JPH08201328A - 空燃比センサの特性評価方法及び評価装置 - Google Patents
空燃比センサの特性評価方法及び評価装置Info
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- JPH08201328A JPH08201328A JP7029981A JP2998195A JPH08201328A JP H08201328 A JPH08201328 A JP H08201328A JP 7029981 A JP7029981 A JP 7029981A JP 2998195 A JP2998195 A JP 2998195A JP H08201328 A JPH08201328 A JP H08201328A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価かつ簡便に生成したテスト用ガスを用い
るエンジンの空燃比センサの特性評価方法及び装置の提
供。 【構成】 窒素８１，酸素８２，炭化水素８３の混合比
率及び加熱温度を調整し，自然発火により生成した燃焼
ガス８５を用いて評価する空燃比センサ７の特性評価方
法。及びガス供給手段１〜１３と，流量調整手段２０
と，混合ガス８４を自然発火させる燃焼手段３０と，測
定手段４０と，測定手段４０のデータから空燃比センサ
７の良否を判定する判定手段４５とを有する特性評価装
置１。炭化水素ガス８３の流量と総流量とを一定値にし
て，空燃比を調整すること，また炭化水素ガス８３を爆
発下限界濃度以下にする事が好ましい。
るエンジンの空燃比センサの特性評価方法及び装置の提
供。 【構成】 窒素８１，酸素８２，炭化水素８３の混合比
率及び加熱温度を調整し，自然発火により生成した燃焼
ガス８５を用いて評価する空燃比センサ７の特性評価方
法。及びガス供給手段１〜１３と，流量調整手段２０
と，混合ガス８４を自然発火させる燃焼手段３０と，測
定手段４０と，測定手段４０のデータから空燃比センサ
７の良否を判定する判定手段４５とを有する特性評価装
置１。炭化水素ガス８３の流量と総流量とを一定値にし
て，空燃比を調整すること，また炭化水素ガス８３を爆
発下限界濃度以下にする事が好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，エンジンの排気ガスの
空燃比を検出する空燃比センサの特性評価方法及び評価
装置に関する。
空燃比を検出する空燃比センサの特性評価方法及び評価
装置に関する。
【０００２】
【従来技術】自動車の排気ガスの空燃比センサの特性評
価は，エンジンの実機を使用して行うことが最も好まし
い。しかしながら，エンジンの実機を使用する特性評価
方法は，対象となるエンジンの種類や制御方法，センサ
の取付位置，運転条件，周囲条件などによって左右さ
れ，経済性の点からも空燃比センサの製造ライン等で用
いるのには適当でない。
価は，エンジンの実機を使用して行うことが最も好まし
い。しかしながら，エンジンの実機を使用する特性評価
方法は，対象となるエンジンの種類や制御方法，センサ
の取付位置，運転条件，周囲条件などによって左右さ
れ，経済性の点からも空燃比センサの製造ライン等で用
いるのには適当でない。
【０００３】そこで，ガスボンベ等から多種類のガスを
供給し，これを混合して加熱し，実際の排気ガスの組成
に近いガス組成物を生成し，これをテスト用のガスとす
る方法がある（モデルガス法）。しかしながら，この方
法は，排気ガスに含まれる多くの種類のガスを一定の割
合に調整するから設備が大掛かりとなり，コスト高にな
るという欠点がある。
供給し，これを混合して加熱し，実際の排気ガスの組成
に近いガス組成物を生成し，これをテスト用のガスとす
る方法がある（モデルガス法）。しかしながら，この方
法は，排気ガスに含まれる多くの種類のガスを一定の割
合に調整するから設備が大掛かりとなり，コスト高にな
るという欠点がある。
【０００４】そこで，設備等が割安となる他の方法とし
て，ガスバーナを用いて余り多くない種類のガスの混合
物を燃焼させ，その燃焼ガスをテスト用のガスとして用
いる方法がある（ガスバーナ法）。しかしながら，ガス
バーナで燃焼させるこの方法は，燃焼が良好すぎる等の
ためにエンジンの排気ガスの組成とかなり異なった組成
となるという欠点がある。そのため，リッチガス時の特
性とリーンガス時の特性の２点において，空燃比センサ
をステップ応答的に検査するなど，正確さを必要としな
い場合にしか用いることはできない。そこで，その改良
方法として上記燃焼ガスに酸化性又は還元性のガスを適
当に添加して実際の排気ガスとの相関性を強め，排気ガ
スと類似の測定結果が得られるようにする方法が提案さ
れている（特公平６−７０６１９号公報参照）。
て，ガスバーナを用いて余り多くない種類のガスの混合
物を燃焼させ，その燃焼ガスをテスト用のガスとして用
いる方法がある（ガスバーナ法）。しかしながら，ガス
バーナで燃焼させるこの方法は，燃焼が良好すぎる等の
ためにエンジンの排気ガスの組成とかなり異なった組成
となるという欠点がある。そのため，リッチガス時の特
性とリーンガス時の特性の２点において，空燃比センサ
をステップ応答的に検査するなど，正確さを必要としな
い場合にしか用いることはできない。そこで，その改良
方法として上記燃焼ガスに酸化性又は還元性のガスを適
当に添加して実際の排気ガスとの相関性を強め，排気ガ
スと類似の測定結果が得られるようにする方法が提案さ
れている（特公平６−７０６１９号公報参照）。
【０００５】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記特公平６
−７０６１９号公報に示された改良されたガスバーナ法
は，添加ガスを１０Ｈｚ以上の周波数で増減させるなど
制御が複雑であるという問題点があり，また改良された
といっても実際の排気ガスの組成とはかなり異なってい
るという欠点がある。本発明は，かかる従来の問題点に
鑑みてなされたものであり，簡素で安価な設備によって
実際の排気ガスとの相関性の高いテスト用ガスを効率的
に生成し，これによって精度よく空燃比センサを評価す
ることができる空燃比センサの特性評価方法及び評価装
置を提供しようとするものである。
−７０６１９号公報に示された改良されたガスバーナ法
は，添加ガスを１０Ｈｚ以上の周波数で増減させるなど
制御が複雑であるという問題点があり，また改良された
といっても実際の排気ガスの組成とはかなり異なってい
るという欠点がある。本発明は，かかる従来の問題点に
鑑みてなされたものであり，簡素で安価な設備によって
実際の排気ガスとの相関性の高いテスト用ガスを効率的
に生成し，これによって精度よく空燃比センサを評価す
ることができる空燃比センサの特性評価方法及び評価装
置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】本願の第１発明は，テスト用のガス
を供給して特性を計測するエンジンの空燃比センサの特
性評価方法であって，窒素，酸素，炭化水素の３種類の
ガスを用意し，その混合ガスを加熱して自然発火させて
燃焼し，上記ガスの混合比率を調整することにより，所
望の空燃比のエンジン排気ガスと相関性の高いテスト用
の燃焼ガスを得ることを特徴とする空燃比センサの特性
評価方法にある。
を供給して特性を計測するエンジンの空燃比センサの特
性評価方法であって，窒素，酸素，炭化水素の３種類の
ガスを用意し，その混合ガスを加熱して自然発火させて
燃焼し，上記ガスの混合比率を調整することにより，所
望の空燃比のエンジン排気ガスと相関性の高いテスト用
の燃焼ガスを得ることを特徴とする空燃比センサの特性
評価方法にある。
【０００７】第１発明において最も注目すべきことは，
窒素ガス，酸素ガス及び炭化水素ガスからなる混合ガス
の混合比率を調整し，かつ混合ガスを自然発火させるこ
とによりテスト用ガスを生成することである。即ち，本
発明においては，ガスバーナなどを用いず，加熱による
自然発火によって燃焼ガスを生成し，この燃焼ガスをテ
スト用ガスとして用いる。そして，混合ガスの混合比率
を変えることにより，所望の空燃比の排気ガスとの相関
性の高い組成の燃焼ガスを生成する。
窒素ガス，酸素ガス及び炭化水素ガスからなる混合ガス
の混合比率を調整し，かつ混合ガスを自然発火させるこ
とによりテスト用ガスを生成することである。即ち，本
発明においては，ガスバーナなどを用いず，加熱による
自然発火によって燃焼ガスを生成し，この燃焼ガスをテ
スト用ガスとして用いる。そして，混合ガスの混合比率
を変えることにより，所望の空燃比の排気ガスとの相関
性の高い組成の燃焼ガスを生成する。
【０００８】なお，上記のように混合ガスの混合比率を
調整することに加えて，更に混合ガスの加熱温度をも調
整することが好ましい。なぜならば，加熱温度を変更す
ることにより発生する燃焼ガスの組成が変化するので，
加熱温度を所定の値に精度よく制御することにより，目
標とする組成の燃焼ガスが更に精度よく得られるように
なるからである。
調整することに加えて，更に混合ガスの加熱温度をも調
整することが好ましい。なぜならば，加熱温度を変更す
ることにより発生する燃焼ガスの組成が変化するので，
加熱温度を所定の値に精度よく制御することにより，目
標とする組成の燃焼ガスが更に精度よく得られるように
なるからである。
【０００９】上記加熱温度の影響について，例えば，プ
ロパンを例に取れば，プロパン（Ｃ3 Ｈ8 ）を酸素ガス
不足の状態で燃焼させた場合には，温度によって例えば
次のような異なった反応が進行する。 Ｃ3 Ｈ8 ＋４Ｏ2 → ＣＯ2 ＋２ＣＯ＋４Ｈ2 Ｏ，又は → ２ＣＯ2 ＋ＣＯ＋３Ｈ2 Ｏ＋Ｈ2 ，又は → ３ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋２Ｈ2
ロパンを例に取れば，プロパン（Ｃ3 Ｈ8 ）を酸素ガス
不足の状態で燃焼させた場合には，温度によって例えば
次のような異なった反応が進行する。 Ｃ3 Ｈ8 ＋４Ｏ2 → ＣＯ2 ＋２ＣＯ＋４Ｈ2 Ｏ，又は → ２ＣＯ2 ＋ＣＯ＋３Ｈ2 Ｏ＋Ｈ2 ，又は → ３ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋２Ｈ2
【００１０】そして，上記のように燃焼ガスの組成を変
化させる加熱温度の範囲は，炭化水素ガスの種類にもよ
るが，通常は，４００℃以上の温度範囲であればよい。
これは，４００℃より低い温度においては，上記のよう
な炭化水素の反応が生じにくくなり，本発明の評価方法
の実施が困難となるからである。また，上記加熱温度
は，好ましくは，４００〜１１００℃が好ましい。
化させる加熱温度の範囲は，炭化水素ガスの種類にもよ
るが，通常は，４００℃以上の温度範囲であればよい。
これは，４００℃より低い温度においては，上記のよう
な炭化水素の反応が生じにくくなり，本発明の評価方法
の実施が困難となるからである。また，上記加熱温度
は，好ましくは，４００〜１１００℃が好ましい。
【００１１】なお，所望の空燃比（リッチ，リーン）の
排気ガスに対応する燃焼ガスの組成を，比較的簡単な制
御演算によって得るためには，３種類のガスの合計流量
を一定にし，更に炭化水素ガスの流量を一定にし，酸素
ガスの流量と窒素ガスの流量との合計値（一定）におけ
る酸素ガスと窒素ガスの比率を調整することによって行
うことが非常に簡便である。なぜならば，炭化水素ガス
の量は他のガスに比べて相対的に少ないから，酸素ガス
の側を調整することによって両者の混合比率を精度よく
制御することができるからである。
排気ガスに対応する燃焼ガスの組成を，比較的簡単な制
御演算によって得るためには，３種類のガスの合計流量
を一定にし，更に炭化水素ガスの流量を一定にし，酸素
ガスの流量と窒素ガスの流量との合計値（一定）におけ
る酸素ガスと窒素ガスの比率を調整することによって行
うことが非常に簡便である。なぜならば，炭化水素ガス
の量は他のガスに比べて相対的に少ないから，酸素ガス
の側を調整することによって両者の混合比率を精度よく
制御することができるからである。
【００１２】例えば，プロパンを完全燃焼させる場合に
は， Ｃ3 Ｈ8 ＋５Ｏ2 →３ＣＯ2 ＋４Ｈ2 Ｏ となり，上式から知られるように酸素ガスの量はプロパ
ンに比べて多量に必要となるからである。それ故，両者
の混合比の微調整は酸素ガスを調整することによって精
度を上げることができる。また，安全管理上の観点から
も爆発性の炭化水素ガスの流量は爆発下限界濃度以下
（Ｃ3 Ｈ8 では２．３％以下）とすることが好ましく，
爆発下限界濃度以下に炭化水素ガスを維持するために
も，全体の流量と炭化水素ガスの流量とを常に一定にし
ておくことが適切である（例えば，プロパンの流量を爆
発下限界濃度以下の１〜２％とする）。
は， Ｃ3 Ｈ8 ＋５Ｏ2 →３ＣＯ2 ＋４Ｈ2 Ｏ となり，上式から知られるように酸素ガスの量はプロパ
ンに比べて多量に必要となるからである。それ故，両者
の混合比の微調整は酸素ガスを調整することによって精
度を上げることができる。また，安全管理上の観点から
も爆発性の炭化水素ガスの流量は爆発下限界濃度以下
（Ｃ3 Ｈ8 では２．３％以下）とすることが好ましく，
爆発下限界濃度以下に炭化水素ガスを維持するために
も，全体の流量と炭化水素ガスの流量とを常に一定にし
ておくことが適切である（例えば，プロパンの流量を爆
発下限界濃度以下の１〜２％とする）。
【００１３】一方，本願の第２発明は，窒素ガス，酸素
ガス及び炭化水素ガスを供給するガス供給手段と，それ
ぞれのガスの送出流量を調整する流量調整手段と，送出
された上記３種類のガスを混合，加熱し自然発火させる
燃焼手段と，該燃焼手段において生成された燃焼ガスを
取り入れて空燃比センサの特性を測定する測定手段と，
該測定手段の出力データに基づいて空燃比センサの良否
を判定する判定手段とを有することを特徴とするエンジ
ンの空燃比センサの評価装置にある。
ガス及び炭化水素ガスを供給するガス供給手段と，それ
ぞれのガスの送出流量を調整する流量調整手段と，送出
された上記３種類のガスを混合，加熱し自然発火させる
燃焼手段と，該燃焼手段において生成された燃焼ガスを
取り入れて空燃比センサの特性を測定する測定手段と，
該測定手段の出力データに基づいて空燃比センサの良否
を判定する判定手段とを有することを特徴とするエンジ
ンの空燃比センサの評価装置にある。
【００１４】上記，第２発明において，更に，前記燃焼
手段は，混合ガスの加熱温度を与えられた指令に基づい
て自動調整する温度調整手段を有することが好ましい。
前記のように，生成される燃焼ガスを一定とするために
は，加熱温度を精度よく制御することが必要だからであ
る。
手段は，混合ガスの加熱温度を与えられた指令に基づい
て自動調整する温度調整手段を有することが好ましい。
前記のように，生成される燃焼ガスを一定とするために
は，加熱温度を精度よく制御することが必要だからであ
る。
【００１５】また，第２発明において，更に判定手段に
は，流量調整手段及び燃焼手段に所定の制御指令を発す
ると共に，前記測定手段の出力データを自動的に読み込
み，読み込まれた一連のデータに基づいて空燃比センサ
の良否を判定する自動判定機能を設けることが好まし
い。上記自動判定機能を設けることにより，評価対象と
なる空燃比センサを装置にセットすることにより自動的
に評価結果が得られるようになるからである。
は，流量調整手段及び燃焼手段に所定の制御指令を発す
ると共に，前記測定手段の出力データを自動的に読み込
み，読み込まれた一連のデータに基づいて空燃比センサ
の良否を判定する自動判定機能を設けることが好まし
い。上記自動判定機能を設けることにより，評価対象と
なる空燃比センサを装置にセットすることにより自動的
に評価結果が得られるようになるからである。
【００１６】
【作用及び効果】第１発明にかかる特性評価方法におい
て，３種類の混合ガスによる燃焼反応は，窒素ガスは殆
ど反応しないから酸素ガスと炭化水素ガスの反応によっ
て次式によって示される。 Ｋ1 Ｏ2 ＋Ｋ2 Ｃn Ｈm →Ｋ3 ＣＯ2 ＋Ｋ4 Ｈ2 Ｏ＋Ｋ
5 ＣＯ＋Ｋ6 Ｈ2＋Ｋ7 Ｏ2 ＋Ｋ8 Ｃx Ｈy そして，リーンガス組成すなわちＯ2 が過剰であれば，
反応後の燃焼ガスの組成は，殆どの組成はＣＯ2 とＨ2
Ｏと過剰分のＯ2 となる。そして，Ｏ2 の流量を調整し
て，燃焼ガスにおける過剰分のＯ2 の量をコントロール
することができるから，Ｏ2 の量を所望の流量に調整す
ることにより所望のリーンな排気ガスとの相関性の高い
燃焼性を容易に得ることができる。
て，３種類の混合ガスによる燃焼反応は，窒素ガスは殆
ど反応しないから酸素ガスと炭化水素ガスの反応によっ
て次式によって示される。 Ｋ1 Ｏ2 ＋Ｋ2 Ｃn Ｈm →Ｋ3 ＣＯ2 ＋Ｋ4 Ｈ2 Ｏ＋Ｋ
5 ＣＯ＋Ｋ6 Ｈ2＋Ｋ7 Ｏ2 ＋Ｋ8 Ｃx Ｈy そして，リーンガス組成すなわちＯ2 が過剰であれば，
反応後の燃焼ガスの組成は，殆どの組成はＣＯ2 とＨ2
Ｏと過剰分のＯ2 となる。そして，Ｏ2 の流量を調整し
て，燃焼ガスにおける過剰分のＯ2 の量をコントロール
することができるから，Ｏ2 の量を所望の流量に調整す
ることにより所望のリーンな排気ガスとの相関性の高い
燃焼性を容易に得ることができる。
【００１７】また，Ｏ2 の過不足がないストイキガス組
成の場合には，燃焼ガスは殆どがＣＯ2 とＨ2 Ｏとな
る。そして，この場合には理論空燃比の排気ガスに対応
するテスト用の燃焼ガスを得ることができる。一方，リ
ッチガス組成すなわちＯ2 が不足する状態で燃焼すれ
ば，燃焼ガスはＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＣＯ，Ｈ2 及び炭化水
素ガスとなる。そして，Ｏ2 の不足の度合と加熱温度と
によって炭化水素ガス等の組成が変化する。それ故，加
熱温度を所定の値に設定し，Ｏ2 の量を調整することに
より，リッチな排気ガスに対応するテスト用の燃焼ガス
を得ることができる。
成の場合には，燃焼ガスは殆どがＣＯ2 とＨ2 Ｏとな
る。そして，この場合には理論空燃比の排気ガスに対応
するテスト用の燃焼ガスを得ることができる。一方，リ
ッチガス組成すなわちＯ2 が不足する状態で燃焼すれ
ば，燃焼ガスはＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＣＯ，Ｈ2 及び炭化水
素ガスとなる。そして，Ｏ2 の不足の度合と加熱温度と
によって炭化水素ガス等の組成が変化する。それ故，加
熱温度を所定の値に設定し，Ｏ2 の量を調整することに
より，リッチな排気ガスに対応するテスト用の燃焼ガス
を得ることができる。
【００１８】上記のように，炭化水素ガスに対するＯ2
の量を変化させ，かつ加熱温度を自然発火可能な一定の
温度とすることにより広範囲な空燃比の排気ガスに対応
した組成の燃焼ガスを得ることができる。また，ガスバ
ーナ等を用いず，混合ガスを自然発火により燃焼させる
から，反応は安定しており，常に排気ガスとの相関性の
高い一定の組成の燃焼ガスを得ることができる。
の量を変化させ，かつ加熱温度を自然発火可能な一定の
温度とすることにより広範囲な空燃比の排気ガスに対応
した組成の燃焼ガスを得ることができる。また，ガスバ
ーナ等を用いず，混合ガスを自然発火により燃焼させる
から，反応は安定しており，常に排気ガスとの相関性の
高い一定の組成の燃焼ガスを得ることができる。
【００１９】そして，テスト用の上記燃焼ガスは，わず
か３種類のガスの混合によって得られるから，用いる設
備は非常に簡素でよい。上記のように，第１発明によれ
ば，入手の容易な少ない種類のガスによる簡素で安価な
設備によって実際の排気ガスとの相関性の高いテスト用
ガスを効率的に生成し，これによって高精度に空燃比セ
ンサを評価することができる空燃比センサの特性評価方
法を提供することができる。
か３種類のガスの混合によって得られるから，用いる設
備は非常に簡素でよい。上記のように，第１発明によれ
ば，入手の容易な少ない種類のガスによる簡素で安価な
設備によって実際の排気ガスとの相関性の高いテスト用
ガスを効率的に生成し，これによって高精度に空燃比セ
ンサを評価することができる空燃比センサの特性評価方
法を提供することができる。
【００２０】そして，第２発明によれば，入手の容易な
少ない種類のガスによる簡素で安価な設備によって実際
の排気ガスとの相関性の高いテスト用ガスを効率的に生
成し，これによって高精度に空燃比センサを評価する事
ができる空燃比センサの評価装置を提供することができ
る。また，本願の第１，第２発明では，有毒性の高いＣ
ＯガスやＮＯX ガスを用いないから，安全管理の面でも
優れている。更に，空気を用いず窒素ガスと酸素ガスと
を用いるから，全体に対する炭化水素ガスの比率が，空
気を用いる場合よりも低めになり，爆発下限界濃度以下
に抑制することができるという利点がある。
少ない種類のガスによる簡素で安価な設備によって実際
の排気ガスとの相関性の高いテスト用ガスを効率的に生
成し，これによって高精度に空燃比センサを評価する事
ができる空燃比センサの評価装置を提供することができ
る。また，本願の第１，第２発明では，有毒性の高いＣ
ＯガスやＮＯX ガスを用いないから，安全管理の面でも
優れている。更に，空気を用いず窒素ガスと酸素ガスと
を用いるから，全体に対する炭化水素ガスの比率が，空
気を用いる場合よりも低めになり，爆発下限界濃度以下
に抑制することができるという利点がある。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例にかかる空燃比センサの特性
評価方法及び評価装置について図１〜図３を用いて説明
する。本例は，図１に示すように，窒素ガス８１，酸素
ガス８２及び炭化水素ガス８３を供給するガス供給手段
としてのガスボンベ１１〜１３と，それぞれのガスの送
出流量を調整する流量調整手段２０と，送出された上記
３種類のガスを混合，加熱し自然発火させる燃焼手段３
０と，燃焼手段３０において生成された燃焼ガス８５を
取り入れて空燃比センサ７の特性を測定する測定手段４
０と，測定手段４０の出力データに基づいて空燃比セン
サ７の良否を判定する判定手段４５とを有するエンジン
の空燃比センサ７の評価装置１である。
評価方法及び評価装置について図１〜図３を用いて説明
する。本例は，図１に示すように，窒素ガス８１，酸素
ガス８２及び炭化水素ガス８３を供給するガス供給手段
としてのガスボンベ１１〜１３と，それぞれのガスの送
出流量を調整する流量調整手段２０と，送出された上記
３種類のガスを混合，加熱し自然発火させる燃焼手段３
０と，燃焼手段３０において生成された燃焼ガス８５を
取り入れて空燃比センサ７の特性を測定する測定手段４
０と，測定手段４０の出力データに基づいて空燃比セン
サ７の良否を判定する判定手段４５とを有するエンジン
の空燃比センサ７の評価装置１である。
【００２２】また，燃焼手段３０は，混合ガスに対する
加熱温度を与えられた指令に基づいて自動調整する温度
調整手段を有する。そして，判定手段４５は，流量調整
手段２０及び燃焼手段３０に所定の制御指令を発すると
共に測定手段４０の出力データを自動的に読み込み，読
み込まれた一連のデータに基づいて空燃比センサ７の良
否を判定する自動判定機能を有している。
加熱温度を与えられた指令に基づいて自動調整する温度
調整手段を有する。そして，判定手段４５は，流量調整
手段２０及び燃焼手段３０に所定の制御指令を発すると
共に測定手段４０の出力データを自動的に読み込み，読
み込まれた一連のデータに基づいて空燃比センサ７の良
否を判定する自動判定機能を有している。
【００２３】そして，評価装置１は，各ガス８１〜８３
の混合比率を調整すると共に加熱温度を所定の値に制御
し，所望のテスト用ガスとしての燃焼ガス８５を得る。
このとき，ガス８１〜８３の合計流量Ｑt と炭化水素ガ
ス８３の流量Ｑc とを一定とし，窒素ガスと酸素ガスの
流量Ｑn ，Ｑo の比率を調整して所望の燃焼ガスを得
る。また，上記炭化水素ガス８３の流量Ｑc は爆発下限
界濃度以下となるようにする（Ｃ3 Ｈ8 では，２．３％
以下）。
の混合比率を調整すると共に加熱温度を所定の値に制御
し，所望のテスト用ガスとしての燃焼ガス８５を得る。
このとき，ガス８１〜８３の合計流量Ｑt と炭化水素ガ
ス８３の流量Ｑc とを一定とし，窒素ガスと酸素ガスの
流量Ｑn ，Ｑo の比率を調整して所望の燃焼ガスを得
る。また，上記炭化水素ガス８３の流量Ｑc は爆発下限
界濃度以下となるようにする（Ｃ3 Ｈ8 では，２．３％
以下）。
【００２４】以下，それぞれについて説明を補足する。
流量調整手段２０は，マスフローコントローラ２１〜２
３と流量制御装置２４とからなり，流量制御装置２４の
指令に基づいてマスフローコントローラ２１〜２３は各
ガス８１〜８３の流量Ｑn ，Ｑo ，Ｑc を調整する。流
量を制御された各ガス８１〜８３は，配管６１を通って
燃焼手段３０に至る。
流量調整手段２０は，マスフローコントローラ２１〜２
３と流量制御装置２４とからなり，流量制御装置２４の
指令に基づいてマスフローコントローラ２１〜２３は各
ガス８１〜８３の流量Ｑn ，Ｑo ，Ｑc を調整する。流
量を制御された各ガス８１〜８３は，配管６１を通って
燃焼手段３０に至る。
【００２５】燃焼手段３０は，電気炉３１と温度調節器
３２とを有し，温度調整器３２の指令に基づいて電気炉
３１は配管６２を外側より加熱し，混合ガス８４を自然
発火させる。本例における温度調節器３２の指令温度は
７００℃である。また，配管６２は，石英を使用してお
り，金属配管のような加熱による酸化が生じないように
してある。そして，生じた燃焼ガス８５は測定手段４０
に送られる。
３２とを有し，温度調整器３２の指令に基づいて電気炉
３１は配管６２を外側より加熱し，混合ガス８４を自然
発火させる。本例における温度調節器３２の指令温度は
７００℃である。また，配管６２は，石英を使用してお
り，金属配管のような加熱による酸化が生じないように
してある。そして，生じた燃焼ガス８５は測定手段４０
に送られる。
【００２６】測定手段４０は，評価対象の空燃比センサ
７をセットする設置部４１と，空燃比センサ７の出力を
測定する計測部４２とを有する。設置部４１は，温調器
４１１と電気炉４１２とを有し，燃焼ガス８５の温度を
余り下げず，センサ自体の特性上必要な温度を保つため
に，６５０℃に加熱し，空燃比センサ７に燃焼ガスを供
給する。
７をセットする設置部４１と，空燃比センサ７の出力を
測定する計測部４２とを有する。設置部４１は，温調器
４１１と電気炉４１２とを有し，燃焼ガス８５の温度を
余り下げず，センサ自体の特性上必要な温度を保つため
に，６５０℃に加熱し，空燃比センサ７に燃焼ガスを供
給する。
【００２７】空燃比センサ７には，大気との酸素濃度差
を電圧値に返還する酸素センサや上記酸素濃度差を限界
電流値に変換する空燃比センサなどがあるが，限界電流
式の空燃比センサの場合について，評価結果を例示す
る。図３は，エンジン実機の排気ガスを用いた場合の空
燃比センサ７の限界電流の値（平坦部の値）を示すグラ
フであり，符号６１はＡ／Ｆ（空燃比）＝１８相当のリ
ーンガスを，符号６２はＡ／Ｆ＝１４．５相当のストイ
キガスを，符号６３はＡ／Ｆ＝１３相当のリッチガスに
おける特性値を示す。一方，図２は本例の評価装置１に
おいて，ガス８１〜８３の組成を下表のようにした場合
の限界電流の変化を示すものである。
を電圧値に返還する酸素センサや上記酸素濃度差を限界
電流値に変換する空燃比センサなどがあるが，限界電流
式の空燃比センサの場合について，評価結果を例示す
る。図３は，エンジン実機の排気ガスを用いた場合の空
燃比センサ７の限界電流の値（平坦部の値）を示すグラ
フであり，符号６１はＡ／Ｆ（空燃比）＝１８相当のリ
ーンガスを，符号６２はＡ／Ｆ＝１４．５相当のストイ
キガスを，符号６３はＡ／Ｆ＝１３相当のリッチガスに
おける特性値を示す。一方，図２は本例の評価装置１に
おいて，ガス８１〜８３の組成を下表のようにした場合
の限界電流の変化を示すものである。
【００２８】
【表１】
【００２９】図２と図３とを比較することにより容易に
分かるように，本例の上記燃焼ガスＡは，Ａ／Ｆ＝１８
相当の実排気ガスに，燃焼ガスＢはストイキ相当の実排
気ガスに，燃焼ガスＣはＡ／Ｆ＝１３相当の実排気ガス
にそれぞれ極めて類似した限界電流特性を得ることがで
きる。なお，ガスの合計流量は，１０００ｃｃ／ｍｉｎ
程度とすることが好ましい。その根拠は，炭化水素ガス
の流量を１％程度（爆発下限界濃度の１／２）に制御す
るための制御性，ガス燃焼の安定性，経済性の観点から
くるものである。
分かるように，本例の上記燃焼ガスＡは，Ａ／Ｆ＝１８
相当の実排気ガスに，燃焼ガスＢはストイキ相当の実排
気ガスに，燃焼ガスＣはＡ／Ｆ＝１３相当の実排気ガス
にそれぞれ極めて類似した限界電流特性を得ることがで
きる。なお，ガスの合計流量は，１０００ｃｃ／ｍｉｎ
程度とすることが好ましい。その根拠は，炭化水素ガス
の流量を１％程度（爆発下限界濃度の１／２）に制御す
るための制御性，ガス燃焼の安定性，経済性の観点から
くるものである。
【００３０】また，酸素ガス及び窒素ガスの流量Ｑo ，
Ｑn は，流量調整手段２０により容易に０．１ｃｃ／ｍ
ｉｎ単位で増減することができるから，広範囲に渡るＡ
／Ｆ比について極めて精度の高いテスト用の燃焼ガスを
得ることができる。上記のように，本例の方法及び装置
によれば，３種類という少ない種類のガスを用いて，ま
た入手の極めて容易なガスを用いて，また簡素で安価な
設備を用いて，実際の排気ガスと極めて相関性の高いテ
スト用のガスを得ることができ，これよって精度の高い
空燃比センサの評価を実施することができる。
Ｑn は，流量調整手段２０により容易に０．１ｃｃ／ｍ
ｉｎ単位で増減することができるから，広範囲に渡るＡ
／Ｆ比について極めて精度の高いテスト用の燃焼ガスを
得ることができる。上記のように，本例の方法及び装置
によれば，３種類という少ない種類のガスを用いて，ま
た入手の極めて容易なガスを用いて，また簡素で安価な
設備を用いて，実際の排気ガスと極めて相関性の高いテ
スト用のガスを得ることができ，これよって精度の高い
空燃比センサの評価を実施することができる。
【００３１】なお，本例の燃焼手段３０に替えて，ガス
バーナ等による燃焼手段によっても排気ガスと相関性の
ある燃焼ガスを生成することもできるが，燃焼の安定度
及び生成されたガス組成の制御精度の点で，本例の方法
（装置）が大幅に優れている。
バーナ等による燃焼手段によっても排気ガスと相関性の
ある燃焼ガスを生成することもできるが，燃焼の安定度
及び生成されたガス組成の制御精度の点で，本例の方法
（装置）が大幅に優れている。
【図１】実施例の評価装置のシステム構成図。
【図２】実施例の評価装置を用いた場合における空燃比
センサの限界電流特性図。
センサの限界電流特性図。
【図３】実排気ガスを用いた空燃比センサの限界電流特
性図。
性図。
１．．．評価装置， １１〜１３．．．ガス供給手段（ガスボンベ）， ２０．．．流量調整手段， ３０．．．燃焼手段， ４０．．．測定手段， ４５．．．判定手段， ７．．．空燃比センサ， ８１．．．窒素ガス， ８２．．．酸素ガス， ８３．．．炭化水素ガス， ８４．．．混合ガス， ８５．．．燃焼ガス，
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三輪 直人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 テスト用のガスを供給して特性を計測す
るエンジンの空燃比センサの特性評価方法であって，窒
素，酸素，炭化水素の３種類のガスを用意し，その混合
ガスを加熱して自然発火させて燃焼し，上記ガスの混合
比率を調整することにより，所望の空燃比のエンジン排
気ガスと相関性の高いテスト用の燃焼ガスを得ることを
特徴とする空燃比センサの特性評価方法。 - 【請求項２】 請求項１において，前記各ガスの混合比
率を調整すると共に混合ガスの加熱温度を調整すること
を特徴とする空燃比センサの特性評価方法。 - 【請求項３】 請求項２において，前記加熱温度の調整
範囲を４００℃以上としたことを特徴とする空燃比セン
サの特性評価方法。 - 【請求項４】 請求項１，請求項２又は請求項３におい
て，前記３種類のガスの合計流量及び炭化水素の流量を
一定とし，窒素ガスと酸素ガスの流量の比率を変えるこ
とにより混合比率を調整することを特徴とする空燃比セ
ンサの特性評価方法。 - 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれか１項にお
いて，炭化水素の流量が爆発下限界濃度以下となるよう
にしたことを特徴とする空燃比センサの特性評価方法。 - 【請求項６】 窒素ガス，酸素ガス及び炭化水素ガスを
供給するガス供給手段と，それぞれのガスの送出流量を
調整する流量調整手段と，送出された上記３種類のガス
を混合，加熱し自然発火させる燃焼手段と，該燃焼手段
において生成された燃焼ガスを取り入れて空燃比センサ
の特性を測定する測定手段と，該測定手段の出力データ
に基づいて空燃比センサの良否を判定する判定手段とを
有することを特徴とするエンジンの空燃比センサの評価
装置。 - 【請求項７】 請求項６において，前記燃焼手段は，混
合ガスに対する加熱温度を与えられた指令に基づいて自
動調整する温度調整手段を有していることを特徴とする
空燃比センサの評価装置。 - 【請求項８】 請求項７において，前記判定手段は，前
記流量調整手段及び前記燃焼手段に所定の制御指令を発
すると共に前記測定手段の出力データを自動的に読み込
み，読み込まれた一連のデータに基づいて空燃比センサ
の良否を判定する自動判定機能を有していることを特徴
とするエンジンの空燃比センサの評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02998195A JP3453899B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 空燃比センサの特性評価方法及び評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02998195A JP3453899B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 空燃比センサの特性評価方法及び評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201328A true JPH08201328A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3453899B2 JP3453899B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=12291147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02998195A Expired - Lifetime JP3453899B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 空燃比センサの特性評価方法及び評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3453899B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6548023B1 (en) | 1998-06-18 | 2003-04-15 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
| JP2006343184A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサの評価方法及びガスセンサの評価装置 |
| JP2006343183A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサの評価方法及びガスセンサの評価装置 |
| JP2010223860A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Ngk Insulators Ltd | 混合ガス供給装置および検査装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4623023B2 (ja) | 2007-02-19 | 2011-02-02 | 株式会社デンソー | ガスセンサの特性評価方法 |
-
1995
- 1995-01-25 JP JP02998195A patent/JP3453899B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6548023B1 (en) | 1998-06-18 | 2003-04-15 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
| JP2006343184A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサの評価方法及びガスセンサの評価装置 |
| JP2006343183A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサの評価方法及びガスセンサの評価装置 |
| JP4542951B2 (ja) * | 2005-06-08 | 2010-09-15 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサの評価方法及びガスセンサの評価装置 |
| JP2010223860A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Ngk Insulators Ltd | 混合ガス供給装置および検査装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3453899B2 (ja) | 2003-10-06 |
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