JP6991091B2 - ガスセンサ及びガスセンサの制御方法 - Google Patents
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Description
Voff<Va<Vb
であることを特徴とする。
Voff<Va<Vb
に設定して実施することを特徴とする。
Voff<Va<Vb
に設定する。
Voff<Va<Vb
としたので、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分(例えばNO、NH3等)の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができるガスセンサにおいて、ノイズの発生を抑えることができると共に、センシングの応答性を高めることができる。
(b) NH3がNOに変化する反応を、所定の拡散抵抗を持った拡散律速部の前後で意図的に発生させる。
(c) (b)によって、NOとNH3の拡散係数の違いによって生ずるセンサ出力の変動からNH3の濃度を求める。
(d) さらに、センサ出力自身によって得られるNOとNH3の合計濃度と前記変動によって得られるNH3の濃度を比較してNO濃度を得る。
14…構造体 16…ガス導入口
18…酸素濃度調整室 20…測定室
21…予備調整室 61…測定用ポンプセル
62…測定電極 72…ヒータ
80…予備ポンプセル 82…予備ポンプ電極
84…予備酸素分圧検出センサセル 100…酸素濃度制御手段
102…温度制御手段 104…特定成分測定手段
106…予備酸素濃度制御手段 108…駆動制御手段
110…目的成分取得手段 Ip0…予備ポンプ電流
Ip3…測定ポンプ電流(センサ出力) Va…第1電圧
Vb…第2電圧 Vp0…予備電圧
Claims (8)
- 少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、前記構造体に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口と、前記ガス導入口に連通する酸素濃度調整室と、前記酸素濃度調整室に連通する測定室と、前記ガス導入口と前記酸素濃度調整室との間に設けられ、前記ガス導入口に連通する予備調整室とを有するセンサ素子と、
前記酸素濃度調整室内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段と、
前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、
前記測定室内の特定成分の濃度を測定する特定成分測定手段と、
前記固体電解質と該固体電解質の両面に形成された2つの電極とを有し、前記予備調整室内の酸素濃度を制御する予備酸素濃度制御手段と、
前記予備酸素濃度制御手段を制御する駆動制御手段と、
前記予備酸素濃度制御手段の第1動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力と、前記予備酸素濃度制御手段の第2動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力との差、及び前記各々のセンサ出力の一方に基づいて、第1目的成分と第2目的成分の濃度を取得する目的成分取得手段とを有するガスセンサであって、
前記第1動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第1電圧をVa、前記第2動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第2電圧をVb、前記予備酸素濃度制御手段の停止時に印加される電圧をVoffとしたとき、
Voff<Va<Vb
であり、
前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第2目的成分が前記第2目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第1目的成分が前記第1目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第1電圧範囲とし、
前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第2目的成分が前記予備調整室で前記第1目的成分に変化して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第1目的成分が前記第1目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第2電圧範囲としたとき、
前記第1電圧Vaは前記第1電圧範囲に含まれ、前記第2電圧Vbは前記第2電圧範囲に含まれることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1記載のガスセンサにおいて、
前記第1目的成分を含み、且つ、前記第2目的成分を含まない第1被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Voffを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3off(1)、前記第1電圧Vaを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3va(1)、前記第2電圧Vbを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3vb(1)とし、
前記第2目的成分を含み、且つ、前記第1目的成分を含まない第2被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Voffを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3off(2)、前記第1電圧Vaを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3va(2)、前記第2電圧Vbを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3vb(2)とし、
Ip3off(1)-Ip3va(1)=ΔIp3(1)、Ip3off(2)-Ip3vb(2)=ΔIp3(2)とし、
前記第2動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第2電圧Vbが印加された際の|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|を基準差分としたとき、
前記第1動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第1電圧Vaが印加された際の|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|が前記基準差分の1/2以下であることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1記載のガスセンサにおいて、
前記第1目的成分を含み、且つ、前記第2目的成分を含まない第1被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Voffを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3off(1)、前記第1電圧Vaを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3va(1)、前記第2電圧Vbを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3vb(1)とし、
前記第2目的成分を含み、且つ、前記第1目的成分を含まない第2被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Voffを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3off(2)、前記第1電圧Vaを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3va(2)、前記第2電圧Vbを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3vb(2)とし、
Ip3off(1)-Ip3va(1)=ΔIp3(1)、Ip3off(2)-Ip3vb(2)=ΔIp3(2)としたとき、
前記第1動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第1電圧Vaが印加された際の|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|が0.05μA以下であることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載のガスセンサにおいて、
前記特定成分がNO、前記第1目的成分がNO、前記第2目的成分がNH3であることを特徴とするガスセンサ。 - 少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、前記構造体に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口と、前記ガス導入口に連通する酸素濃度調整室と、前記酸素濃度調整室に連通する測定室と、前記ガス導入口と前記酸素濃度調整室との間に設けられ、前記ガス導入口に連通する予備調整室とを有するセンサ素子と、
前記酸素濃度調整室内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段と、
前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、
前記測定室内の特定成分の濃度を測定する特定成分測定手段と、
前記固体電解質と該固体電解質の両面に形成された2つの電極とを有し、前記予備調整室内の酸素濃度を制御する予備酸素濃度制御手段と、
前記予備酸素濃度制御手段を制御する駆動制御手段と、
前記予備酸素濃度制御手段の第1動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力と、前記予備酸素濃度制御手段の第2動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力との差、及び前記各々のセンサ出力の一方に基づいて、第1目的成分と第2目的成分の濃度を取得する目的成分取得手段とを有するガスセンサの制御方法において、
前記第1動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第1電圧をVa、前記第2動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第2電圧をVb、前記予備酸素濃度制御手段の停止時に印加される電圧をVoffとしたとき、
Voff<Va<Vb
に設定して実施し、
前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第2目的成分が前記第2目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第1目的成分が前記第1目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第1電圧範囲とし、
前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第2目的成分が前記予備調整室で前記第1目的成分に変化して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第1目的成分が前記第1目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第2電圧範囲としたとき、
前記第1電圧Vaを前記第1電圧範囲から設定し、前記第2電圧Vbを前記第2電圧範囲から設定することを特徴とするガスセンサの制御方法。 - 請求項5記載のガスセンサの制御方法において、
前記第1目的成分を含み、且つ、前記第2目的成分を含まない第1被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Voffを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3off(1)、前記第1電圧Vaを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3va(1)、前記第2電圧Vbを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3vb(1)とし、
前記第2目的成分を含み、且つ、前記第1目的成分を含まない第2被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Voffを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3off(2)、前記第1電圧Vaを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3va(2)、前記第2電圧Vbを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときセンサ出力をIp3vb(2)とし、
Ip3off(1)-Ip3va(1)=ΔIp3(1)、Ip3off(2)-Ip3vb(2)=ΔIp3(2)とし、
前記第2動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第2電圧Vbが印加された際の|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|を基準差分としたとき、
前記第1動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第1電圧Vaが印加された際の|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|を前記基準差分の1/2以下にすることを特徴とするガスセンサの制御方法。 - 請求項5記載のガスセンサの制御方法において、
前記第1目的成分を含み、且つ、前記第2目的成分を含まない第1被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Voffを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3off(1)、前記第1電圧Vaを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3va(1)、前記第2電圧Vbを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3vb(1)とし、
前記第2目的成分を含み、且つ、前記第1目的成分を含まない第2被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Voffを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3off(2)、前記第1電圧Vaを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3va(2)、前記第2電圧Vbを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をIp3vb(2)とし、
Ip3off(1)-Ip3va(1)=ΔIp3(1)、Ip3off(2)-Ip3vb(2)=ΔIp3(2)としたとき、
前記第1動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第1電圧Vaが印加された際の|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|を0.05μA以下にすることを特徴とするガスセンサの制御方法。 - 請求項5~7のいずれか1項に記載のガスセンサの制御方法において、
前記特定成分がNO、前記第1目的成分がNO、前記第2目的成分がNH3であることを特徴とするガスセンサの制御方法。
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