JPH0511056U - メイン酸素センサ用混合拡散板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 正しく空燃比を判定し、エミッションを向上
する。 【構成】 メイン酸素センサ１２の前後に、排ガスを拡
散混合する拡散板２０を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガスエンジンの排気通路に配列されて排気ガスを浄化する三元触媒 と、前記三元触媒の上流側に配設された第１の酸素濃度センサと、前記三元触媒 の下流側に配設された第２の酸素濃度センサと、前記第１及び第２の酸素濃度セ ンサの出力に応答して、排気ガス中の酸素濃度から前記ガスエンジンの空燃比が 理論空燃比に対してリッチ状態にあるかリーン状態にあるかを検出し、その結果 に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制御する空燃比制御装置、とを含むガス エンジンで用いられるメイン酸素センサ用混合拡散板に関する。

【０００２】

【従来の技術】

かかるエンジンの従来例を図１０について説明する。

【０００３】 図１０において、符号Ｅで示すガスエンジンの吸気通路１には、燃料通路２か らの燃料（例えば都市ガス１３Ａ）及び空気取入口３からの空気を混合するミキ サ４と、スロットルバルブ５と、吸気圧を検出する圧力センサ６とが設けられて いる。また、ミキサ４をバイパスして、吸気通路１のスロットルバルブ５の上流 側と燃料通路２とを接続するバイパス通路７が設けられ、該バイパス通路には、 バイパス流量を調節するためのバルブすなわち空燃比制御バルブ８が介装されて いる。

【０００４】 ここで、ガスエンジンＥには、エンジン回転数を検出するための回転数センサ ９が設けられている。

【０００５】 一方、ガスエンジン４の排気通路１０には三元触媒１１が介装され、該触媒１ １の上流側には第１の酸素濃度センサ（以下メイン酸素センサという）１２が設 けられ、触媒１１の下流側には第２の酸素濃度センサ（以下サブ酸素センサとい う）１３が設けられている。なお、図示の実施例では、触媒１１の下流側に測温 センサ１４も設けられている。

【０００６】 前記圧力センサ６、回転数センサ９、メイン及びサブ酸素センサ１２、１３、 測温センサ１４からの検出信号は電子制御装置（ＥＣＵ）１５に入力され、該制 御装置１５で所定の処理が為された後に制御信号として空燃比制御バルブ８へ出 力される。

【０００７】 制御装置１５において、圧力センサ６及び回転数センサ９の出力信号は全ガス 消費量演算手段１６に入力されて、そこで演算された全ガス消費量ＴＧはバイパ スガス量演算手段１７へ送出される。バイパスガス量演算手段１７は、バイパス 比率テーブル１８の中から、エンジンを理論空燃比付近で運転するのに必要なバ イパス比率ＢＲを割り出す。

【０００８】 サブ酸素センサ１３の出力Ｖ２は、制御定数演算手段２０に入力される。そし て制御定数演算手段２０は、サブ酸素センサ１３の出力Ｖ２に応答して、例えば 遅れ時間ＴＤＬ、ＴＤＲ（立上り及び立下り遅れ時間）等のメインフィードバッ ク定数を演算して、空燃比補正量演算手段２１へ送出する。ここで、空燃比補正 量演算手段２１は、制御定数演算手段２０で演算された遅れ時間ＴＤＬ、ＴＤＲ 及びメイン酸素センサ１２からの出力Ｖ１に基づいて空燃比補正量ＦＡＦを演算 し、該補正量ＦＡＦをバイパスガス量演算手段１７へ送出する。

【０００９】 バイパスガス量演算手段１７は、全ガス消費量演算手段１６で演算された全ガ ス消費量ＴＧ、バイパス比率テーブル１８の中から割り出されたバイパス比率Ｂ Ｒ、空燃比補正量演算手段２１で演算された空燃比補正量ＦＡＦに基づいて、次 式（１）によりバイパスガス量ＢＧを算出する。

【００１０】 ＢＧ＝ＴＧ×（ＢＲ＋ＦＡＦ）・・・・・（１） ここで、空燃比補正量ＦＡＦはゼロを中心に＋或いは−に振動するべき変数で ある。そのため、空燃比補正量ＦＡＦがオフセット値を有し＋或いは−の領域で 振動している場合には、ゼロを中心に振動する様に、バイパス比率演算手段２２ によりバイパス比率ＢＲを変更し、バイパス比率テーブル１８を更新する。

【００１１】 バイパスガス量演算手段１７で演算されたバイパスガス量ＢＧは、空燃比調整 手段２３へ送出される。そして空燃比調整手段２３は、バイパスガス量ＢＧの演 算結果に基づいて空燃比制御バルブ８の開度を設定し、該バルブ８の開度を制御 するのである。

【００１２】 上記制御において、三元触媒を有効に働かせるためには、燃料ガスと空気との 空燃比をλウインド（空燃比０．９９５プラス・マイナス０．００５近傍）と呼 ばれる極めて狭い領域に調整する必要があることは周知である。上記の制御にお いては、ミキサ４での混合状態を若干リーン（空気過剰状態）にしておいて、燃 料ガスの不足分を空燃比制御バルブ８から補給するようにしている。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

上記メイン酸素センサ１２は図１１に示すように、その検出素子１１ａは、排 気通路１０の内周壁９ａから若干突出するように設けられている。他方、エンジ ンＥの各気筒間に空燃比バラツキが存在する場合、排気通路１０内にも空燃比分 布Ａが生じ、検出素子１１ａは分布Ａの部分Ａ１、Ａ２、Ａ３のうち、外側部分 Ａ３の空燃比を検出することになる。したがって、空燃比判定に誤差が生じる。 また、触媒１１の入口部で、例えば平均空燃比がλ＝１であっても、リーンス ポット、リッチスポットが（すなわち、λ＝１．００±０．０５程度の空燃比分 布が）生じ、そのためにＮＯｘ、ＣＯのエミッションすなわち浄化効率が悪化す る。

【００１４】 本考案は、正しく空燃比を判定してエミッションを向上するメイン酸素センサ 用混合拡散板を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】 本考案のメイン酸素センサ用混合拡散板は、ガスエンジンの排気通路に配列さ れて排気ガスを浄化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側に配設された第１の 酸素濃度センサと、前記三元触媒の下流側に配設された第２の酸素濃度センサと 、前記第１及び第２の酸素濃度センサの出力に応答して、排気ガス中の酸素濃度 から前記ガスエンジンの空燃比が理論空燃比に対してリッチ状態にあるかリーン 状態にあるかを検出し、その結果に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制御す る空燃比制御装置、とを含むガスエンジンで、前記第１の酸素センサであるメイ ン酸素センサの上流側に、排ガスを混合拡散する拡散板を設けている。

【００１６】 上記拡散板に形成する開口部は、プロペラ状、オリフィス状、邪魔板状、パン チングメタル状、または導入管状に形成するのが好ましい。

【００１７】

【作用】

上記のように構成されたメイン酸素センサ用拡散板において、排ガスは拡散板 の開口部を通過することにより、プロペラ状の拡散板の場合は、中心部が外方に 向けられて拡散混合され、オリフィス状の拡散板の場合は、絞りにより拡散混合 され、邪魔板状の拡散板の場合は、邪魔板により中心部が遮られて乱流となって 拡散混合され、パンチングメタル状の拡散板の場合、細孔により乱流となって拡 散混合され、導入管状では混合状態が良く、平均空燃比を示す煙道中心部のガス が導入混合される。したがって、メイン酸素センサの検出素子付近には、拡散混 合し均一化した排ガスが流れ、その結果、検出素子の空燃比判定は正しく行われ る。その結果として、空燃比制御の精度が向上し、エミッションも向上する。

【００１８】

【実施例】

以下図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１９】 図１及び図２において、メイン酸素センサ１２の上流側には、拡散板２０が排 気通路１０のフランジ部１０Ａ、１０Ａにより挟持され、４個のボルト孔２１に 挿通された図示しないボルトにより共締め固定されている。そして、拡散板２０ にはプロペラ状の開口部２３が形成されており、該開口部２３は前後に突出する ４枚の翼２２により構成されている。

【００２０】 排ガスは拡散板２０を通過する際、プロペラ状の開口部２３により旋回され、 空燃比分布の大きい中心部Ａ１ほど矢印で示すように外方に向けられ、拡散混合 される。したがって、検出素子１１ａの付近の空燃比分布が平均化され、空燃比 の判定が正しく行われる。また、リーンスポット、リッチスポットの発生が抑え られ、エミッションが向上される。

【００２１】 図３は本考案の別の実施例を示し、拡散板２０Ａの開口部を、オリフィス２４ で構成した例である。この実施例では、排ガスはオリフィス２４で絞られて拡散 混合され、前記実施例と同様の作用効果が得られる。

【００２２】 図４も本考案の別の実施例を示し、拡散板２０Ｂの開口部２５の中央部に邪魔 板２６を配設した例である。この実施例では、排ガスの中心部Ａ１が邪魔板２６ により遮られ乱流が発生して拡散混合され、図１の実施例と同様の作用効果が得 られる。

【００２３】 図５も本考案の別の実施例を示し、拡散板２０Ｃの開口部２８をパンチングメ タル２７の細孔により形成した例である。この実施例では、排ガスが開口部２５ により拡散混合され、図１の実施例と同様の作用効果が得られる。

【００２４】 図６、７は本考案のさらに別の実施例を示した例である。図６において、拡散 板２０ｄの開口部３２には導入管３０が配設されている。図７で示す様に、この 導入管３０は、排気通路１０の中心部の気体をメイン酸素センサ１２の検出素子 １１ａに誘導する様に構成されている。従って、図１〜５で示す各実施例と同様 な効果が得られるのである。

【００２５】 図８、９は本考案の作用効果、特に図２で示す様なプロペラタイプの拡散板２ ０の作用効果、を説明するものである。

【００２６】 図８で示す様に酸素センサを配置した場合、拡散板２０の上流側の酸素センサ は該拡散板２０の影響を受けないため、従来技術と等価と考えられる。一方、拡 散板２０下流側は本考案を実施した場合であるので、拡散板２０の上流側と下流 側の酸素センサを比較すれば、本考案と従来技術との差異がより明確になると考 えられる。

【００２７】 この場合、酸素センサの出力誤差或いは「ずれ」は、サブフィードバック補正 量と相関関係にあり、サブフィードバック補正量が小さい程、酸素センサ出力に おける誤差やずれは小さいこととなる。

【００２８】 図９から明らかな様に、拡散板２０下流側の酸素センサの出力はバラつきが少 なく、精度が高い計測が可能であることを示している。

【００２９】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されているので、メイン酸素センサにより 、正しく空燃比を判定することができる。

【００３０】 したがって、メイン酸素センサによる補正量が小さく、かつ、バラツキもなく なるので、制御が速くなって負荷変動時の応答性が向上する。

【００３１】 また、したがって、エミッションが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す側断面図。

【図２】図１の正面図。

【図３】本考案の第２実施例を示す正面図。

【図４】本考案の第３実施例を示す正面図。

【図５】本考案の第４実施例を示す正面図。

【図６】本考案の第５実施例における拡散板を示す正面
図。

【図７】図６で示す拡散板を用いた状態を示す側断面
図。

【図８】酸素センサの取り付け位置を示す斜視図。

【図９】本考案の効果を示す図。

【図１０】本考案が実施されるガスエンジンの全体構成
図。

【図１１】従来の酸素センサ付近の空燃比分布を説明す
る側断面図

【符号の説明】

１・・・吸気通路 ２・・・燃料通路 ３・・・空気取入口 ４・・・ミキサ ５・・・スロットルバルブ ６・・・圧力センサ ７・・・バイパス通路 ８・・・空燃比制御バルブ ９・・・回転数センサ １０・・・排気通路 １１・・・三元触媒 １１ａ・・・検出素子 １２・・・メイン酸素センサ １３・・・サブ酸素センサ １４・・・温度センサ １５・・・制御装置 ２０、２０Ａ〜２０Ｃ、２０ｄ・・・拡散板 ２１・・・ボルト孔 ２２・・・翼 ２３、２５、２８・・・開口部 ２４・・・オリフィス ２６・・・邪魔板 ２７・・・パンチングメタル ３０・・・導入管

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 ガスエンジンの排気通路に配列されて排
   気ガスを浄化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側に
   配設された第１の酸素濃度センサと、前記三元触媒の下
   流側に配設された第２の酸素濃度センサと、前記第１及
   び第２の酸素濃度センサの出力に応答して、排気ガス中
   の酸素濃度から前記ガスエンジンの空燃比が理論空燃比
   に対してリッチ状態にあるかリーン状態にあるかを検出
   し、その結果に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制
   御する空燃比制御装置、とを含むガスエンジンで、前記
   第１の酸素センサであるメイン酸素センサの上流側に、
   排ガスを混合拡散する拡散板を設けたことを特徴とする
   メイン酸素センサ用混合拡散板。