JPH034157A - 窒素酸化物濃度の計測装置 - Google Patents

窒素酸化物濃度の計測装置

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JPH034157A
JPH034157A JP1140016A JP14001689A JPH034157A JP H034157 A JPH034157 A JP H034157A JP 1140016 A JP1140016 A JP 1140016A JP 14001689 A JP14001689 A JP 14001689A JP H034157 A JPH034157 A JP H034157A
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Yasunori Iwakiri
保憲 岩切
Akinobu Moriyama
明信 森山
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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に関する。
(従来の枝fJ) 窒素酸化物濃度の計測装置としで、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(vfIff昭
63−122707tJ)M)。
これは、窒素酸化物(たとえばNO)に感応するタイプ
のものと、NOに感応しないタイプのものとの一対の広
域空燃比センサの出力差から、NO濃度を計測するもの
である。なお、広域空燃比センサとは、酸素イオン伝導
性の固体電解質とこれに接して設けられた少なくとも2
つの電極からなる電気化学的セルに被測定ガスを導き、
この被測定〃大中の酸素分圧を測定するようにしたセン
サをいう、また、窒素酸化物に感応するとは、低い酸素
分圧では窒素酸化物を分解するが、酸素分圧が高くなる
と窒素酸化物を分解しなくなる特性をいう、これに対し
て、窒素酸化物に感応しないとは、酸素分圧に関係なく
窒素酸化物を分解しない特性をいう。
ここに、同計測装置は、広域空燃比センサの特性を応用
したものであり、センサ自体を排気マニホールドに取り
付けると、笑事走行を行っての計渕をすることができる
。その際、被測定ガスとしての燃焼ガスをサンプルバッ
クに集めることなく、排気マニホールドより直接にセン
シングするので、応答性に極めて優れ、各種の運転条件
に対応した窒素酸化物濃度の把握が容易となる・ (発明が解決しようとする課題) 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、センサ出力がセンサの晒される被測
定ガスの圧力に大きく影響される。
特に、自動車用エンジンでは運転条件に応じて燃焼ガス
の圧力が大きく変化し、さらに燃焼ガスは間欠的に排出
されるため脈動すら生じる。このため、燃焼ガスを被測
定ガスとして窒素酸化物濃度を計測しようとすると、計
測値が安定しないのである。
この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、被測定ガスの圧力変動を緩和するようにした計測
装置を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) この発明は、窒素酸化物に感応するタイプと感応しない
タイプの一対の広域空燃比センサを有し、この一対のセ
ンサの出力差から被測定が大中の窒素酸化物濃度を計測
するようにした窒素酸化物濃度の計測lll1l!にお
いて、前記被測定ガスを導入する通路と、この通路から
分岐する通路と、各通路に前記被測定ガスを吸引するポ
ンプと、前記分岐点の上流側と下流側の前記導入通路に
各々設けたオリアイスとから流量制御機構を構成し、前
記分岐点の下流側オリアイスよりも下流側の前記導入通
路に前記一対のセンサを介装した。
(作用) 導入通路が排気マニホールドに接続されると、燃焼ガス
が被測定ガスとしてポンプにより一対のセンサへと吸引
される。
この場合、吸引される被測定ガスは、分岐点の上流側オ
リアイスを通過することにより減圧され、このオリアイ
スを通過した被測定ガスは下流側オリフィスを通過する
ことにより、さらに減圧される。
このように、被測定ガスが2段階で減圧されると、エン
ジンの運転条件により排気マニホールド内のガス圧が大
きく変動しても、センサ部での圧力変化は、その何分の
−かに抑えられる。
(実施例) MS1図は一実施例の全体図、第2図は第1図の要部拡
大図である。
排気マニホールド2中の燃焼ガスの流れにほぼ直交して
取り付けられたセンサホルダ3にはこのホルダ3゛を貫
通する通路(導入通路)3Aが図で左右方向に、かつこ
の通路3Aから分岐する通路3Bが第2図のように下方
に向は形成される。
通路3Aは、燃焼ガスを導入するための通路で、通路3
Aはパイプ4を介して、また分岐通路3Bはパイプ5を
介して、それぞれ吸気ポンプ6に接続される。吸気ポン
プ6では被測定ガスとしての燃焼ガスを各通路3 A、
3 Bへと吸引し、ポンプ6で吸引された後の被測定ガ
スは、パイプ7を介して、ホルダ3下流の排気マニホー
ルド内に戻される。
前記導入通路3Aには、排気マニホールド側の閏日端と
、分岐点より所定圧amれな下流側の位置とに、通路面
積を絞るオリフィス8と9がそれぞれ設けられる。各オ
リフィス8,9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6にて吸入される被測定ガ
スは、上流側オリアイス(初段のオリアイス)8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
流側オリアイス(次段のオリフィス)9の絞り面積に応
じてさらに減圧される。
ここに、導入通路3A、分岐通路3B、パイプ4.5、
吸気ポンプ6から流量制御機構が構成される。
下流側オリフィス9下流の導入通路3Aには、一対の広
域空燃比センサ11,12が直列に取り付けられ、被測
定ガスは各センサ11.12のルーパー11A、12A
から内部の拡散室へと導入される。このうちセンサ11
はNoに感応するタイプのもの、これに対してセンサ1
2はNOに感応しないタイプのものである1両センサ1
1.12の出力差からは被測定〃人中の窒素酸化物濃度
が、先に提案した装置と同様にして計測される。
これらセンサ11,12の具体的構成は、先に提案した
装置に詳しいので、センサ12についてだけ第3図で概
説するに止どめると、センシングセル34(固体電解質
35と電極36.37からなる)とボンピングセル38
(固体電解質39と電極40.41からなる)とが所定
の間隙をもって積層され、この間隙に導入孔42を介し
て被測定ガスが導入される。センサ制御回路14からは
、拡散室45内のガスが常に理論空燃比相当(02濃度
がほは零)になるよう1こ、ボンピングセル38の電極
間に電流が流し込まれる。ここに、センシング用?1H
ji36.37にNOに感知しない電極材(たとえば白
金)が使用されている。46はヒーター52は増幅器で
ある。
ここで、この例の作用を説明すると、エンジン1からの
燃焼ガスが排気マニホールド2を通過するのに際して、
ポンプ6が駆動されているとその働きにで燃焼がスの一
部が被測定がスとしてセンサ取り付は部の導入通路3A
へと吸引されるにの場合、吸引される被測定ガスは、上
流側オリフィス8を通過することにより、排気マニホー
ルド内のガス圧に比べて、たとえば50〜100曽鯛H
gはど減圧される。上流側オリフィス8を通過した被測
定ボスは主に分岐通路3Bがらパイプ5へと流れるが、
その一部は下流側オリフィス9を通過して、センサ11
,12へと流れる。この下流側オリフィス9の通過によ
り、被測定ガスの圧力はさらに200〜4001Hgは
ど減圧される。
このように、被測定ガスが2#′i階で減圧されると、
エンノンの運転条件により排気マニホールド内のガス圧
が敗100−−Hgもの大きな範囲で変動しても、セン
サ部での圧力変化は、数m1iHH程度つまり1/10
0の変動にまで抑えられる。この結果、センサ11,1
2による計iII!lft1が安定する。
これに対して、排気マニホールドに一対のセンサをじか
に取り付けであると、排気マニホールド内のガス圧の大
きな変動を直接受けることになるので、計測値が安定し
ないのである。
第4図は他の実施例で、この例では第1図で示した一対
のセンサ11.12が、一つのセンサ21の内部におい
て一体に?1llr&されている。この例では、一対の
センサ自体の特性が揃うので、計測精度がさらに向上す
る。
次に、第1図に戻り、この例ではNo濃度を計測するだ
けなく、同時に空燃比をも計測するように構成している
センサ11では、酸素02に加えて、−酸化炭素CO,
水素H2,−酸化窒素No、炭化水素ICなどの燃焼が
人中の各成分濃度が02濃度に換算され、それに比例し
た出力が出される。同じ燃焼ガスに対して、センサ12
ではNOを除いたガス成分02*CO*H2+HCの濃
度が02濃度に換算され、それに比例した出力が出され
る。センサ制御回路13.14では、対応するセンサ1
1.12の素子温度およびボンピングセルを挾む電極間
の電圧差を一定に保つようにセンサ11,12へ供給す
る電流を制御する。この電流が02濃度に比例しな値を
示す。
センサ811回路13.14からの出力は、それぞれ演
算装置1i15.16に入力され、演算装置15ではセ
ンサ制御回路13からの出力に基づいて被測定ガスの空
燃比を演算する一方、演算装W116に対してセンサ制
御回路13からの出力を転送する。演算装fi16では
演t!、装置15からの出力とセンサ制御回路14から
の出力の差からNo濃度(のl/2)に対応した02a
度を算出し、この値からNo濃度を換算する。
演算装置15で演算された空燃比と、演算装置16で演
算されたNo濃度の各信号の入力されるエンノン制御襞
![17では、空燃比信号に基づき燃料噴射量を初めと
する制御を行なうとともに、N07l1度信号を燃焼制
御の基礎データとして使用する。
この場合、演算装置16がNOa度を演算する際に、演
g装置15において空燃比が演算されるため、空燃比を
検出するために新たにセンサを設けることが不要となり
、コストアップを招かずに済む・ これに対して、新たにセンサを設けるとすれば、排気マ
ニホールドへのセンサ取り付は上のレイアウトに困難が
生じ、また、空燃比とNo濃度を計測する各センサが別
体であると、センサ周囲の被測定ガス組成の違いに伴っ
て空燃比とNo濃度の計測精度にずれが生じ、これに起
因してエンノン性能が悪化することも考えられる。
しかしながら、この例によれば、同じセンサ11.12
で空燃比とNo濃度がともに計測されるので、その計測
される燃焼がスの組成は同じとなり、したがって計測精
度にずれが生じることがなく、かつセンサ取り付はレイ
アウトも改良される。
なお、第4図の例では、センサ21からの出力は、セン
サ制御回路22を経て、No濃度演算装置23にまず入
力され、ここでNo濃度が演算されるとともに、センサ
21の出力が空燃比演算装置24にも送られ、ここで空
燃比が演算されることになる。
(発明の効果) この発明は、導入通路1分岐通路、ポンプ、2つのオリ
アイスからなる流量制御機構にて、被測定ガスを2段階
で減圧し、この減圧された被測定ガスにて窒素酸化物濃
度を計測するようにしたため、被測定ガスの圧力が大き
く変動する場合でも、センサ部でのガス圧力の変動が何
分の−かに抑えられ、これにてセンサ計測値が安定する
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の全体図、第2図は第1図
の要部拡大断面図、MS3図は広域空燃比センサの原理
図、PIIJ4図は他の実施例の全体図である。 2・・・1気?二ホールド、3・・・センサ計測値、3
A・・・導入通路、3B・・・分岐通路、4,5・・・
パイプ、6・・・吸気ポンプ、8・・・上流側オリアイ
ス、9・・・下流側第17 アイス、11・・・窒素酸
化物に感応するタイプの広域空燃比センサ、12・・・
窒素酸化物濃度に感応しないタイプの広域空燃比センサ
、13゜14・・・センサ制御回路、15.16・・・
演W、装置、21・・・一体型の広域空燃比センサ、2
2・・・センサ制御回路、23.24・・・演算装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 窒素酸化物に感応するタイプと感応しないタイプの一対
    の広域空燃比センサを有し、この一対のセンサの出力差
    から被測定ガス中の窒素酸化物濃度を計測するようにし
    た窒素酸化物濃度の計測装置において、前記被測定ガス
    を導入する通路と、この通路から分岐する通路と、各通
    路に前記被測定ガスを吸引するポンプと、前記分岐点の
    上流側と下流側の前記導入通路に各々設けたオリフィス
    とから流量制御機構を構成し、前記分岐点の下流側オリ
    フィスよりも下流側の前記導入通路に前記一対のセンサ
    を介装したことを特徴とする窒素酸化物濃度の計測装置
JP1140016A 1989-06-01 1989-06-01 窒素酸化物濃度の計測装置 Pending JPH034157A (ja)

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JP1140016A JPH034157A (ja) 1989-06-01 1989-06-01 窒素酸化物濃度の計測装置
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EP (1) EP0400627B1 (ja)
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