサが、前記主酸素ポンプ手段と前記測定用酸素ポンプ手段とを、前記第一及び第二の内部空所と共に、一体的に設けてなる一体のセンサ素子を有している請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記測定用酸素ポンプ手段が、前記第二の内部空所内に形成され、前記第一の内部空所から導入された雰囲気に接触して、該雰囲気中に含まれるNOx成分を還元乃至は分解せしめる内側ポンプ電極と、前記第二の内部空所の外に形成された外側ポンプ電極とを有し、それらポンプ電極間に流されるポンプ電流によって、前記第一の内部空所から導入された雰囲気中に含まれるNOx成分の還元乃至は分解によって発生した酸素をポンピング処理するように構成されている請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記第二の内部空所内に形成された前記内側ポンプ電極上に、それを覆うようにして、多孔質層が形成され、該第二の内部空所内の雰囲気が、該多孔質層を通じて、所定の拡散抵抗の下に該内側ポンプ電極に接触せしめられるように構成されている請求項8に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記第二の内部空所の内外に形成された一対の補助ポンプ電極を有し、前記第一の内部空所から導入された雰囲気中に含まれる酸素を、該一対の補助ポンプ電極間に流される補助ポンプ電流に基づいてポンピング処理する補助酸素ポンプ手段が、更に設けられている請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記補助酸素ポンプ手段が、前記一対の補助ポンプ電極を固体電解質上に設けてなる電気化学的セルにて構成されている請求項10に記載のNOxセンサの出力補正方法。
- 前記NOxセンサが、前記補助酸素ポンプ手段を、前記主酸素ポンプ手段、前記測定用酸素ポンプ手段、並びに前記第一及び第二の内部空所と共に、一体的に設けてなる一体のセンサ素子を有している請求項10又は請求項11に記載のNOxセンサの出力補正方法。
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