JPH03272450A - 窒素酸化物濃度の計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は窒素酸化物濃度の計測装置、特に広域空燃比
センサを応用した高速応答型のものに関する。

（従来の技術） 窒素酸化物濃度の計測装置として、装置全体が軽量でか
つ可搬性を有するものが提案されている（特開平２−１
５４３号参照）。

これを説明すると、第９図で示すように、一対の広域空
燃比センサ（適宜「センサ」でも略称する）３２Ａ、３
２Ｂは、それぞれ排気管３１に設けられるセンサ本体１
１Ａ、ＩＩＢと、センサ本体ＩＩＡ、ＩＩＢへの流し込
み電流を制御する回路（センサ制御回路）２５Ａ、２５
Ｂからなり、一方のセンサ３２Ａは一酸化窒素Ｎｏに感
応しないタイプのもの、他方のセンサ３２ＢはＮｏに感
応するタイプのものである。

なお、符号の後につけるＡとＢは説明の全体をとおして
両者を区別するために使用するものとする。

第１０図と第１１図はセンサ本体１１　Ａ、１１Ｂの構
造とセンサ制御回路２５Ａ、２５Ｂの回路図を示す、。

この場合、センサ３２Ａ、３２Ｂの基本的な動作原理、
基本特性等については、いずれも同じであるので、Ｎｏ
に感応するタイプで述べると、センサ本体１１Ｂは、第
１１図で示す上うに、酸素イオン伝導性の固体電解質（
たとえばノルコニア）１、３　Ｂを挾んで一対の電極１
４Ｂ、１５Ｂを配設したポンピングセル１２Ｂが層状に
形成され、固体電解質１３Ｂの中央に貫通された導入孔
１７Ｂを介して、被測定ガス（排出ガス）が内側電極１
４Ｂの近傍へと導かれる。

ボンピングセル１２Ｂは、その名のとおり、拡散室１６
Ｂに酸素０２をくみ出したりくみ入れたりするもので、
電流を実線矢印の方向に流すと、内側電極１４Ｂの側か
らセル外側に０２がくみ出され、この逆に破線矢印の方
向に流すと、セル外側の排出ガス中からｏ２がくみ入れ
られる。

白金で形成される内側電極１４Ｂは、被測定ガス中の酸
素分圧が低い領域ではＮｏを分解し、この逆に酸素分圧
が高い領域ではＮｏを分解しなくなる特性を有する触媒
としても作用する。このため、電極１４Ｂの近傍が低い
酸素分圧の平衡状態を保つように、両電極間１４Ｂ、１
５Ｂに流し込む電流値（この値を以下「センサ出力」と
いうＮｐｃＢ）を制御すると、電極１４Ｂ近傍の排出が
大中の各ガス成分（０２ｔ　ＣＯｒ　Ｈ２ｙ　ＨＣｇ　
Ｎ　Ｏ）の濃度が増すほどＩ　Ｐ（Ｂ）が増大する。つ
まり、Ｉ　Ｐ（Ｂ）は各がス成分濃度に比例する特性を
有する。

酸素イオン伝導性の固体電解質２０Ｂを挾んで一対の電
極２１Ｂ、２２Ｂを配設したセンシングセル１９Ｂは、
電極１４Ｂ近傍の酸素分圧を検出するためのもので、電
極１４Ｂに近接して設けられる一方の電極２１Ｂを基準
極、大気導入室２３の側に設けられる他方の電極２２Ｂ
を測定極とすれば、測定極からは、ネルンストの公式に
したがい、電極１４Ｂ近傍の酸素分圧に応じた電圧Ｖ５
が出力される。

このため、低い酸素分圧に相当する電圧（一定値）を基
準電圧■ＥＢとして、このｖＥＢと測定極からの電圧ｖ
ｓを比較器としての差動アンプ２７Ｂに入力し、ＶＥＢ
とｖｓの差がなくなるようにＩＰＣＢ）を増減すると、
電極１４Ｂの近傍が低い酸素分圧に保たれる。

ここで、エンノンの排出が大中の各ガス成分濃度に対す
るＩ　ｐｃＢ）の傾きはガス酸分固有の値（−定値）を
持つので、この傾きを感度係数７で定義すると、センサ
出力Ｉ　ＰＣＢ）は空燃比の全域にわたり次式で表すこ
とができる。

ｒＰＣＢ）”γ０２（Ｂ）ＸＯ２＋γｃｏｃｓ）Ｘ　ｃ
。

＋γＨ２（Ｂ）Ｘ　Ｈ２＋γ５ｃｃｓ＞Ｘ　Ｈｃ十γＮ
ｏＣＢ）χＮＯ十〇　（Ｂ）　　　　　　°°゛■ここ
で・Ｘ　ｏ２ｔ　Ｘ　ｃｏｔ　Ｘ　Ｈ２？　Ｘ　）Ｉｃ
會Ｘ、Ｏは各がス成分（０２ｙＣＯ＊Ｈ２ｙＨＣｔＮ　
Ｏ）の濃度Ｅ％］、γ０２（Ｂ）？γＣｏ（Ｂ）　ｔγ
８２（Ｂ）＋γＨＣ（ＢａｔγＮｏＣＢ）は各ガス成分
（０２、Ｃ０ｔＨ２ｔＨｃｔＮＯ）に対応するセンサ３
２Ｂについての感度係数［ａＡ／％Ｊ、ＱｃＢ＞はセン
サ３２Ｂについてのゼロ出力（各ガス成分がゼロの場合
のセンサ出力）［ｍＡ］である。

同様にして、Ｎｏに感応しないタイプのセンサ３２Ａに
ついてのセンサ出力Ｉ　Ｐ（Ａ）は次式で与えられる。

Ｉ　Ｐ（Ａ）＝７０２（Ａ）Ｘ　０２＋γＣｏ（Ａ）　
Ｘ　ｃ。

＋γＨ２Ｃｈ）Ｘ　Ｈ２＋γＨＣ（Ａ）　Ｘ　ＨＣ＋ｆ
ｆ（Ａ）　　　　　　　　　　・・・■ここでψγＯ：
２（Ａ）　ｔγＣＯ（Ａ）　ｔγ）＋２（Ａ）＋″７８
Ｃ（Ａ）は各ガス成分（０２、ｃｏｔＨ２ｔＨｃ）に対
応するセンサ３２Ａにライての感度係数［ｍＡ／％］、
”（Ａ）はセンサ３２Ａについてのゼロ出力である。

■式と■式の相違は■式にＮｏに関する項がない点とゼ
ロ出力（Ｃ’（Ａ）とＱ（Ｂ））だけである。

このため、両式の差をとれば、Ｎｏ濃度（ＸＮＯ）が定
量されるように見えるが、Ｎｏに対する感度係数γｐ４
ｏｃＢ＞は他のガス成分に対する感度係数に比べて小さ
く、かつ排出が大中のＮＯｓ度も他のガス成分に比して
低い（数百〜数千ｐｐｍ）ので、実際に得られる電流レ
ベルがセンサ毎のバラツキの中に入ってしまい、単なる
センサ出力差（ＩＰ（Ｂ）−Ｉ　Ｐ（Ａ））ではＮｏ濃
度を定量することができない ところで、センサ３２Ａ、３２Ｂの特性として、次式■
〜■の関係があることが分かっている。ただし、両式に
おいて、ηは各ガス成分（Ｃｏ、Ｈ２゜ＨＣ，Ｎｏ）に
対する感度係数と０２に対する感度係数との比で定義さ
れ、固有の値（一定値）を持つ。

γＣｏ（Ａ）／γ０２（Ａ） ＝γｃｏｃＢ）／γ０２ＣＢ）”ηｃ　ｏ　　　　”’
■γ）＋２（Ａ）／γＯ：２（Ａ） ＝γＨ２（Ｂ）／γ０２ＣＢ）蔭ηＨ２°°°■γ）Ｉ
ｃ（Ａ）／γ０２（Ａ） ＝γＨＣ（Ｂ）／γ０２ＣＢ）−ηＨＣ”’■γＮｏ（
Ｂ）／γ０２（Ｂ）！ηＮＯ・°°■これらの式を■、
■式に代入すると、 ＩＰ（Ａ）＝γ０２（Ａ）　′Ｋ　＋Ｃｘ　（Ａ）・・
・■ Ｉ　Ｐ（Ｅ）：γｏ２ｃｓ＞　０Ｋ　十Ｘ　ｐ４ｏηＮ
Ｏγ０２（Ｂ）十α（Ｂ） ・・・■ が得られる。

ただし、■、０式においてＫは に葺Ｘ　０２＋　Ｘ　ＣＯηｃｏ＋Ｘ　Ｈ２ηＨ２＋Ｘ
）ＩｃηＨＣ・・・■ である。

■、０式よりＫを消去して、ｘＮｏについて整理する。

ＸＮＯ ”ｌ（Ｉ　Ｐ（Ｂ）　−〇（Ｂ））　　（γ０２（Ｂ）
／γ０２（Ａ））Ｘ　（Ｉ　Ｐ（Ａ）　　６　（Ａ））
）／ηＮｏ”γ０２（Ｂ）・・・■ この式は、センサ３２Ａ、３２Ｂについて０２に対する
感度係数７０２（Ａ）ｌγ０２ＣＢ）とゼロ出力α（＾
）？ｆｆ（Ｂ）をあらかじめ求めておけば、センサ３２
Ａ。

３２８′ｔ′実際に測定されるＩ　ｐｃＡ＞ｔ　Ｉ　Ｐ
（Ｂ）を用いて、ＮｏＷｋ度が計算で求められることを
示しており、ＮＯ濃度のような微量成分〈数千ｐｐｍ）
であっても確実に計測することができる。

第９図において、センサ感度設定器３３Ａ、３３Ｂでは
０２に対する感度係数γ０２（Ａ）ｔγ０２ＣＢ）が・
また、ゼロ出力設定器３４Ａ、３４Ｂではゼロ出力ＣＩ
　（ｈ＞ｔαＣＢ’）があらかじめ設定され、これらγ
０２（Ａ）　ｔγ０２（Ｂ）ｔ　”　（Ａ）ｙα（Ｂ）
と、一対のセンサ３２Ａ、３２　ＢからのＩ　Ｐ（Ａ）
ｙ　Ｉ　Ｐ（Ｂ）とがマイクロコンピュータからなる演
算装置３５に入力される。

演算装置３５では、第１２図に示す動作を行ってＸＮｏ
を計算する。求めたＸＮＯは出力装置３６に上りアナロ
グ表示器（＊たはデジタル表示器）に出力される。

（発明が解決しようとする課Ｍ） ところで、このような計測装置に使用される広域空燃比
センサにあっては、センサ出力Ｉ、が被測定ガスの酸素
濃度ＸＯ２に依存するのであるが、センサ出力Ｉｐと酸
素濃度ＸＯ２の関係は、酸素濃度の全域で必ずしも直線
的な比例関係となるものではない。

この場合、酸素濃度ＸＯ２に対するセンサ出力ＩＰの傾
きが酸素０２に対する感度係数γｏ２で定義される値で
あるから、感度係数γｏ２は１種類ではないことが有り
得る。

このため、酸素濃度変化の大きなガスを被測定ガスとし
て、窒素酸化物を計測しようとすると、予め設定しであ
る感度係数と合わなくなる酸素濃度領域で計測値に誤差
を生じてしまうのである。

なお、センサ感度設定器にて感度係数を自由に設定でさ
る場合であっても、被測定ガスの酸素濃度が変化する場
合には、これに合わせて実験者が感度係数を設定しなお
すのは困難である。

この発明はこのような従来の課題に着口してなされたも
ので、センサ本体のさらされる場所の被測定ガスの酸素
濃度を検出し、この検出された酸素濃度に応じて酸素に
対する感度係数を最適に設定することにより、計測精度
の向上をはかる装置を提供することを目的とする。

（課題をＣ解決するための手段） この発明では、第１図に示すように、被測定が大中の窒
素酸化物に感応しないタイプと感応するタイプの一対の
広域空燃比センサＩ　Ａ、Ｉ　Ｂと、これらセンサＩ　
Ａ、Ｉ　Ｂのさらされる場所の被測定ガスの酸素濃度を
前記一対のセンサＩ　Ａ、１　Ｂのいずれかのセンサ出
力（たとえば窒素酸化物に感応するタイプのセンサ出力
Ｉ　ＰＣＢ））から検出する手段３と、この酸素濃度と
前記一対のセンサ出力Ｉ　ＰＣＢ）ｙ　Ｉ　ＰＣＡ）に
基づいて酸素に対する感度係数７０２（Ｂ）１７０２（
Ａ）をそれぞれ設定する手段４Ａ。

４Ｂと、これらの感度係数γ０２（Ｂ）ｌγ０２（Ａ）
と前記一対のセンサ出力Ｉ　Ｐ（Ｂ）＋　Ｉ　Ｐ（Ａ）
に基づいて被測定ガス中の窒素酸化物濃度を演算する手
段６と、この演算値を出力する手段７とを設けた。

（作用） センサのなかには、酸素に対する感度係数が酸素濃度の
相違にて異なる値を有するものがある。

この場合に、この発明では、被測定ガスの酸素濃度が酸
素濃度検出手段３にて検出され、その検出した酸素濃度
に応じた感度係数が感度係数設定手段４　Ａ、４　Ｂに
て設定される。このため、被測定ガスの酸素濃度が大き
く変化する場合であっても、その変化に対応して窒素酸
化物濃度が窒素酸化物濃度演算手段６にて精度良く演算
される。

（実施例） 第２図は一実施例のシステム図、第３図は第２図の部分
拡大図である９ 排気管３１中の排出がス流れにほぼ直交して取りイ寸け
られたセンサホルグ４１にはこのホルダ４１を貫通する
通路（導入通路）４２が図で左右方向に、かつこの通路
４２から分岐する通路４３が第３図のように下方に向は
形成される。

通路４２は、排出ガスを被測定ガスとして導入するため
の通路で、通路４２はバイブ４４を介して、また分岐通
路４３はバイブ４５を介して、それぞれポンプ４６に接
続される。ポンプ４６では排出ガスを各通路４２．４３
へと吸引し、ポンプ４６で吸引された後の被測定ガスは
、バイブ４７を介して、ホルダ４１下流の排気管内に戻
される。

前記導入通路４２には、徘ス管側の開口端と、分岐点よ
り所定距離能°れた下流側の位置とに、通路面積を絞る
オリフィス４８と４９がそれぞれ設けられる。各第５ノ
アイス４８．４９は被測定ガスの流量および圧力の調整
のため設けられており、ポンプ４６にて吸入される被測
定ガスは、上流側オリフィス（初段のオリアイス）４８
の絞り面積に応じて減圧され、この減圧された被測定ガ
スは下流側オリフィス（次段のオリフィス）４９の絞り
面積に応じてさらに減圧される。

導入通路４２、分岐通路４３、バイブ４４，４５、吸ヌ
ボンブ４６は流量制御機構を構成するものである。

下流側オリアイス４９下流の導入通路４２には、一対の
センサ本体１１Ａ、ＩＩＢが直列に取り付けられ、被測
定ガスは各センサ本体１１　Ａ、１１Ｂのルーパー３８
Ａ、３８Ｂから内部の拡散室へと導入される。

一方のセンサ本体１１ＡはＮｏに感応しないタイプのも
の、他方のセンサ本体１１ＢはＮＯに感応するタイプの
もの、また２５Ａ、２５Ｂはセンサ１１１８回路で、セ
ンサ本体１１Ａ、１１Ｂの構造とセンサ制御回路２５Ａ
、２５Ｂの回路図は、第１０図と第１１図で示したとこ
ろと同じである。

センサ本体１１Ａとその制御回路２５Ａから、またセン
サ本体１１Ｂとそのセンサ制御回路２５Ｂから第１図の
窒素酸化物に感応しないタイプと感応するタイ°ブの一
対の広域空燃比センサＩＡ、ＩＢが構成されている。

一方の演算装置（酸素濃度検出子＃ｆｆ１）５１ではセ
ンサ制御回路２５Ｂからのセンサ出力Ｉ　ＰＣＢ＞に基
づいて被測定ガスの空燃比Ａ／Ｆを演算する。この空燃
比Ａ／Ｆは実際には被測定がスの酸素濃度から求められ
る。演算した空燃比Ａ／Ｆは他方の演算装置５２に転送
される。

他方の演算装置５２では転送されてきた空燃比Ａ／Ｆと
センサ制御回路２５Ａ、２５Ｂからの２つのセンサ出力
Ｉ　Ｐ（Ｂ）＊　Ｉ　Ｐ（Ａ）に基づき、第４図にした
がってＮｏ濃度を演算する。

第４図はＮｏ濃度を演算するためのルーチンで、一定の
周期で実行される。

Ｓ１１と９１２では２つのセンサ出力ＩＰ（Ａ）。

Ｉ　ＰＣＢ’）と空燃比Ａ／Ｆを入力する。

８１３と３１４はそれぞれ第１図の感度係数設定手段４
　Ａ、４　Ｂの機能を果たす部分である。ここでは、入
力された空燃比Ａ／Ｆに基づき各センサについて０２に
対する感度係数７０２（Ａ）　ｙγ０２ＣＢ）を求める
。つまり、ここでの感度係数７０２（Ａ）　ｔγ０２（
Ｂ）は、従来と相違しで一定値ではなく、空燃比に応じ
て、異なる値（変数）として求めるのである。

その理由は次のとおりである９第５図は、空燃比（０２
濃度に置き換えても同じ）に対するセンサ出力Ｉ　Ｐ（
Ａ）ｙ　Ｉ　ＰＣＢ）の特性であり、はぼ理論空燃比（
１４，５）を境にして、０２ｓ度の高い側（リーン＠）
と低い側（リッチ側）でＩ　Ｐ（Ａ）ｙ　Ｉ　Ｐ（Ｂ）
の傾き（この各傾きが０２に対する感度係数７０２（Ａ
）ｙγｏ２（Ｂ）を表す）が異なる特性を示している。

このため、図示のセンサ出力特性では、空燃比の全域で
みると０２に対する感度係数について各センサとも２つ
の値を有することになるので、空燃比がリッチ側にある
場合とリーン側にある場合とで異なる感度係数の値を用
いなければならない。

そこで、空燃比（あるいは０２ｓ度）に対するセンサ出
力Ｉｐｃ＾）ｔ　Ｉ　Ｐ（Ｂ）の関係を、あらかじめ式
で与えておくかマツプとしてメモリに記憶させておき、
そのときの空燃比に対応するＩ、の傾き（０２に対する
感度係数）を導き出すのである。

なお、厳密にいうとＩ　Ｐ（Ａ）ｌ　Ｉ　ｐ＜Ｂ＞カ０
２ｍ度１：対して直線的な変化を示さない領域を有する
こともあるが、この場合も同様にすれば良い。

Ｓ１５は第１図の窒素酸化物濃度演算手段６の機能を果
たす部分で、ここではＳ１３．Ｓ１４で求めた各センサ
についての０２に対する感度係数７０２（Ａ）　ｔγ０
２（Ｂ）と各センサ出力１　ｐｃＡ＞ｔ　Ｉ　Ｐ（Ｂ）
から次式によりＮｏ濃度ＸＮＯの演算を行う。

Ｎ０ ２（（Ｉｐ＜Ｂ＞　　Ｑ（Ｂ＞）　　（γ０２（Ｅ）／
γ０２（Ａ）　）Ｘ　（Ｉ　ＰＣＡ）　　Ｑ　（Ａ））
ｌ／　’７　ＮＯ９γ０２（Ｂ）・・・■ この式は前述した［相］式と同じである。

なお、ゼロ出力’　（Ａ）ｙ　ａ（Ｂ）はメモリに格納
されている。

Ｓ１６は第１図の出力手段７の機能を果たす部分で、Ｘ
ＮＯの演算値を出力する。

第２図に戻り、一方の演算装置５１がらの空燃比Ａ／Ｆ
と、他方の演算装置５２からのＮｏａ１度ＸＮＯの各信
号の入力されるエンジン制御装置５３では、空燃比信号
に基づいて燃料噴射量を始めとするエンジン制御を行う
とともに、Ｎｏａ１度信号全信号制御の基礎データとし
て使用する。

二二で、この例の作用を第５図を参照しながら説明する
と、同図のセンサ出力特性によれば、いずれのセンサも
０２に対する感度係数７０２（Ａ）ｔγ０２（Ｂ）の値
がリッチ側とり一ン側で相違している。

この場合、リッチ側での感度係数にｒＲＪを付けてγ０
２（＾）Ｒｔγ０２（Ｂ）Ｒ％　またリーン側での感度
係数にｒＬＪを付けてγ０２（ａ）Ｌｙγ０２（Ｂ）Ｌ
とすると１７０２（Ａ）Ｒ＞７０２（＾）い　７０２（
Ｂ）Ｒ＞　７０２（Ｂ）Ｌである・いまかりに、空燃比
がリーン側にあるとすれば、この例では、そのときの空
燃比からγ０２（Ａ）Ｌ＊γ０２（Ｂ）Ｌが求められ、
この状態がら空燃比がリッチ側に移行すると、移行後に
は今度はγ０２（ａ）Ｒｔγ０２ＣＢ）Ｒが求められる
。この逆に、リッチ側からリーン側に移行する場合も同
様である。

つまり、排出ガスの空燃比が反対側へ大きく変化しよう
と、この例ではそのときの空燃比に応じた最適な感度係
数が設定されるので、Ｎ０１度の計測精度が安定するの
である。

これに対して、リッチ側あるいはリーン側の一方に最適
な感度係数（たとえばγ０２（Ａ）Ｌｓγ０２（Ｂ）Ｌ
）だけを持っているのだと、その感度係数に合う側に空
燃比が維持される場合は問題ないけれども、空燃比変化
の大きなガスを被測定が又とする場合には、予め与えで
ある感度係数と合わない側に空燃比が移行すると、両サ
イドでの感度係数の差（γ０２（Ａ）Ｌ−γ０２（Ａ）
Ｒｔア０２ＣＢ）Ｌ−７０２（Ｂ）Ｒ）に相当する分だ
けの計測誤差が生じる。

第６図は他の実施例で、第２図に対応させている。

この例では、先の実施例が２段階で減圧することにより
被測定ガスの圧力変動を緩和しているのに対し、センサ
本体６１を排出ガスに直接さらしている。このため、排
出ガスの圧力変動にてセンサ出力が第８図のように変動
し、その変動分が計測誤差として生ずるので、センサ出
力に圧力補償を施すようにしたものである。

第６図において、センサ本体６１はセンサホルダー６３
にて排気管３１に取り付けられ、排出ガスにさらされる
部分は保護カバー６５にて覆われている。６６は煤の付
着を防止するカバーである。

このセンサ本体６１は、第１０図と第１１図で示した一
対のセンサ本体１１Ａ、ＩＩＢを一体に形成したもので
あり、センサ制御回路６２も第１０図と第１１図のセン
サ制御回路２５Ａ、２５Ｂをともに備えている。つまり
、センサ本体６１とセンサ制御回路６２から第１図の窒
素酸化物に感応しないタイプと感応するタイプの一対の
広域空燃比センサＩ　Ａ、Ｉ　Ｂが構ｒ＆されている。

一方、センサホルダー６３には圧力検出孔６４が貫通さ
れ、センサ本体６１のさらされる位置でのが大圧力Ｐを
バイブロ８．６９を介して圧力センサ６７に導いている
。

圧力センサ６７からの圧力信号は、センサ制御回路６２
からの実センサ出力Ｉ　Ｐ　（Ａ）？　Ｉ　Ｐ　ＣＢ）
、一方の演算装置５１からの空燃比Ａ／Ｆととも（こ、
他方の演算装置マ０に入力される。演算装置７０では、
第７図にしたがって、Ｎ０１１度の演算のほか、センサ
出力の圧力補償を行う。

ｔＪ７図で示すように、Ｓ２１〜Ｓ２４の部分が第４図
の場合と相違する。

Ｓ２１ではガス圧力Ｐとその圧力下で得られた笑センサ
出力ｒ　ｐ　（Ａ）ｌ　Ｉ　ｐ　（Ａ）を入力する。

Ｓ２２ではガス圧力Ｐを圧力補正係数Δに変換する。

Ｓ２３と３２４では、次式により笑センサ出力Ｉ　ｐ　
（Ａ）？　Ｉ　ｐ　（Ａ）に対して圧力補償を行う。

Ｉ　Ｐ（Ａ）＝　Ｉ　Ｐ　（Ａ）＋β（Ａ）（１−Δ）
−＠Ｉ　ｐ＜Ｂ）＝　Ｉ　ｐ　（Ｂ）十β（Ｂ）（１−
Δ）・・・■これらの式は、ＭＳ８図に示すガス圧力と
センサ出力の関係から導かれるものである。

たとえば、ガス圧力が基準圧力Ｐｏ（ここではかりに２
５０＋ｅｍＨｇであるとする）であることを期待されで
いるのに、ガス圧力が上昇してＰ（Ｐ＞Ｐｏ）になった
場合を考える。この場合、実際のガス圧力Ｐでのセンサ
出力をＩＰ１基準圧力ＰＯでのセンサ出力をＩ、とすれ
ば、ガス圧力の変化ＤＰ（＝Ｐ　−Ｐ　ｏ）にともなっ
てＩＰ−ＩＰだけのずれがセンサ出力に生ずる。

ここでは、ＩＦ５を知ってＩＰを求めなければならない
。図において、直線の傾きをβ（定数）とすれば、 ＴＰ−ＩＰ＝ＤＰＸβ・・・■ が成立する。

一方、ガス圧力Ｐを簡単な数値に変換するため、測定さ
れるガス圧力の最大値（図では５０”ＯｍｍＨｇ）を２
とする変数Δを導入すると、 ＤＰ＝Δ−１・−・■ である。

これを０式に代入する。

Ｔｐ　　Ｉｐ＝（Δ−１）×β・・・［相］この式をＩ
Ｐについて解くと■、０式が得られる。

なお、第８図に示す直線の傾きであるβの値はＮｏに感
応するタイプと感応しないタイプで異なっている。■、
０式で示したβ（Ａ）、β（Ｂ）の値はあらかじめ求め
、メモリに記憶させておく。

上記で圧力補正係数Δを導入した理由は、マイクロコン
ピュータで扱いやすい値に変換するためである。

こうして、Ｎｏに感応しないエレメント（第１０図のセ
ンサ本体１１Ａに相当する部分）とＮ。

に感応するエレメント（第１１図のセンサ本体１１Ｂに
相当する部分）の両エレメントのさらされる場所でのガ
ス圧力Ｐを検出し、このガス圧力Ｐを用いてセンサ出力
を圧力補償すると、基準圧力に対するセンサ出力が常に
得られ、ガス圧力の変動に伴う＃′ｌ″１Ｍ誤差を生じ
ることがない。

なお、空燃比変化に対しては先の実施例と同様の作用効
果を有する。

２つの実施例では一例としてＮｏを挙げて説明したが（
他の窒素酸化物（Ｎ　Ｏ２ｔ　Ｎ　Ｏ３等）についても
同様に適用することができる。また、広域空燃比センサ
の構成は実施例に示したものに限られるものでなく、特
開平２−１５４３に記載されたいずれのセンサに対して
も適用することができる。

（発明の効果） この発明は、各センサのさらされる場所での被測定ガス
の酸素濃度を検出し、この酸素濃度に基づいて酸素に対
する感度係数を設定するため、空燃比（酸素濃度）の変
化が大きいがスを被測定ガスとして窒素酸化物濃度を計
測しようとするときも、安定した計測結果カｆ得られる
。

【図面の簡単な説明】

＄１図はこの発明のクレーム対応図、第２図は一実施例
のシステム図、第３図は第２図の部分拡大図、第４図は
前記実施例の制御動作を説明するための流れ図、ｗ＆５
図はこの実施例の空燃比に対するセンサ出力の特性図、
第６図は他の実施例のシステム図、第７図はこの実施例
の制御動作を説明するための流れ図、第８図はこの実施
例の測定ガス圧力に対するセンサ出力の特性図である。 第９図は従来例のシステム図、第１０図と第１１図は従
来例のセンサ本体の構造とセンサ制御回路の回路図、第
１２図は従来例の制御動作を説明するための流れ図であ
る。 Ｉ　Ａ、Ｉ　Ｂ・・・広域空燃比センサ、３・・・酸素
濃度検出手段、４Ａ、４Ｂ・・・感度係数設定手段、６
・・・窒素酸化物濃度演算手段、７・・・出力手段、１
１Ａ。 １１Ｂ・・・センサ本体、２５Ａ、２５Ｂ・・・センサ
制御回路、３３Ａ、３３Ｂ・・・センサ感度設定器、３
４Ａ、３４Ｂ・・・ゼロ出力設定器、４２・・・導入通
路、４６・−・ポンプ、４８，４９・・・オリフィス、
５１・・・演算装置（酸素濃度検出手段）、５２・・・
演算装置、５３−・・エンノン制御装置、６１・・・セ
ンサ本体、６２・・・センサ制御回路、６７−・・圧力
センサ、７０・・・演算装置。 第 ４ 図 第８図 測定力゛スＬＥ力（ｍｍ）Ｉｇ） 反力補正イ和週△ 第１０図 第１１ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定ガス中の窒素酸化物に感応しないタイプと感応す
   るタイプの一対の広域空燃比センサと、これらセンサの
   さらされる場所の被測定ガスの酸素濃度を前記一対のセ
   ンサのいずれかのセンサ出力から検出する手段と、この
   酸素濃度と前記一対のセンサ出力に基づいて酸素に対す
   る感度係数をそれぞれ設定する手段と、これらの感度係
   数と前記一対のセンサ出力に基づいて被測定ガス中の窒
   素酸化物濃度を演算する手段と、この演算値を出力する
   手段とを設けたことを特徴とする窒素酸化物濃度の計測
   装置。