JP7372864B2 - ガスセンサの試験方法およびガスセンサの耐久試験用システム - Google Patents
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Description
<ガスセンサの概略構成>
初めに、本実施の第1の実施の形態において試験対象とされるガスセンサ100の概略構成について説明する。本実施の形態において、ガスセンサ100は、センサ素子101によってNOxを検知し、その濃度を測定する、限界電流型のNOxセンサである。また、ガスセンサ100は、各部の動作を制御するとともに、センサ素子101を流れるNOx電流に基づいてNOx濃度を特定するコントローラ110をさらに備える。
次に、本実施の形態に係るガスセンサ100の耐久試験について説明する。図2は、本実施の形態においてガスセンサ100の耐久試験を行うための構成を、概略的に示す図である。
次に、耐久試験システム1000Zにおいて、耐久試験の開始時と終了時、好ましくは、試験の途中において行う、ガスセンサ100の特性評価につき、その詳細を説明する。
上述した態様にて行われる、耐久試験における特性評価の具体例を、以下に示す。
上述の実施の形態では、耐久試験システム1000Zを用いて、耐久試験におけるガスセンサ100の劣化度合いを評価するようにしていた。その際には、エンジン2000の運転サイクルにおける個々のシーケンスでの狙いのNOx濃度を違えるようにしていた。
上述した第1の実施の形態における、耐久試験の際の特性評価は、エンジン2000からの排ガスをそのまま、特性評価用のガスとしても利用することで、ガスセンサ100をエンジン2000の排気経路2001から取り外すことを不要とし、時間短縮や不純物の脱離防止を得るというものであった。しかしながら、係る態様の場合、エンジン2000の排ガスをそのまま利用するという性質上、たとえ個々のシーケンスにおいてエンジン2000の運転条件を一定に制御したとしても、排ガスの圧力や温度、流速などの変動により、実際に排ガスに含まれるNOx濃度が変動して、狙いのNOx濃度からずれてしまう余地がある。
本実施の形態においても、第2の実施の形態と同様、ガスセンサ100を取り外すことなく耐久試験における特性評価を行えるという第1の実施の形態の特徴を活かしつつも、第2の実施の形態とは異なる構成にて、特性評価に供するNOxの濃度をより安定させる態様について、説明する。
上述の第2および第3の実施の形態では、モデルガスあるいはスパンガスにおけるNOx濃度を、0を含む少なくとも3水準にて違えた場合における、ガス分析計1200からの出力とガスセンサ100からの出力との相関関係を示す回帰直線の傾きである濃度一致度を、ガスセンサ100の劣化度合いの評価指標として用いているが、これに代わり、少なくとも耐久試験の開始時と終了時に、好ましくはさらに試験途中において、NOx濃度が0ではない任意の既知の値である一のモデルガスあるいはスパンガスを供給し、それぞれの時点におけるガス分析計1200からの出力に対するガスセンサ100からの出力の比を算出し、係る算出値をガスセンサの劣化度合いの評価指標として用いるようにしてもよい。係る場合、試験開始時の当該算出値に対する、試験終了時さらには試験途中における当該算出値の変化率に基づいて、ガスセンサの劣化度合いを評価することができる。
11 第1拡散律速部
12 緩衝空間
13 第2拡散律速部
20 第1内部空所
21 主ポンプセル
22 内側ポンプ電極
23 外側ポンプ電極
30 第3拡散律速部
40 第2内部空所
41 測定ポンプセル
42 基準電極
43 基準ガス導入空間
44 測定電極
45 第4拡散律速部
50 補助ポンプセル
51 補助ポンプ電極
100、200 ガスセンサ
101、201 センサ素子
1000A、1000B、1000Z 耐久試験システム
1201、1202、1203 サンプリング配管
1311、1312、1313 (モデルガスの)供給配管
1411、1412、1413 (スパンガスの)供給配管
2001 排気経路
2002 N2パージライン
Ip2 NOx電流
Pos1、Pos2、Pos3 (ガスセンサの)取付位置
Claims (6)
- 固体電解質体からなるセンサ素子の内部に被測定ガスを導入し、前記被測定ガス中のNOxの濃度を特定するガスセンサに対する、試験方法であって、
NOxを含む排ガスを排出するエンジンからの排気経路途中のあらかじめ定められた取付位置に検査対象のガスセンサを取り付ける取り付け工程と、
前記ガスセンサが前記排ガスに曝される状態で前記ガスセンサを所定の時間連続的に駆動する駆動工程と、
NOx濃度が0ppmに設定された評価用ガスと、NOx濃度が300ppm以上の所定値に設定された評価用ガスとの2種類の評価用ガスが少なくとも含まれる、NOx濃度の設定が相異なる少なくとも3種類の評価用ガスを、前記排気経路において前記ガスセンサの前記取付位置に向けて供給可能に用意する評価用ガス供給準備工程と、
前記駆動工程の少なくとも開始時と終了時に、さらには前記駆動工程の途中においても任意的に、前記少なくとも3種類の評価用ガスを順次に前記排気経路に流し、それぞれの評価用ガスが流れる度に、前記ガスセンサから出力されるNOx濃度値を取得するとともに、前記排気経路の前記ガスセンサの前記取付位置の近傍から当該評価用ガスをそれぞれサンプリングしてガス分析計に分析させ、前記ガス分析計から出力されるNOx濃度値を取得する、NOx濃度値取得工程と、
前記NOx濃度値取得工程における取得結果に基づいて、前記ガスセンサから出力されたNOx濃度値と前記ガス分析計から出力されたNOx濃度値との相関関係を示す回帰直線の傾きを、濃度一致度として算出したうえで、前記駆動工程の前記開始時における前記濃度一致度を基準としたときの、前記開始時以外における前記濃度一致度の変化率に基づいて、前記ガスセンサにおける劣化の度合いを評価する評価工程と、
を備えることを特徴とする、ガスセンサの試験方法。 - 請求項1に記載のガスセンサの試験方法であって、
前記エンジンの運転サイクルが、運転条件の相異なる複数のシーケンスから構成されており、
前記複数のシーケンスのそれぞれにおいて前記排気経路に流れる前記排ガスのそれぞれを、前記少なくとも3種類の評価用ガスとして用いる、
ことを特徴とする、ガスセンサの試験方法。 - 請求項2に記載のガスセンサの試験方法であって、
一のシーケンスから次のシーケンスに移行する直前の所定時間においてのみ、前記ガスセンサによるNOxの検知と、前記ガス分析計による前記評価用ガスのサンプリングとを行う、
ことを特徴とする、ガスセンサの試験方法。 - 請求項1に記載のガスセンサの試験方法であって、
前記評価用ガス供給準備工程においては、前記排気経路において前記ガスセンサの前記取付位置よりも前記エンジン側に、複数種類の単体ガスを任意の混合比にて混合したモデルガスを外部へと供給可能な所定のモデルガス供給装置からの供給配管を接続することにより、前記エンジンから排出される前記排ガスと、前記モデルガス供給装置から供給される前記モデルガスとを、選択的に前記ガスセンサの前記取付位置に向けて流せるようにし、
前記NOx濃度値取得工程においては、前記エンジンからの前記排ガスの排出を遮断し、前記少なくとも3種類の評価用ガスとして、前記モデルガス供給装置から供給されるNOx濃度が3種類既知である前記モデルガスを用いる、
ことを特徴とする、ガスセンサの試験方法。 - 請求項1に記載のガスセンサの試験方法であって、
前記評価用ガス供給準備工程においては、前記排気経路において前記ガスセンサの前記取付位置よりも前記エンジン側に、それぞれにガス濃度が既知である複数種類のスパンガスを選択的に外部へと供給可能な所定のスパンガス供給装置からの供給配管を接続することにより、前記エンジンから排出される前記排ガスと、前記スパンガス供給装置から供給される前記スパンガスとを、選択的に前記ガスセンサの前記取付位置に向けて流せるようにし、
前記NOx濃度値取得工程においては、前記エンジンからの前記排ガスの排出を遮断し、前記少なくとも3種類の評価用ガスとして、前記スパンガス供給装置から供給されるNOx濃度が既知であるスパンガスを用いる、
ことを特徴とする、ガスセンサの試験方法。 - 固体電解質体からなるセンサ素子の内部に被測定ガスを導入し、前記被測定ガス中のNOxの濃度を特定するガスセンサを、NOxを含む排ガスを排出するエンジンからの排気経路途中のあらかじめ定められた取付位置に取り付け、前記排ガスに曝される状態で所定の時間連続的に駆動させることにより行う、ガスセンサの耐久試験のためのシステムであって、
前記排気経路の前記ガスセンサの取付位置の近傍に接続されたサンプリング配管を通じて分析対象をサンプリングして分析するガス分析計と、
運転条件の相異なる複数のシーケンスから構成される運転サイクルにて運転されるように、前記エンジンの運転条件を制御するエンジン制御手段と、
前記ガスセンサから出力されるNOx濃度値と、前記ガス分析計から出力されるNOx濃度値とに基づいて、前記ガスセンサにおける劣化の度合いを評価する評価手段と、
を備え、
前記エンジン制御手段は、前記耐久試験の少なくとも開始時と終了時に、さらには前記耐久試験の途中においても任意的に、前記運転サイクルが前記複数のシーケンスとして、NOx濃度が0ppmに設定された前記排ガスを排出するシーケンスと、NOx濃度が300ppm以上の所定値に設定された前記排ガスを排出するシーケンスとを含む、前記排ガスにおけるNOx濃度の設定が相異なる少なくとも3つの評価用シーケンスを実行するように、前記エンジンを制御し、
前記評価手段は、前記少なくとも3つの評価用シーケンスが実行される度に、前記ガスセンサから出力されるNOx濃度値を取得するとともに、前記ガス分析計が当該評価用シーケンスにおいて排出される前記排ガスをそれぞれサンプリングして分析することにより特定された当該排ガスのNOx濃度値を取得し、前記ガスセンサから出力されたNOx濃度値と前記ガス分析計から出力されたNOx濃度値との相関関係を示す回帰直線の傾きを、濃度一致度として算出したうえで、前記耐久試験の前記開始時における前記濃度一致度を基準としたときの、前記開始時以外における前記濃度一致度の変化率に基づいて、前記ガスセンサにおける劣化の度合いを評価する、
ことを特徴とする、ガスセンサの耐久試験用システム。
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