JPH11281573A - 内燃機関用の排気ガス検査装置及び検査方法並びに該検査方法の使用法 - Google Patents
内燃機関用の排気ガス検査装置及び検査方法並びに該検査方法の使用法Info
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- JPH11281573A JPH11281573A JP11030132A JP3013299A JPH11281573A JP H11281573 A JPH11281573 A JP H11281573A JP 11030132 A JP11030132 A JP 11030132A JP 3013299 A JP3013299 A JP 3013299A JP H11281573 A JPH11281573 A JP H11281573A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 濃厚排気ガスにおけるＨ2の成分、ないし稀
薄排気ガスにおけるＯ2の成分を含めて水性成分のほか
に、存在している排気ガスコンポーネントの成分を求め
るための有効な装置及び方法、並びに前記方法の使用方
法を提供すること。 【解決手段】 排気ガスの少なくとも一部がユニバーサ
ルセンサのところを流過し、ＩＲスペクロトメータ及び
これに−流動方向で見て−前置接続された凝縮器を通っ
て流れる内燃機関用の排気ガス検査装置装置において、
排気ガスは、当該の機器ないし構成素子に前置接続され
た被加熱前置触媒を通って流れること。
薄排気ガスにおけるＯ2の成分を含めて水性成分のほか
に、存在している排気ガスコンポーネントの成分を求め
るための有効な装置及び方法、並びに前記方法の使用方
法を提供すること。 【解決手段】 排気ガスの少なくとも一部がユニバーサ
ルセンサのところを流過し、ＩＲスペクロトメータ及び
これに−流動方向で見て−前置接続された凝縮器を通っ
て流れる内燃機関用の排気ガス検査装置装置において、
排気ガスは、当該の機器ないし構成素子に前置接続され
た被加熱前置触媒を通って流れること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の排気
ガス検査装置及び例えば、排気ガス検査装置を使用した
検査方法であって、排気ガスの少なくとも一部がユニバ
ーサルセンサのところを流過し、そして、ＩＲスペクロ
トメータ及び該ＩＲスペクトロメータに−流動方向で見
て−前置接続されたコンデンサ、凝縮器を通って流れる
ようにした当該の排気ガス検査装置及び検査方法並びに
前記排気ガス検査方法の使用法に関する。
ガス検査装置及び例えば、排気ガス検査装置を使用した
検査方法であって、排気ガスの少なくとも一部がユニバ
ーサルセンサのところを流過し、そして、ＩＲスペクロ
トメータ及び該ＩＲスペクトロメータに−流動方向で見
て−前置接続されたコンデンサ、凝縮器を通って流れる
ようにした当該の排気ガス検査装置及び検査方法並びに
前記排気ガス検査方法の使用法に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関における燃料燃焼と、当該内燃
機関の排気ガスの排出を低減するという益々厳しくなる
要求との関連において、所謂λ値は重要な量である。λ
値は、実際の空気／燃料比を化学量論的空気／燃料比に
より除した値に等しい。機関はλ値が１に近づけば近づ
く程有害排気ガスはそれだけ益々少なくなる。従って、
λ値を制御したり、決定する、求める方法は重要であ
る。当該の制御ないし決定のため排気ガスパラメータが
使用される。
機関の排気ガスの排出を低減するという益々厳しくなる
要求との関連において、所謂λ値は重要な量である。λ
値は、実際の空気／燃料比を化学量論的空気／燃料比に
より除した値に等しい。機関はλ値が１に近づけば近づ
く程有害排気ガスはそれだけ益々少なくなる。従って、
λ値を制御したり、決定する、求める方法は重要であ
る。当該の制御ないし決定のため排気ガスパラメータが
使用される。
【０００３】著書 “Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ”（１９９５”，Ｍ
c Ｇｒａｗ Ｈｉｌｌ ｌｎｃ； 章 Ｋａｐｉｔｅ
ｌ６“Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｓｅｎｓｏｒｓ”中に
センサが記載されており、就中、（以下ユニバーサルセ
ンサと称されるセンサ）が記載され、該センサは、ネル
ンスト原理に基づくセンサと限界電流センサ−これは内
燃機関の排気ガスに曝される−の組合わせ体として作動
され、前記センサの、λ値に依存する測定電流がλ値の
制御のため使用される。
ｔｒｏｎｉｃｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ”（１９９５”，Ｍ
c Ｇｒａｗ Ｈｉｌｌ ｌｎｃ； 章 Ｋａｐｉｔｅ
ｌ６“Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｓｅｎｓｏｒｓ”中に
センサが記載されており、就中、（以下ユニバーサルセ
ンサと称されるセンサ）が記載され、該センサは、ネル
ンスト原理に基づくセンサと限界電流センサ−これは内
燃機関の排気ガスに曝される−の組合わせ体として作動
され、前記センサの、λ値に依存する測定電流がλ値の
制御のため使用される。
【０００４】論文“Ａｉｒ−Ｆｕｅｌ Ｒａｔｉｏ Ｓ
ｅｎｓｏｒ ｆｏｒ Ｒｉｃｈ，Ｓｔｏｃｈｉｏｍｅｔ
ｒｉｃ ａｎｄ Ｌｅａｎ Ｒａｎｇｅｓ”、Ｓ． Ｓ
ｕｚｕｋｉ 等著述、掲載発表論文集ＳＡＥ Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌ ＰａｐｅｒＳｅｒｉｅｓ ８６０４０８
第１８頁ｆｆ．（Ｒｅｐｒｉｎｔｅｄ ｆｒｏｍＳＰ−
６５５−Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ
「１９８６」）にはユニバーサルセンサと同じ原理に基
づくλ−センサが記載されており、該λ−センサによっ
ては、λ−値が濃厚−、化学論量比−又は稀薄領域内に
あるか否かを検出できる。
ｅｎｓｏｒ ｆｏｒ Ｒｉｃｈ，Ｓｔｏｃｈｉｏｍｅｔ
ｒｉｃ ａｎｄ Ｌｅａｎ Ｒａｎｇｅｓ”、Ｓ． Ｓ
ｕｚｕｋｉ 等著述、掲載発表論文集ＳＡＥ Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌ ＰａｐｅｒＳｅｒｉｅｓ ８６０４０８
第１８頁ｆｆ．（Ｒｅｐｒｉｎｔｅｄ ｆｒｏｍＳＰ−
６５５−Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ
「１９８６」）にはユニバーサルセンサと同じ原理に基
づくλ−センサが記載されており、該λ−センサによっ
ては、λ−値が濃厚−、化学論量比−又は稀薄領域内に
あるか否かを検出できる。
【０００５】ユニバーサルセンサの信号からλ値を求め
ることも公知である。計算には水性ガス平衡が関与す
る。排気ガス中の水素−及び水蒸気濃度を測定できない
のでその代わりにλ値を求めるため、水性ガス平衡が使
用される。ここで、平衡定数Ｋｐに対して、３．６の値
が使用され、この値は、機関の直ぐ後方でのみ成立つも
のである。排気ガス触媒は水性ガス平衡を著しく変化さ
せ得る。今日の触媒は、水性ガス平衡を殆ど変化させる
ことはない、それというのは、ただ、燃料からの硫黄が
当該の変化をブロッキングするからである。燃料が硫黄
を含有しない場合、触媒における水性ガス平衡が著しく
変化する。従って、この場合において、λは、機関の直
ぐ後方でのみしか精確に検出できない。
ることも公知である。計算には水性ガス平衡が関与す
る。排気ガス中の水素−及び水蒸気濃度を測定できない
のでその代わりにλ値を求めるため、水性ガス平衡が使
用される。ここで、平衡定数Ｋｐに対して、３．６の値
が使用され、この値は、機関の直ぐ後方でのみ成立つも
のである。排気ガス触媒は水性ガス平衡を著しく変化さ
せ得る。今日の触媒は、水性ガス平衡を殆ど変化させる
ことはない、それというのは、ただ、燃料からの硫黄が
当該の変化をブロッキングするからである。燃料が硫黄
を含有しない場合、触媒における水性ガス平衡が著しく
変化する。従って、この場合において、λは、機関の直
ぐ後方でのみしか精確に検出できない。
【０００６】λ値の計算のための他の方法は、下記論文
中に記載されている。
中に記載されている。
【０００７】Ｊ．Ｂｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ “Ｂ
ｅｒｅｃｈｎｕｎｇ ｄｅｓ Ｌｕｆｔｖｅｒｈａｅｌ
ｔｎｉｓｓｅｓ ｖｏｎ Ｌｕｆｔ−Ｋｒａｆｔｓｔｏ
ｆｆ−Ｇｅｍｉｓｃｈｅｎ ｕｎｄ ｄｅｓ Ｅｉｎｆ
ｌｕｓｓｅｓ ｖｏｎ Ｍｅｓｓｆｅｈｌｅｒｎ ａｕ
ｆ λ”，掲載発表レポート Ｂｏｓｃｈ Ｔｅｃｈ
ｎ．Ｂｅｒｉｃｈｔｅ Ｂｄ．６，第４巻（１９７
９），第１７７−１８６頁及びＢｏｓｃｈ Ｔｅｃｈｎ
ｉｓｃｈｅ Ｂｒｉｃｈｔｅ １９９４，第５６巻，第
３０−４５頁。当該の方法では、ＣＯ，ＣＯ2及びＨＣ
（排気ガス中の炭化水素）は、ＩＲ−スペクトロメータ
を用いて求められ、Ｏ2は例えばポーラログラフィック
に、又は、ＥＰＲ分光法的に求められ、そして、場合に
より、ＮＯは、化学ルミネセンス測定を用いて求めら
れ、ここで、前もって水蒸気が凝縮された後、当該の値
が求められる。ＮＯを求めることは通常行われない、そ
れというのは、過度に高価であるからである。それによ
り、精度が犠牲になる。濃厚及びλ＝１に近い稀薄の排
気ガス（後者の場合１を少し上回るところにλ値は位置
する）は水素を含む。計算には水性ガス平衡が関与す
る。従って、Ｂｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ方式の場合
にも上述の問題点が生じる。
ｅｒｅｃｈｎｕｎｇ ｄｅｓ Ｌｕｆｔｖｅｒｈａｅｌ
ｔｎｉｓｓｅｓ ｖｏｎ Ｌｕｆｔ−Ｋｒａｆｔｓｔｏ
ｆｆ−Ｇｅｍｉｓｃｈｅｎ ｕｎｄ ｄｅｓ Ｅｉｎｆ
ｌｕｓｓｅｓ ｖｏｎ Ｍｅｓｓｆｅｈｌｅｒｎ ａｕ
ｆ λ”，掲載発表レポート Ｂｏｓｃｈ Ｔｅｃｈ
ｎ．Ｂｅｒｉｃｈｔｅ Ｂｄ．６，第４巻（１９７
９），第１７７−１８６頁及びＢｏｓｃｈ Ｔｅｃｈｎ
ｉｓｃｈｅ Ｂｒｉｃｈｔｅ １９９４，第５６巻，第
３０−４５頁。当該の方法では、ＣＯ，ＣＯ2及びＨＣ
（排気ガス中の炭化水素）は、ＩＲ−スペクトロメータ
を用いて求められ、Ｏ2は例えばポーラログラフィック
に、又は、ＥＰＲ分光法的に求められ、そして、場合に
より、ＮＯは、化学ルミネセンス測定を用いて求めら
れ、ここで、前もって水蒸気が凝縮された後、当該の値
が求められる。ＮＯを求めることは通常行われない、そ
れというのは、過度に高価であるからである。それによ
り、精度が犠牲になる。濃厚及びλ＝１に近い稀薄の排
気ガス（後者の場合１を少し上回るところにλ値は位置
する）は水素を含む。計算には水性ガス平衡が関与す
る。従って、Ｂｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ方式の場合
にも上述の問題点が生じる。
【０００８】λの計算のための別の手法がＷ．Ｓｉｍｏ
ｍｓにより提示されている（下記論文参照：“Ｂｅｒｅ
ｃｈｎｕｇｅｎ ｚｕｒ Ｂｅｓｔｉｍｍｕｎｇ ｄｅ
ｒＬｕｆｔｚａｌ ｂｅｉ Ｏｔｔｏｍｏｔｏｒｅｎ”
発表誌 ＭＴＺ Ｍｏｔｏｒｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ
Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ４６，（１９８５）７／８
第２５７−２５９頁”。Ｗ．Ｓｉｍｏｎｓの認識したと
ころによれば、酸素測定により与えられる付加的な自由
度を、平衡定数Ｋoを計算するため利用できることであ
る。従って、当該手法は、そこにて排気ガスサンプルが
取出される個所に関してＢｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ
手法に内在する制限を有しないが、精度はあまり良くな
い。
ｍｓにより提示されている（下記論文参照：“Ｂｅｒｅ
ｃｈｎｕｇｅｎ ｚｕｒ Ｂｅｓｔｉｍｍｕｎｇ ｄｅ
ｒＬｕｆｔｚａｌ ｂｅｉ Ｏｔｔｏｍｏｔｏｒｅｎ”
発表誌 ＭＴＺ Ｍｏｔｏｒｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ
Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ４６，（１９８５）７／８
第２５７−２５９頁”。Ｗ．Ｓｉｍｏｎｓの認識したと
ころによれば、酸素測定により与えられる付加的な自由
度を、平衡定数Ｋoを計算するため利用できることであ
る。従って、当該手法は、そこにて排気ガスサンプルが
取出される個所に関してＢｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ
手法に内在する制限を有しないが、精度はあまり良くな
い。
【０００９】更に下記論文中に、λの計算のための方法
が記載されている、論文“Ａｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｆｏｒ Ｃａｌｕｌａｔｉｎｇ Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ Ｒ
ａｔｉｏ ｆｒｏｍ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎｓ”著述Ｗ． Ｍ． Ｓｉｌｖｉｓ， Ｎｒ． ９７
０５１４． Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉ
ｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（１９９７），第１４１−１
５２頁 。前述のアルゴリズムでは、水モルがＢｒｅｔ
ｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ手法により求められ、ここで、平
衡定数Ｋｐに対して３．５〜３．８の値が使用され、又
はＳｉｍｏｎｓ手法により、窒素−及びモル−バラン
ス、収支ないし平衡を介して求められる。
が記載されている、論文“Ａｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｆｏｒ Ｃａｌｕｌａｔｉｎｇ Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ Ｒ
ａｔｉｏ ｆｒｏｍ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎｓ”著述Ｗ． Ｍ． Ｓｉｌｖｉｓ， Ｎｒ． ９７
０５１４． Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉ
ｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（１９９７），第１４１−１
５２頁 。前述のアルゴリズムでは、水モルがＢｒｅｔ
ｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ手法により求められ、ここで、平
衡定数Ｋｐに対して３．５〜３．８の値が使用され、又
はＳｉｍｏｎｓ手法により、窒素−及びモル−バラン
ス、収支ないし平衡を介して求められる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、濃厚排気ガスにおけるＨ2の成分、ないし稀薄
排気ガスにおけるＯ2の成分を含めて、水性成分のほか
に、存在している排気ガスコンポーネントの成分を求め
るための装置及び方法、並びにλ値を求める際の前記方
法の使用方法を提供することにあり、ここでそこから排
気ガスサンプルの取出される場所位置が任意に選択可能
であり、そして、触媒における作動条件、例えば温度、
室内速度、触媒の状態、燃料ないし排気ガスの硫黄含有
量に依存しないようにするものである。
ころは、濃厚排気ガスにおけるＨ2の成分、ないし稀薄
排気ガスにおけるＯ2の成分を含めて、水性成分のほか
に、存在している排気ガスコンポーネントの成分を求め
るための装置及び方法、並びにλ値を求める際の前記方
法の使用方法を提供することにあり、ここでそこから排
気ガスサンプルの取出される場所位置が任意に選択可能
であり、そして、触媒における作動条件、例えば温度、
室内速度、触媒の状態、燃料ないし排気ガスの硫黄含有
量に依存しないようにするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題は冒頭に述べた
形式の装置により次のようにして解決される、即ち、内
燃機関用の排気ガス検査装置であって、排気ガスの少な
くとも一部がユニバーサルセンサのところを流過し、そ
して、ＩＲスペクロトメータ及び該ＩＲスペクトロメー
タに−流動方向で見て−前置接続されたコンデンサ、凝
縮器を通って流れるように構成されている当該の装置に
おいて、前記排気ガスは、当該の構成素子に前置接続さ
れた被加熱前置触媒を通って流れるように構成されてい
るのである。本発明の実施形態によれば、例えば、請求
項１から３までのうち何れか１項記載の装置を使用した
内燃機関用の排気ガス検査方法において、＞４５０℃に
加熱される前置触媒にて、還元可能な排気ガスコンポー
ネント要素が、酸化可能な排気ガスコンポーネント要素
と反応せしめられ、そして、その際なお存在している下
記のコンポーネント要素成分のうち−水性成分を別とし
て−ＣＯ2，ＨＣ及び場合によりＣＯの成分がそれ自体
公知形式で、例えば、ＩＲ−スペクトロメータにより求
められ、そして、−ＩＲ−スペクトロメータにて求めら
れた成分の考慮下で−ユニバーサルセンサの信号から、
Ｈ2ないしＯ2＋１／２ＮＯの成分が求められるようにし
たのである。例えば本発明の装置の使用下で実施される
本発明の方法により、ユニバーサルセンサを用いてＨ2
ないしＯ2＋１／２ＮＯの成分を従来より精確に求め
得、そして、Ｈ2成分を、最初に、そして、わずかな付
加的なコストで求め得る。事例では、未燃焼の炭化水素
は、ＣxＨyＯzないしＣxＨyとも称される。
形式の装置により次のようにして解決される、即ち、内
燃機関用の排気ガス検査装置であって、排気ガスの少な
くとも一部がユニバーサルセンサのところを流過し、そ
して、ＩＲスペクロトメータ及び該ＩＲスペクトロメー
タに−流動方向で見て−前置接続されたコンデンサ、凝
縮器を通って流れるように構成されている当該の装置に
おいて、前記排気ガスは、当該の構成素子に前置接続さ
れた被加熱前置触媒を通って流れるように構成されてい
るのである。本発明の実施形態によれば、例えば、請求
項１から３までのうち何れか１項記載の装置を使用した
内燃機関用の排気ガス検査方法において、＞４５０℃に
加熱される前置触媒にて、還元可能な排気ガスコンポー
ネント要素が、酸化可能な排気ガスコンポーネント要素
と反応せしめられ、そして、その際なお存在している下
記のコンポーネント要素成分のうち−水性成分を別とし
て−ＣＯ2，ＨＣ及び場合によりＣＯの成分がそれ自体
公知形式で、例えば、ＩＲ−スペクトロメータにより求
められ、そして、−ＩＲ−スペクトロメータにて求めら
れた成分の考慮下で−ユニバーサルセンサの信号から、
Ｈ2ないしＯ2＋１／２ＮＯの成分が求められるようにし
たのである。例えば本発明の装置の使用下で実施される
本発明の方法により、ユニバーサルセンサを用いてＨ2
ないしＯ2＋１／２ＮＯの成分を従来より精確に求め
得、そして、Ｈ2成分を、最初に、そして、わずかな付
加的なコストで求め得る。事例では、未燃焼の炭化水素
は、ＣxＨyＯzないしＣxＨyとも称される。
【００１２】更に、本発明の実施形態によれば、コンデ
ンサ、凝縮器は付加的にユニバーサルセンサに前置接続
されているようにすると有利である。そのような装置に
より、更なる本発明の方法の有利な実施形態において、
一方では、稀薄領域にて、先だって、被加熱前置触媒に
てＨ2及びＣＯが化学的反応により、そして、コンデン
サ、凝縮器中でＨ2Ｏ成分が除去された後、ＩＲ−スペ
クトロメータによりＣＯ2−及びＨＣ成分が求められ、
そして、下記の関係式（ａ）を充足するユニバーサルセ
ンサの信号を用いて、そして、ＩＲ−スペクトロメータ
により求められたＨＣ成分の、関係式（ａ）への関与の
もとで、Ｏ2＋１／２ＮＯが求められ、 Ｉｐ＝ＫO2［Ｏ2］＋ＫNO［ＮＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ａ） ようにしたのであり、また、他方では、濃厚領域にて、
先だって、被加熱前置触媒にてＨ2及びＣＯが化学的反
応により、そして、コンデンサ、凝縮器中でＨ2Ｏ成分
が除去された後、ＩＲ−スペクトロメータによりＣＯ2
−，ＣＯ−及びＨＣ−成分が求められ、そして、下記関
係式（ｂ）を充足するユニバーサルセンサの信号を用い
て、そして、ＩＲ−スペクトロメータにより求められた
ＣＯ−及びＨＣ成分を式（ｂ）中に関与させて、Ｈ2の
成分が求められるのである； Ｉｐ＝−ＫH2［Ｈ2］−ＫCO［ＣＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ｂ） 本発明による、又は相応の方法は、λ値を求める際、有
利には、次のようにして使用され得る、即ち、その際存
在している排気ガスコンポーネント要素のうち、コンデ
ンサ、凝縮器の後方に求められた成分に基づきλ−値を
計算ないし逆算するようにしたのである。当該の決定の
際の特別な利点とするところは、実際上すべての所要な
データが測定により得られ、その結果パラメータに対し
て−例えば、Ｂｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ手法の場合
における水性ガス平衡の定数Ｋに対して−文献中公開さ
れているが単に制限付きでのみ使用可能な値を使用する
必要がないということである。
ンサ、凝縮器は付加的にユニバーサルセンサに前置接続
されているようにすると有利である。そのような装置に
より、更なる本発明の方法の有利な実施形態において、
一方では、稀薄領域にて、先だって、被加熱前置触媒に
てＨ2及びＣＯが化学的反応により、そして、コンデン
サ、凝縮器中でＨ2Ｏ成分が除去された後、ＩＲ−スペ
クトロメータによりＣＯ2−及びＨＣ成分が求められ、
そして、下記の関係式（ａ）を充足するユニバーサルセ
ンサの信号を用いて、そして、ＩＲ−スペクトロメータ
により求められたＨＣ成分の、関係式（ａ）への関与の
もとで、Ｏ2＋１／２ＮＯが求められ、 Ｉｐ＝ＫO2［Ｏ2］＋ＫNO［ＮＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ａ） ようにしたのであり、また、他方では、濃厚領域にて、
先だって、被加熱前置触媒にてＨ2及びＣＯが化学的反
応により、そして、コンデンサ、凝縮器中でＨ2Ｏ成分
が除去された後、ＩＲ−スペクトロメータによりＣＯ2
−，ＣＯ−及びＨＣ−成分が求められ、そして、下記関
係式（ｂ）を充足するユニバーサルセンサの信号を用い
て、そして、ＩＲ−スペクトロメータにより求められた
ＣＯ−及びＨＣ成分を式（ｂ）中に関与させて、Ｈ2の
成分が求められるのである； Ｉｐ＝−ＫH2［Ｈ2］−ＫCO［ＣＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ｂ） 本発明による、又は相応の方法は、λ値を求める際、有
利には、次のようにして使用され得る、即ち、その際存
在している排気ガスコンポーネント要素のうち、コンデ
ンサ、凝縮器の後方に求められた成分に基づきλ−値を
計算ないし逆算するようにしたのである。当該の決定の
際の特別な利点とするところは、実際上すべての所要な
データが測定により得られ、その結果パラメータに対し
て−例えば、Ｂｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ手法の場合
における水性ガス平衡の定数Ｋに対して−文献中公開さ
れているが単に制限付きでのみ使用可能な値を使用する
必要がないということである。
【００１３】有利には、λ値は、稀薄領域にて著しく簡
単な形態をとるＢｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ式を用い
て求められるようにし、そして、濃厚領域にて、λ値
は、機関入力側と被加熱前置触媒ｎ出力側との間のＨ2
−，Ｃ−，Ｎ2−及びＯ2−収支、バランス平衡条件と、
更に、機関入力側と測定装置入力側との間のＣ−収支、
バランス平衡条件とを用いて求められるようにしたので
ある。
単な形態をとるＢｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ式を用い
て求められるようにし、そして、濃厚領域にて、λ値
は、機関入力側と被加熱前置触媒ｎ出力側との間のＨ2
−，Ｃ−，Ｎ2−及びＯ2−収支、バランス平衡条件と、
更に、機関入力側と測定装置入力側との間のＣ−収支、
バランス平衡条件とを用いて求められるようにしたので
ある。
【００１４】本発明の装置及び方法の発展形態が従属請
求項に記載されている。
求項に記載されている。
【００１５】次に本発明を図示の実施例を用いて説明す
る。
る。
【００１６】
【実施例】次に本発明の装置の実施例及び本発明の方法
の２つの実施形態におけるそれの使用を、オットー機関
における一般式ＣrＨnＯkで表される空気とガソリンの
混合気の燃焼の例に即して説明する。ここで、明示すべ
きことには、本発明の装置の他の実施形態でも実施で
き、そして、本発明の方法を他の燃焼機関、例えば、デ
ィーゼル機関における燃料燃焼の検査とか、他の合成燃
料、例えば、ヨーロッパで酸素を含まない通常の燃料の
検査試験にも全く同様に適するということである。
の２つの実施形態におけるそれの使用を、オットー機関
における一般式ＣrＨnＯkで表される空気とガソリンの
混合気の燃焼の例に即して説明する。ここで、明示すべ
きことには、本発明の装置の他の実施形態でも実施で
き、そして、本発明の方法を他の燃焼機関、例えば、デ
ィーゼル機関における燃料燃焼の検査とか、他の合成燃
料、例えば、ヨーロッパで酸素を含まない通常の燃料の
検査試験にも全く同様に適するということである。
【００１７】図１に示す装置は、排気ガス導管１を有
し、該排気ガス導管１は、オットー機関ないし排気ガス
触媒の出力側に接続されており、前記排気ガス触媒は、
機関に後置接続されている。排気ガス導管１内には被加
熱前置触媒２が組込まれている。前置触媒中では排気ガ
スの酸化可能及び還元可能な成分が相互に反応し合う
（Ｏ2は、＞２００℃ではＨ２と反応し、＞２３０℃で
はＣＯと反応し、＞４００℃ではＨＣと反応し（不完
全）、そして、＞４５０℃ではＮＯも反応する）。即
ち、換言すれば、前置触媒は＞４５０℃で次のような作
用を有する、即ち、それの出力側にて、濃厚排気ガスの
場合、Ｏ2及びＮＯが存在しないようになり、そして、
稀薄排気ガスの場合、Ｈ2も、ＣＯも存在しないが、Ｎ
Ｏは（反応相手の欠除により）存在するようになるとい
う作用を有する。排気ガスの流動方向では前置触媒２の
後方で水蒸気の排出が行われる。導管は、ＩＲ−スペク
トロメータ４に達しており、このＩＲ−スペクトロメー
タ４では、ＣＯ2，ＨＣ及び−存在する場合には−ＣＯ
が測定される。排気ガスの流通方向で、ユニバーサルセ
ンサ５は、排気ガス導管１内にて、排気ガスによりさら
され得るように組込まれている。
し、該排気ガス導管１は、オットー機関ないし排気ガス
触媒の出力側に接続されており、前記排気ガス触媒は、
機関に後置接続されている。排気ガス導管１内には被加
熱前置触媒２が組込まれている。前置触媒中では排気ガ
スの酸化可能及び還元可能な成分が相互に反応し合う
（Ｏ2は、＞２００℃ではＨ２と反応し、＞２３０℃で
はＣＯと反応し、＞４００℃ではＨＣと反応し（不完
全）、そして、＞４５０℃ではＮＯも反応する）。即
ち、換言すれば、前置触媒は＞４５０℃で次のような作
用を有する、即ち、それの出力側にて、濃厚排気ガスの
場合、Ｏ2及びＮＯが存在しないようになり、そして、
稀薄排気ガスの場合、Ｈ2も、ＣＯも存在しないが、Ｎ
Ｏは（反応相手の欠除により）存在するようになるとい
う作用を有する。排気ガスの流動方向では前置触媒２の
後方で水蒸気の排出が行われる。導管は、ＩＲ−スペク
トロメータ４に達しており、このＩＲ−スペクトロメー
タ４では、ＣＯ2，ＨＣ及び−存在する場合には−ＣＯ
が測定される。排気ガスの流通方向で、ユニバーサルセ
ンサ５は、排気ガス導管１内にて、排気ガスによりさら
され得るように組込まれている。
【００１８】ユニバーサルセンサ５は、次のような公知
形式のセンサである、即ち、稀薄範囲では、限界電流セ
ンサとして作用し、濃厚範囲では逆の電流方向を有する
限界電流センサとして作用する公知形式のセンサであ
り、ここで、電流方向の極性反転が電子制御回路により
行われ、前記電子制御回路は、センサ内に含まれている
ネルンストセルの信号に応答する。
形式のセンサである、即ち、稀薄範囲では、限界電流セ
ンサとして作用し、濃厚範囲では逆の電流方向を有する
限界電流センサとして作用する公知形式のセンサであ
り、ここで、電流方向の極性反転が電子制御回路により
行われ、前記電子制御回路は、センサ内に含まれている
ネルンストセルの信号に応答する。
【００１９】図２は拡散チャネル１１と、限界電流−ポ
ンブセル１２とネルンストセル１３を有する斯様なセン
サを示し、前記ネルンストセル１３は、拡散チャネル中
の酸素分圧を、基準ガスチャネル１４中の基準空気に対
して測定する。通常４５０ｍＶのネルンスト電圧への制
御がなされ、その結果４５０ｍＶのネルンスト電圧に相
応する排気ガスの場合、測定電流は、０になる。稀薄領
域では、正の測定電流が得られ、濃厚領域では負の測定
電流が得られる。加熱はヒータ１５により行われる。
ンブセル１２とネルンストセル１３を有する斯様なセン
サを示し、前記ネルンストセル１３は、拡散チャネル中
の酸素分圧を、基準ガスチャネル１４中の基準空気に対
して測定する。通常４５０ｍＶのネルンスト電圧への制
御がなされ、その結果４５０ｍＶのネルンスト電圧に相
応する排気ガスの場合、測定電流は、０になる。稀薄領
域では、正の測定電流が得られ、濃厚領域では負の測定
電流が得られる。加熱はヒータ１５により行われる。
【００２０】そのようなユニバーサルセンサの典型的特
性カーブを図３に示す。ここで、正の横座標分岐（稀薄
領域）にてＯ2＋１／２ＮＯのｖｏｌ．％含有が、そし
て、Ｏ２不足の負の横座標分岐（濃厚領域）にて−Ｏ2
のｖｏｌ．％含有が、Ｉｐ（μＡ）に対してプロットさ
れている。前述の形式のユニバーサルセンサは、ガス体
Ｏ2，ＮＯ，Ｈ2，ＣＯ及びＨＣに対して敏感である。
性カーブを図３に示す。ここで、正の横座標分岐（稀薄
領域）にてＯ2＋１／２ＮＯのｖｏｌ．％含有が、そし
て、Ｏ２不足の負の横座標分岐（濃厚領域）にて−Ｏ2
のｖｏｌ．％含有が、Ｉｐ（μＡ）に対してプロットさ
れている。前述の形式のユニバーサルセンサは、ガス体
Ｏ2，ＮＯ，Ｈ2，ＣＯ及びＨＣに対して敏感である。
【００２１】稀薄領域では、被加熱前置触媒の後方にて
ユニバーサルセンサに関連するガスコンポーネントとし
て、主成分としてＯ2及びＮＯのわずかな成分が現れ、
そしてλ＝１の近傍で、ＨＣのわずかな成分が現れる。
Ｈ2は、稀薄領域では前置触媒の後方では現れない。ユ
ニバーサルセンサの電流指示Ｉｐは、稀薄領域では次の
通りである； Ｉｐ＝ＫO2［Ｏ2］＋ＫNO［ＮＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ａ） ここでは、［Ｏ2］等は、ｖｏｌ．％で表されるＯ2等の
測定された濃度であり、式（ａ）におけるＫＯ2等の値
は、知られており、又は校正測定により求め得るもので
あり、ここで、当該のガスコンポーネントにおけるセン
サ信号を測定するのである、換言すれば、単に、Ｏ2又
はＮＯ、ないし、式（ｂ）（以降参照）中のＫH2に対し
て、Ｈ2＋ＣＯ2又はＣＯ＋ＣＯ2ないしＨＣ＋ＣＯ2をし
てユニバーサルセンサのところを流過させるのである。
ユニバーサルセンサに関連するガスコンポーネントとし
て、主成分としてＯ2及びＮＯのわずかな成分が現れ、
そしてλ＝１の近傍で、ＨＣのわずかな成分が現れる。
Ｈ2は、稀薄領域では前置触媒の後方では現れない。ユ
ニバーサルセンサの電流指示Ｉｐは、稀薄領域では次の
通りである； Ｉｐ＝ＫO2［Ｏ2］＋ＫNO［ＮＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ａ） ここでは、［Ｏ2］等は、ｖｏｌ．％で表されるＯ2等の
測定された濃度であり、式（ａ）におけるＫＯ2等の値
は、知られており、又は校正測定により求め得るもので
あり、ここで、当該のガスコンポーネントにおけるセン
サ信号を測定するのである、換言すれば、単に、Ｏ2又
はＮＯ、ないし、式（ｂ）（以降参照）中のＫH2に対し
て、Ｈ2＋ＣＯ2又はＣＯ＋ＣＯ2ないしＨＣ＋ＣＯ2をし
てユニバーサルセンサのところを流過させるのである。
【００２２】要するに、ＣＯ−，ＨＣ−及びＮＯ−成分
及びＩｐを測定すれば、ユニバーサルセンサの信号から
Ｏ2を求め得る。
及びＩｐを測定すれば、ユニバーサルセンサの信号から
Ｏ2を求め得る。
【００２３】濃厚領域では前置触媒２の後方では、ＮＯ
も、Ｏ2も生じない。センサ関連のガスは、Ｈ２，ＣＯ
及びＨＣである。ユニバーサルセンサの電流指示Ｉｐは
次の通りである。
も、Ｏ2も生じない。センサ関連のガスは、Ｈ２，ＣＯ
及びＨＣである。ユニバーサルセンサの電流指示Ｉｐは
次の通りである。
【００２４】 Ｉｐ＝ＫH2［H2］−ＫCO［ＣＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ｂ） ＣＯ−およびHC−成分並びにＩｐが分かればＨ2を求め
ることができ、そして、従ってユニバーサルセンサをＨ
2−センサとして使用できる。
ることができ、そして、従ってユニバーサルセンサをＨ
2−センサとして使用できる。
【００２５】λ−値の決定、λ−値を求めること従っ
て、稀薄領域にてすべての所要の量が既知でとなり、そ
の結果λ−値をＢｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ式を介し
て求めることができる。
て、稀薄領域にてすべての所要の量が既知でとなり、そ
の結果λ−値をＢｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ式を介し
て求めることができる。
【００２６】１９７４年のＢｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅ
ｒの上記論文の第１８１頁におけるＢｒｅｔｔｓｃｈｎ
ｅｉｄｅｒ式（３７）は稀薄排気ガスの本事例に対して
下記の形態をとる。
ｒの上記論文の第１８１頁におけるＢｒｅｔｔｓｃｈｎ
ｅｉｄｅｒ式（３７）は稀薄排気ガスの本事例に対して
下記の形態をとる。
【００２７】λ＝Ａ／Ｂ； ここで、 Ａ＝｛［ＣＯ2］＋［Ｏ2］＋［（Ｈcv ／４）−（Ｏcv
／２）］［ＣＯ2］＋［ＮＯ］／２｝ Ｂ＝｛１＋ （Ｈcv ／４）−（Ｏcv ／２）｝・｛［Ｃ
Ｏ2］＋［ＨＣ］｝ ここで、［ＣＯ2］等は、ｖｏｌ．−％で表されるＣＯ2
の測定された濃度であり、Ｈcv及びＯcvは、燃料−質量
分析により求められる水素−炭素原子比ないし酸素−炭
素−原子比を意味する。詳細については前述のＢｒｅｔ
ｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒの論文を参照すること。
／２）］［ＣＯ2］＋［ＮＯ］／２｝ Ｂ＝｛１＋ （Ｈcv ／４）−（Ｏcv ／２）｝・｛［Ｃ
Ｏ2］＋［ＨＣ］｝ ここで、［ＣＯ2］等は、ｖｏｌ．−％で表されるＣＯ2
の測定された濃度であり、Ｈcv及びＯcvは、燃料−質量
分析により求められる水素−炭素原子比ないし酸素−炭
素−原子比を意味する。詳細については前述のＢｒｅｔ
ｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒの論文を参照すること。
【００２８】濃厚領域では測定された量−これらはモル
分率としてＸCO2，ＸCO，ＸHC及びＸH2で表される−か
ら下記のようにλ−値が計算ないし逆算される。
分率としてＸCO2，ＸCO，ＸHC及びＸH2で表される−か
ら下記のようにλ−値が計算ないし逆算される。
【００２９】図４の略示図に示したシェーマ、パターン
では機関に供給される下記物質材料の評価計算の様子が
示されている。
では機関に供給される下記物質材料の評価計算の様子が
示されている。
【００３０】− 水としてＷモルＨ2Ｏを含み得る燃
料ＣｒＨｎＯｋの１モル； − λ＝（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）モルＯ2； − ３．７６・λ（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）モルＮ2 − ４．７６・ｆ・λ（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）モルＨ
2Ｏ これは、Ｏ２及びＮ2と共に水蒸気として供給され得
る。ここで、ｆは、乾燥空気に対する絶対的な空気湿度
であり、シェーマ中では２１は、機関（触媒を含む）、
２２は被加熱前置触媒、２３はコンデンサ、凝縮器、２
４はモル分率ＸCO2，ＸCO，ＸHC，ＸH2の測定のための
測定機器を表す。
料ＣｒＨｎＯｋの１モル； − λ＝（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）モルＯ2； − ３．７６・λ（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）モルＮ2 − ４．７６・ｆ・λ（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）モルＨ
2Ｏ これは、Ｏ２及びＮ2と共に水蒸気として供給され得
る。ここで、ｆは、乾燥空気に対する絶対的な空気湿度
であり、シェーマ中では２１は、機関（触媒を含む）、
２２は被加熱前置触媒、２３はコンデンサ、凝縮器、２
４はモル分率ＸCO2，ＸCO，ＸHC，ＸH2の測定のための
測定機器を表す。
【００３１】機関の出力側には、総合モル数ＭMを以て
モル数ｍiMが現れ、被加熱前置触媒の出力側に、総合モ
ル数ＭBを以て、モル数ｍiBが現れ、コンデンサの出力
側に、総合モル数Ｍを以て、モル数ｍが現れる。モル分
率Ｘi＝ｍ／ＭはＣＯ，ＣＯ2，ＣXＨYＯZ（未燃焼炭化
水素）及びＨ2に対して測定される。機関入力側と被加
熱触媒の出力側との間に下記の物質バランス関係性を定
立する。
モル数ｍiMが現れ、被加熱前置触媒の出力側に、総合モ
ル数ＭBを以て、モル数ｍiBが現れ、コンデンサの出力
側に、総合モル数Ｍを以て、モル数ｍが現れる。モル分
率Ｘi＝ｍ／ＭはＣＯ，ＣＯ2，ＣXＨYＯZ（未燃焼炭化
水素）及びＨ2に対して測定される。機関入力側と被加
熱触媒の出力側との間に下記の物質バランス関係性を定
立する。
【００３２】 ｍCO2B＋ｍCOB＋ｘ・ｍHCB＝ｍ （１）Ｃ−バランス 平衡条件式 ｍN2B＋ １／２ ｍNOB＝ 3.76（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）λ （２）Ｎ２−バランス ｍH20B＋（ｙ／２）ｍHCB＋ｍH2B 平衡条件式 ＝ｎ／２＋ｗ＋４．７６・ｆ（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）λ （３）Ｈ２−バランス 平衡条件式 1/2ｍCOB0B＋ｍCO2B＋１／２ｍH20B＋１／２ ｍNOB ＋ｚ／２・ｍHCB ＝λ（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）＋ｗ／２＋（１／２）・４．７６（ｒ＋ｎ／４−ｋ ／２）ｆ・λ＋ｋ／２ （４）Ｏ２−バランス 平衡条件式 更に、機関入力側と、測定装置入力側との間にＣ−バラ
ンス平衡条件式が成立つ。
ンス平衡条件式が成立つ。
【００３３】 ｍCO2＋ｍCO＋ｘ・ｍHC＝ｍ （５） そして、測定装置入力側にて下記関係式が成立つ。
【００３４】 ｘｉ＝ ｍｉ ／ Ｍ （６） Ｈ2Ｏに対するモル数をＨ２−バランス平衡条件式とＯ2
−バランス平衡条件式とから計算し、相互に等置でき、
ここで、λ−値は、被加熱前置触媒の後方のＣＯ，ＣＯ
2，ＣXＨYＯZ及びＨ2のモル数の関数として得られる。
Ｈ2−バランス平衡条件式（３）から下記関係式が得ら
れる。
−バランス平衡条件式とから計算し、相互に等置でき、
ここで、λ−値は、被加熱前置触媒の後方のＣＯ，ＣＯ
2，ＣXＨYＯZ及びＨ2のモル数の関数として得られる。
Ｈ2−バランス平衡条件式（３）から下記関係式が得ら
れる。
【００３５】 ｍH20B＝ｎ／２−ｍH2B・（ｙ／２）・ｍHCB＋ｗ＋４，７６（ｒ＋ｎ／４−ｋ ／２）ｆ・λ （７） Ｏ２−バランス平衡条件式（４）から； ｍH20B＝２・λ（ｒ＋ ｎ／４−ｋ／２）−ｍCOB−２ｍCO2B−Ｚ・ｍHCB＋ｋ＋ ｗ＋４，７６（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）ｆ・λ （８） （７）＝（８）及びｍｉＢ＝ｍｉから下記が得られる。
【００３６】２・λ（ｒ＋ ｎ／４−ｋ／２）＝ｎ／２
＋ｍCO＋２ｍCO2＋ｚ・ｍHC−ｙ／２・ｍHC−ｍH2−ｋ そして、それにより、 λ＝（ｎ−２ｋ）／４（ｒ＋ ｎ／４−ｋ／２） ＋｛１／（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）｝・｛１／２ｍCO＋ｍCO2＋１／４（２ｚ−ｙ ）−１／２ ｍH2 ｝ （９） 被加熱前置触媒の後方のＣＯ，ＣＯ2，ＣXＨYＯZ及びＨ
2のモル数は、コンデンサの後方のモル数に等しい。前
記モル数は、ｍｉ＝Ｘ1・Ｍにより知得される。Ｍは、
ｍの知得及びＣＯ，ＣＯ2，ＣXＨYＯZ及びＨ2のモル分
率の測定により得られる。
＋ｍCO＋２ｍCO2＋ｚ・ｍHC−ｙ／２・ｍHC−ｍH2−ｋ そして、それにより、 λ＝（ｎ−２ｋ）／４（ｒ＋ ｎ／４−ｋ／２） ＋｛１／（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）｝・｛１／２ｍCO＋ｍCO2＋１／４（２ｚ−ｙ ）−１／２ ｍH2 ｝ （９） 被加熱前置触媒の後方のＣＯ，ＣＯ2，ＣXＨYＯZ及びＨ
2のモル数は、コンデンサの後方のモル数に等しい。前
記モル数は、ｍｉ＝Ｘ1・Ｍにより知得される。Ｍは、
ｍの知得及びＣＯ，ＣＯ2，ＣXＨYＯZ及びＨ2のモル分
率の測定により得られる。
【００３７】（５）及び（６）から下記が得られる。
【００３８】 Ｍ＝ｍ／（ＸCO2＋ＸCO＋Ｘ・ＸHC） （１０） そして、（１０）を（９）に代入すると、濃厚領域にお
けるλ値に対する下記式（１１）が得られる。
けるλ値に対する下記式（１１）が得られる。
【００３９】 λ＝（ｎ−２ｋ）／４（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２） ＋［ｍ／（ｒ＋ｎ／４−ｋ／２）］・［１／２ＸCO＋ＸCO2＋１／４（２ｚ−ｙ ）ＸHC−１／２ＸH2］／［（ＸCO2＋ＸCO＋Ｘ・ＸHC）］ （１１） 次に、λ−値を求める方法を１つの数値例−ここでは、
燃料がＯ2の不足を以て燃焼される−に即して更に明示
し、それにより、濃厚の排気ガスが生ぜしめられる。
燃料がＯ2の不足を以て燃焼される−に即して更に明示
し、それにより、濃厚の排気ガスが生ぜしめられる。
【００４０】事例：総和式（total formula）ＣＨ1.817
を有する燃料を基礎とする。この燃料は、オットー機関
にて乾燥した空気で燃焼される。機関からの排気ガス
は、触媒により、そして、引き続いて、例えば６００℃
の温度のもとで、被加熱前置触媒を通して導かれ、Ｏ2
及びＮＯが除去される。次いで、排気ガスは、コンデン
サを通って流され、このコンデンサにて、Ｏ℃のもと
で、水蒸気が完全に凝縮され、しかる後ＩＲ−スペクト
ロメータを通り、そして、ユニバーサルセンサへ流れ
る。
を有する燃料を基礎とする。この燃料は、オットー機関
にて乾燥した空気で燃焼される。機関からの排気ガス
は、触媒により、そして、引き続いて、例えば６００℃
の温度のもとで、被加熱前置触媒を通して導かれ、Ｏ2
及びＮＯが除去される。次いで、排気ガスは、コンデン
サを通って流され、このコンデンサにて、Ｏ℃のもと
で、水蒸気が完全に凝縮され、しかる後ＩＲ−スペクト
ロメータを通り、そして、ユニバーサルセンサへ流れ
る。
【００４１】ＩＲ−スペクトロメータにて、下記のｖｏ
ｌ．−％値が測定される。
ｌ．−％値が測定される。
【００４２】ＣＯ ＝２．６６５％ ＣＯ2＝１４．１５８％ ＣXＨY＝０，３９６％（ＣＨ2として評価されると；未
燃焼の炭化水素ＣXＨ Yにおける原子比Ｈ：Ｃは２：１と
推定される、それというのは、試行、試験にて明らかに
なった如く、使用されている燃料におけるよりいくらか
大であるからである。） ユニバーサルセンサは−２．４９９μＡの電流Ｉｐを呈
する。
燃焼の炭化水素ＣXＨ Yにおける原子比Ｈ：Ｃは２：１と
推定される、それというのは、試行、試験にて明らかに
なった如く、使用されている燃料におけるよりいくらか
大であるからである。） ユニバーサルセンサは−２．４９９μＡの電流Ｉｐを呈
する。
【００４３】式ｂ（明細書第６頁参照）から［Ｈ2］は
次のようにして得られる ［Ｈ2］＝｛Ｉp−ＫCO［ＣＯ］−ＫHC［ＣＨ2］｝／Ｋ
H2＝［２，４９９−２３９−１１９］／３８３＝５，５
９０％， 但し、ＫH2＝３８３μA、％Ｈ2当たり，ＫCO＝９０μ
Ａ、％ＣＯ当たりそして、ＫHC ＝３００μＡ、％ＣＨ2
当たり、が校正測定を用いて求められたものである。
次のようにして得られる ［Ｈ2］＝｛Ｉp−ＫCO［ＣＯ］−ＫHC［ＣＨ2］｝／Ｋ
H2＝［２，４９９−２３９−１１９］／３８３＝５，５
９０％， 但し、ＫH2＝３８３μA、％Ｈ2当たり，ＫCO＝９０μ
Ａ、％ＣＯ当たりそして、ＫHC ＝３００μＡ、％ＣＨ2
当たり、が校正測定を用いて求められたものである。
【００４４】式（１１）（明細書第１２頁参照）を用い
て、λ＝０．８１２が得られる。同じ実験的条件のもと
で、但し、Ｈ2測定なしで、ＣＯ＝２．６５５％，ＣＯ2
＝１４．１５８％ 及びＣＨ2＝０．３９６％を以てＢ
ｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ手法により計算ないし逆算
するとすればλ＝０．９０８の値が得られることとな
る。
て、λ＝０．８１２が得られる。同じ実験的条件のもと
で、但し、Ｈ2測定なしで、ＣＯ＝２．６５５％，ＣＯ2
＝１４．１５８％ 及びＣＨ2＝０．３９６％を以てＢ
ｒｅｔｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ手法により計算ないし逆算
するとすればλ＝０．９０８の値が得られることとな
る。
【００４５】当該の大きな差異、偏差は下記のことに基
因する、即ち、排気ガス触媒の後方の排気ガスにおいて
水性ガスの平衡定数Ｋｐがもはや３．６（排気生ガスに
おけるように）にならないということに基因する。
因する、即ち、排気ガス触媒の後方の排気ガスにおいて
水性ガスの平衡定数Ｋｐがもはや３．６（排気生ガスに
おけるように）にならないということに基因する。
【００４６】
【発明の効果】本発明により、水性成分のほかに、濃厚
排気ガスにおけるＨ2の成分、ないし稀薄排気ガスにお
けるＯ2の成分を含めた存在している排気ガスコンポー
ネントの成分を求めるための装置及び方法、並びにλ値
を求める際の前記方法の使用方法を提供することにあ
り、ここでそこから排気ガスサンプルの取出される場合
位置が任意に選択可能であり、そして、触媒における作
動条件、例えば温度、室内速度、触媒の状態燃料ないし
排気ガスの硫黄含有量に依存しないようにすることがで
きるという効果が奏される。
排気ガスにおけるＨ2の成分、ないし稀薄排気ガスにお
けるＯ2の成分を含めた存在している排気ガスコンポー
ネントの成分を求めるための装置及び方法、並びにλ値
を求める際の前記方法の使用方法を提供することにあ
り、ここでそこから排気ガスサンプルの取出される場合
位置が任意に選択可能であり、そして、触媒における作
動条件、例えば温度、室内速度、触媒の状態燃料ないし
排気ガスの硫黄含有量に依存しないようにすることがで
きるという効果が奏される。
【図１】本発明の装置の実施例のブロックダイヤグラム
の図。
の図。
【図２】本発明の装置におけるユニバーサルセンサの１
実施例の横断面略図。
実施例の横断面略図。
【図３】Ｏ2＋１／２ＮＯないし排気ガス中のＯ2不足分
のｖｏｌ．％に対してプロットされたユニバーサルセン
サの測定電流の特性図。
のｖｏｌ．％に対してプロットされたユニバーサルセン
サの測定電流の特性図。
【図４】機関入力側から測定装置入力側までの濃厚領域
における物質変換を明示するためのシェーマの図。
における物質変換を明示するためのシェーマの図。
１ 排気ガス導管 ２ 被加熱前置触媒 ３ コンデンサ凝縮器 ４ ＩＲ−スペクトロメータ ５ ユニバーサルセンサ １１ 拡散チャネル １２ 限界電流ポンプセル １３ ネルンストセル １４ 基準ガスチャネル １５ ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディートリッヒ アードルフ ドイツ連邦共和国 アルバースハウゼン イム ヴェタークロイツ 12 (72)発明者 ゲールハルト ヘッツェル ドイツ連邦共和国 シュツツトガルト マ ーレシュトラーセ 62 アー (72)発明者 ヨハン リーゲル ドイツ連邦共和国 ビーティッヒハイム− ビッシンゲン アイヒェンヴェーク 27
Claims (10)
- 【請求項１】 内燃機関用の排気ガス検査装置であっ
て、排気ガスの少なくとも一部がユニバーサルセンサの
ところを流過し、そして、ＩＲスペクロトメータ及び該
ＩＲスペクトロメータに−流動方向で見て−前置接続さ
れたコンデンサ、凝縮器を通って流れるように構成され
ている当該の検査装置において、 前記排気ガスは、当該の構成素子ないし機器に前置接続
された被加熱前置触媒を通って流れるように構成されて
いることを特徴とする内燃機関用の排気ガス検査装置。 - 【請求項２】 コンデンサ、凝縮器は付加的にユニバー
サルセンサに前置接続されていることを特徴とする請求
項１記載の装置。 - 【請求項３】 ユニバーサルセンサは、ＩＲ−スペクト
ロメータに−流動方向で−後置接続されていることを特
徴とする請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 例えば、請求項１項から３項までのうち
何れか１項記載の装置を使用した内燃機関用の排気ガス
検査方法において、 ＞４５０℃に加熱される前置触媒にて、還元可能な排気
ガスコンポーネント要素が、酸化可能な排気ガスコンポ
ーネント要素と反応せしめられ、そして、その際なお存
在しているコンポーネント要素のうち−水性成分を別と
して−ＣＯ2，ＨＣ及び場合によりＣＯの成分がそれ自
体公知形式で、例えば、ＩＲ−スペクトロメータにより
求められ、そして、−ＩＲ−スペクトロメータにて求め
られた成分の考慮下で−ユニバーサルセンサの信号か
ら、Ｈ2ないしＯ2＋１／２ＮＯの成分が求められるよう
にしたことを特徴とする内燃機関用の排気ガス検査方
法。 - 【請求項５】 例えば、請求項２又は３記載の装置を使
用した排気ガス検査方法において、 希薄領域にてＩＲ−スペクトロメータによりＣＯ2−及
びＨＣ成分が求められ、そして、下記の関係式（ａ）を
充足するユニバーサルセンサの信号を用いてＯ 2＋１／
２ＮＯの成分が求められる Ｉｐ＝ＫO2［Ｏ2］＋ＫNO［ＮＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ａ） ようにしたことを特徴とする請求項４記載の内燃機関用
の排気ガス検査方法。 - 【請求項６】 例えば請求項２又は３記載の装置を使用
した排気ガス検査方法において、濃厚領域にて、ＩＲ−
スペクトロメータによりＣＯ2−，ＣＯ−及びＨＣ−成
分が求められ、そして、下記関係式（ｂ）を充足するユ
ニバーサルセンサの信号を用いてＨ2の成分が求められ
る、 Ｉｐ＝−ＫH2［Ｈ2］−ＫCO［ＣＯ］−ＫHC［ＨＣ］ （ｂ） ようにしたことを特徴とする請求項４項記載の内燃機関
用の排気ガス検査方法。 - 【請求項７】 触媒中で温度が４５０〜７５０℃の値
に、例えばほぼ６００℃に調整セッティングされるよう
にしたことを特徴とする請求項４から６までのうちいず
れか１項記載の方法。 - 【請求項８】 その際存在している排気ガスのコンポー
ネント要素のうち、コンデンサ、凝縮器の後方に求めら
れた成分に基づきλ−値を計算ないし逆算するようにし
たことを特徴とする請求項５から７項までのうち何れか
１項記載の排気ガス検査方法の使用法。 - 【請求項９】 稀薄領域にてλ値は、Ｂｒｅｔｔｓｃｈ
ｎｅｉｄｅｒ式を用いて求められるようにしたことを特
徴とする請求項８記載の使用法。 - 【請求項１０】 濃厚領域にて、λ値は、機関入力側と
被加熱前置触媒の出力側との間のＨ2−，Ｃ−，Ｎ2−及
びＯ2−収支、バランスと、更に、機関入力側と測定装
置入力側との間のＣ−収支、バランスとを用いて求めら
れるようにしたことを特徴とする請求項８記載の使用
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19804985.4 | 1998-02-07 | ||
| DE19804985A DE19804985C1 (de) | 1998-02-07 | 1998-02-07 | Anordnung und Verfahren zur Abgasuntersuchung für Verbrennungsmotoren und Verwendung des Verfahrens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281573A true JPH11281573A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=7857009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11030132A Pending JPH11281573A (ja) | 1998-02-07 | 1999-02-08 | 内燃機関用の排気ガス検査装置及び検査方法並びに該検査方法の使用法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6192738B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11281573A (ja) |
| DE (1) | DE19804985C1 (ja) |
| IT (1) | IT1307669B1 (ja) |
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| DE202013103647U1 (de) | 2013-08-12 | 2013-09-02 | Aspect Imaging Ltd. | Ein System zum Online-Messen und Steuern von O2-Fraktion, CO-Fraktion und CO2-Fraktion |
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| US3696247A (en) * | 1970-11-12 | 1972-10-03 | Lionel D Mcintosh | Vehicle exhaust emissions analyzer |
| JP2714064B2 (ja) * | 1988-11-11 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | 空燃比測定用検出器 |
| US5285676A (en) * | 1992-08-03 | 1994-02-15 | Motorola, Inc. | Air-fuel ratio measurement apparatus and method therefor |
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| DE4235225C2 (de) * | 1992-10-13 | 1994-11-10 | Iris Gmbh Infrared & Intellige | Sensoranordnung und Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators |
| US5450749A (en) * | 1993-08-25 | 1995-09-19 | Wci Outdoor Products, Inc. | Gas sampling method and dilution tunnel therefor |
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| US5475223A (en) * | 1994-04-25 | 1995-12-12 | Ford Motor Company | System for monitoring exhaust gas composition |
| JP3257319B2 (ja) * | 1995-01-30 | 2002-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比検出装置および方法 |
| DE29504088U1 (de) * | 1995-03-10 | 1996-07-11 | Palocz-Andresen, Michael, Dr.-Ing.habil., 20459 Hamburg | On-Board-Diagnose-/OBD/-Vorrichtung im Mikromaßstab zur kontinuierlichen Messung des Schadstoffaustrages aus Kraftfahrzeugen |
| DE19541516C2 (de) * | 1995-11-08 | 2000-03-30 | Alfred Leipertz | Vorrichtung zur optischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration und deren Änderung im Abgas eines Verbrennungssystems zur Kontrolle und/oder Regelung des Verbrennungsprozesses |
| JP3868041B2 (ja) * | 1996-06-25 | 2007-01-17 | 日本特殊陶業株式会社 | 空燃比検出装置 |
| JP3420932B2 (ja) * | 1997-04-25 | 2003-06-30 | 株式会社デンソー | ガス濃度センサの素子抵抗検出方法 |
-
1998
- 1998-02-07 DE DE19804985A patent/DE19804985C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-02-04 US US09/244,933 patent/US6192738B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-04 IT IT1999MI000215A patent/IT1307669B1/it active
- 1999-02-08 JP JP11030132A patent/JPH11281573A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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