JPH10509242A - ガス混合物内の成分濃度の測定装置 - Google Patents
ガス混合物内の成分濃度の測定装置Info
- Publication number
- JPH10509242A JPH10509242A JP8532909A JP53290996A JPH10509242A JP H10509242 A JPH10509242 A JP H10509242A JP 8532909 A JP8532909 A JP 8532909A JP 53290996 A JP53290996 A JP 53290996A JP H10509242 A JPH10509242 A JP H10509242A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- concentration
- voltage
- gas mixture
- partial volume
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
- G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
ガス混合物内の成分濃度の測定装置は、拡散抵抗を介して作用する結合の影響に抗して、その中の成分濃度がガス混合物内の濃度に一定に保持されるようにした第1の部分容積を有している。前記結合の影響が、第1の部分容積とガス混合物との間でポンピング装置として働く固体電解質を通過する制御可能な前記成分のイオン流れにより補償される。ポンピング流れの大きさは、ガス混合物内の測定すべき濃度に対する尺度を示している。前記流れは、第1の部分容積と、基準容積成分との間のネルンスト(Nernst)セルの出力電圧の、目標値からの偏差の関数として制御される。前記装置は、ポンピング装置の固体電解質を介して測定可能な電圧の関数として、目的に合わせて、前記目標値を調節する手段を特徴としている。
Description
【発明の詳細な説明】
ガス混合物内の成分濃度の測定装置
従来の技術
本発明はガス混合物内の成分濃度の測定装置に関するものである。とくに、内
燃機関の燃料/空気混合物の組成を制御するために使用されるセンサに関するも
のである。このようなセンサは、内燃機関の排気ガス内の酸素含有量を測定し、
これにより混合物組成を所定値に制御するための制御回路に対する入力信号を供
給する。
本発明の対象は、原理的にSAE-Paper第920234号に発表されて
いるユニバーサル酸素センサのように構成された装置である。
ここに発表されているタイプのセンサは、その中の酸素濃度が拡散抵抗を介し
て排気ガス内の酸素の濃度に結合されている第1の部分容積を有している。第2
の部分容積内には、基準酸素濃度を有する雰囲気が支配している。第1および第
2の部分容積間に設けられたネルンスト(Nernst)セルは両方の部分容積
内の酸素濃度の差を示す出力信号を供給する。この出力信号を所定値と比較する
ことにより、排気ガスに結合されている第1の容積内の酸素濃度の、目標値から
の偏差が決定される。酸素ポンピング装置は、決定された差の関数としての流れ
強さで、酸素の一部を第1の部分容積内にポンピング作用により吸入したりまた
は吐出したりし、これにより、拡散抵抗を介して作用する結合の影響に抗して、
その中の酸素濃度が排気ガス中の酸素濃度に一定に保持される。
測定すべき値、すなわち排気ガス中の酸素濃度は、ポンピング電流Ipを評価
することにより決定される。
このタイプの酸素センサの利点はほぼ直線の特性曲線Ip=f(λ)にあり、
この直線の特性曲線は、混合物組成λのゆっくりした定常変化において与えられ
る。しかしながら、内燃機関の混合物制御において通常行われるように混合物組
成が急激に変化される場合、λ=1において特性曲線内にヒステリシスが形成さ
れる。言い換えると、センサの出力信号の値は、λ=1の付近で、混合物組成の
変化の方向により異なってくる。
このヒステリシス効果を排除すること、ないしその特性曲線が障害となるヒス
テリシス効果を有することのない冒頭記載のタイプのセンサを提供することが本
発明の課題である。
この課題は、ガス混合物内の成分濃度の測定装置であって、拡散抵抗を介して
作用する結合の影響に抗して、その中の成分濃度がガス混合物内の濃度に一定に
保持されるようにした第1の部分容積を有し、前記結合の影響が、第1の部分容
積とガス混合物との間でポンピング装置として働く固体電解質を通過する制御可
能な前記成分のイオン流れにより補償され、これにより前記流れに対する尺度が
ガス混合物内の測定すべき濃度に対する尺度を示し、第1の部分容積と基準容積
との間のネルンスト(Nernst)セルの出力電圧の、目標値からの偏差の関
数として前記流れが制御され、ポンピング装置の固体電解質を介して測定可能な
電圧の関数として、目的に合わせて、前記目標値を調節する手段を備えた、ガス
混合物内の成分濃度の測定装置を提供することにより解決される。
本発明による装置を使用することは、とくに、設定変数が有害物質変換のため
に重要な量論混合物組成(λ=1)の範囲における制御偏差と定常的な関数関係
を有する制御回路の精度を向上させる。
以下に本発明を一実施例および添付図面により詳細に説明する。ここで、図1
は本発明による装置の実施態様を示し、図2は従来技術および本発明による酸素
測定装置の出力信号の特性曲線を示す。
図3は、450mVの基準電圧を有する図1に示す装置において、ポンピング
装置の電解質を介して測定可能な電圧を、λ=0.7から1.3までの範囲で変
動する混合物組成に対して示している。
図4は本発明による目標値の調節方法に対する代替態様を示している。
図1に示す装置は、センサ1とセンサ回路2とで構成されている。本来のセン
サ1は第1の部分容積3を有し、部分容積3は小さな開口として形成された拡散
抵抗4を介して排気ガス5と結合されている。第2の部分容積6内には基準雰囲
気が支配し、基準雰囲気はたとえば外気との結合により形成してもよく、または
他の方法で形成されている。両方の部分容積は酸素イオンを導く電解質7により
その境界が形成され、電解質7は電極8、9、10および11を支持している。
両方の部分容積3および6内の酸素濃度が異なる結果として発生するネルンスト
電圧UNは第1の演算増幅器12の反転入力に供給され、演算増幅器12の非反
転入力にはたとえば450mVの所定の比較電圧が供給される。比較電圧により
、第1の部分容積内の酸素濃度に対する目標値が設定される。ネルンスト電圧U
Nが450mVより小さい場合、演算増幅器12の出力は正であり、電極8、9
およびその間に存在する電解質から形成されるポンピングセルにより正の電流を
駆動する。言い換えると、第1の部分容積内の酸素余剰に対応するネルンスト電
圧が比較的小さいことは、第1の部分容積から排気ガスへの(負の)搬送を導く
。同様に、比較的高いネルンスト電圧は排気ガスから第1の部分容積への酸素部
分流れを導き、これにより到達した状態において第1の部分容積内に所定の酸素
濃度が形成される。この酸素濃度は拡散抵抗4を介して作用する結合により妨害
されるので、濃度を保持するために必要なポンピング電流Ipは最終的に排気ガ
ス内の酸素濃度に対する尺度を示している。
図1に示すように、ポンピング電流Ipは測定抵抗13における電圧降下とし
て第2の演算増幅器14により測定される。
上記の装置は従来技術に対応している。この装置は、図2の特性曲線において
破線で示すような出力信号を供給する。λ=1における好ましくないヒステリシ
ス効果は、λ=1におけるポンピングセルの起電力EMKのステップ状変化と関
連している(これについては図3参照)。ポンピングセルはネルンストセルと回
路上で結合されているので、ステップ状変化からネルンスト電圧UNに障害とな
るフィードバックが形成される。ネルンスト電圧UNの変化はポンピング電流を
介して制御され、これが、測定抵抗13を介して測定されるセンサの出力信号に
、好ましくない変化を与えることになる。したがって、出力信号におけるヒステ
リシス効果は、存在しないλ変化を示すことになる。これを回避するために、本
発明により、ポンピングセルの起電力EMKの一部が手段15を介して比較電圧
にフィードバックされる。手段15はたとえばオーム抵抗Rmit16により形
成してもよい。Rmitの値は、ポンピングセル起電力EMKが変化したときに
ネルンスト電圧UNと同じ割合で比較電圧が変化するように選択されることが好
ま
しい。このとき、排気ガス中の酸素濃度がλ=1の点を通過するときに障害とな
るポンピング電流変化が発生せず、したがって本発明によるセンサの出力電圧は
、この位置において一義的に決定される。
図示の実施例においては、比較電圧は実質的に抵抗R17およびR18により
決定される。フィードバックMを
として定義すると、たとえば、Rmit=980キロオームおよびR17/R1
8=20キロオームに対するフィードバックの値M=0.02において、ポンピ
ング起電力EMKが500mVだけ変化したとき、比較電圧は10mVだけ変化
する。
オーム抵抗16による図示の比例フィードバックに対する代替態様が図4に示
されている。代替態様は、Rmitの代わりに容量17による積分フィードバッ
クにより与えられるか(図4a)、またはRmitの代わりに容量およびオーム
抵抗からなる直列回路により与えられる(図4b)。
本発明によるセンサの使用は、酸素濃度の測定に限定されない。他のガス成分
のイオンに対して導電性を有する電解質を使用することにより、本発明は他の濃
度の測定に対しても使用可能である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 拡散抵抗を介して作用する結合の影響に抗して、その中の成分濃度がガ ス混合物内の濃度に一定に保持されるようにした第1の部分容積を有し、 前記結合の影響が、第1の部分容積とガス混合物との間でポンピング装置とし て働く固体電解質を通過する制御可能な前記成分のイオン流れにより補償され、 これにより前記流れに対する尺度がガス混合物内の測定すべき濃度に対する尺度 を示し、 第1の部分容積と、前記成分の基準成分が存在する領域との間のネルンスト・ セルの出力電圧の、目標値からの偏差の関数として前記流れが制御される、 ガス混合物内の成分濃度の測定装置において、 ポンピング装置の固体電解質を介して測定可能な電圧の関数として、目的に合 わせて、前記目標値を調節する手段を備えたことを特徴とするガス混合物内の成 分内の測定装置。 2. ポンピング装置の電解質を介して測定可能な電圧の一部が、オーム抵抗 Rmitを介して目標値に結合されていることを特徴とする請求項1の装置。 3. ポンピング装置の電解質を介して測定可能な電圧の一部が、容量Cを介 して目標値に結合されていることを特徴とする請求項1の装置。 4. ポンピング装置の電解質を介して測定可能な電圧の一部が、オーム抵抗 および容量Cを介して目標値に結合されていることを特徴とする請求項1の装置 。 5. ポンピング装置の電解質を介して測定可能な電圧が変化したときにネル ンスト電圧と同じ値で比較電圧が変化するように、結合手段の大きさが決定され ることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19516139.4 | 1995-05-03 | ||
DE19516139A DE19516139A1 (de) | 1995-05-03 | 1995-05-03 | Vorrichtung zum Ermitteln der Konzentration einer Komponente in einer Gasmischung |
PCT/DE1996/000611 WO1996035120A1 (de) | 1995-05-03 | 1996-03-29 | Vorrichtung zum ermitteln der konzentration einer komponente in einer gasmischung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10509242A true JPH10509242A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=7760920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8532909A Ceased JPH10509242A (ja) | 1995-05-03 | 1996-03-29 | ガス混合物内の成分濃度の測定装置 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5837114A (ja) |
EP (1) | EP0769142B1 (ja) |
JP (1) | JPH10509242A (ja) |
KR (1) | KR100230537B1 (ja) |
CN (1) | CN1108522C (ja) |
DE (2) | DE19516139A1 (ja) |
ES (1) | ES2180747T3 (ja) |
WO (1) | WO1996035120A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003107035A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Kyocera Corp | 酸素センサ |
CN105869425A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-08-17 | 合肥天地软件科技有限公司 | 一种电话亭式多功能公交电子站牌 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19840888A1 (de) | 1998-09-09 | 2000-03-16 | Bosch Gmbh Robert | Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch |
FR2819314B1 (fr) * | 2001-01-08 | 2003-06-13 | Alstom | Procede pour controler de facon non intrusive un taux de melange d'un melange gazeux a au moins deux composants |
DE102004016986B3 (de) * | 2004-04-02 | 2005-10-06 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Messung mehrerer Abgasbestandteile |
DE102004042027A1 (de) * | 2004-08-31 | 2006-03-02 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Ermitteln der Konzentration einer Komponente in einem Gasgemisch |
JP4835375B2 (ja) * | 2006-10-20 | 2011-12-14 | 株式会社デンソー | ガス濃度検出装置 |
DE102010030117A1 (de) * | 2010-06-15 | 2011-12-15 | Robert Bosch Gmbh | Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gassonde |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6063457A (ja) * | 1983-09-17 | 1985-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | 機関の空燃比センサ |
DE3515588A1 (de) * | 1984-05-01 | 1985-11-07 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa | Luft/kraftstoff-verhaeltnis-detektor und diesen enthaldendes regelsystem |
US4772376A (en) * | 1986-03-11 | 1988-09-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Air/fuel ratio sensor having oxygen sensor cell and oxygen pump cell |
JPH0635955B2 (ja) * | 1986-07-30 | 1994-05-11 | 三菱自動車工業株式会社 | 空燃比検出装置 |
JP2669699B2 (ja) * | 1989-11-28 | 1997-10-29 | 日本碍子株式会社 | 空燃比センサ |
JP2880273B2 (ja) * | 1990-08-20 | 1999-04-05 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 酸素濃度検出装置 |
DE4304966A1 (de) * | 1993-02-18 | 1994-08-25 | Bosch Gmbh Robert | Lambdawert-Ermittlungsvorrichtung |
DE4333229B4 (de) * | 1993-09-30 | 2004-04-15 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Erfassung des Sauerstoffgehalts im Abgas einer für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs verwendeten Brennkraftmaschine |
US5558752A (en) * | 1995-04-28 | 1996-09-24 | General Motors Corporation | Exhaust gas sensor diagnostic |
-
1995
- 1995-05-03 DE DE19516139A patent/DE19516139A1/de not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-03-29 DE DE59609447T patent/DE59609447D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-29 EP EP96908018A patent/EP0769142B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-29 WO PCT/DE1996/000611 patent/WO1996035120A1/de active IP Right Grant
- 1996-03-29 JP JP8532909A patent/JPH10509242A/ja not_active Ceased
- 1996-03-29 CN CN96190402A patent/CN1108522C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-29 ES ES96908018T patent/ES2180747T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-29 US US08/765,735 patent/US5837114A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-29 KR KR1019960707588A patent/KR100230537B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003107035A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Kyocera Corp | 酸素センサ |
JP4721593B2 (ja) * | 2001-09-27 | 2011-07-13 | 京セラ株式会社 | 酸素センサ |
CN105869425A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-08-17 | 合肥天地软件科技有限公司 | 一种电话亭式多功能公交电子站牌 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1152353A (zh) | 1997-06-18 |
DE19516139A1 (de) | 1996-11-07 |
KR100230537B1 (ko) | 1999-12-01 |
EP0769142B1 (de) | 2002-07-17 |
US5837114A (en) | 1998-11-17 |
DE59609447D1 (de) | 2002-08-22 |
EP0769142A1 (de) | 1997-04-23 |
CN1108522C (zh) | 2003-05-14 |
WO1996035120A1 (de) | 1996-11-07 |
ES2180747T3 (es) | 2003-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100443892C (zh) | 用于补偿输出误差的气体浓度测量设备 | |
US6442998B2 (en) | Gas concentration measuring apparatus compensating for error component of output signal | |
US5236569A (en) | Air/fuel ratio sensor having resistor for limiting leak current from pumping cell to sensing cell | |
US7964073B2 (en) | Air fuel ratio detection apparatus | |
EP0127964A2 (en) | Air-to-fuel ratio sensor for engine | |
US20070284248A1 (en) | Gas concentration measuring apparatus designed to enhance measurement accuracy in desired range | |
US4796587A (en) | Air/fuel ratio control system for internal combustion engine | |
US6036842A (en) | Gas sensor, method for controlling gas sensor, gas concentration controller, and method for controlling gas concentration | |
EP0136144B1 (en) | Engine air/fuel ratio sensing device | |
JPH0260142B2 (ja) | ||
JPS6230948A (ja) | 空燃比検出装置 | |
JPH10509242A (ja) | ガス混合物内の成分濃度の測定装置 | |
US4759827A (en) | Oxygen concentration detection apparatus with an adjusting device and its adjusting method | |
JPH11344466A (ja) | ガス濃度センサのヒータ制御装置 | |
US8166800B2 (en) | Gas concentration detection apparatus and gas concentration detection system | |
US4762604A (en) | Oxygen concentration sensing apparatus | |
US20190107505A1 (en) | Sensor control device and sensor unit | |
US4657640A (en) | Method of sensing air-to-fuel ratio sensor of an engine | |
JPH037268B2 (ja) | ||
JPH07117527B2 (ja) | 酸素濃度検出装置 | |
JPS6039549A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
JPH01155260A (ja) | 酸素濃度検出装置 | |
JPH0643982B2 (ja) | 内燃機関制御装置 | |
JPS6039548A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
JP2023500304A (ja) | 測定ガスの少なくとも1つの特性を検出するセンサの動作のための電子制御ユニット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050222 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050512 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060207 |
|
A045 | Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment] |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 Effective date: 20060627 |