JPH11344468A - Combustible gas sensor and apparatus for measuring concentration of combustible gas - Google Patents

Combustible gas sensor and apparatus for measuring concentration of combustible gas

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JPH11344468A
JPH11344468A JP10151628A JP15162898A JPH11344468A JP H11344468 A JPH11344468 A JP H11344468A JP 10151628 A JP10151628 A JP 10151628A JP 15162898 A JP15162898 A JP 15162898A JP H11344468 A JPH11344468 A JP H11344468A
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concentration
electrode
measuring
oxygen
gas
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JP10151628A
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Shigeki Hamaguchi
茂樹 浜口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure the concn. of combustible gas such as hydrocarbon or the like without being affected by atompshere conditions, in a combustible gas sensor measuring the concn. of the combustible gas. SOLUTION: Since all of electrodes 22b, 22c, 22d with different oxidation catalytic activity to combustible gas are present in one measuring chamber 4a in the diffusion of a gas to be measured to the measuring chamber 4a, the shape of the diffusion passage inclusive of the diffusion limiting hole 20b or porous member 32 up to the measuring chamber 4a, the shape or arrangement of the measuring chamber 4a and atmospheric conditions such as temp. or the like can made perfectly equal with each other in the measurement by all of the electrodes 22b, 22c, 22d. Therefore, diffusion states can be allowed to perfectly coincide with each other. As a result, causality of an error can be perfectly removed by the calculation of the difference between current values, and the accurate concn. of methane, that of hydrocarbon other than methane and that of all of hydrocarbons can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可燃性ガスセンサ
およびこの可燃性ガスセンサを用いた可燃性ガス濃度測
定装置に関する。
The present invention relates to a flammable gas sensor and a flammable gas concentration measuring device using the flammable gas sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、内燃機関等において、燃焼制御を
精密に行うためや三元触媒の浄化性能の判定等のため
に、排気内の炭化水素等の可燃性ガス濃度を測定する装
置が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an apparatus for measuring the concentration of flammable gas such as hydrocarbons in exhaust gas for performing precise combustion control and determining the purifying performance of a three-way catalyst in an internal combustion engine or the like. Have been.

【0003】例えば、特開平5−264501号公報、
特開平5−322844号公報、特開平9−29236
3号公報等では、炭化水素を酸化する触媒活性のある電
極等を備えた測定素子と炭化水素を酸化する触媒活性の
ない電極等を備えた測定素子とを設けて、測定素子個々
に測定を行い、測定される酸素濃度の違いから炭化水素
濃度を求めている。
[0003] For example, JP-A-5-264501,
JP-A-5-322844, JP-A-9-29236
In Japanese Patent Publication No. 3 and the like, a measuring element having an electrode or the like having catalytic activity for oxidizing hydrocarbons and a measuring element having an electrode or the like having no catalytic activity for oxidizing hydrocarbons are provided. Then, the hydrocarbon concentration is determined from the difference in the measured oxygen concentration.

【0004】この内でも、特開平5−264501号公
報および特開平9−292363号公報に示した酸素濃
淡電池型と限界電流型とを組み合わせたものは、特に広
い空燃比の範囲での測定が可能である。
Among them, the combination of the oxygen concentration cell type and the limiting current type disclosed in JP-A-5-264501 and JP-A-9-292363 has a problem that the measurement is particularly performed in a wide range of the air-fuel ratio. It is possible.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような酸
素濃淡電池型と限界電流型とを組み合わせた広域空燃比
センサにおいて、測定値が不正確になりやすいという問
題点が存在した。これは、次の理由によるものと考えら
れる。
However, in such a wide-range air-fuel ratio sensor combining the oxygen concentration cell type and the limiting current type, there has been a problem that the measured value tends to be inaccurate. This is considered to be due to the following reasons.

【0006】すなわち、広域空燃比センサは、酸素ポン
プにより、被測定空間から測定室に拡散してくる被測定
ガス内の酸素を外部に汲み出したり、逆に測定室内に酸
素を汲み入れたりする際に、酸素濃淡電池の電圧が基準
電圧となった時の酸素ポンプの電流値を測定し、この電
流値に基づいて酸素濃度を測定するものである。
That is, the wide-area air-fuel ratio sensor uses an oxygen pump to pump oxygen in the gas to be measured diffused from the space to be measured into the measurement chamber to the outside, or conversely, to pump oxygen into the measurement chamber. Then, the current value of the oxygen pump when the voltage of the oxygen concentration cell becomes the reference voltage is measured, and the oxygen concentration is measured based on this current value.

【0007】そして、炭化水素を測定するには、拡散し
てくる被測定ガス内の炭化水素を酸化できる測定室と、
酸化できない測定室とを設けて、個々に酸素ポンプの電
流値を測定し、その測定値の差から炭化水素濃度を求め
ている。
In order to measure hydrocarbons, a measuring chamber capable of oxidizing hydrocarbons in the gas to be measured which diffuses,
A measurement chamber that cannot be oxidized is provided, and the current value of the oxygen pump is individually measured, and the hydrocarbon concentration is determined from the difference between the measured values.

【0008】このような測定においては、被測定ガスの
測定室への拡散は、測定室までのガス拡散制限部を含め
た拡散通路の形状、測定室の形状や配置等の微妙な違い
により大きく左右される。従来のごとく、測定素子を2
つ形成した場合には、測定素子の形状を完全に一致させ
ることが困難であるとともに、2つ形成したために、そ
の配置は自ずと異なるものとなり、被測定ガスの流れに
微妙に差が生じることは避けられない。更に、温度等の
雰囲気条件も異なってしまう。このように両測定素子を
全く同じ条件で測定することが不可能となる。
In such a measurement, the diffusion of the gas to be measured into the measurement chamber is greatly affected by subtle differences in the shape of the diffusion passage including the gas diffusion restricting portion up to the measurement chamber, and the shape and arrangement of the measurement chamber. It depends. As before, two measuring elements
When two are formed, it is difficult to completely match the shapes of the measuring elements, and since two are formed, their arrangements are naturally different, and a slight difference occurs in the flow of the gas to be measured. Unavoidable. Furthermore, atmospheric conditions, such as temperature, will also differ. Thus, it becomes impossible to measure both measurement elements under exactly the same conditions.

【0009】このため、両測定素子の酸素ポンプの電流
値には、配置や形状の微妙な差による誤差因子が無視で
きない値で含まれ、正確な炭化水素濃度の測定が困難と
なる。
For this reason, the current values of the oxygen pumps of both measuring elements include error factors due to subtle differences in arrangement and shape, which cannot be ignored, making it difficult to measure the hydrocarbon concentration accurately.

【0010】本発明は、上述したごとくの炭化水素等の
可燃性ガス濃度を測定する可燃性ガスセンサにおいて、
正確に濃度を測定することを目的とする。
The present invention relates to a flammable gas sensor for measuring the concentration of flammable gas such as hydrocarbon as described above.
The purpose is to measure the concentration accurately.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1の可燃性ガスセ
ンサは、ガス拡散制限部を介して被測定空間とガス交換
可能な測定室と、電流値に応じた量の酸素を前記測定室
へ汲み入れる酸素ポンピング手段と、前記測定室内に配
置された複数の第1電極と基準酸素濃度空間内に配置さ
れた第2電極とを備え、前記第1電極と前記第2電極と
の間の酸素濃度差に応じた起電力を発生する濃淡電池と
を備え、前記濃淡電池の複数の第1電極は、可燃性ガス
に対する酸化触媒活性において少なくとも2種類存在す
ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flammable gas sensor, comprising: a measurement chamber capable of exchanging gas with a space to be measured via a gas diffusion restricting unit; Oxygen pumping means for pumping, a plurality of first electrodes disposed in the measurement chamber, and a second electrode disposed in a reference oxygen concentration space, wherein oxygen between the first electrode and the second electrode is provided. And a concentration cell that generates an electromotive force corresponding to the concentration difference, wherein the plurality of first electrodes of the concentration cell have at least two types of oxidation catalyst activities for combustible gas.

【0012】このように、1つの測定室内に、可燃性ガ
スに対する酸化触媒活性において少なくとも2種類存在
する第1電極を配置しているので、1つの種類の酸化触
媒活性の第1電極と第2電極とを酸素濃淡電池として前
記酸素ポンピング手段の電流値を測定し、更に、他の種
類の酸化触媒活性の第1電極と第2電極とを酸素濃淡電
池として前記酸素ポンピング手段の電流値を測定するこ
とで、2種類以上の電流値を得て、それらの差を求めれ
ば、可燃性ガスの種類別の濃度を測定することができ
る。しかも、可燃性ガスに対する酸化触媒活性の異なる
第1電極はすべて1つの測定室内に存在するので、被測
定ガスの測定室への拡散は、いずれの第1電極の使用に
おいても、測定室までのガス拡散制限部を含めた拡散通
路の形状、測定室の形状や配置、温度等を完全に一致さ
せることができる。このため、拡散状態を完全に一致さ
せることができる。
As described above, since the first electrodes having at least two types of oxidation catalyst activities for combustible gas are arranged in one measurement chamber, the first electrode and the second electrode having one type of oxidation catalyst activity are arranged. The current value of the oxygen pumping means is measured using an electrode as an oxygen concentration cell, and the current value of the oxygen pumping means is measured using the first and second electrodes having other types of oxidation catalyst activities as oxygen concentration cells. Then, if two or more types of current values are obtained and their difference is determined, the concentration of each type of combustible gas can be measured. Moreover, since all the first electrodes having different oxidation catalytic activities for the flammable gas are present in one measurement chamber, the diffusion of the gas to be measured into the measurement chamber is limited to the measurement chamber even when any of the first electrodes is used. The shape of the diffusion path including the gas diffusion restricting section, the shape and arrangement of the measurement chamber, the temperature, and the like can be completely matched. Therefore, the diffusion states can be completely matched.

【0013】したがって、酸素ポンピング手段の電流値
間の差の計算にて、雰囲気条件に起因する誤差要因を完
全に除くことができ、正確な可燃性ガス濃度を得ること
ができる。
Therefore, in the calculation of the difference between the current values of the oxygen pumping means, an error factor due to the atmospheric conditions can be completely eliminated, and an accurate flammable gas concentration can be obtained.

【0014】請求項2の可燃性ガスセンサにおいては、
その測定対象である前記可燃性ガスとしては炭化水素で
ある。このため炭化水素の濃度を正確に測定することが
できる。
In the flammable gas sensor according to the second aspect,
The flammable gas to be measured is a hydrocarbon. Therefore, the concentration of the hydrocarbon can be accurately measured.

【0015】請求項3の可燃性ガスセンサにおいては、
前記濃淡電池の複数の第1電極は、炭化水素に対する酸
化触媒活性がない電極、メタンを除いた炭化水素に対す
る酸化触媒活性がある電極、およびメタンを含む炭化水
素に対する酸化触媒活性がある電極を備えていることを
特徴とする。
In the flammable gas sensor according to a third aspect,
The plurality of first electrodes of the concentration cell include an electrode having no oxidation catalyst activity for hydrocarbons, an electrode having oxidation catalyst activity for hydrocarbons other than methane, and an electrode having oxidation catalyst activity for hydrocarbons containing methane. It is characterized by having.

【0016】このように、3種類の第1電極を用いるこ
とにより、炭化水素以外の可燃性ガスの濃度、メタンの
濃度、メタン以外の炭化水素の濃度、および全炭化水素
の濃度の内の1つ以上を正確に求めることができる。
As described above, by using three types of first electrodes, one of the concentrations of the combustible gas other than hydrocarbons, the concentration of methane, the concentration of hydrocarbons other than methane, and the concentration of all hydrocarbons is obtained. More than one can be determined accurately.

【0017】請求項4の可燃性ガス濃度測定装置は、請
求項1〜3のいずれかに記載の可燃性ガスセンサを用い
た可燃性ガス濃度測定装置であって、前記酸素ポンピン
グ手段に対する電流値を調整する酸素ポンピング量制御
手段と、前記酸化触媒活性の種類毎に、前記濃淡電池の
第1電極と前記第2電極との間の起電力を検出する濃淡
電池電圧検出手段と、前記酸化触媒活性の種類毎に、前
記酸素ポンピング量制御手段にて前記酸素ポンピング手
段に対する電流値を変更させて、前記濃淡電池電圧検出
手段にて検出される起電力が基準電圧範囲内になった時
の前記電流値を測定する電流値測定手段と、前記電流値
測定手段にて測定された前記酸化触媒活性の種類に対応
する電流値間の差に基づいて、可燃性ガスの種類別の濃
度を測定する濃度測定手段とを備えたことを特徴とす
る。
A flammable gas concentration measuring apparatus according to a fourth aspect is a flammable gas concentration measuring apparatus using the flammable gas sensor according to any one of the first to third aspects, wherein a current value to the oxygen pumping means is measured. Oxygen pumping amount control means for adjusting; concentration cell voltage detection means for detecting an electromotive force between the first electrode and the second electrode of the concentration cell for each type of oxidation catalyst activity; For each type, the current value for the oxygen pumping means is changed by the oxygen pumping amount control means, and the current when the electromotive force detected by the concentration cell voltage detecting means falls within a reference voltage range is changed. Current value measuring means for measuring the value, and a concentration for measuring the concentration of each combustible gas based on the difference between the current values corresponding to the type of the oxidation catalyst activity measured by the current value measuring means. Characterized by comprising a constant section.

【0018】電流値測定手段が、酸化触媒活性の種類毎
に、酸素ポンピング量制御手段にて酸素ポンピング手段
に対する電流値を変更させて、前記濃淡電池電圧検出手
段にて検出される起電力が基準電圧範囲内になった時の
前記電流値を測定する。このことにより、第1電極にお
ける酸化触媒活性の種類毎に電流値が得られる。そし
て、電流値測定手段にて測定された酸化触媒活性の種類
に対応する電流値の間の差に基づいて、可燃性ガスの種
類別の濃度を測定する。
The current value measuring means changes the current value for the oxygen pumping means by the oxygen pumping amount control means for each type of oxidation catalyst activity, and the electromotive force detected by the concentration cell voltage detecting means is used as a reference. The current value when the voltage falls within the voltage range is measured. Thus, a current value is obtained for each type of oxidation catalyst activity in the first electrode. Then, based on the difference between the current values corresponding to the type of the oxidation catalyst activity measured by the current value measuring means, the concentration of each combustible gas is measured.

【0019】可燃性ガス濃度測定装置は、前述したごと
く、可燃性ガスに対する酸化触媒活性の異なる第1電極
がすべて1つの測定室内に存在する可燃性ガスセンサを
用いているため、測定された電流値間の差を計算する場
合に、第1電極がすべて同一雰囲気であるによって測定
誤差が相殺されて、可燃性ガスの種類別の濃度を正確に
測定することができる。
As described above, the flammable gas concentration measuring apparatus uses the flammable gas sensor in which all the first electrodes having different oxidation catalytic activities for the flammable gas are present in one measuring chamber, and thus the measured current value is measured. When calculating the difference between the first and second electrodes, the measurement errors are offset by the fact that the first electrodes are all in the same atmosphere, so that the concentration of each combustible gas can be accurately measured.

【0020】請求項5の可燃性ガス濃度測定装置は、請
求項4の構成に対して、前記酸素ポンピング量制御手段
による前記酸素ポンピング手段に対する電流値の調整を
停止させて、前記濃淡電池電圧検出手段にて検出される
いずれかの起電力から可燃性ガスの存在を測定する可燃
性ガス測定手段と、前記可燃性ガス測定手段にて可燃性
ガスが存在すると測定された場合に、前記酸素ポンピン
グ量制御手段、前記電流値測定手段および前記濃度測定
手段の作動を行わせる濃度測定実行手段とを備えたこと
を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the flammable gas concentration measuring apparatus according to the fourth aspect, the control of the current value for the oxygen pumping means by the oxygen pumping amount control means is stopped to detect the concentration cell voltage. A combustible gas measuring means for measuring the presence of a combustible gas from any of the electromotive forces detected by the means; and the oxygen pumping means when the combustible gas measuring means determines that the combustible gas is present. It is characterized by comprising a quantity control means, a density measurement execution means for operating the current value measurement means and the density measurement means.

【0021】このように、前記酸素ポンピング量制御手
段、前記電流値測定手段および前記濃度測定手段を作動
して可燃性ガスの濃度を求める前に、可燃性ガス測定手
段にて、可燃性ガスの存在を前記濃淡電池の起電力にて
得て、その起電力の値が可燃性ガスの存在を示せば、濃
度測定実行手段により、酸素ポンピング量制御手段、電
流値測定手段および濃度測定手段を作動して可燃性ガス
の濃度を求める。
As described above, before the oxygen pumping amount control means, the current value measuring means and the concentration measuring means are operated to determine the concentration of the flammable gas, the flammable gas measuring means The presence is obtained by the electromotive force of the concentration cell, and if the value of the electromotive force indicates the presence of flammable gas, the oxygen pumping amount control means, the current value measuring means, and the concentration measuring means are operated by the concentration measurement executing means. To determine the concentration of flammable gas.

【0022】したがって、濃淡電池により可燃性ガスが
存在しないと判定されれば、濃淡電池の起電力のみの検
出に比較して時間のかかる酸素ポンピング量制御手段、
電流値測定手段および濃度測定手段の作動による可燃性
ガスの濃度測定処理を行う必要が無くなる。このため、
酸素ポンピング量制御手段、電流値測定手段および濃度
測定手段を作動させる電子回路の機能を他の処理に振り
分けられて全体の処理が迅速化され、あるいは余計な電
気エネルギーを消費しなくても済む。
Therefore, if it is determined by the concentration cell that no flammable gas is present, the oxygen pumping amount control means takes longer time than the detection of only the electromotive force of the concentration cell,
It is not necessary to perform the process of measuring the concentration of the combustible gas by operating the current value measuring means and the concentration measuring means. For this reason,
The functions of the electronic circuit for operating the oxygen pumping amount control means, the current value measurement means, and the concentration measurement means are assigned to other processing, so that the entire processing is speeded up or unnecessary electric energy is not consumed.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】[実施の形態1]図1は、上述し
た発明が適用された可燃性ガス濃度測定装置2の構成を
示すブロック図である。この可燃性ガス濃度測定装置2
は、例えば、内燃機関の排気中の可燃性ガス濃度を測定
するものである。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a combustible gas concentration measuring apparatus 2 to which the above-described invention is applied. This combustible gas concentration measuring device 2
Is for measuring the concentration of combustible gas in the exhaust gas of an internal combustion engine, for example.

【0024】可燃性ガス濃度測定装置2は、可燃性ガス
センサとしての炭化水素ガスセンサ4、各種回路6〜1
6および電子制御ユニット(ECU)18を備えてい
る。ここで、炭化水素ガスセンサ4は断面図として示さ
れている。
The flammable gas concentration measuring device 2 comprises a hydrocarbon gas sensor 4 as a flammable gas sensor, various circuits 6-1.
6 and an electronic control unit (ECU) 18. Here, the hydrocarbon gas sensor 4 is shown as a sectional view.

【0025】この炭化水素ガスセンサ4は、図2の展開
図に示すごとく、ポンピングセル20、検出セル22お
よびヒータ24を備えている。ポンピングセル20は、
平板状のジルコニアを主成分とする固体電解質の板状体
20aに拡散制限孔20bを形成し、この拡散制限孔2
0bの周囲には、上面側に測定電極20cが、下面側に
基準電極20dが形成されている。これらの電極20
c,20dは炭化水素の酸化触媒とはならない例えば金
等の金属にて形成されている。これらの電極20c,2
0dのリード部20e,20fは、基部側に存在する図
示していない端子まで延びている。
The hydrocarbon gas sensor 4 includes a pumping cell 20, a detection cell 22, and a heater 24, as shown in an expanded view of FIG. The pumping cell 20
A diffusion limiting hole 20b is formed in a plate-like solid electrolyte 20a containing zirconia as a main component.
Around 0b, a measurement electrode 20c is formed on the upper surface side, and a reference electrode 20d is formed on the lower surface side. These electrodes 20
c and 20d are formed of a metal such as gold, which does not become a hydrocarbon oxidation catalyst. These electrodes 20c, 2
The lead portions 20e and 20f of 0d extend to terminals (not shown) existing on the base side.

【0026】検出セル22は、平板状のジルコニアを主
成分とする固体電解質の板状体22aに、上面側に炭化
水素に対する酸化触媒活性の異なる3つの電極22b,
22c,22dが、下面側に基準電極22eが形成され
ている。これらの電極22b,22c,22dは、白金
を主成分として形成されているが、炭化水素に対してす
る酸化触媒としての活性が、後述するごとくそれぞれ異
なるように処理されている。また、基準電極22eは例
えば金や白金等の金属にて形成されている。これらの電
極22b,22c,22d,22eのリード部22f,
22g,22h,22iは、基部側に存在する図示して
いない端子まで延びている。
The detection cell 22 comprises a plate-like solid electrolyte 22a containing zirconia as a main component and three electrodes 22b, 22b,
Reference numerals 22c and 22d have a reference electrode 22e formed on the lower surface side. These electrodes 22b, 22c, and 22d are formed with platinum as a main component, but are processed so that the activity as an oxidation catalyst for hydrocarbons differs from each other as described later. The reference electrode 22e is formed of a metal such as gold or platinum. The lead portions 22f, 22f, of these electrodes 22b, 22c, 22d, 22e
22g, 22h and 22i extend to terminals (not shown) located on the base side.

【0027】ヒータ24は、平板状のアルミナ等の絶縁
性セラミックからなる板状体24a上に、ヒータ線24
bが形成されている。ヒータ線24bの両端のリード部
24c,24dは基部側に存在する図示していない端子
まで延びている。
The heater 24 is provided with a heater wire 24 on a flat plate-like body 24a made of an insulating ceramic such as alumina.
b is formed. Lead portions 24c and 24d at both ends of the heater wire 24b extend to terminals (not shown) existing on the base side.

【0028】ポンピングセル20と検出セル22との間
には、アルミナ等の絶縁性セラミックからなるスペーサ
26が配置される。スペーサ26には、ポンピングセル
20の下面に存在する基準電極20dと拡散制限孔20
bとが露出するように、更に、検出セル22の上面に存
在する3つの電極22b,22c,22dが露出するよ
うに矩形孔26aが形成されている。この矩形孔26a
は図1における測定室4aに相当する。
A spacer 26 made of an insulating ceramic such as alumina is disposed between the pumping cell 20 and the detection cell 22. The spacer 26 has a reference electrode 20 d on the lower surface of the pumping cell 20 and a diffusion limiting hole 20.
In addition, a rectangular hole 26a is formed so that three electrodes 22b, 22c, and 22d present on the upper surface of the detection cell 22 are exposed so that the electrode b is exposed. This rectangular hole 26a
Corresponds to the measurement chamber 4a in FIG.

【0029】検出セル22とヒータ24との間には、ア
ルミナ等の絶縁性セラミックからなる2つのスペーサ2
8,30が配置される。この内、検出セル22側のスペ
ーサ28には検出セル22の下面に存在する基準電極2
2eが露出するように矩形孔28aが形成されている。
この矩形孔28aは図1における基準酸素濃度空間とし
ての大気室4bに相当する。この矩形孔28aは基部側
に延びる気体通路28bにより大気に開放されている。
Between the detection cell 22 and the heater 24, two spacers 2 made of an insulating ceramic such as alumina are used.
8, 30 are arranged. Of these, the spacer 28 on the side of the detection cell 22 has the reference electrode 2 on the lower surface of the detection cell 22.
A rectangular hole 28a is formed so that 2e is exposed.
This rectangular hole 28a corresponds to the atmospheric chamber 4b as the reference oxygen concentration space in FIG. The rectangular hole 28a is open to the atmosphere by a gas passage 28b extending toward the base.

【0030】なお、スペーサ28とヒータ24との間に
は、孔の存在しないスペーサ30が存在するので、ヒー
タ線24bは大気室4bに露出することはない。また、
ポンピングセル20の上面に存在する測定電極20cお
よび拡散制限孔20bは、その上からアルミナ等の絶縁
性の多孔質体32が覆うことで保護され、目詰まり等に
よる性能劣化を防止している。
Since there is a spacer 30 having no hole between the spacer 28 and the heater 24, the heater wire 24b is not exposed to the atmosphere chamber 4b. Also,
The measurement electrode 20c and the diffusion limiting hole 20b present on the upper surface of the pumping cell 20 are protected by covering with an insulating porous body 32 such as alumina from above, thereby preventing performance degradation due to clogging or the like.

【0031】炭化水素ガスセンサ4は上述した配列で積
層されて焼成されることにより形成される。ここで、炭
化水素に対する酸化触媒活性の異なる3つの電極22
b,22c,22dは、炭化水素非感受性電極22b、
メタン非感受性電極22cおよび炭化水素感受性電極2
2dに区別される。炭化水素非感受性電極22bは、最
も触媒能が低く、水素および一酸化炭素に対しては酸化
触媒活性を有するが、炭化水素には触媒活性を有さない
電極である。メタン非感受性電極22cは、次に触媒能
が低く、水素、一酸化炭素および炭化水素(メタンを除
く)に対しては酸化触媒活性を有するが、メタンには触
媒活性を有さない電極である。炭化水素感受性電極22
dは、最も酸化触媒能が高く、水素、一酸化炭素および
全炭化水素に対して酸化触媒活性を有するものである。
The hydrocarbon gas sensor 4 is formed by laminating and firing in the above arrangement. Here, three electrodes 22 having different oxidation catalytic activities for hydrocarbons are used.
b, 22c, 22d are hydrocarbon insensitive electrodes 22b,
Methane-insensitive electrode 22c and hydrocarbon-sensitive electrode 2
2d. The hydrocarbon-insensitive electrode 22b has the lowest catalytic ability and has an oxidation catalytic activity for hydrogen and carbon monoxide, but has no catalytic activity for hydrocarbons. The methane-insensitive electrode 22c is an electrode having the second lowest catalytic activity and has an oxidation catalytic activity for hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbons (excluding methane), but has no catalytic activity for methane. . Hydrocarbon sensitive electrode 22
d has the highest oxidation catalytic activity and has oxidation catalytic activity on hydrogen, carbon monoxide and all hydrocarbons.

【0032】これら3つの電極22b,22c,22d
は、共に白金をベースに形成されているが、炭化水素非
感受性電極22bおよびメタン非感受性電極22cにつ
いては、原料段階で白金ペースト中に炭化水素酸化触媒
能を低下あるいは不活性化させる鉛、金、銀、ニッケル
等の金属を配合比を変えて配合して炭化水素ガスセンサ
4を焼成し、その後に熱処理で揮散させたり水素ガス処
理により、触媒活性の程度を調整して実現することがで
きる。炭化水素感受性電極22dは、白金ペーストその
ままを用いて形成したものである。
The three electrodes 22b, 22c, 22d
Are formed on the basis of platinum, but for the hydrocarbon-insensitive electrode 22b and the methane-insensitive electrode 22c, lead and gold which reduce or inactivate the hydrocarbon oxidation catalytic activity in the platinum paste at the raw material stage. The hydrocarbon gas sensor 4 can be realized by baking the hydrocarbon gas sensor 4 by blending metals such as silver, nickel, and the like at different blending ratios, and thereafter volatilizing by heat treatment or hydrogen gas treatment. The hydrocarbon sensitive electrode 22d is formed using a platinum paste as it is.

【0033】上述したごとく積層されて形成された炭化
水素ガスセンサ4に備えられた電極の内、測定電極20
cには電流供給回路6から調整された電流が供給され、
測定電極20cと基準電極20dとの間に流される。こ
の電流供給回路6により流される電流量は、電流検出回
路8にて検出される。
Of the electrodes provided in the hydrocarbon gas sensor 4 formed by lamination as described above, the measurement electrode 20
c is supplied with the adjusted current from the current supply circuit 6,
The current flows between the measurement electrode 20c and the reference electrode 20d. The amount of current flowing by the current supply circuit 6 is detected by the current detection circuit 8.

【0034】炭化水素に対する酸化触媒活性の異なる3
つの電極22b〜22dと基準電極22eとの間に生じ
る起電力は、炭化水素非感受性電極22bについては第
1起電力検出回路12、メタン非感受性電極22cにつ
いては第2起電力検出回路14、および炭化水素感受性
電極22dについては第3起電力検出回路16により検
出される。
3 different oxidation catalyst activities for hydrocarbons
The electromotive force generated between the two electrodes 22b to 22d and the reference electrode 22e includes a first electromotive force detection circuit 12 for the hydrocarbon insensitive electrode 22b, a second electromotive force detection circuit 14 for the methane insensitive electrode 22c, and The third electromotive force detection circuit 16 detects the hydrocarbon-sensitive electrode 22d.

【0035】ヒータ線24bには、加熱回路10から電
力が供給されて発熱し、炭化水素ガスセンサ4全体を測
定可能温度まで昇温させる。ECU18は、中央処理制
御装置(CPU)18a、後述する可燃性ガス種類別濃
度測定処理のプログラムやマップ等を予め記憶した読出
専用メモリ(ROM)18b、CPU18aの演算結果
等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)1
8c、予め記憶されたデータ等を保存するバックアップ
RAM18d等を備えているとともに、入力回路18e
および出力回路18fを備えている。また、上記各部1
8a〜18fの間は、バス18gによって接続されてい
る。
Electric power is supplied to the heater wire 24b from the heating circuit 10 to generate heat, thereby raising the temperature of the entire hydrocarbon gas sensor 4 to a measurable temperature. The ECU 18 includes a central processing controller (CPU) 18a, a read-only memory (ROM) 18b in which a program and a map of a concentration measurement process for each kind of flammable gas, which will be described later, are stored in advance, and a random access for temporarily storing calculation results of the CPU 18a. Memory (RAM) 1
8c, a backup RAM 18d for storing previously stored data and the like, and an input circuit 18e.
And an output circuit 18f. In addition, each part 1
8a to 18f are connected by a bus 18g.

【0036】ECU18は、出力回路18fから電流供
給回路6へ信号を出力して、測定電極20cと基準電極
20dとの間に流す電流を調整し、更に、電流検出回路
8からの検出信号を入力回路18eを介して入力して、
測定電極20cと基準電極20dとの間に流れる電流量
を調整し、かつ監視する。
The ECU 18 outputs a signal from the output circuit 18f to the current supply circuit 6, adjusts a current flowing between the measurement electrode 20c and the reference electrode 20d, and further receives a detection signal from the current detection circuit 8 as an input. Input via circuit 18e,
The amount of current flowing between the measurement electrode 20c and the reference electrode 20d is adjusted and monitored.

【0037】また、ECU18は、第1起電力検出回路
12を介して炭化水素非感受性電極22bと基準電極2
2eとの間の起電力を検出し、第2起電力検出回路14
を介してメタン非感受性電極22cと基準電極22eと
の間の起電力を検出し、更に、第3起電力検出回路16
を介して炭化水素感受性電極22dと基準電極22eと
の間の起電力を検出する。
The ECU 18 also controls the hydrocarbon-insensitive electrode 22 b and the reference electrode 2 via the first electromotive force detection circuit 12.
2e is detected, and the second electromotive force detection circuit 14
To detect the electromotive force between the methane-insensitive electrode 22c and the reference electrode 22e through the third electromotive force detection circuit 16
To detect the electromotive force between the hydrocarbon-sensitive electrode 22d and the reference electrode 22e.

【0038】上述した構成においてECU18により行
われる可燃性ガス種類別濃度測定処理について説明す
る。この内容を図3,4,5のフローチャートに示す。
なお各処理に対応するフローチャート中のステップを
「S〜」で表す。
The concentration measuring process for each kind of combustible gas performed by the ECU 18 in the above configuration will be described. The contents are shown in the flowcharts of FIGS.
Steps in the flowchart corresponding to each process are represented by “SS”.

【0039】電源オンにより、ECU18として必要な
初期設定の後、可燃性ガス種類別濃度測定処理が開始さ
れる。まず、加熱回路10に加熱信号を出力して、ヒー
タ線24bに通電し発熱させる(S110)。次に炭化
水素ガスセンサ4が活性化する温度に昇温したか否かが
判定される(S120)。例えば、炭化水素ガスセンサ
4が700℃で活性化されるとすると、700℃以上に
炭化水素ガスセンサ4の温度が上昇したか否かを、例え
ば、ヒータ線24bの抵抗値が700℃に対応する抵抗
値に到達したか否かにより判定する。
When the power is turned on, the concentration measurement process for each kind of flammable gas is started after the initial setting necessary for the ECU 18. First, a heating signal is output to the heating circuit 10 to energize the heater wire 24b to generate heat (S110). Next, it is determined whether the temperature has risen to a temperature at which the hydrocarbon gas sensor 4 is activated (S120). For example, if the hydrocarbon gas sensor 4 is activated at 700 ° C., it is determined whether the temperature of the hydrocarbon gas sensor 4 has risen to 700 ° C. or more, for example, by determining whether the resistance value of the heater wire 24b corresponds to 700 ° C. The determination is made based on whether the value has been reached.

【0040】昇温が十分でない期間は(S120で「N
O」)、このまま待機する。十分に昇温が行われたと判
断されると(S120で「YES」)、次に炭化水素識
別用の電極22b〜22dの内の1つの電極における起
電力、例えば、炭化水素感受性電極22dと基準電極2
2eとの間の起電力Viを、第3起電力検出回路16の
測定により検出する(S130)。
During the period when the temperature rise is not sufficient, (N
O "), and wait as it is. If it is determined that the temperature has been sufficiently raised ("YES" in S120), then the electromotive force of one of the hydrocarbon identification electrodes 22b to 22d, for example, the reference voltage between the hydrocarbon-sensitive electrode 22d and the reference electrode 22d is determined. Electrode 2
2e is detected by the measurement of the third electromotive force detection circuit 16 (S130).

【0041】この時、電流供給回路6は作動されていな
いので、ポンピングセル20は働いていない。したがっ
て、測定室4a内は多孔質体32と拡散制限孔20bと
を介して外部の被測定空間、ここでは内燃機関の排気管
内部から拡散してくる排気で満たされている。一方、大
気室4bには基準酸素濃度のガスとして、大気が導入さ
れている。このため、起電力Viは、内燃機関の空燃比
に応じて、図6に実線で示すごとくの挙動を示す。
At this time, since the current supply circuit 6 is not operated, the pumping cell 20 is not operated. Therefore, the inside of the measurement chamber 4a is filled with exhaust gas diffused from the external measured space, here, the inside of the exhaust pipe of the internal combustion engine via the porous body 32 and the diffusion limiting hole 20b. On the other hand, the atmosphere is introduced into the atmosphere chamber 4b as a gas having a reference oxygen concentration. Therefore, the electromotive force Vi behaves as indicated by the solid line in FIG. 6 according to the air-fuel ratio of the internal combustion engine.

【0042】炭化水素感受性電極22dは、水素、一酸
化炭素、メタンを含む全炭化水素に対して酸化触媒活性
が存在するので、理論空燃比(以下、ストイキと称す
る)よりも燃料が濃い空燃比(以下、リッチと称する)
で燃焼が行われている場合は、排気中に極めて微量に残
存する酸素を、炭化水素感受性電極22d自身が排気中
の水素、一酸化炭素、メタンを含む全炭化水素により燃
焼させてほぼ完全に消費してしまう。このため、ストイ
キよりも燃料が薄い空燃比(以下、リーンと称する)の
境界で、急激に立ち上がって、リーン領域に比較して極
めて高い起電力を示す。なお、図6に破線で示した挙動
は、電極が全く酸化触媒活性を示さない場合であり、電
極自身が酸素を燃焼させないので単に酸素濃度の違いに
応じた、変化の少ない起電力挙動が示される。
Since the hydrocarbon-sensitive electrode 22d has an oxidation catalytic activity for all hydrocarbons including hydrogen, carbon monoxide, and methane, the air-fuel ratio is higher than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as stoichiometric ratio). (Hereinafter referred to as rich)
When the combustion is performed in the exhaust gas, a very small amount of oxygen remaining in the exhaust gas is almost completely burned by the hydrocarbon-sensitive electrode 22d itself by the entire hydrocarbon containing hydrogen, carbon monoxide, and methane in the exhaust gas. Consume it. For this reason, it rises sharply at the boundary of the air-fuel ratio (hereinafter, referred to as lean) in which the fuel is thinner than the stoichiometric ratio, and exhibits an extremely high electromotive force as compared with the lean region. In addition, the behavior shown by the broken line in FIG. 6 is a case where the electrode does not show any oxidation catalytic activity. Since the electrode itself does not burn oxygen, an electromotive force behavior with little change corresponding to the difference in oxygen concentration is shown. It is.

【0043】したがって、炭化水素感受性電極22d
は、その起電力Viの検出により、排気中に水素、一酸
化炭素、炭化水素等を含むリッチ状態を敏感に検出する
ことができる。すなわち、本処理では、起電力Viによ
り、排気中に水素、一酸化炭素、炭化水素等を含んでい
る状態(リッチ状態)か否かを判定電圧V0以上となっ
たか否かで判定する(S140)。この判定電圧V0は
図6の立ち上がり部分のほぼ中央の値が用いられ、素子
により異なるが、例えば、0.40〜0.50Vの値が
用いられる。
Therefore, the hydrocarbon-sensitive electrode 22d
By detecting the electromotive force Vi, it is possible to sensitively detect a rich state containing hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbons and the like in the exhaust gas. That is, in the present process, it is determined whether or not the exhaust gas contains hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbons, and the like (rich state) based on the electromotive force Vi, based on whether or not the determination voltage V0 or higher has been reached (S140) ). As the determination voltage V0, a value substantially at the center of the rising portion in FIG. 6 is used, and differs depending on the element. For example, a value of 0.40 to 0.50 V is used.

【0044】ここで、Vi<V0であれば(S140で
「NO」)、以降の処理は行わず、再度ステップS13
0に戻り、ポンピングセル20の作動は停止したまま
で、炭化水素感受性電極22dの起電力Viを検出して
(S130)、Vi≧V0か否かを判定する処理(S1
40)を繰り返す。
Here, if Vi <V0 ("NO" in S140), the subsequent processing is not performed and step S13 is performed again.
0, the operation of the pumping cell 20 is stopped, the electromotive force Vi of the hydrocarbon-sensitive electrode 22d is detected (S130), and it is determined whether Vi ≧ V0 (S1).
Repeat step 40).

【0045】排気中に水素、一酸化炭素、炭化水素等の
可燃性ガスが現れて、Vi≧V0となると(S140で
「YES」)、次に、電流供給回路6が駆動されて、ポ
ンピングセル20の基準電極20dから測定電極20c
へわずかにポンピング電流を流す(S150)。この測
定電極20cと基準電極20dとの間に流れるポンピン
グ電流量Ipは、電流検出回路8にて精密に検出されて
フィードバック制御にて精密に調整される。このことに
より、ポンピングセル20を通して排気管内を流れる排
気側から強制的に酸素のみが測定室4a内に汲み入れら
れる。
A combustible gas such as hydrogen, carbon monoxide, or hydrocarbon appears in the exhaust gas, and when Vi ≧ V0 ("YES" in S140), the current supply circuit 6 is driven, and the pumping cell 20 reference electrodes 20d to measurement electrodes 20c
Then, a pumping current is slightly applied (S150). The amount of pumping current Ip flowing between the measurement electrode 20c and the reference electrode 20d is precisely detected by the current detection circuit 8, and is precisely adjusted by feedback control. As a result, only oxygen is forcibly pumped into the measurement chamber 4a from the exhaust side flowing through the exhaust pipe through the pumping cell 20.

【0046】次に、炭化水素非感受性電極22bの起電
力V1を第1起電力検出回路12の測定にて検出する
(S160)。そして、この起電力V1が基準電圧Vs
となったか否かが判定される(S170)。基準電圧V
sとしては、例えば、0.40V〜0.50Vの値が用
いられる。
Next, the electromotive force V1 of the hydrocarbon insensitive electrode 22b is detected by the measurement of the first electromotive force detection circuit 12 (S160). The electromotive force V1 is equal to the reference voltage Vs
Is determined (S170). Reference voltage V
As s, for example, a value of 0.40 V to 0.50 V is used.

【0047】起電力V1が基準電圧Vsの範囲に入って
いなければ(S170で「NO」)、更に、ポンピング
電流量Ipを漸増させ(S150)、炭化水素非感受性
電極22bの起電力V1を測定し(S160)、起電力
V1が基準電圧Vsとなったか否かの判定(S170)
を繰り返す。
If the electromotive force V1 is not within the range of the reference voltage Vs ("NO" in S170), the pumping current amount Ip is further increased (S150), and the electromotive force V1 of the hydrocarbon insensitive electrode 22b is measured. (S160), and determines whether the electromotive force V1 has reached the reference voltage Vs (S170).
repeat.

【0048】排気中に水素、一酸化炭素、メタン、およ
びメタン以外の炭化水素水素(例えばプロパン)のすべ
てが存在しているとすると、ポンピング電流量Ipの増
加により測定室4a内の酸素濃度を増加させると、図7
に示すごとく、ポンピング電流量Ip1にて炭化水素非
感受性電極22bにおける起電力V1が急速に低下し
て、起電力V1が基準電圧Vsとなる(S170にて
「YES」)。
Assuming that hydrogen, carbon monoxide, methane, and hydrocarbons other than methane (for example, propane) are all present in the exhaust gas, the oxygen concentration in the measurement chamber 4a is reduced by increasing the pumping current Ip. Fig. 7
As shown in (1), the electromotive force V1 in the hydrocarbon insensitive electrode 22b rapidly decreases at the pumping current amount Ip1, and the electromotive force V1 becomes the reference voltage Vs ("YES" in S170).

【0049】これは、図6にて説明した現象と同じであ
り、ポンピング電流量Ipに比例して増加した測定室4
a内の酸素濃度が、測定室4a内の水素および一酸化炭
素に対してストイキとなったことを示している。すなわ
ち、炭化水素非感受性電極22bは、前記成分の内で、
水素および一酸化炭素のみを酸化することができるの
で、炭化水素非感受性電極22bにて水素および一酸化
炭素のすべてが燃焼される酸素濃度状態に至ったことを
示している。
This is the same as the phenomenon described with reference to FIG. 6, and the measuring chamber 4 having increased in proportion to the amount of pumping current Ip.
This indicates that the oxygen concentration in a became stoichiometric with respect to hydrogen and carbon monoxide in the measurement chamber 4a. That is, the hydrocarbon-insensitive electrode 22b includes, among the components,
Since only hydrogen and carbon monoxide can be oxidized, it indicates that an oxygen concentration state is reached in which all of hydrogen and carbon monoxide are burned at the hydrocarbon insensitive electrode 22b.

【0050】したがって、ステップS170にて「YE
S」と判定された時のポンピング電流量Ip(=Ip
1)は、水素および一酸化炭素の濃度に対応した値を示
していることから、この時のポンピング電流量IpをR
AM18c内に設定されている変数I1に記憶する(S
180)。
Therefore, in step S170, "YE
S ”, the pumping current amount Ip (= Ip
1) indicates a value corresponding to the concentration of hydrogen and carbon monoxide.
It is stored in a variable I1 set in the AM 18c (S
180).

【0051】次に、更にポンピング電流量Ipを漸増さ
せる(S190)。そして、メタン非感受性電極22c
の起電力V2を測定し(S200)、起電力V2が基準
電圧Vsとなったか否かの判定(S210)を行う。V
2>Vsである限り、ステップS190,S200,S
210の処理を繰り返し、次第にポンピング電流量Ip
を増加させる。
Next, the pumping current amount Ip is gradually increased (S190). And the methane insensitive electrode 22c
Is measured (S200), and it is determined whether the electromotive force V2 has reached the reference voltage Vs (S210). V
As long as 2> Vs, steps S190, S200, S
210, and gradually the pumping current amount Ip
Increase.

【0052】この場合も、ポンピング電流量Ipの増加
により測定室4a内の酸素濃度を増加させると、図8に
示すごとく、ポンピング電流量Ip2にてメタン非感受
性電極22cにおける起電力V2が急速に低下して、起
電力V2が基準電圧Vsとなる(S210にて「YE
S」)。
Also in this case, when the oxygen concentration in the measurement chamber 4a is increased by increasing the amount of pumping current Ip, as shown in FIG. 8, the electromotive force V2 at the methane insensitive electrode 22c rapidly increases at the amount of pumping current Ip2. The electromotive force V2 drops to the reference voltage Vs ("YE" in S210).
S ").

【0053】これは、ポンピング電流量Ipに比例して
増加した測定室4a内の酸素濃度が、測定室4a内の水
素、一酸化炭素およびメタン以外の炭化水素に対してス
トイキとなったことを示している。すなわち、メタン非
感受性電極22cは、水素、一酸化炭素およびメタン以
外の炭化水素を酸化することができるので、メタン非感
受性電極22cにて水素、一酸化炭素およびメタン以外
の炭化水素のすべてが燃焼される酸素濃度状態に至った
ことを示している。
This means that the oxygen concentration in the measuring chamber 4a which increased in proportion to the pumping current Ip became stoichiometric with respect to hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbons other than methane in the measuring chamber 4a. Is shown. That is, since the methane-insensitive electrode 22c can oxidize hydrogen, carbon monoxide, and hydrocarbons other than methane, all of the hydrogen, carbon monoxide, and hydrocarbons other than methane burn at the methane-insensitive electrode 22c. This indicates that the oxygen concentration state reached.

【0054】したがって、ステップS210にて「YE
S」と判定された時のポンピング電流量Ip(=Ip
2)は、水素、一酸化炭素およびメタン以外の炭化水素
の濃度に対応した値を示していることから、この時のポ
ンピング電流量IpをRAM18c内に設定されている
変数I2に記憶する(S220)。
Therefore, in step S210, "YE
S ”, the pumping current amount Ip (= Ip
Since 2) indicates a value corresponding to the concentration of hydrocarbons other than hydrogen, carbon monoxide, and methane, the pumping current amount Ip at this time is stored in the variable I2 set in the RAM 18c (S220). ).

【0055】次に、ポンピング電流量Ipを漸増させる
(S230)。そして、炭化水素感受性電極22dの起
電力V3を測定し(S240)、起電力V3が基準電圧
Vsとなったか否かの判定(S250)を行う。V3>
Vsである限り、ステップS230,S240,S25
0の処理を繰り返し、次第にポンピング電流量Ipを増
加させる。
Next, the pumping current amount Ip is gradually increased (S230). Then, the electromotive force V3 of the hydrocarbon-sensitive electrode 22d is measured (S240), and it is determined whether or not the electromotive force V3 has reached the reference voltage Vs (S250). V3>
As long as it is Vs, steps S230, S240, S25
The process of 0 is repeated, and the pumping current amount Ip is gradually increased.

【0056】この場合も、ポンピング電流量Ipの増加
により測定室4a内の酸素濃度を増加させると、図9に
示すごとく、ポンピング電流量Ip3にて炭化水素感受
性電極22dにおける起電力V3が急速に低下して、起
電力V3が基準電圧Vsとなる(S250にて「YE
S」)。
Also in this case, when the oxygen concentration in the measurement chamber 4a is increased by increasing the pumping current Ip, as shown in FIG. 9, the electromotive force V3 at the hydrocarbon-sensitive electrode 22d is rapidly increased at the pumping current Ip3. The electromotive force V3 decreases to the reference voltage Vs ("YE" in S250).
S ").

【0057】これは、ポンピング電流量Ipに比例して
増加した測定室4a内の酸素濃度が、測定室4a内の水
素、一酸化炭素および全炭化水素に対してストイキとな
ったことを示している。すなわち、炭化水素感受性電極
22dは、水素、一酸化炭素および全炭化水素を酸化す
ることができるので、炭化水素感受性電極22dにて水
素、一酸化炭素および全炭化水素のすべてが燃焼される
酸素濃度状態に至ったことを示している。
This indicates that the oxygen concentration in the measuring chamber 4a which increased in proportion to the pumping current Ip became stoichiometric with respect to hydrogen, carbon monoxide and all hydrocarbons in the measuring chamber 4a. I have. That is, since the hydrocarbon-sensitive electrode 22d can oxidize hydrogen, carbon monoxide, and all hydrocarbons, the oxygen concentration at which all of hydrogen, carbon monoxide, and all hydrocarbons are burned at the hydrocarbon-sensitive electrode 22d. Indicates that the state has been reached.

【0058】したがって、ステップS250にて「YE
S」と判定された時のポンピング電流量Ip(=Ip
3)は、水素、一酸化炭素および全炭化水素の濃度に対
応した値を示していることから、この時のポンピング電
流量IpをRAM18c内に設定されている変数I3に
記憶する(S260)。
Therefore, in step S250, "YE
S ”, the pumping current amount Ip (= Ip
Since 3) indicates a value corresponding to the concentrations of hydrogen, carbon monoxide and total hydrocarbons, the pumping current Ip at this time is stored in a variable I3 set in the RAM 18c (S260).

【0059】そして、ポンピング電流量Ipをゼロに戻
し(S270)、ポンピングセル20による測定室4a
への酸素の汲み入れを停止する。このようにして、検出
されたポンピング電流量I1,I2,I3から全炭化水
素、メタンおよびメタン以外の炭化水素に対応するポン
ピング電流量を求める。
Then, the pumping current amount Ip is returned to zero (S270), and the measuring chamber 4a by the pumping cell 20 is returned.
Stop pumping oxygen into the system. In this way, the pumping current amounts corresponding to all hydrocarbons, methane and hydrocarbons other than methane are obtained from the detected pumping current amounts I1, I2 and I3.

【0060】ここで、3つの電極22b,22c,22
dに対応して求められたポンピング電流量I1,I2,
I3と排気成分との関係は図10に示すごとくである。
図でAが炭化水素非感受性電極22bに相当し、Bがメ
タン非感受性電極22cに相当し、Cが炭化水素感受性
電極22dに相当する。
Here, the three electrodes 22b, 22c, 22
pumping current amounts I1, I2, and
The relationship between I3 and the exhaust component is as shown in FIG.
In the figure, A corresponds to the hydrocarbon-insensitive electrode 22b, B corresponds to the methane-insensitive electrode 22c, and C corresponds to the hydrocarbon-sensitive electrode 22d.

【0061】したがって、まず、炭化水素非感受性電極
22bにおけるポンピング電流量I1と炭化水素感受性
電極22dにおけるポンピング電流量I3とに基づい
て、次式1のごとく、全炭化水素濃度THCに対応する
ポンピング電流量△ITHCを算出する(S280)。
Therefore, first, based on the pumping current I1 at the hydrocarbon-insensitive electrode 22b and the pumping current I3 at the hydrocarbon-sensitive electrode 22d, the pumping current corresponding to the total hydrocarbon concentration THC is calculated by the following equation (1). The amount △ ITHC is calculated (S280).

【0062】[0062]

【数1】 △ITHC = I3 − I1 … [式1] 次に、メタン非感受性電極22cにおけるポンピング電
流量I2と炭化水素感受性電極22dにおけるポンピン
グ電流量I3とに基づいて、次式2のごとく、メタンガ
ス濃度MTに対応するポンピング電流量△IMTを算出す
る(S290)。
## EQU1 ## Next, based on the pumping current I2 at the methane-insensitive electrode 22c and the pumping current I3 at the hydrocarbon-sensitive electrode 22d, as shown in the following equation 2, A pumping current amount △ IMT corresponding to the methane gas concentration MT is calculated (S290).

【0063】[0063]

【数2】 △IMT = I3 − I2 … [式2] 次に、炭化水素非感受性電極22bにおけるポンピング
電流量I1とメタン非感受性電極22cにおけるポンピ
ング電流量I2とに基づいて、次式3のごとく、メタン
を除く炭化水素ガス濃度NMHCに対応するポンピング
電流量△INMHCを算出する(S300)。
ΔIMT = I3−I2 (Expression 2) Next, based on the pumping current I1 at the hydrocarbon-insensitive electrode 22b and the pumping current I2 at the methane-insensitive electrode 22c, the following formula 3 is used. Then, a pumping current amount △ INMHC corresponding to the hydrocarbon gas concentration NMHC excluding methane is calculated (S300).

【0064】[0064]

【数3】 △INMHC = I2 − I1 … [式3] 次に、このように求めた各成分毎のポンピング電流量△
ITHC,△IMT,△INMHCに基づいて、図11に示す電
流量と成分濃度との関係を示すテーブルから、各成分濃
度を求める。
## EQU3 ## Next, the amount of pumping current for each component obtained as described above is calculated as follows.
Each component concentration is obtained from the table showing the relationship between the current amount and the component concentration shown in FIG.

【0065】すなわち、全炭化水素ガス濃度THCをテ
ーブルFTHCに基づいて算出し(S310)、メタンガ
ス濃度MTをテーブルFMTに基づいて算出し(S32
0)、メタンを除く炭化水素ガス濃度NMHCをテーブ
ルFNMHCに基づいて算出する(S330)。
That is, the total hydrocarbon gas concentration THC is calculated based on the table FTHC (S310), and the methane gas concentration MT is calculated based on the table FMT (S32).
0), the hydrocarbon gas concentration NMHC excluding methane is calculated based on the table FNMHC (S330).

【0066】これらの濃度THC,MT,NMHCはR
AM18cやバックアップRAM18dに記憶されて内
燃機関制御用データや故障診断用データとして用いられ
たり、あるいはECU18が他のECUと交信している
場合には、他のECUでの処理のために、他のECUに
向けて送信されたりする。
These concentrations THC, MT and NMHC are R
When stored in the AM 18c or the backup RAM 18d and used as data for controlling the internal combustion engine or data for failure diagnosis, or when the ECU 18 is communicating with another ECU, the ECU 18 performs processing for another ECU. It is transmitted to the ECU.

【0067】これ以後は、ステップS130の処理に戻
り、前述した炭化水素感受性電極22dの起電力の判定
から処理を開始する。このことにより、リアルタイム
に、排気中の全炭化水素、メタン、メタン以外の炭化水
素の濃度を検出することができる。
Thereafter, the process returns to the process of step S130, and the process is started from the above-described determination of the electromotive force of the hydrocarbon-sensitive electrode 22d. Thus, the concentrations of all hydrocarbons, methane, and hydrocarbons other than methane in the exhaust gas can be detected in real time.

【0068】上述した実施の形態1のポンピングセル2
0が酸素ポンピング手段に相当し、検出セル22が濃淡
電池に相当し、電極22b,22c,22dが複数の第
1電極に相当し、基準電極22eが第2電極に相当し、
電流供給回路6が酸素ポンピング量制御手段に相当し、
第1起電力検出回路12,第2起電力検出回路14,第
3起電力検出回路16が濃淡電池電圧検出手段に相当
し、電流検出回路8およびECU18におけるステップ
S150〜S260の処理が電流値測定手段およびその
処理に相当し、ステップS280〜S330が濃度測定
手段としての処理に相当し、第3起電力検出回路16お
よびステップS130の処理が可燃性ガス測定手段およ
びその処理に相当し、ステップS140が濃度測定実行
手段としての処理に相当する。
The pumping cell 2 of the first embodiment described above
0 corresponds to oxygen pumping means, the detection cell 22 corresponds to a concentration cell, the electrodes 22b, 22c, 22d correspond to a plurality of first electrodes, the reference electrode 22e corresponds to a second electrode,
The current supply circuit 6 corresponds to oxygen pumping amount control means,
The first electromotive force detection circuit 12, the second electromotive force detection circuit 14, and the third electromotive force detection circuit 16 correspond to concentration cell voltage detection means, and the processing of steps S150 to S260 in the current detection circuit 8 and the ECU 18 measures the current value. Steps S280 to S330 correspond to processing as concentration measuring means, the processing of the third electromotive force detection circuit 16 and step S130 corresponds to flammable gas measuring means and processing thereof, and step S140. Corresponds to the processing as the concentration measurement execution means.

【0069】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).炭化水素ガスセンサ4は、1つの測定室4a内
に、可燃性ガスに対する酸化触媒活性において3種類存
在する電極22b,22c,22dを、濃淡電池用とし
て配置しているので、炭化水素非感受性電極22bと基
準電極22eとを酸素濃淡電池とした場合、メタン非感
受性電極22cと基準電極22eとを酸素濃淡電池とし
た場合、および炭化水素感受性電極22dと基準電極2
2eとを酸素濃淡電池とした場合で、それぞれポンピン
グセル20における電流値を測定することで、3種類の
電流値を得ることができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained. (I). In the hydrocarbon gas sensor 4, three types of electrodes 22b, 22c, and 22d having three types of oxidation catalytic activity for combustible gas are arranged in a single measurement chamber 4a for a concentration cell. And the reference electrode 22e are oxygen concentration cells, the methane-insensitive electrode 22c and the reference electrode 22e are oxygen concentration cells, and the hydrocarbon-sensitive electrode 22d and the reference electrode 2e.
In the case where 2e is an oxygen concentration battery, three types of current values can be obtained by measuring the current values in the pumping cells 20 respectively.

【0070】このことにより、これらの電流値間の差か
ら可燃性ガスの種類別、ここではメタン、メタン以外の
炭化水素、全炭化水素の濃度を測定することができる。 (ロ).しかも、可燃性ガスに対する酸化触媒活性の異
なる電極22b,22c,22dはすべて1つの測定室
4a内に存在する。このことから、被測定ガスの測定室
4aへの拡散は、いずれの電極22b,22c,22d
の測定においても、測定室4aまでの拡散制限孔20b
や多孔質体32を含めた拡散通路の形状、測定室4aの
形状や配置、温度等の雰囲気条件を完全に一致させるこ
とができ、拡散状態を完全に一致させることができる。
したがって、電流値間の差を求める計算により誤差要因
を完全に除くことができ、正確なメタンの濃度、メタン
以外の炭化水素の濃度および全炭化水素の濃度を得るこ
とができる。
Thus, the concentration of flammable gas, methane, hydrocarbons other than methane, and total hydrocarbons can be measured from the difference between these current values. (B). In addition, the electrodes 22b, 22c, and 22d having different oxidation catalyst activities for the combustible gas are all present in one measurement chamber 4a. From this, the diffusion of the gas to be measured into the measurement chamber 4a is prevented by any of the electrodes 22b, 22c, and 22d.
Also in the measurement of the diffusion limiting hole 20b up to the measurement chamber 4a.
And the shape of the diffusion path including the porous body 32, the shape and arrangement of the measurement chamber 4a, and the atmospheric conditions such as the temperature can be completely matched, and the diffusion state can be completely matched.
Therefore, the error factor can be completely eliminated by calculation for calculating the difference between the current values, and an accurate methane concentration, a hydrocarbon concentration other than methane, and a total hydrocarbon concentration can be obtained.

【0071】(ハ).ステップS150〜S330の濃
度測定処理の前に、ポンピングセル20は作動させずに
検出セル22の起電力のみにて可燃性ガスの存在をチェ
ックし、可燃性ガスが存在すると判断されてはじめて、
正確な濃度測定処理に移行する。
(C). Before the concentration measurement processing in steps S150 to S330, the presence of the combustible gas is checked only by the electromotive force of the detection cell 22 without operating the pumping cell 20, and it is determined that the combustible gas is present.
Move on to accurate concentration measurement processing.

【0072】したがって、測定対象の可燃性ガスが排気
中に存在しなければ、検出セル22での起電力の検出に
比較して時間のかかるステップS150〜S330の濃
度測定処理をする必要が無くなる。このため、ECU1
8の機能を他の処理に振り分けることによりECU18
の処理を迅速化でき、かつ余計な電気エネルギーを消費
しなくても済む。
Therefore, if the flammable gas to be measured does not exist in the exhaust gas, it is not necessary to perform the concentration measurement processing in steps S150 to S330, which takes longer time than the detection of the electromotive force in the detection cell 22. For this reason, the ECU 1
8 is allocated to other processing, the ECU 18
Process can be accelerated, and unnecessary electric energy is not consumed.

【0073】[その他の実施の形態] ・前記実施の形態において、ポンピングセル20による
測定室4aへの酸素の供給は、排気側から行っていた
が、必要な量の酸素を測定室4aに汲み入れられればよ
いので、ポンピングセルを大気側と測定室4aとの間に
設けて、大気側から測定室4aに酸素を汲み入れてもよ
い。
[Other Embodiments] In the above embodiment, the supply of oxygen to the measurement chamber 4a by the pumping cell 20 is performed from the exhaust side, but a necessary amount of oxygen is pumped into the measurement chamber 4a. Since the pumping cell may be inserted, a pumping cell may be provided between the atmosphere side and the measurement chamber 4a, and oxygen may be pumped into the measurement chamber 4a from the atmosphere side.

【0074】・前記実施の形態では、炭化水素非感受性
電極22b、メタン非感受性電極22c、炭化水素感受
性電極22dへと順番に起電力を検出しつつ連続的にポ
ンピング電流を増加させて測定したが、この逆に炭化水
素感受性電極22d、メタン非感受性電極22c、炭化
水素非感受性電極22bへと起電力を検出しつつ連続的
にポンピング電流を減少させて測定してもよい。
In the above-described embodiment, the pumping current is continuously increased while the electromotive force is sequentially detected from the hydrocarbon-insensitive electrode 22b, the methane-insensitive electrode 22c, and the hydrocarbon-sensitive electrode 22d. Alternatively, the pumping current may be continuously reduced and measured while detecting the electromotive force to the hydrocarbon-sensitive electrode 22d, the methane-insensitive electrode 22c, and the hydrocarbon-insensitive electrode 22b.

【0075】・また、起電力が基準電圧Vsに到達した
ことを検出すればよいのであるから、ポンピング電流を
適宜増減調整することで、電極22b〜22dの起電力
測定順番は任意とすることができる。
Further, since it is only necessary to detect that the electromotive force has reached the reference voltage Vs, the order of measuring the electromotive force of the electrodes 22b to 22d can be determined arbitrarily by adjusting the pumping current appropriately. it can.

【0076】・各電極22b〜22dの起電力の測定に
おいて、起電力測定対象の電極を代える度に、ポンピン
グ電流=0から増加させて、あるいは過大なポンピング
電流から減少させていってもよい。
In the measurement of the electromotive force of each of the electrodes 22b to 22d, the pumping current may be increased from 0 or may be decreased from an excessively large pumping current each time the electrode to be measured is changed.

【0077】・前記実施の形態にて全炭化水素濃度、メ
タン以外の炭化水素濃度、メタンガス濃度を個々に測定
し計算して求めたが、この内、2つを測定して計算して
求め、他の1つは2つ濃度の差から計算により求めても
よい。
In the above embodiment, the total hydrocarbon concentration, the concentration of hydrocarbons other than methane, and the methane gas concentration were individually measured and calculated. Of these, two were measured and calculated. The other one may be obtained by calculation from the difference between the two densities.

【0078】・前記実施の形態にては、全炭化水素濃
度、メタン以外の炭化水素濃度およびメタンガス濃度を
求めたが、更に炭化水素非感受性電極22bの起電力に
基づいて得られた電流値から炭化水素以外の燃焼性成分
(H2やCO)を求めてもよい。
In the above-described embodiment, the total hydrocarbon concentration, the concentration of hydrocarbons other than methane, and the concentration of methane gas are determined. Further, the concentration of the hydrocarbon is determined from the current value obtained based on the electromotive force of the hydrocarbon-insensitive electrode 22b. Combustible components (H2 and CO) other than hydrocarbons may be determined.

【0079】・排気中に可燃性ガスが存在するか否かを
判定するステップS130,S140の処理では、炭化
水素感受性電極22dにおける起電力を参照したが、炭
化水素非感受性電極22bにおける起電力でもよく、メ
タン非感受性電極22cにおける起電力でもよい。
In the processing of steps S130 and S140 for determining whether or not a combustible gas is present in the exhaust gas, the electromotive force at the hydrocarbon-sensitive electrode 22d is referred to. Alternatively, the electromotive force at the methane-insensitive electrode 22c may be used.

【0080】・また、ステップS130,S140の処
理で、3つの電極22b,22c,22dの全てを参照
して、いずれか1つでも起電力が判定電圧V0以上とな
れば、ステップS150以下を実行するようにしてもよ
い。
Also, in the processing of steps S130 and S140, referring to all three electrodes 22b, 22c and 22d, if any one of the electromotive forces is equal to or higher than the determination voltage V0, the processing from step S150 is executed. You may make it.

【0081】[0081]

【発明の効果】請求項1の可燃性ガスセンサは、1つの
測定室内に、可燃性ガスに対する酸化触媒活性において
少なくとも2種類存在する第1電極を配置しているの
で、1つの種類の酸化触媒活性の第1電極と第2電極と
を酸素濃淡電池として前記酸素ポンピング手段の電流値
を測定し、更に、他の種類の酸化触媒活性の第1電極と
第2電極とを酸素濃淡電池として前記酸素ポンピング手
段の電流値を測定することで、2種類以上の電流値を得
て、それらの差を求めれば、可燃性ガスの種類別の濃度
を測定することができる。しかも、可燃性ガスに対する
酸化触媒活性の異なる第1電極はすべて1つの測定室内
に存在するので、被測定ガスの測定室への拡散は、いず
れの第1電極の使用においても、測定室までのガス拡散
制限部を含めた拡散通路の形状、測定室の形状や配置、
温度等を完全に一致させることができる。このため、拡
散状態を完全に一致させることができる。したがって、
酸素ポンピング手段の電流値間の差の計算にて、雰囲気
条件に起因する誤差要因を完全に除くことができ、正確
な可燃性ガス濃度を得ることができる。
According to the flammable gas sensor of the present invention, at least two types of first electrodes having at least two types of oxidizing catalytic activities for flammable gas are arranged in one measuring chamber. The first electrode and the second electrode are used as oxygen concentration cells, and the current value of the oxygen pumping means is measured. By measuring the current value of the pumping means, two or more types of current values are obtained, and if the difference between them is obtained, the concentration of each combustible gas can be measured. Moreover, since all the first electrodes having different oxidation catalytic activities for the flammable gas are present in one measurement chamber, the diffusion of the gas to be measured into the measurement chamber is limited to the measurement chamber even when any of the first electrodes is used. The shape of the diffusion path including the gas diffusion restrictor, the shape and arrangement of the measurement chamber,
The temperature and the like can be completely matched. Therefore, the diffusion states can be completely matched. Therefore,
In calculating the difference between the current values of the oxygen pumping means, it is possible to completely eliminate error factors caused by the atmospheric conditions, and to obtain an accurate flammable gas concentration.

【0082】請求項2の可燃性ガスセンサにおいては、
その測定対象である前記可燃性ガスとしては炭化水素で
あるため、炭化水素の濃度を正確に測定することができ
る。請求項3の可燃性ガスセンサにおいては、前記濃淡
電池の複数の第1電極は、炭化水素に対する酸化触媒活
性がない電極、メタンを除いた炭化水素に対する酸化触
媒活性がある電極、およびメタンを含む炭化水素に対す
る酸化触媒活性がある電極を備えている。このように、
3種類の第1電極を用いることにより、炭化水素以外の
可燃性ガスの濃度、メタンの濃度、メタン以外の炭化水
素の濃度、および全炭化水素の濃度の内の1つ以上を正
確に求めることができる。
In the flammable gas sensor according to claim 2,
Since the combustible gas to be measured is a hydrocarbon, the concentration of the hydrocarbon can be accurately measured. 4. The flammable gas sensor according to claim 3, wherein the plurality of first electrodes of the concentration cell include an electrode having no catalytic activity for oxidizing hydrocarbons, an electrode having catalytic activity for oxidizing hydrocarbons other than methane, and a carbon containing methane. An electrode having oxidation catalytic activity for hydrogen is provided. in this way,
Accurately determine one or more of the concentrations of combustible gases other than hydrocarbons, the concentration of methane, the concentration of hydrocarbons other than methane, and the concentration of total hydrocarbons by using three types of first electrodes Can be.

【0083】請求項4の可燃性ガス濃度測定装置におい
ては、電流値測定手段が、酸化触媒活性の種類毎に、酸
素ポンピング量制御手段にて酸素ポンピング手段に対す
る電流値を変更させて、前記濃淡電池電圧検出手段にて
検出される起電力が基準電圧範囲内になった時の前記電
流値を測定する。このことにより、第1電極における酸
化触媒活性の種類毎に電流値が得られる。そして、電流
値測定手段にて測定された酸化触媒活性の種類に対応す
る電流値の間の差に基づいて、可燃性ガスの種類別の濃
度を測定する。可燃性ガス濃度測定装置は、可燃性ガス
に対する酸化触媒活性の異なる第1電極がすべて1つの
測定室内に存在する可燃性ガスセンサを用いているた
め、測定された電流値間の差を計算する場合に、第1電
極がすべて同一雰囲気であるによって測定誤差が相殺さ
れて、可燃性ガスの種類別の濃度を正確に測定すること
ができる。
In the flammable gas concentration measuring device according to claim 4, the current value measuring means changes the current value for the oxygen pumping means by the oxygen pumping amount control means for each type of oxidation catalyst activity, and The current value when the electromotive force detected by the battery voltage detection means falls within the reference voltage range is measured. Thus, a current value is obtained for each type of oxidation catalyst activity in the first electrode. Then, based on the difference between the current values corresponding to the type of the oxidation catalyst activity measured by the current value measuring means, the concentration of each combustible gas is measured. The flammable gas concentration measuring device uses a flammable gas sensor in which all the first electrodes having different oxidation catalyst activities for flammable gas are present in one measurement chamber, and therefore calculates a difference between measured current values. In addition, since the first electrodes are all in the same atmosphere, the measurement error is offset, and the concentration of each combustible gas can be accurately measured.

【0084】請求項5の可燃性ガス濃度測定装置におい
ては、前記酸素ポンピング量制御手段、前記電流値測定
手段および前記濃度測定手段を作動して可燃性ガスの濃
度を求める前に、可燃性ガス測定手段にて、可燃性ガス
の存在を前記濃淡電池の起電力にて得て、その起電力の
値が可燃性ガスの存在を示せば、濃度測定実行手段によ
り、酸素ポンピング量制御手段、電流値測定手段および
濃度測定手段を作動して可燃性ガスの濃度を求めてい
る。したがって、濃淡電池により可燃性ガスが存在しな
いと判定されれば、濃淡電池の起電力のみの検出に比較
して時間のかかる酸素ポンピング量制御手段、電流値測
定手段および濃度測定手段の作動による可燃性ガスの濃
度測定処理を行う必要が無くなる。このため、酸素ポン
ピング量制御手段、電流値測定手段および濃度測定手段
を作動させる電子回路の機能を他の処理に振り分けられ
て全体の処理が迅速化され、あるいは余計な電気エネル
ギーを消費しなくても済む。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring the concentration of a flammable gas before operating the oxygen pumping amount control means, the current value measuring means and the concentration measuring means to determine the concentration of the flammable gas. The measurement means obtains the presence of the combustible gas by the electromotive force of the concentration cell, and if the value of the electromotive force indicates the presence of the combustible gas, the concentration measurement execution means controls the oxygen pumping amount control means, The value measuring means and the concentration measuring means are operated to determine the concentration of the combustible gas. Therefore, if the concentration cell determines that there is no flammable gas, the flammable gas generated by the operation of the oxygen pumping amount control means, the current value measurement means, and the concentration measurement means takes longer time than the detection of only the electromotive force of the concentration cell. It is not necessary to perform the process of measuring the concentration of the reactive gas. For this reason, the functions of the electronic circuit for operating the oxygen pumping amount control means, the current value measurement means, and the concentration measurement means are allocated to other processing, so that the entire processing is speeded up, or unnecessary electric energy is not consumed. I'm done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 一実施の形態としての可燃性ガス濃度測定装
置の構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a combustible gas concentration measuring device as one embodiment.

【図2】 前記可燃性ガス濃度測定装置に組み込まれた
炭化水素ガスセンサの展開図。
FIG. 2 is a development view of a hydrocarbon gas sensor incorporated in the combustible gas concentration measuring device.

【図3】 前記可燃性ガス濃度測定装置にて行われる可
燃性ガス種類別濃度測定処理のフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart of a combustible gas type concentration measurement process performed by the combustible gas concentration measuring device.

【図4】 前記可燃性ガス濃度測定装置にて行われる可
燃性ガス種類別濃度測定処理のフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart of a combustible gas type concentration measurement process performed by the combustible gas concentration measuring device.

【図5】 前記可燃性ガス濃度測定装置にて行われる可
燃性ガス種類別濃度測定処理のフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart of a combustible gas type concentration measurement process performed by the combustible gas concentration measuring device.

【図6】 内燃機関の空燃比に応じて濃淡電池に生じる
起電力を表すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing an electromotive force generated in a concentration cell according to an air-fuel ratio of an internal combustion engine.

【図7】 ポンピング電流量Ipに応じて炭化水素非感
受性電極に生じる起電力を表すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing an electromotive force generated in a hydrocarbon-insensitive electrode according to a pumping current amount Ip.

【図8】 ポンピング電流量Ipに応じてメタン非感受
性電極に生じる起電力を表すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing an electromotive force generated in a methane-insensitive electrode according to a pumping current amount Ip.

【図9】 ポンピング電流量Ipに応じて炭化水素感受
性電極に生じる起電力を表すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing an electromotive force generated in a hydrocarbon-sensitive electrode according to a pumping current amount Ip.

【図10】 感受性の異なる3つの電極に対して求めら
れたポンピング電流量I1,I2,I3と排気成分との
関係を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between pumping current amounts I1, I2, and I3 obtained for three electrodes having different sensitivities and exhaust components.

【図11】 電流量と成分濃度との関係を示すテーブル
説明図。
FIG. 11 is an explanatory table showing a relationship between a current amount and a component concentration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…可燃性ガス濃度測定装置、4…炭化水素ガスセン
サ、4a…測定室、4b…大気室、6…電流供給回路、
8…電流検出回路、10…加熱回路、12…第1起電力
検出回路、14…第2起電力検出回路、16…第3起電
力検出回路、18…電子制御ユニット(ECU)、18
a…中央処理制御装置(CPU)、18b…読出専用メ
モリ(ROM)、18c…ランダムアクセスメモリ(R
AM)、18d…バックアップRAM、18e…入力回
路、18f…出力回路、18g…バス、20…ポンピン
グセル、20a…固体電解質の板状体、20b…拡散制
限孔、20c…測定電極、20d…基準電極、20e,
20f…リード部、22…検出セル、22a…固体電解
質の板状体、22b…炭化水素非感受性電極、22c…
メタン非感受性電極、22d…炭化水素感受性電極、2
2e…基準電極、22f,22g,22h,22i…リ
ード部、24…ヒータ、24a…板状体、24b…ヒー
タ線、24c,24d…リード部、26…スペーサ、2
6a…矩形孔、28…スペーサ、28a…矩形孔、28
b…気体通路、30…スペーサ、32…多孔質体。
2 ... combustible gas concentration measurement device, 4 ... hydrocarbon gas sensor, 4a ... measurement room, 4b ... atmosphere room, 6 ... current supply circuit,
8 current detection circuit, 10 heating circuit, 12 first electromotive force detection circuit, 14 second electromotive force detection circuit, 16 third electromotive force detection circuit, 18 electronic control unit (ECU), 18
a: central processing controller (CPU), 18b: read-only memory (ROM), 18c: random access memory (R)
AM), 18d: backup RAM, 18e: input circuit, 18f: output circuit, 18g: bus, 20: pumping cell, 20a: solid electrolyte plate, 20b: diffusion limiting hole, 20c: measuring electrode, 20d: reference Electrode, 20e,
20f: Lead portion, 22: Detection cell, 22a: Solid electrolyte plate, 22b: Hydrocarbon insensitive electrode, 22c ...
Methane-insensitive electrode, 22d ... hydrocarbon-sensitive electrode, 2
2e: Reference electrode, 22f, 22g, 22h, 22i: Lead, 24: Heater, 24a: Plate, 24b: Heater wire, 24c, 24d: Lead, 26: Spacer, 2
6a: rectangular hole, 28: spacer, 28a: rectangular hole, 28
b: gas passage, 30: spacer, 32: porous body.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス拡散制限部を介して被測定空間とガ
ス交換可能な測定室と、 電流値に応じた量の酸素を前記測定室へ汲み入れる酸素
ポンピング手段と、 前記測定室内に配置された複数の第1電極と基準酸素濃
度空間内に配置された第2電極とを備え、前記第1電極
と前記第2電極との間の酸素濃度差に応じた起電力を発
生する濃淡電池と、 を備え、 前記濃淡電池の複数の第1電極は、可燃性ガスに対する
酸化触媒活性において少なくとも2種類存在することを
特徴とする可燃性ガスセンサ。
A measuring chamber capable of exchanging gas with a space to be measured via a gas diffusion limiting section; an oxygen pumping means for pumping an amount of oxygen corresponding to a current value into the measuring chamber; A concentration cell comprising: a plurality of first electrodes; and a second electrode disposed in the reference oxygen concentration space, wherein the concentration cell generates an electromotive force corresponding to an oxygen concentration difference between the first electrode and the second electrode. The combustible gas sensor, comprising: a plurality of first electrodes of the concentration cell, wherein at least two types of the first electrodes exist in an oxidation catalytic activity for a combustible gas.
【請求項2】 前記可燃性ガスは、炭化水素であること
を特徴とする請求項1記載の可燃性ガスセンサ。
2. The flammable gas sensor according to claim 1, wherein the flammable gas is a hydrocarbon.
【請求項3】 前記濃淡電池の複数の第1電極は、炭化
水素に対する酸化触媒活性がない電極、メタンを除いた
炭化水素に対する酸化触媒活性がある電極、およびメタ
ンを含む炭化水素に対する酸化触媒活性がある電極を備
えていることを特徴とする請求項2記載の可燃性ガスセ
ンサ。
3. The plurality of first electrodes of the concentration cell include an electrode having no oxidation catalytic activity for hydrocarbons, an electrode having an oxidation catalytic activity for hydrocarbons other than methane, and an oxidation catalytic activity for hydrocarbons containing methane. 3. The flammable gas sensor according to claim 2, further comprising an electrode.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の可燃性
ガスセンサを用いた可燃性ガス濃度測定装置であって、 前記酸素ポンピング手段に対する電流値を調整する酸素
ポンピング量制御手段と、 前記酸化触媒活性の種類毎に、前記濃淡電池の第1電極
と前記第2電極との間の起電力を検出する濃淡電池電圧
検出手段と、 前記酸化触媒活性の種類毎に、前記酸素ポンピング量制
御手段にて前記酸素ポンピング手段に対する電流値を変
更させて、前記濃淡電池電圧検出手段にて検出される起
電力が基準電圧範囲内になった時の前記電流値を測定す
る電流値測定手段と、 前記電流値測定手段にて測定された前記酸化触媒活性の
種類に対応する電流値間の差に基づいて、可燃性ガスの
種類別の濃度を測定する濃度測定手段と、 を備えたことを特徴とする可燃性ガス濃度測定装置。
4. A flammable gas concentration measurement device using the flammable gas sensor according to claim 1, wherein: an oxygen pumping amount control unit that adjusts a current value to the oxygen pumping unit; Concentration cell voltage detecting means for detecting an electromotive force between the first electrode and the second electrode of the concentration cell for each type of oxidation catalyst activity; and controlling the oxygen pumping amount for each type of oxidation catalyst activity. Current value measuring means for changing the current value for the oxygen pumping means by means, and measuring the current value when the electromotive force detected by the concentration cell voltage detecting means is within a reference voltage range; Concentration measuring means for measuring the concentration of each combustible gas based on the difference between the current values corresponding to the type of the oxidation catalyst activity measured by the current value measuring means. When That the combustible gas concentration measuring device.
【請求項5】 請求項4の構成に対して、 前記酸素ポンピング量制御手段による前記酸素ポンピン
グ手段に対する電流値の調整を停止させて、前記濃淡電
池電圧検出手段にて検出されるいずれかの起電力から可
燃性ガスの存在を測定する可燃性ガス測定手段と、 前記可燃性ガス測定手段にて可燃性ガスが存在すると測
定された場合に、前記酸素ポンピング量制御手段、前記
電流値測定手段および前記濃度測定手段の作動を行わせ
る濃度測定実行手段と、 を備えたことを特徴とする可燃性ガス濃度測定装置。
5. The method according to claim 4, wherein the adjustment of the current value to the oxygen pumping means by the oxygen pumping amount control means is stopped, and any of the starting values detected by the concentration cell voltage detecting means is stopped. Flammable gas measuring means for measuring the presence of flammable gas from electric power, when the presence of flammable gas is measured by the flammable gas measuring means, the oxygen pumping amount control means, the current value measuring means and A combustible gas concentration measurement device, comprising: a concentration measurement execution unit for causing the concentration measurement unit to operate.
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