JPH1090220A - ガス成分濃度検知器 - Google Patents
ガス成分濃度検知器Info
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- JPH1090220A JPH1090220A JP8269257A JP26925796A JPH1090220A JP H1090220 A JPH1090220 A JP H1090220A JP 8269257 A JP8269257 A JP 8269257A JP 26925796 A JP26925796 A JP 26925796A JP H1090220 A JPH1090220 A JP H1090220A
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- chamber
- gas
- ion pump
- pump cell
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Abstract
(57)【要約】
【課題】酸素センサの機能、又は空燃比センサの機能を
兼備するガス成分濃度検知素子を提供する。 【解決手段】第１酸素イオンポンプセル３を備え、第１
ガス拡散抵抗部２を介して被測定ガス雰囲気と連通され
た第１室と、第１室１内の酸素濃度を検知する酸素濃度
検知セル４と、第２酸素イオンポンプセル１０を備える
第２室９と、第１室１と第２室９を連通する第２ガス拡
散抵抗部８とからなるガス成分濃度検知素子の、酸素濃
度検知セル４の出力に基いて第１酸素イオンポンプセル
３の電流を制御し、第２酸素イオンポンプセル１０に設
定電圧を印加して第２室内で目的とする含酸素ガス成分
を分解し、第２酸素イオンポンプセル１０の電流から被
測定ガス中の目的とする含酸素ガス成分濃度を検知する
とともに、第１酸素イオンポンプセル３と第２酸素イオ
ンポンプセル１０に流れる電流を加算して被測定ガス中
の酸素濃度、又は空燃比を出力する。
兼備するガス成分濃度検知素子を提供する。 【解決手段】第１酸素イオンポンプセル３を備え、第１
ガス拡散抵抗部２を介して被測定ガス雰囲気と連通され
た第１室と、第１室１内の酸素濃度を検知する酸素濃度
検知セル４と、第２酸素イオンポンプセル１０を備える
第２室９と、第１室１と第２室９を連通する第２ガス拡
散抵抗部８とからなるガス成分濃度検知素子の、酸素濃
度検知セル４の出力に基いて第１酸素イオンポンプセル
３の電流を制御し、第２酸素イオンポンプセル１０に設
定電圧を印加して第２室内で目的とする含酸素ガス成分
を分解し、第２酸素イオンポンプセル１０の電流から被
測定ガス中の目的とする含酸素ガス成分濃度を検知する
とともに、第１酸素イオンポンプセル３と第２酸素イオ
ンポンプセル１０に流れる電流を加算して被測定ガス中
の酸素濃度、又は空燃比を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車の排気ガスな
どの被測定ガス中に含まれる窒素酸化物等の含酸素ガス
成分と酸素濃度又は空燃比を同時、又は切り替えて測定
することができるガス成分濃度検知器に関する。
どの被測定ガス中に含まれる窒素酸化物等の含酸素ガス
成分と酸素濃度又は空燃比を同時、又は切り替えて測定
することができるガス成分濃度検知器に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第５，０４９，２５４やＥＰ０
６７８４０Ａ１には、酸素イオン伝導性固体電解質を用
いた酸素イオンポンプセルとガス拡散抵抗部を組み合わ
せて、その解離電圧の差から排気ガス中の目的とする含
酸素ガス成分（ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、ＮＯx等）の濃度
を検知する方法が提案されている。その中でもＮＯx の
ようなＯ2と解離電圧が非常に近い含酸素ガス成分で
は、測定室を ２つ設け、ＮＯxが分解しないレベルの低
酸素分圧まで第１酸素イオンポンプセルで酸素を汲み出
して第１室中の酸素分圧を設定値に調整し、酸素分圧が
調整された被測定ガスを第２ガス拡散抵抗部を通して第
２室に導き、ここでに第１酸素イオンポンプセルより高
い設定電圧を第２酸素イオンポンプセルに印加して第２
室内のＮＯxを完全に分解し、このとき第２酸素イオン
ポンプセルに流れる電流値から被測定ガス中のＮＯx等
のガス濃度を検知する方法が試みられている。
６７８４０Ａ１には、酸素イオン伝導性固体電解質を用
いた酸素イオンポンプセルとガス拡散抵抗部を組み合わ
せて、その解離電圧の差から排気ガス中の目的とする含
酸素ガス成分（ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、ＮＯx等）の濃度
を検知する方法が提案されている。その中でもＮＯx の
ようなＯ2と解離電圧が非常に近い含酸素ガス成分で
は、測定室を ２つ設け、ＮＯxが分解しないレベルの低
酸素分圧まで第１酸素イオンポンプセルで酸素を汲み出
して第１室中の酸素分圧を設定値に調整し、酸素分圧が
調整された被測定ガスを第２ガス拡散抵抗部を通して第
２室に導き、ここでに第１酸素イオンポンプセルより高
い設定電圧を第２酸素イオンポンプセルに印加して第２
室内のＮＯxを完全に分解し、このとき第２酸素イオン
ポンプセルに流れる電流値から被測定ガス中のＮＯx等
のガス濃度を検知する方法が試みられている。
【０００３】ＮＯxはディーゼルエンジンやガソリンエ
ンジン等の自動車用エンジンから多く排出されるため、
エンジンを制御するためにＮＯx濃度を検知する検知器
が望まれており、上記検知器はこれらエンジン向けの用
途が考えられている。特にガソリンのリーンバーンエン
ジンではリーン運転時にＮＯxが多く排出され、三元触
媒で排気ガスの浄化が行なわれている。
ンジン等の自動車用エンジンから多く排出されるため、
エンジンを制御するためにＮＯx濃度を検知する検知器
が望まれており、上記検知器はこれらエンジン向けの用
途が考えられている。特にガソリンのリーンバーンエン
ジンではリーン運転時にＮＯxが多く排出され、三元触
媒で排気ガスの浄化が行なわれている。
【０００４】一般に自動車のガソリンエンジンでは３元
触媒が効率よく働く理論空燃比で運転されており、通常
排気ガス中の酸素濃度を検知する酸素センサが使用され
ている。酸素センサは理論空燃比を境にリーンの場合に
はＬＯの信号が、リッチの場合にはＨＩの信号が出るも
のである。
触媒が効率よく働く理論空燃比で運転されており、通常
排気ガス中の酸素濃度を検知する酸素センサが使用され
ている。酸素センサは理論空燃比を境にリーンの場合に
はＬＯの信号が、リッチの場合にはＨＩの信号が出るも
のである。
【０００５】さらに自動車の燃費を向上させるため、最
近は理論空燃比より薄いリーン状態で運転するリーンバ
ーンエンジンも使用されているが、ＮＯx濃度検知器を
必要とするリーン状態で運転する時間はその一部であ
る。つまり、リーン状態以外の運転時にはほとんど理論
空燃比で運転されており、この場合、上述の酸素セン
サ、又は排気ガス中の酸素濃度に比例する値を出力する
空燃比センサが使用される。
近は理論空燃比より薄いリーン状態で運転するリーンバ
ーンエンジンも使用されているが、ＮＯx濃度検知器を
必要とするリーン状態で運転する時間はその一部であ
る。つまり、リーン状態以外の運転時にはほとんど理論
空燃比で運転されており、この場合、上述の酸素セン
サ、又は排気ガス中の酸素濃度に比例する値を出力する
空燃比センサが使用される。
【０００６】このため、窒素酸化物等の含酸素ガス成分
の濃度等を検知するための自動車用の検知器を使用する
ときは、空燃比センサ又は酸素センサとしての機能も要
求される。ガス成分濃度検知器とは別に酸素センサある
いは空燃比センサを取り付けることも可能であるが、別
個に設けたのではコスト高を招き好ましくない。よっ
て、ガス成分濃度検知器に上記酸素センサ又は空燃比セ
ンサの機能を付与し、運転状態によりガス成分濃度検知
器と酸素センサ又は空燃比センサを使い分けるのが好ま
しい。
の濃度等を検知するための自動車用の検知器を使用する
ときは、空燃比センサ又は酸素センサとしての機能も要
求される。ガス成分濃度検知器とは別に酸素センサある
いは空燃比センサを取り付けることも可能であるが、別
個に設けたのではコスト高を招き好ましくない。よっ
て、ガス成分濃度検知器に上記酸素センサ又は空燃比セ
ンサの機能を付与し、運転状態によりガス成分濃度検知
器と酸素センサ又は空燃比センサを使い分けるのが好ま
しい。
【０００７】前述の酸素イオン伝導性固体電解質を用い
たガス成分濃度検知器では、排気ガス中のＮＯx、ＣＯ2
等のガス成分の濃度検知が可能であるが、第１酸素イオ
ンポンプセルに流れる電流値は、第１室から酸素を完全
に汲み出すと、ＮＯx等の含酸素ガス成分が分解するた
め、第１室内の酸素を完全に汲み出せない。したがっ
て、この第１酸素イオンポンプセルの電流値は排気ガス
中の酸素濃度を示していないので、エンジンの空燃比の
制御に使用するには精度が悪いという問題があった。第
１室で汲み出すことができない量をあらかじめバイアス
値として付加することも可能であるが、ネルンストの式
から分かるように、残留酸素の検知出力が温度に依存し
ているため、ガス温度が大きく変動するエンジンの排気
ガス中で使用すると精度が悪い。
たガス成分濃度検知器では、排気ガス中のＮＯx、ＣＯ2
等のガス成分の濃度検知が可能であるが、第１酸素イオ
ンポンプセルに流れる電流値は、第１室から酸素を完全
に汲み出すと、ＮＯx等の含酸素ガス成分が分解するた
め、第１室内の酸素を完全に汲み出せない。したがっ
て、この第１酸素イオンポンプセルの電流値は排気ガス
中の酸素濃度を示していないので、エンジンの空燃比の
制御に使用するには精度が悪いという問題があった。第
１室で汲み出すことができない量をあらかじめバイアス
値として付加することも可能であるが、ネルンストの式
から分かるように、残留酸素の検知出力が温度に依存し
ているため、ガス温度が大きく変動するエンジンの排気
ガス中で使用すると精度が悪い。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のガス成分濃度検知器は、第１酸素イオン伝
導性固体電解質板の対向する表面に一対の多孔質電極を
有する第１酸素イオンポンプセルと、第１ガス拡散抵抗
部を介して被測定ガス雰囲気と連通され、第１酸素イオ
ンポンプセルの一方の多孔質電極が配置された第１室
と、第１室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知セル
と、第２酸素イオン伝導性固体電解質板の対向する表面
に一対の多孔質電極を有する第２酸素イオンポンプセル
と、第２酸素イオンポンプセルの一方の多孔質電極が配
置された第２室と、第１室と第２室を連通する第２ガス
拡散抵抗部とを有するガス成分濃度検知器であって、酸
素濃度検知セルの出力に基いて第１室内の酸素濃度が設
定値となるように第１酸素イオンポンプセルに流れる電
流が制御され、第２酸素イオンポンプセルに設定電圧を
印加して第２室内の目的とする含酸素ガス成分を分解さ
せ、第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値から被測
定ガス中の目的とする含酸素ガスの濃度が検知されると
ともに、第１酸素イオンポンプセルと第２酸素イオンポ
ンプセルに流れる電流が加算されて被測定ガス中の酸素
濃度又は空燃比として出力されることを特徴とする。
め、本発明のガス成分濃度検知器は、第１酸素イオン伝
導性固体電解質板の対向する表面に一対の多孔質電極を
有する第１酸素イオンポンプセルと、第１ガス拡散抵抗
部を介して被測定ガス雰囲気と連通され、第１酸素イオ
ンポンプセルの一方の多孔質電極が配置された第１室
と、第１室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知セル
と、第２酸素イオン伝導性固体電解質板の対向する表面
に一対の多孔質電極を有する第２酸素イオンポンプセル
と、第２酸素イオンポンプセルの一方の多孔質電極が配
置された第２室と、第１室と第２室を連通する第２ガス
拡散抵抗部とを有するガス成分濃度検知器であって、酸
素濃度検知セルの出力に基いて第１室内の酸素濃度が設
定値となるように第１酸素イオンポンプセルに流れる電
流が制御され、第２酸素イオンポンプセルに設定電圧を
印加して第２室内の目的とする含酸素ガス成分を分解さ
せ、第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値から被測
定ガス中の目的とする含酸素ガスの濃度が検知されると
ともに、第１酸素イオンポンプセルと第２酸素イオンポ
ンプセルに流れる電流が加算されて被測定ガス中の酸素
濃度又は空燃比として出力されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい形態では、含酸
素ガス成分が窒素酸化物であり、この場合、ガス成分濃
度検知器は窒素酸化物濃度の他に酸素濃度又は空燃比を
出力しうるガス成分濃度検知器となる。
素ガス成分が窒素酸化物であり、この場合、ガス成分濃
度検知器は窒素酸化物濃度の他に酸素濃度又は空燃比を
出力しうるガス成分濃度検知器となる。
【００１０】電流の加算は、第１酸素イオンポンプセル
と第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を別個に検
知し、これら電流値を制御装置に送って制御装置が有す
る演算機能で加算してもよい。さらには、第１酸素イオ
ンポンプセルと第２イオンポンプセルからの電流を合流
させて単一の電流測定手段で測定すると、測定精度を高
めることができるので好ましい。本発明のガス成分濃度
検知器は自動車用としての要求に適合する検知器であ
る。
と第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を別個に検
知し、これら電流値を制御装置に送って制御装置が有す
る演算機能で加算してもよい。さらには、第１酸素イオ
ンポンプセルと第２イオンポンプセルからの電流を合流
させて単一の電流測定手段で測定すると、測定精度を高
めることができるので好ましい。本発明のガス成分濃度
検知器は自動車用としての要求に適合する検知器であ
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。図１に本発明のガス成分濃度検知器の一例の縦断
面図を示す。図１において、第１室１は多孔体からなる
第１ガス拡散抵抗部２を介して被測定ガス（排気ガス）
空間に連通し、第１室１の一方の壁面は第１酸素イオン
伝導性固体電解質板１３上に形成された第１酸素イオン
ポンプセル３の多孔質電極５で構成され、他方の壁面は
酸素濃度検知セル６の多孔質電極７で構成される。ま
た、第１室１は多孔体からなる第２拡散抵抗部８を介し
て第２室９に連通する。第２室９の一方の壁面は第２酸
素イオン伝導性固体電解質板１４上に形成された第２酸
素イオンポンプセル１０の多孔質電極１１で構成され
る。酸素濃度検知セル４の他方の多孔質電極７’は外気
と連通する基準酸素室として機能する。
する。図１に本発明のガス成分濃度検知器の一例の縦断
面図を示す。図１において、第１室１は多孔体からなる
第１ガス拡散抵抗部２を介して被測定ガス（排気ガス）
空間に連通し、第１室１の一方の壁面は第１酸素イオン
伝導性固体電解質板１３上に形成された第１酸素イオン
ポンプセル３の多孔質電極５で構成され、他方の壁面は
酸素濃度検知セル６の多孔質電極７で構成される。ま
た、第１室１は多孔体からなる第２拡散抵抗部８を介し
て第２室９に連通する。第２室９の一方の壁面は第２酸
素イオン伝導性固体電解質板１４上に形成された第２酸
素イオンポンプセル１０の多孔質電極１１で構成され
る。酸素濃度検知セル４の他方の多孔質電極７’は外気
と連通する基準酸素室として機能する。
【００１２】第１酸素イオンポンプセル３は、第１酸素
イオン伝導性固体電解質板１３の対向する表面に一対の
多孔質電極５、５’を設けたもので、酸素イオン伝導性
固体電解質板１３、１４には一般にジルコニアとイット
リア、ジルコニアとカルシア又はジルコニアとマグネシ
アの固溶体が用いられるが、酸素イオン伝導性固体電解
質であれば他の材料でもよい。また多孔質電極５、
５’、７、７’、１１、１１’には好ましくは貴金属の
白金、ロジウム、パラジウム等が用いられるが、ペロブ
スカイト型の金属酸化物等であってもよい。第１、第２
ガス拡散抵抗部２、８は好ましくはアルミナ粉末等を半
焼結させた多孔質体が用いられるが、ピンホール、スリ
ット等で形成してもよい。多孔質の第１ガス拡散抵抗部
２と第２ガス拡散抵抗部８は、好ましくはスクリーン印
刷と粉末充填で形成する。
イオン伝導性固体電解質板１３の対向する表面に一対の
多孔質電極５、５’を設けたもので、酸素イオン伝導性
固体電解質板１３、１４には一般にジルコニアとイット
リア、ジルコニアとカルシア又はジルコニアとマグネシ
アの固溶体が用いられるが、酸素イオン伝導性固体電解
質であれば他の材料でもよい。また多孔質電極５、
５’、７、７’、１１、１１’には好ましくは貴金属の
白金、ロジウム、パラジウム等が用いられるが、ペロブ
スカイト型の金属酸化物等であってもよい。第１、第２
ガス拡散抵抗部２、８は好ましくはアルミナ粉末等を半
焼結させた多孔質体が用いられるが、ピンホール、スリ
ット等で形成してもよい。多孔質の第１ガス拡散抵抗部
２と第２ガス拡散抵抗部８は、好ましくはスクリーン印
刷と粉末充填で形成する。
【００１３】図２に図１のガス成分濃度検知器を製造す
るときのレイアウト図を示す。図２に付された符号は図
１と一致させてある（以下、図３以降についても同
じ）。ガス成分濃度検知器は図２に示すように、酸素イ
オン伝導性固体電解質の生シートを積層する方法によっ
て作製するのが好ましい。また各多孔質電極は、スクリ
ーン印刷により形成するのが好ましい。
るときのレイアウト図を示す。図２に付された符号は図
１と一致させてある（以下、図３以降についても同
じ）。ガス成分濃度検知器は図２に示すように、酸素イ
オン伝導性固体電解質の生シートを積層する方法によっ
て作製するのが好ましい。また各多孔質電極は、スクリ
ーン印刷により形成するのが好ましい。
【００１４】図３は本発明のガス成分濃度検知器の他の
例の概要を示す断面図である。第１室１内の酸素濃度は
酸素濃度検知セル４からの出力をもとに、あらかじめ定
められた値と比較し、第１酸素イオンポンプセル３に印
加する電圧を加減して駆動し、制御する。多孔質電極
７’が配置された基準酸素室１２には、たとえば第１室
１から酸素濃度検知セルによって酸素を汲み入れるよう
に構成してもよい。第１室１で酸素濃度が設定値に調整
された被測定ガスは、第２拡散抵抗部８を通り第２室９
に導かれ、第２酸素イオンポンプセル１０に電圧を印加
することにより残留する酸素と含酸素ガス成分（たとえ
ばＮＯx）を分解し、第２酸素イオンポンプセルに流れ
る電流からＮＯx等の含酸素ガス成分の濃度を検知す
る。この場合、第１酸素イオンポンプセル３に流れる電
流（Ａ２）は第１室１から汲み出される酸素量に比例
し、第２酸素イオンポンプセル１０を流れる電流（Ａ
１）は第１室１で汲み残した酸素量とＮＯx量の和に比
例する。図３の例では、電流値Ａ１とＡ２が別個の電流
測定手段で計測されるので、図示されていない制御部に
これらの電流の出力を送り、制御部において電流値が加
算され、被測定ガス中の酸素濃度又は空燃比（又はこれ
らに比例する値）として出力される。
例の概要を示す断面図である。第１室１内の酸素濃度は
酸素濃度検知セル４からの出力をもとに、あらかじめ定
められた値と比較し、第１酸素イオンポンプセル３に印
加する電圧を加減して駆動し、制御する。多孔質電極
７’が配置された基準酸素室１２には、たとえば第１室
１から酸素濃度検知セルによって酸素を汲み入れるよう
に構成してもよい。第１室１で酸素濃度が設定値に調整
された被測定ガスは、第２拡散抵抗部８を通り第２室９
に導かれ、第２酸素イオンポンプセル１０に電圧を印加
することにより残留する酸素と含酸素ガス成分（たとえ
ばＮＯx）を分解し、第２酸素イオンポンプセルに流れ
る電流からＮＯx等の含酸素ガス成分の濃度を検知す
る。この場合、第１酸素イオンポンプセル３に流れる電
流（Ａ２）は第１室１から汲み出される酸素量に比例
し、第２酸素イオンポンプセル１０を流れる電流（Ａ
１）は第１室１で汲み残した酸素量とＮＯx量の和に比
例する。図３の例では、電流値Ａ１とＡ２が別個の電流
測定手段で計測されるので、図示されていない制御部に
これらの電流の出力を送り、制御部において電流値が加
算され、被測定ガス中の酸素濃度又は空燃比（又はこれ
らに比例する値）として出力される。
【００１５】図４は従来のガス成分濃度検知器の一例を
示す概要図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ面による断面図である。図４の例では第
１室１と第２室９が同一面上に配置されている。酸素濃
度検知セル４の基準酸素室は大気とされ、第１室１内の
酸素濃度は酸素濃度検知セル４の電圧計１７による出力
を基に第１酸素イオンポンプセル３に印加する電圧を可
変電源２０の電圧を制御することにより調整される。第
１室１内で酸素濃度を調整された被測定ガスはスリット
状の第２拡散抵抗部８を通り第２室９に入り、第２酸素
イオンポンプセル１０が作動して到達する低酸素分圧に
よって被測定ガス中のＮＯx等の含酸素ガス成分が分解
される。このときの第２酸素イオンポンプセル１０を流
れる電流は第１室１で汲み残された被測定ガス中の酸素
と含酸素ガス成分（ＮＯx等）の合量に比例する。な
お、第１酸素イオンポンプセル３を流れる電流が通過す
る抵抗２１の両端に出力される電圧Ｖは第１室１で汲み
出される酸素量に比例する。なお、このガス成分濃度検
知器は、基準電極７’に外気を導入する大気導入孔１
５、第２酸素イオンポンプセル１０を流れる電流の電流
測定手段１８、第２酸素イオンポンプセル１０に印加す
る設定電圧を発生する電源１９を備えている。
示す概要図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ面による断面図である。図４の例では第
１室１と第２室９が同一面上に配置されている。酸素濃
度検知セル４の基準酸素室は大気とされ、第１室１内の
酸素濃度は酸素濃度検知セル４の電圧計１７による出力
を基に第１酸素イオンポンプセル３に印加する電圧を可
変電源２０の電圧を制御することにより調整される。第
１室１内で酸素濃度を調整された被測定ガスはスリット
状の第２拡散抵抗部８を通り第２室９に入り、第２酸素
イオンポンプセル１０が作動して到達する低酸素分圧に
よって被測定ガス中のＮＯx等の含酸素ガス成分が分解
される。このときの第２酸素イオンポンプセル１０を流
れる電流は第１室１で汲み残された被測定ガス中の酸素
と含酸素ガス成分（ＮＯx等）の合量に比例する。な
お、第１酸素イオンポンプセル３を流れる電流が通過す
る抵抗２１の両端に出力される電圧Ｖは第１室１で汲み
出される酸素量に比例する。なお、このガス成分濃度検
知器は、基準電極７’に外気を導入する大気導入孔１
５、第２酸素イオンポンプセル１０を流れる電流の電流
測定手段１８、第２酸素イオンポンプセル１０に印加す
る設定電圧を発生する電源１９を備えている。
【００１６】図５は本発明のガス成分濃度検知器の他の
例の概要を示す断面図である。図５において、第１室１
の酸素濃度は、酸素濃度検知セル４の出力を基に第１酸
素イオンポンプセル３により制御される。この例では、
第１酸素イオンポンプセル３と第２酸素イオンポンプセ
ル１０に流れるポンプ電流が合流され、電流測定手段Ａ
２によって計測されるので、排気ガス中の酸素濃度又は
エンジンの空燃比を精度よく測定できる。なお、第２酸
素イオンポンプセル１０を流れる電流は電流測定手段Ａ
１によって計測されその値は第１室１で汲み残された酸
素とＮＯx等の含酸素ガス成分の合量に比例する。
例の概要を示す断面図である。図５において、第１室１
の酸素濃度は、酸素濃度検知セル４の出力を基に第１酸
素イオンポンプセル３により制御される。この例では、
第１酸素イオンポンプセル３と第２酸素イオンポンプセ
ル１０に流れるポンプ電流が合流され、電流測定手段Ａ
２によって計測されるので、排気ガス中の酸素濃度又は
エンジンの空燃比を精度よく測定できる。なお、第２酸
素イオンポンプセル１０を流れる電流は電流測定手段Ａ
１によって計測されその値は第１室１で汲み残された酸
素とＮＯx等の含酸素ガス成分の合量に比例する。
【００１７】図６は図５の実施例の作動状況を説明する
ための回路の概要図であり、破線で囲んだ上部がガス成
分濃度検知器、同じく下部が制御回路部である。酸素濃
度検知セルの出力により、第１室の酸素濃度が一定にな
るよう第１酸素イオンポンプセルに流れる電流をＰＩＤ
制御する。他方、第２室の第２酸素イオンポンプセルに
は一定電圧を加え、電流測定手段Ａ１によって第２酸素
イオンポンプセルに流れる電流を被測定ガス中の含酸素
ガス成分の濃度（に比例する値、ｉ２）として出力す
る。第１酸素イオンポンプセルを流れる電流ｉ１と第２
酸素イオンポンプセルを流れる電流ｉ２を合流させて電
流測定手段Ａ２に流し、被測定ガス中の酸素濃度（に比
例する値、ｉ１＋ｉ２）又は空燃比に比例する量（例え
ば電圧値）として出力する。この出力は混合ガスが理論
空燃比よりリッチの時にはマイナス信号が、リーンの時
にはプラス信号が出力されるため、コンパレータを用い
てＨＩ、ＬＯ信号を出力すれば酸素センサとして使用で
きる。
ための回路の概要図であり、破線で囲んだ上部がガス成
分濃度検知器、同じく下部が制御回路部である。酸素濃
度検知セルの出力により、第１室の酸素濃度が一定にな
るよう第１酸素イオンポンプセルに流れる電流をＰＩＤ
制御する。他方、第２室の第２酸素イオンポンプセルに
は一定電圧を加え、電流測定手段Ａ１によって第２酸素
イオンポンプセルに流れる電流を被測定ガス中の含酸素
ガス成分の濃度（に比例する値、ｉ２）として出力す
る。第１酸素イオンポンプセルを流れる電流ｉ１と第２
酸素イオンポンプセルを流れる電流ｉ２を合流させて電
流測定手段Ａ２に流し、被測定ガス中の酸素濃度（に比
例する値、ｉ１＋ｉ２）又は空燃比に比例する量（例え
ば電圧値）として出力する。この出力は混合ガスが理論
空燃比よりリッチの時にはマイナス信号が、リーンの時
にはプラス信号が出力されるため、コンパレータを用い
てＨＩ、ＬＯ信号を出力すれば酸素センサとして使用で
きる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、たとえば自動車の排気
ガス中の窒素酸化物濃度と酸素濃度の両方を、精度よく
検知できるガス成分濃度検知器を提供できる。したがっ
て、本発明のガス成分濃度検知器を使用すれば、窒素酸
化物濃度と酸素濃度の両方を検知する必要がある自動車
に別個のセンサを備える必要がなく、一つのガス成分濃
度検知器と一つの制御回路にまとめることができ、全体
としてガス成分濃度検知器と空燃比センサを設けるのに
要するコストとその組み込みのために要する手間を顕著
に節減できる。
ガス中の窒素酸化物濃度と酸素濃度の両方を、精度よく
検知できるガス成分濃度検知器を提供できる。したがっ
て、本発明のガス成分濃度検知器を使用すれば、窒素酸
化物濃度と酸素濃度の両方を検知する必要がある自動車
に別個のセンサを備える必要がなく、一つのガス成分濃
度検知器と一つの制御回路にまとめることができ、全体
としてガス成分濃度検知器と空燃比センサを設けるのに
要するコストとその組み込みのために要する手間を顕著
に節減できる。
【図１】本発明のガス成分濃度検知器の一例の縦断面を
示す。
示す。
【図２】図１のガス成分濃度検知器を製造するときのレ
イアウト図を示す。
イアウト図を示す。
【図３】本発明のガス成分濃度検知器の他の例の概要を
示す断面図を示す。
示す断面図を示す。
【図４】従来のガス成分濃度検知器の一例を示す概要図
を示す。
を示す。
【図５】本発明のガス成分濃度検知器の他の例の概要を
示す断面図を示す。
示す断面図を示す。
【図６】図５の実施例の作動状態を説明するための回路
の概要図を示す。
の概要図を示す。
１：第１室 ２：第１ガス拡散抵抗部 ３：第１酸素イオンポンプセル ４：酸素濃度検知セル ５、５’：多孔質電極 ７、７’：多孔質電極 ８：第２ガス拡散抵抗部 ９：第２室 １０：第２酸素イオンポンプセル １１、１１’：多孔質電極 １２：酸素基準室 １３：第１酸素イオン伝導性固体電解質板 １４：第２酸素イオン伝導性固体電解質板
Claims (4)
- 【請求項１】第１酸素イオン伝導性固体電解質板の対向
する表面に一対の多孔質電極を有する第１酸素イオンポ
ンプセルと、 第１ガス拡散抵抗部を介して被測定ガス雰囲気と連通さ
れ、第１酸素イオンポンプセルの一方の多孔質電極が配
置された第１室と、 第１室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知セルと、 第２酸素イオン伝導性固体電解質板の対向する表面に一
対の多孔質電極を有する第２酸素イオンポンプセルと、 第２酸素イオンポンプセルの一方の多孔質電極が配置さ
れた第２室と、 第１室と第２室を連通する第２ガス拡散抵抗部とを有す
るガス成分濃度検知器であって、 酸素濃度検知セルの出力に基いて第１室内の酸素濃度が
設定値となるように第１酸素イオンポンプセルに流れる
電流が制御され、 第２酸素イオンポンプセルに設定電圧を印加して第２室
内の目的とする含酸素ガス成分を分解させ、 第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値から被測定ガ
ス中の目的とする含酸素ガスの濃度が検知されるととも
に、 第１酸素イオンポンプセルと第２酸素イオンポンプセル
に流れる電流が加算されて被測定ガス中の酸素濃度又は
空燃比として出力されることを特徴とするガス成分濃度
検知器。 - 【請求項２】前記目的とする含酸素ガス成分が窒素酸化
物である請求項１に記載のガス成分濃度検知器。 - 【請求項３】電流の加算が、単一の電流測定手段により
合流された電流を測定することによってなされる請求項
１又は２に記載のガス成分濃度検知器。 - 【請求項４】ガス成分濃度検知器の用途が自動車用であ
る請求項１〜３のいずれかに記載のガス成分濃度検知
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26925796A JP3469407B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ガス成分濃度検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26925796A JP3469407B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ガス成分濃度検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090220A true JPH1090220A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3469407B2 JP3469407B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=17469842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26925796A Expired - Fee Related JP3469407B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ガス成分濃度検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469407B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000121606A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-04-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 被測定ガス中の窒素酸化物濃度の測定方法 |
| US6623617B2 (en) | 1998-08-10 | 2003-09-23 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method and apparatus for measuring concentration of a component in a gas |
| US7321287B2 (en) | 2005-05-10 | 2008-01-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Gas sensor |
| JP2012242112A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
| CN103851642A (zh) * | 2012-12-07 | 2014-06-11 | 关隆股份有限公司 | 缺氧保护装置及瓦斯燃烧器具 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101387618B (zh) * | 2008-10-14 | 2013-01-16 | 苏州金百合电子科技有限公司 | 汽车用宽范围空气/汽油比例测量传感器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08247995A (ja) * | 1995-03-09 | 1996-09-27 | Ngk Insulators Ltd | 可燃ガス成分の測定方法及び測定装置 |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP26925796A patent/JP3469407B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08247995A (ja) * | 1995-03-09 | 1996-09-27 | Ngk Insulators Ltd | 可燃ガス成分の測定方法及び測定装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000121606A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-04-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 被測定ガス中の窒素酸化物濃度の測定方法 |
| US6623617B2 (en) | 1998-08-10 | 2003-09-23 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method and apparatus for measuring concentration of a component in a gas |
| US7321287B2 (en) | 2005-05-10 | 2008-01-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Gas sensor |
| JP2012242112A (ja) * | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
| CN103851642A (zh) * | 2012-12-07 | 2014-06-11 | 关隆股份有限公司 | 缺氧保护装置及瓦斯燃烧器具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3469407B2 (ja) | 2003-11-25 |
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