JPS62142263A - Detecting unit of air-fuel ratio measuring instrument - Google Patents
Detecting unit of air-fuel ratio measuring instrumentInfo
- Publication number
- JPS62142263A JPS62142263A JP60281880A JP28188085A JPS62142263A JP S62142263 A JPS62142263 A JP S62142263A JP 60281880 A JP60281880 A JP 60281880A JP 28188085 A JP28188085 A JP 28188085A JP S62142263 A JPS62142263 A JP S62142263A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- air
- metering orifice
- fuel ratio
- orifice
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は内燃機関に供給される燃焼用混合物の空燃比を
測定するための空燃比測定装置に係り、より詳しくは、
空燃比測定装置において燃焼用混合物の空燃比に応じた
アナログ信号を出力するために使用される検出ユニット
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an air-fuel ratio measuring device for measuring the air-fuel ratio of a combustion mixture supplied to an internal combustion engine, and more specifically,
The present invention relates to a detection unit used in an air-fuel ratio measurement device to output an analog signal according to the air-fuel ratio of a combustion mixture.
内燃機関の性能試験や診断においては、シリンダに供給
される燃焼用混合気の空燃比を測定することが必要であ
る。また、燃焼用混合物の空燃比を検出し、現実の空燃
比が機関運転条件に応じた所定の目標空燃比(例えば、
理論空燃比)になる様に燃料供給装置を制御することも
周知である。In performance testing and diagnosis of internal combustion engines, it is necessary to measure the air-fuel ratio of the combustion air-fuel mixture supplied to the cylinders. In addition, the air-fuel ratio of the combustion mixture is detected, and the actual air-fuel ratio is set to a predetermined target air-fuel ratio (for example,
It is also well known to control a fuel supply system to achieve a stoichiometric air-fuel ratio.
一般的には、空燃比の測定または検出は排気系に配置さ
れた酸素センサを用いて排気ガス中の残留酸素7農を検
出することにより行うことができる。しかし、この方法
は、燃焼用混合物の空燃比が理論空燃比よりリッチであ
り、排気ガス中に残留酸素が存在しない場合には適用す
ることができない。Generally, the air-fuel ratio can be measured or detected by detecting residual oxygen in the exhaust gas using an oxygen sensor placed in the exhaust system. However, this method cannot be applied when the air-fuel ratio of the combustion mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio and there is no residual oxygen in the exhaust gas.
例えば特開昭59−2ロ840号に開示された測定装置
はこの欠点を解消するものである。この空燃比測定装置
においては、機関排気系から排気ガスかサンプリングさ
れ、外界から取入れた新、(h¥な空気とナンブリング
排気ガスとを所定の割合で混合することによりサンプリ
ング排気ガス中に既知量の酸素が添加される。排気ガス
と空気との混合ガスは次に酸化触媒装置に送られ、排気
ガス中の未燃成分は完全に燃焼せられる。この様に酸化
処理された混合ガスを酸素センサに接触させ、残留酸素
濃度が検出される。斯く検出された残留酸素7農度を所
定の計算式に代入して計算すれば燃焼用混合気の空燃比
が求まる。この様にサンプリング排気ガスに酸素が添加
されるので、理論空燃比より)農い空燃比を持った過濃
混合気の空燃比を測定可能である。For example, the measuring device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-2-840 solves this drawback. In this air-fuel ratio measurement device, exhaust gas is sampled from the engine exhaust system, and new air taken in from the outside world is mixed with numbered exhaust gas at a predetermined ratio. amount of oxygen is added.The mixed gas of exhaust gas and air is then sent to the oxidation catalyst device, and the unburned components in the exhaust gas are completely burned.The mixed gas oxidized in this way is The residual oxygen concentration is detected by contacting the oxygen sensor.The air-fuel ratio of the combustion mixture can be determined by substituting the residual oxygen concentration thus detected into a predetermined calculation formula. Since oxygen is added to the gas, it is possible to measure the air-fuel ratio of a rich mixture that has an air-fuel ratio less than the stoichiometric air-fuel ratio.
特開昭59−2ロ840号に開示されている様に、サン
プリング排気ガスと酸素導入用空気とを一定の割合で混
合するためには計量オリフィスを脩えた混合機構が使用
される。計1オリフィスを流れる流体の流量はオリフィ
ス内径に依存しているので、混合の割合を一定にするた
めには、オリフィス内径を常に一定に維持することが必
要である。オリフィス内径は極めて小さく、一般的には
約II■である。而るに、サンプリング排気ガス中には
カーボン等の粒子が含まれており、この種の粒子が(1
ト気ガス計量オリフイスに付着して、計購中にオリフィ
ス内径が変化し、空燃比の正確な測定の障害となるとい
う問題があった。As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-2-840, a mixing mechanism with a metering orifice is used to mix the sampling exhaust gas and oxygen introduction air at a constant ratio. Since the flow rate of the fluid flowing through a total of one orifice depends on the inner diameter of the orifice, it is necessary to keep the inner diameter of the orifice constant at all times in order to keep the mixing ratio constant. The internal diameter of the orifice is extremely small, typically about II■. However, the sampled exhaust gas contains particles such as carbon, and this type of particle is (1
There was a problem in that the air adhered to the gas metering orifice, causing the inner diameter of the orifice to change during metering, which hindered accurate measurement of the air-fuel ratio.
本発明の目的は、計早オリフィスへの粒子の付着を防止
し、空燃比の正確な計測を可能にすることにある。An object of the present invention is to prevent particles from adhering to the timing orifice and to enable accurate measurement of the air-fuel ratio.
C問題点を解決するための手段および作用の概要〕本発
明は空燃比測定装置において燃焼用混合気の空燃比に応
じてアナログ信号を出すために使用される検出ユニ・ノ
ドを堤供するものである。この検出ユニットは、(イ)
一端が機関排気系内に配置され排気系内の排気ガスを連
続的にサンプリングする様になった排気ガスサンプリン
グ管と、(I7)一端が外気に開口した空気取入管と、
(ハ)前記排気ガスサンプリング管に連通した排気ガス
計量オリフィスと空気取入管に連通した空気計量オリフ
ィスとを有し、排気ガスサンプリング管からのサンプリ
ング排気ガスと空気取入管からの空気とを所定割合で混
合することにより酸素の添加された排気ガス混合物を形
成する混合手段と、(ニ)前記混合手段の下流に接続さ
れた混合ガス通路と、(ネ)排気ガス混合物中の未燃成
分を完全燃焼させるべく前記通路内に配置された触媒コ
ンバータと、くべ)前記触媒コンバータの下流において
前記通路内の排気ガス混合物に接触し、排気ガス混合物
中の残留酸素を検出して残留酸素/農度に比例したアナ
ログ信号を出力する酸素センサと、(ト)前記酸素セン
サの上流において前記通路内に配置され、排気ガス混合
物を所定温度に加熱するヒータと、(チ)排気ガスおよ
び空気を夫々の計量オリフィスをJ遇させて混合しかつ
酸素センサを経て排気ガス混合物を通過させるべく前記
通路内の排気ガス混合物を吸引する吸引手段と、(す)
サンプリング排気ガスが排気ガス計量オリフィスを通過
する時にサンプリング排気ガス中の浮遊粒子が排気ガス
計量オリフィスの表面から雛反偏向するべく排気ガス計
量オリフィスを加熱するための加熱手段、とを備えてな
る。Summary of Means and Effects for Solving Problem C] The present invention provides a detection unit used in an air-fuel ratio measuring device to output an analog signal according to the air-fuel ratio of the combustion mixture. be. This detection unit is (a)
(I7) an exhaust gas sampling pipe whose one end is disposed within the engine exhaust system to continuously sample exhaust gas within the exhaust system; (I7) an air intake pipe whose one end is open to the outside air;
(c) It has an exhaust gas metering orifice communicating with the exhaust gas sampling pipe and an air metering orifice communicating with the air intake pipe, and the sampling exhaust gas from the exhaust gas sampling pipe and the air from the air intake pipe are mixed at a predetermined ratio. (d) a mixed gas passage connected downstream of said mixing means; a catalytic converter disposed in the passageway for combustion; an oxygen sensor that outputs a proportional analog signal; (g) a heater disposed in the passageway upstream of the oxygen sensor to heat the exhaust gas mixture to a predetermined temperature; and (h) metering the exhaust gas and air, respectively. suction means for sucking the exhaust gas mixture in the passageway to mix the orifice and pass the exhaust gas mixture through the oxygen sensor;
heating means for heating the exhaust gas metering orifice so that suspended particles in the sampling exhaust gas are deflected from the surface of the exhaust gas metering orifice as the sampling exhaust gas passes through the exhaust gas metering orifice.
この様に加熱手段を設けて排気ガス計量オリフィスを加
熱する様にしたので、このオリフィスはその中を流れる
サンプリング排気ガスに較べ高温に維持され、オリフィ
ス表面と排気ガス流との間に温度差が生じる。本発明は
この温度差による粒子の熱泳動現象を利用したもので、
サンプリング排気ガス中の浮遊粒子は排気ガス流中で高
温のオリフィス表面からオリフィス中央のより低温の領
域に向って偏向され、オリフィス表面に衝突するごと無
く通過するので、粒子の付着が防止される。Since the heating means is provided to heat the exhaust gas metering orifice, the orifice is maintained at a higher temperature than the sampling exhaust gas flowing through it, and a temperature difference is created between the orifice surface and the exhaust gas flow. arise. The present invention utilizes the phenomenon of thermophoresis of particles caused by this temperature difference.
Particles suspended in the sampling exhaust gas are deflected in the exhaust gas stream from the hot orifice surface toward the cooler region in the center of the orifice, and pass through without colliding with the orifice surface, thereby preventing particle adhesion.
本発明の好ましい実施態様においては、オリフィス加熱
手段は熱交ロ!!器から成り、この熱交換器はノJL気
ガス混合物の顕熱により排気ガス計量オリフィスを加熱
する様に構成される。周知の様に酸素センサは約650
〜750°Cの活性化温度範囲に維持されている時に正
常にFS、能するものであり、このため排気ガス混合物
は温度が低い場合にはヒータにより前記温度範囲まで力
!!熱される。この実施f声様では、この高温の排気ガ
ス/1%合物の顕熱を回収利用して排気ガス計量オリフ
ィスが加熱されるので、検出ユニットの構造を簡素化す
ることかできる。In a preferred embodiment of the invention, the orifice heating means is a heat exchanger! ! The heat exchanger is configured to heat the exhaust gas metering orifice with the sensible heat of the gas mixture. As is well known, the oxygen sensor is approximately 650
FS will function normally when the activation temperature range is maintained at ~750°C, and therefore the exhaust gas mixture will be heated to this temperature range by the heater when the temperature is low. ! It gets heated. In this embodiment, the sensible heat of the high-temperature exhaust gas/1% mixture is recovered and used to heat the exhaust gas metering orifice, so the structure of the detection unit can be simplified.
本発明の史に他の実施態様においては、ヒータと触媒コ
ンバータとが収容された混合ガス通路と混合手段とは1
つの共通の金属ブロック内に形成しである。この構成に
よれば、ヒータの余熱は金属ブロックを介して排気ガス
計量オリフィスに伝達し、オリフィスを更に効果的に加
熱する。In another embodiment of the present invention, the mixed gas passageway and the mixing means in which the heater and the catalytic converter are housed are one
It is formed within one common metal block. According to this configuration, residual heat from the heater is transmitted to the exhaust gas metering orifice via the metal block, thereby heating the orifice more effectively.
第1図から第4図を参照して本発明の第1実施例を説明
する。空燃比測定装置は本発明の検出ユニット)l(B
=ハソテリ12とヒータコントローラ14と空燃比演算
表示装置16と圧力計18で構成される。検出ユニット
10は、排気系から排気ガスをサンプリングし、サンプ
リング排気ガスに所定割合で空気を混合し、混合ガスを
完全酸化させて未燃成分を完全燃焼させ、混合ガス中の
残留酸素濃度を検出することにより、燃焼用l昆合気の
空燃比に応じたアナログ信号を空燃比演算表示装置16
に出力する様に構成されている。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The air-fuel ratio measuring device is a detection unit of the present invention)l(B
= It is composed of a fuel cell 12, a heater controller 14, an air-fuel ratio calculation/display device 16, and a pressure gauge 18. The detection unit 10 samples exhaust gas from the exhaust system, mixes air with the sampled exhaust gas at a predetermined ratio, completely oxidizes the mixed gas, completely burns unburned components, and detects the residual oxygen concentration in the mixed gas. By doing so, an analog signal corresponding to the air-fuel ratio of the combustion air is displayed on the air-fuel ratio calculation display device 16.
It is configured to output to .
検出ユニ7ト10は機関排気系のテールパイプ20にク
ランプ22により固定されたハウジング24を有し、こ
のハウジング24内には断熱材詰物26を介してステン
レス製ブロック28が保持されている。ブロック28内
には、互いに平行な排気ガス通路30および空気通路3
2、混合機構34、ならびに混合ガス通路36が形成さ
れている。The detection unit 10 has a housing 24 fixed to a tail pipe 20 of an engine exhaust system by a clamp 22, and a stainless steel block 28 is held within the housing 24 via a heat insulating material filling 26. Inside the block 28 are an exhaust gas passage 30 and an air passage 3 which are parallel to each other.
2, a mixing mechanism 34 and a mixed gas passage 36 are formed.
排気ガス通路30および空気通路32は、夫々、排気ガ
スサンプリング管40および空気取入管42に接続され
ている。第1図から分る様に、排気ガスサンプリング管
40の上流端44はテールパイプ20中に挿入してあり
、テールパイプ内を流れる排気ガスの一部を採取する様
になっている。Exhaust gas passage 30 and air passage 32 are connected to exhaust gas sampling tube 40 and air intake tube 42, respectively. As can be seen in FIG. 1, the upstream end 44 of the exhaust gas sampling tube 40 is inserted into the tailpipe 20 to sample a portion of the exhaust gas flowing within the tailpipe.
テールパイプ20内を流れる排気ガスの動圧と静圧を相
殺し、はぼ大気圧の排気ガスをサンプリング管40内に
導入するため、サンプリング管上流端44には動圧用ボ
ート46と静圧用ボート48が設けである。In order to offset the dynamic pressure and static pressure of the exhaust gas flowing inside the tail pipe 20 and introduce the exhaust gas at almost atmospheric pressure into the sampling pipe 40, a dynamic pressure boat 46 and a static pressure boat are installed at the upstream end 44 of the sampling pipe. 48 is the provision.
空気取入管42の上流管50には大気に開口した空気取
入ボート52が設けである。空気取入管42の中間部5
4はU字形に弯曲させてあり、テールパイプ20内に延
長している。この中間部54はテールパイプ20内を流
れる排気ガスの熱により空気を予熱する予熱器として作
用するものである。An upstream pipe 50 of the air intake pipe 42 is provided with an air intake boat 52 that is open to the atmosphere. Middle part 5 of air intake pipe 42
4 is curved into a U-shape and extends into the tail pipe 20. This intermediate portion 54 functions as a preheater that preheats the air using the heat of the exhaust gas flowing within the tail pipe 20.
排気ガス通路30と空気通路32とは水平に延長した複
数の熱交換フィン56(第1図)を備えた隔壁58を介
して並置されているので、これらの通路30 、32を
流れるサンプリング排気ガスと空気は互いに熱交換し、
両者の温度は均一化される。Since the exhaust gas passage 30 and the air passage 32 are juxtaposed via a partition wall 58 having a plurality of horizontally extending heat exchange fins 56 (FIG. 1), the sampled exhaust gas flowing through these passages 30 and 32 is and air exchange heat with each other,
Both temperatures are equalized.
混合機構34は排気ガス計量オリフィス60と空気計量
オリフィス62を有する。真空ポンプ64の様な吸引手
段により混合ガス通路36に負圧を作用させると、サン
プリング排気ガスおよび空気はそれぞれサンプリング管
40および空気取入管42内に吸込まれ、通路30 、
32を経てほぼ大気圧でオリフィス60 、62に到達
し、オリフィスで計量されながら所定の流量で混合室6
6に流入し混合される。混合ガスの一部はブロック28
の排出ボート68を経て真空ポンプ64により排出され
、一部は混合ガス通路36に沿って流れる。Mixing mechanism 34 has an exhaust gas metering orifice 60 and an air metering orifice 62. When a negative pressure is applied to the mixed gas passage 36 by a suction means such as a vacuum pump 64, the sampling exhaust gas and air are drawn into the sampling tube 40 and the air intake tube 42, respectively, and the passage 30,
32, the mixture reaches the orifices 60, 62 at almost atmospheric pressure, and is fed into the mixing chamber 6 at a predetermined flow rate while being metered by the orifices.
6 and mixed. Part of the mixed gas is in block 28
The mixed gas is discharged by the vacuum pump 64 through the discharge boat 68, and a portion thereof flows along the mixed gas passage 36.
混合ガス通路36内には、電熱ヒータ70、触媒コンバ
ータ72、熱電対74、および酸素センサ76が配置さ
れている。熱電対74の出力はヒータコントローラ14
に入力される。このヒータコントローラ14は熱電対7
4で検出した混合ガスの温度に応して電熱ヒータ70に
通電し、混合ガスの温度を酸素センサ76の活性化温度
範囲に制御する。触媒コンバータ72は多孔質セラミッ
クから成る担体に白金等の酸化触媒を担持させた公知の
もので、混合ガス中の未燃成分を完全燃焼させるもので
ある。酸素センサ76はジルコニア素子から成る公知の
型式のもので、混合ガス中の残留酸素?溶度に比例した
アナログ信号を空燃比演算表示装置16に出力する。周
知の様に酸素センサ76はヒータコントローラ14によ
り制御される電熱ヒータ(図示せず)を内蔵しており、
熱電対74により測定された混合ガス温度が酸素センサ
の活性化温度範囲より低い時にはヒータコントローラ1
4はこの内蔵ヒータに通電して酸素センサ76を加熱す
る。An electric heater 70, a catalytic converter 72, a thermocouple 74, and an oxygen sensor 76 are arranged within the mixed gas passage 36. The output of the thermocouple 74 is sent to the heater controller 14
is input. This heater controller 14 has a thermocouple 7
The electric heater 70 is energized according to the temperature of the mixed gas detected in step 4, and the temperature of the mixed gas is controlled within the activation temperature range of the oxygen sensor 76. The catalytic converter 72 is a known type in which an oxidation catalyst such as platinum is supported on a carrier made of porous ceramic, and is used to completely burn unburned components in the mixed gas. The oxygen sensor 76 is of a known type made of a zirconia element, and detects residual oxygen in the mixed gas. An analog signal proportional to the solubility is output to the air-fuel ratio calculation/display device 16. As is well known, the oxygen sensor 76 has a built-in electric heater (not shown) that is controlled by the heater controller 14.
When the mixed gas temperature measured by the thermocouple 74 is lower than the activation temperature range of the oxygen sensor, the heater controller 1
4 energizes this built-in heater to heat the oxygen sensor 76.
第2図から第4図を参照するに、ブロック28には熱交
換器78が設けである。この熱交換器78は、オリフィ
ス60 、62および通路30 、32を囲繞した熱交
換壁80 、82と、加熱用通路84 、86で構成さ
れる。加熱用通路84 、86の上流端はパイプ88゜
90により混合ガス通路36の下流端に接続され、下流
端はパイプ92 、94により排出管96に接続される
。Referring to FIGS. 2-4, block 28 is provided with a heat exchanger 78. As shown in FIGS. The heat exchanger 78 is comprised of heat exchange walls 80 , 82 surrounding the orifices 60 , 62 and passages 30 , 32 , and heating passages 84 , 86 . The upstream ends of the heating passages 84 and 86 are connected to the downstream ends of the mixed gas passage 36 by pipes 88 and 90, and the downstream ends are connected to the discharge pipe 96 by pipes 92 and 94.
排出管96内の絶対圧力は圧力計18により計測され、
その出力は空燃比演算表示装置16に入力される。空燃
比演算表示装置16はマイクロコンピュータを含んで成
り、酸素センサ76からのアナログ信号と圧力計18か
らのアナログ信号を2進数データに変換し、これらのデ
ータに基いて所定の計算式により空燃比を演算し表示す
る様にプログラムされている。The absolute pressure inside the discharge pipe 96 is measured by the pressure gauge 18,
The output is input to the air-fuel ratio calculation and display device 16. The air-fuel ratio calculation and display device 16 includes a microcomputer, converts the analog signal from the oxygen sensor 76 and the analog signal from the pressure gauge 18 into binary data, and calculates the air-fuel ratio using a predetermined calculation formula based on these data. It is programmed to calculate and display.
この検出ユニントおよび空燃比測定装置の作動は次のと
おりである。真空ポンプ64を作動させると、排気ガス
の一部はサンプリング管40によりサンプリングされ、
新鮮な空気は空気取入管42から取入られる。この空気
は予熱部54により予熱される。空気とサンプリング排
気ガスは通路30 、32内を流れながら隔壁58を介
して熱交換して温度が均一化されると共に、熱交換器7
8の熱交換壁80 、82を介して加熱用通路84 、
86内の混合ガスにより加熱され、オリフィス60 、
62を通過して混合される。混合ガスはヒータ70によ
り約650℃に加熱され、触媒コンバータ72により完
全酸化処理され、酸素センサ76に接触する。酸素セン
サ76は混合ガス中の残留酸素濃度に応じたアナログ信
号を空燃比演算表示装置16に出力する。空燃比演算表
示装置16は酸素濃度センサ76および圧力計18から
の信号に基いて所与の計算式に従い燃焼用混合気の空燃
比を演算し表示する。空燃比計算式としては前述の特開
昭59−2ロ840号に記載された式を用いてもよいし
、或いは他の式を用いてもよい。The operation of this detection unit and air-fuel ratio measuring device is as follows. When the vacuum pump 64 is activated, a portion of the exhaust gas is sampled by the sampling tube 40;
Fresh air is taken in through air intake pipe 42. This air is preheated by the preheating section 54. The air and the sampling exhaust gas flow through the passages 30 and 32 and exchange heat through the partition wall 58 to equalize the temperature, and the heat exchanger 7
8 heat exchange walls 80 , 82 through heating passages 84 ,
Heated by the mixed gas in 86, the orifice 60,
62 and mixed. The mixed gas is heated to about 650° C. by the heater 70, completely oxidized by the catalytic converter 72, and then comes into contact with the oxygen sensor 76. The oxygen sensor 76 outputs an analog signal corresponding to the residual oxygen concentration in the mixed gas to the air-fuel ratio calculation and display device 16. The air-fuel ratio calculation and display device 16 calculates and displays the air-fuel ratio of the combustion air-fuel mixture according to a given calculation formula based on the signals from the oxygen concentration sensor 76 and the pressure gauge 18. As the air-fuel ratio calculation formula, the formula described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-2-840 may be used, or other formulas may be used.
酸素センサ76を通過した高温の混合ガスはパイプ88
、90を介して熱交換器78の加熱用通路84゜86
の上流端に導かれ、オリフィス60 、62近傍の熱交
換壁80 、82に衝突し、これらのオリフィスを強度
に加熱し昇温させる。また、ヒータ70の余熱はステン
レス製ブロック28を介して伝達してオリフィス60
、62を更に加熱する。計量オリフィス60 、62が
高温に加熱される結果、サンプリング排気ガス流および
添加用空気流中の浮遊粒子、特にカーボン粒子はオリフ
ィスを通過する流れの中心に向って熱泳動効果により半
径方向内側に偏向せられる。従って、オリフィス表面へ
の粒子の付着は効果的に阻止される。この様にして、計
量オリフィス、特に排気ガス計量オリフィス60の表面
が清浄に維持されその内径が一定に維持されるので、空
燃比を正確に計測することが可能となる。The high temperature mixed gas that has passed through the oxygen sensor 76 is transferred to a pipe 88.
, 90 to the heating passages 84, 86 of the heat exchanger 78.
The heat exchanger walls 80 and 82 in the vicinity of the orifices 60 and 62 are guided to the upstream end thereof, and the heat exchange walls 80 and 82 in the vicinity of the orifices 60 and 62 are guided to intensely heat and raise the temperature of these orifices. Additionally, residual heat from the heater 70 is transferred to the orifice 60 via the stainless steel block 28.
, 62 are further heated. As a result of the heating of the metering orifices 60, 62 to high temperatures, airborne particles, particularly carbon particles, in the sampling exhaust gas stream and the dosing air stream are deflected radially inward by thermophoretic effects towards the center of the flow passing through the orifices. be given Therefore, particle adhesion to the orifice surface is effectively prevented. In this way, the surface of the metering orifice, particularly the exhaust gas metering orifice 60, is kept clean and its inner diameter is kept constant, making it possible to accurately measure the air-fuel ratio.
混合ガスは計量オリフィス60 、62を加熱した後、
加熱用通路84 、86内を流れながら熱交換壁80
、82を介して入来サンプリング排気ガスおよび入来空
気を加熱し、パイプ92 、94を経て真空ポンプ64
により排出される。After the mixed gas heats the metering orifices 60 and 62,
The heat exchange wall 80 flows through the heating passages 84 and 86.
, 82 to heat the incoming sampling exhaust gas and incoming air to the vacuum pump 64 via pipes 92 , 94 .
It is discharged by
第5図は検出ユニ゛ットの他の実施例を示すもので、第
1実施例と同様にステンレス製プロ・ツク128内には
、排気ガスサンプリング管140に連通した排気ガス通
路130、混合機構の排気ガス計量オリフィス160、
混合ガス通路136が形成されている。混合ガス通路1
36内にはヒータ170、触媒コンバータ172、熱電
対174、酸素センサ176が配置されているが、この
実施例では触媒コンノλ−タ172はヒータ170より
上流側に配置されている。FIG. 5 shows another embodiment of the detection unit. As in the first embodiment, the stainless steel block 128 includes an exhaust gas passage 130 communicating with an exhaust gas sampling pipe 140, and an exhaust gas passage 130 communicating with an exhaust gas sampling pipe 140. exhaust gas metering orifice 160 of the mechanism;
A mixed gas passage 136 is formed. Mixed gas passage 1
A heater 170, a catalytic converter 172, a thermocouple 174, and an oxygen sensor 176 are disposed within the catalytic converter 36. In this embodiment, the catalytic converter 172 is disposed upstream of the heater 170.
燃焼用混合気の空燃比が過濃で排気ガス中に多量の未燃
成分が存在する場合には、触媒コンノ\−タ172が過
度に発熱することがあるが、この発熱エネルギはブロッ
ク128を経由した熱伝達により消散するので、混合ガ
スの温度が酸素センサ1.76の活性化上限温度(約7
50°C)を超えることがない。If the air-fuel ratio of the combustion mixture is too rich and a large amount of unburned components are present in the exhaust gas, the catalyst converter 172 may generate excessive heat, but this generated energy is transferred to the block 128. As the temperature of the mixed gas reaches the activation upper limit temperature of the oxygen sensor (approximately 7
50°C).
従って、ヒータコントローラによってヒータ170およ
び酸素センサ176の内蔵ヒータを制御すれば酸素セン
サの温度をより容易に活性化温度範囲に維持することが
できる。Therefore, if the heater 170 and the built-in heater of the oxygen sensor 176 are controlled by the heater controller, the temperature of the oxygen sensor can be more easily maintained within the activation temperature range.
本発明の検出ユニットは)7遊粒子の熱泳動現象を利用
して粒子を排気ガス計量オリフィスから偏向させる様な
加熱手段を有するので、計量オリフィスへの粒子の付着
を積極的に阻止することができ、空燃比の正確な測定を
可能にする。Since the detection unit of the present invention has a heating means that deflects particles from the exhaust gas metering orifice by utilizing the thermophoretic phenomenon of floating particles, it is possible to actively prevent particles from adhering to the metering orifice. and enables accurate measurement of air-fuel ratio.
混合ガスの顕熱を回収利用する熱交換器により計量オリ
フィスを加熱する様にした実施態様は、構造が簡単であ
り、余計なエネルギ源を要しないので、自動車用エンジ
ンに搭載するに適している。The embodiment in which the metering orifice is heated by a heat exchanger that recovers and utilizes the sensible heat of the mixed gas has a simple structure and does not require an extra energy source, so it is suitable for installation in an automobile engine. .
検出ユニットの構成要素を1つの共通の全屈ブロック内
に配置した実施態様にあっては、ヒータの余熱を利用し
て計量オリフィスを更に加熱できる効果がある。An embodiment in which the components of the detection unit are arranged in one common full-bending block has the advantage that residual heat from the heater can be used to further heat the metering orifice.
また、ヒータより上流に触媒コンバータを配置した場合
には、酸素センサの温度制御が容易になる。Furthermore, if the catalytic converter is placed upstream of the heater, temperature control of the oxygen sensor becomes easier.
第1図は本発明の検出ユニットを備えた空燃比測定装置
の模式図で、検出ユニ・71・は断面図として、空燃比
測定装置の他の構成要素はブロック図として示してあり
、第2図は検出ユニットの−ヒ面図、第3図は第2図の
l1l−III矢視断面図、第4図は第2図のIf−r
V矢視断面図、第5図は検出ユニットの第2実施例を示
す。
10・・・検出ユニット、
16・・・空燃比演算表示装置、
20・・・テールパイプ、 28・・・金属ブロック
、34・・・混合機構、 36・・・混合ガス通
路、40・・・排気ガスサンプリング管、
42・・・空気取入管、
60・・・排気ガス計はオリフィス、
62・・・空気計量オリフィス、
64・・・真空ポンプ、 70・・・ヒータ、72
・・・触媒コンバータ、76・・・酸素センサ、78・
・・熱交換器、 80 、82・・・熱交換壁。
嬌2 ロ
會
づ、3 替
・・r・4 ・:〕FIG. 1 is a schematic diagram of an air-fuel ratio measuring device equipped with a detection unit of the present invention, in which the detection unit 71 is shown as a sectional view, other components of the air-fuel ratio measuring device are shown as a block diagram, and the second The figure is a -H view of the detection unit, Fig. 3 is a sectional view taken along the l1l-III arrow in Fig. 2, and Fig. 4 is a sectional view taken along the l1l-III arrow in Fig. 2.
FIG. 5, a sectional view taken along the V arrow, shows a second embodiment of the detection unit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Detection unit, 16... Air-fuel ratio calculation display device, 20... Tail pipe, 28... Metal block, 34... Mixing mechanism, 36... Mixed gas passage, 40... Exhaust gas sampling pipe, 42... Air intake pipe, 60... Exhaust gas meter is orifice, 62... Air measuring orifice, 64... Vacuum pump, 70... Heater, 72
...Catalytic converter, 76...Oxygen sensor, 78.
...Heat exchanger, 80, 82...Heat exchange wall.嬌2 roaizu, 3 replacement...r・4 ・:〕
Claims (1)
空燃比測定装置において燃焼用混合物の空燃比に応じた
アナログ信号を出力するために使用される検出ユニット
であって、 (イ)一端が機関排気系内に配置され排気系内の排気ガ
スを連続的にサンプリングする様になった排気ガスサン
プリング管と、 (ロ)一端が外気に開口した空気取入管と、(ハ)前記
排気ガスサンプリング管に連通した排気ガス計量オリフ
ィスと空気取入管に連通した空気計量オリフィスとを有
し、排気ガスサンプリング管からのサンプリング排気ガ
スと空気取入管からの空気とを所定割合で混合すること
により酸素の添加された排気ガス混合物を形成する混合
手段と、 (ニ)前記混合手段の下流に接続された混合ガス通路と
、 (ネ)排気ガス混合物中の未燃成分を完全燃焼させるべ
く前記通路内に配置された触媒コンバータと、 (へ)前記触媒コンバータの下流において前記通路内の
排気ガス混合物に接触し、排気ガス混合物中の残留酸素
を検出して残留酸素濃度に比例したアナログ信号を出力
する酸素センサと、 (ト)前記酸素センサの上流において前記通路内に配置
され、排気ガス混合物を所定温度に加熱するヒータと、 (チ)排気ガスおよび空気を夫々の計量オリフィスを通
過させて混合しかつ酸素センサを経て排気ガス混合物を
通過させるべく前記通路内の排気ガス混合物を吸引する
吸引手段と、 (リ)サンプリング排気ガスが排気ガス計量オリフィス
を通過する時にサンプリング排気ガス中の浮遊粒子が排
気ガス計量オリフィスの表面から離反偏向するべく排気
ガス計量オリフィスを加熱するための加熱手段、とを備
えてなる検出ユニット。 2、前記加熱手段は前記ヒータおよび触媒コンバータを
通過した後の排気ガス混合物の顕熱により排気ガス計量
オリフィスを加熱する様になった熱交換器から成る特許
請求の範囲第1項記載の検出ユニット。 3、前記排気ガス計量オリフィスと空気計量オリフィス
は互いに隣接して並置してあり、前記熱交換器は両オリ
フィスを囲繞した熱交換壁を有する特許請求の範囲第2
項記載の検出ユニット。 4、前記ヒータと触媒コンバータとを収容した前記通路
および前記混合手段は1つの共通の金属ブロック内に形
成してあり、該金属ブロックを介して伝達するヒータの
余熱により排気ガス計量オリフィスが更に加熱される様
になっている特許請求の範囲第3項記載の検出ユニット
。 5、前記触媒コンバータはヒータより上流に配置されて
いる特許請求の範囲第4項記載の検出ユニット。 6、前記金属ブロック内には、排気ガスサンプリング管
と排気ガス計量オリフィスを結ぶ排気ガス通路と、空気
取入管と空気計量オリフィスとを結ぶ空気通路が互いに
平行に互いに隣接して形成してあり、前記熱交換器の熱
交換壁は前記排気ガス通路および空気通路を囲繞してい
て、そこを流れるサンプリング排気ガスおよび空気を加
熱する様になっている特許請求の範囲第4項記載の検出
ユニット。[Claims] 1. A detection unit used for outputting an analog signal according to the air-fuel ratio of a combustion mixture in an air-fuel ratio measuring device for measuring the air-fuel ratio of a combustion mixture in an internal combustion engine. (a) an exhaust gas sampling pipe whose one end is disposed within the engine exhaust system to continuously sample the exhaust gas within the exhaust system; (b) an air intake pipe whose one end is open to the outside air; (c) It has an exhaust gas metering orifice communicating with the exhaust gas sampling pipe and an air metering orifice communicating with the air intake pipe, and the sampling exhaust gas from the exhaust gas sampling pipe and the air from the air intake pipe are mixed at a predetermined ratio. mixing means for forming an oxygen-added exhaust gas mixture by mixing at the mixing means; (d) a mixed gas passage connected downstream of the mixing means; a catalytic converter disposed in the passageway for combustion; (g) a heater disposed in the passage upstream of the oxygen sensor to heat the exhaust gas mixture to a predetermined temperature; and (h) a metering orifice for directing the exhaust gas and air to respective metering orifices. suction means for suctioning the exhaust gas mixture in said passageway to mix and pass the exhaust gas mixture through the oxygen sensor; (i) sampling exhaust gas as the sampling exhaust gas passes through the exhaust gas metering orifice; heating means for heating the exhaust gas metering orifice to deflect suspended particles therein away from a surface of the exhaust gas metering orifice. 2. The detection unit according to claim 1, wherein the heating means comprises a heat exchanger adapted to heat the exhaust gas metering orifice with the sensible heat of the exhaust gas mixture after passing through the heater and the catalytic converter. . 3. The exhaust gas metering orifice and the air metering orifice are juxtaposed adjacent to each other, and the heat exchanger has a heat exchange wall surrounding both orifices.
Detection unit described in section. 4. The passage housing the heater and the catalytic converter and the mixing means are formed in one common metal block, and the exhaust gas metering orifice is further heated by the residual heat of the heater transmitted through the metal block. 3. A detection unit according to claim 3, wherein the detection unit is adapted to perform the following steps. 5. The detection unit according to claim 4, wherein the catalytic converter is arranged upstream of the heater. 6. In the metal block, an exhaust gas passage connecting the exhaust gas sampling pipe and the exhaust gas metering orifice and an air passage connecting the air intake pipe and the air metering orifice are formed parallel to each other and adjacent to each other, 5. A detection unit according to claim 4, wherein the heat exchange wall of the heat exchanger surrounds the exhaust gas passage and the air passage and is adapted to heat the sampled exhaust gas and air flowing therethrough.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60281880A JPS62142263A (en) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | Detecting unit of air-fuel ratio measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60281880A JPS62142263A (en) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | Detecting unit of air-fuel ratio measuring instrument |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62142263A true JPS62142263A (en) | 1987-06-25 |
JPH0546899B2 JPH0546899B2 (en) | 1993-07-15 |
Family
ID=17645254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60281880A Granted JPS62142263A (en) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | Detecting unit of air-fuel ratio measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62142263A (en) |
-
1985
- 1985-12-17 JP JP60281880A patent/JPS62142263A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0546899B2 (en) | 1993-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3960500A (en) | Gas sampling analyzing system | |
US4115229A (en) | Apparatus for sampling a gaseous stream | |
US3965749A (en) | Sampling and dilution method | |
CN101878422B (en) | Air-fuel ratio sensor and internal combustion engine control device | |
JP3262682B2 (en) | Air-fuel ratio sensor characteristic analyzer | |
US3869370A (en) | Method and apparatus for continuously sensing the condition of a gas stream | |
CN100424332C (en) | Device and method for measuring automobile engine air flow with self detection | |
CN106168591B (en) | Combustible gas detecting device in a kind of furnace | |
US3674436A (en) | Exhaust gas analyzer for internal combustion engines | |
CN102998354B (en) | Solid electrolyte gas sensor performance testing device | |
JPS62142263A (en) | Detecting unit of air-fuel ratio measuring instrument | |
CA1096197A (en) | Apparatus for measuring excess oxygen or combustibles in a gaseous sample of a combustion process | |
JP7315747B1 (en) | Exhaust gas duct equipment for industrial furnaces | |
JP2005533957A (en) | Device for calculating the exhaust gas recirculation rate of an internal combustion engine | |
JPH0414302B2 (en) | ||
JP2001174435A (en) | Combustible gas meter | |
US4835108A (en) | Method for measuring free oxygen in a combustible atmosphere | |
JPS62133336A (en) | Air-fuel ratio measuring instrument | |
JPH07116469A (en) | Catalyst diagnosis method and oxygen sensor using the same | |
JPS62130335A (en) | Air fuel ratio mesuring instrument | |
US2422129A (en) | Measurement of oxygen in gas mixtures | |
JP2004132212A (en) | Exhaust gas flow rate measuring method | |
JPS63168550A (en) | Air/fuel ratio measuring apparatus | |
KR0134205Y1 (en) | O2 sensor set-up mechanism | |
JPH0714877Y2 (en) | Combustion air analyzer |