JPS63314450A - 酸素センサ評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、バーナ私用いた酸素センサ評価装置に関する
。

［従来の技術］ 従来より、酸素センサの評価装置として、■　エンジン
排ガス中にセンサを挿入して酸素センサを評価するもの
、 ■　排気ガスの代用として、例えはＮ２、Ｃ０５ＨＣ５
０２及びＮ２を混合してモデルガスを作り、このモデル
ガス中にセンサを挿入して酸素センサを評価するもの（
例えは、特公昭６１−４２２２４等）、■　排気ガスの
代用として、例えばプロパン、ブタン等の燃料の燃焼排
ガス中にセンサを挿入して酸素センサを評価するもの（
例えは、５ＡＥｐａｐｅｒ７９０１４３等）、 等が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記のような装置は、各々以下のような問題点
を有する。

■　他の装置のように代用ガスを用いず、実際のエンジ
ン排ガスを用いるので、上記の装置の中で最も正確であ
るが、空気過剰率（空燃比）、温度等の条件を任意に、
精度良く設定することが難しい。又、測定に時間がかか
るとともに、高価な設備が必要である。

■　モデルガスを用いるため、■と異なり、空気過剰率
の安定性はよいが、ガス流速を実際のエンジン排ガス流
速に合わせようとすると、多量のガスを必要とする。又
、この多量のガスの温度を、精度良く設定することが難
しい。さらに、多種類のガスを使用するためガス代も高
価となる。

■　可燃性ガスと空気とを混合してバーナで燃焼し、そ
の燃焼排ガスを用いるため、ガスの加熱装置は不用であ
る。また、ガスの体積も燃焼後大きくなるので、簡単な
設備で速いガス流速が得られ、生産用検査設備として広
く使われている。しかし、バーナでの燃焼はほぼ完全燃
焼であるので、実際の自動車排ガスと異なり、燃焼排ガ
ス中の未燃焼成分が少ない。そのため、測定されたセン
サ特性と、実際にエンジンに用いたときのセンサ特性と
が異なる場合がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決することを目的とし、第１
図に例示する如く、次のような構成を採用した。

即ち、本発明の要旨とするところは、 酸素センサ旧が装着された測定室Ｍ２に所定空気過剰率
のガスを供給することによって、上記酸素センサ旧を評
価する酸素センサ評価装置であって、燃料及び酸素含有
気体を所定の比率で混合する混合部旧と、 該混合部Ｍ３で混合された燃料及び酸素含有気体を燃焼
して燃焼排ガスを発生するバーナ旧と、該バーナ旧によ
って発生した燃焼排ガスを上記測定室間に供給する供給
管Ｍ５と、 燃料及び酸素含有気体を上記供給管Ｍ５に導入する導入
部Ｍ６と を備えたことを特徴とする酸素センサ評価装置にある。

尚、第１図では、供給管Ｍ５と測定室化とは、その断面
が異なるように描いであるが、供給管Ｍ５と測定室Ｍ２
とを一体としてもよい。例えば、バーナＭ４に接続され
た円筒状体のバーナＭ４側を供給管Ｍ５とし、その下流
を測定室化としてもよい。

ここで、上記測定される酸素センサＭ１として、例えば
、ジルコニア等の酸素イオン導電性固体電解質を用い該
固体電解質の表裏面の酸素ガス分圧差から雰囲気中の酸
素ガスを測定するもの、チダニア等の周囲の酸素ガス分
圧に応じて導電率の変化する半導体を用いたもの、酸素
ボシブ素子と酸素ガス検出素子とを刊み合わせたものを
あげることができる。

混合部Ｍ３は、例えは、燃料を調整する弁と酸素含有気
体量を調整する弁とから構成される。又、導入部Ｍ６も
、例えば、燃料を調整する弁及び酸素含有気体量を調整
する弁に接続される。そして、混合部Ｍ３と導入部Ｍ６
とは、各々独立して燃料と酸素含有気体の比率を設定す
ることができる。

上記燃料としては、可燃性ガスであれは特に制限はない
が、取り扱いの容易さからプロパン、ブタン等が好まし
い。又、導入部Ｍ６では上記ガスに加えて、Ｃ０５Ｈ２
等も燃料として使用できる。

酸素含有気体としては、酸素ガス、空気等を用いること
ができ、安全性、経済性の面から空気が好ましい。

又、導入部Ｍ６は、混合した燃料と酸素含有気体とを１
つの位置から導入するだけでなく、複数の位置から導入
するようにしてもよい。又、導入部Ｍ６が複数の位置か
ら導入する場合、位置によって導入する気体の種類を変
えてもよい。例え乙よ、１つの位置からは燃料と酸素含
有気体との混合気を導入し、他の位置から酸素含有気体
のみを導入してもよい。そして、導入部Ｍ６の下流にて
供ｈｖｈｓ内の燃焼排カスの空気過剰率を測定し、該空
気過剰率が予め定められた所定［直と一致するように、
導入部Ｍ６で導入される燃料及び／又は酸素含有気体を
調整する調整部を備えてもよい。

さらに、評価される酸素センサ旧の晒されるカスを、よ
り実際の自動車の燃焼排ガス組成に似たガスとすると共
に、このガスの空気過剰率をより高い精度で制御するた
め、 上記供給管Ｍ５に設けられ上記バーナ旧で発生した燃焼
排ガスの空気過剰率を測定し、該空気過剰率が予め定め
られた所定値と一致するよう上記混合部の燃料及び酸素
含有気体の比率を調整するバーナ調整部と、 該バーナ調整部の下流に設けられ、上記供給管Ｍ５に燃
料及び／又は酸素含有気体を導入調整する第１の導入部
Ｍ６と、 該第１の導入部属の下流にて、上記供給管Ｍ５内の燃焼
排ガスの空気過剰率を測定し、該空気過剰率が予め定め
られた所定値と一致するように、上記第１の導入部Ｍ６
で導入される燃料及び／又は酸素含有気体を調整する第
１の調整部と、該第１の調整部の下流に設けられ、上記
供給管Ｍ５に燃料及び／又は酸素含有気体を導入調整す
る第２の導入部Ｍ６′と、 該第２の導入部Ｍ６’の下流にて、上記供給管Ｍ５内の
燃焼排ガスの空気過剰率を測定し、該空気過剰率が上記
所定値に対し、予め定められた燃料過剰状態の空気過剰
率あるいは空気過剰状態の空気過剰率と一致するように
、上記第２の導入部Ｍ６’で導入される燃料及び／又は
酸素含有気体を調整する第２の調整部と、 を備えるようにしてもよい。

ここで、バーナ調整部、第１の調整部及び第２の調整部
は、基本的な構成が同じである。例えは、それぞれ空燃
比センサを用いて、供給管Ｍ５内の燃焼排ガスの空気過
剰率を測定し、該測定順が所定値と一致するように、パ
ーナト！４、第１の導入部Ｍ６及び第２の導入部Ｍ６’
における、燃料と酸素含有気体との混合比をフィードバ
ック制御するよう構成すれはよい。

また、さらに多数の導入ＭＩＪＭ６を設けてもよい。

さらに、バーナＭ４で得られる燃焼排ガスの流速が５ｍ
／ｓｅｃ以上であると、より正確な酸素センサの評価が
行え好ましい。

［作用コ 本発明では、混合部Ｍ３で混合した燃料と酸素含有気体
とをバーナＭ４にて燃焼させ、その燃焼排カスを供給管
Ｍ５を用いて酸素センサＭ１を装着した測定室Ｍ２に流
入させると共に、それとは別に、燃料及び酸素含有気体
を導入部Ｍ６より燃焼せずに供給管Ｍ５に導入すること
により、測定室旧内の雰囲気を調整する。

この様に調整された測定室課内の雰囲気中には、可燃性
成分が残っているので、実際の内燃典閏の排ガスに似た
組成とすることができる。

又、混合部Ｍ３及び導入部１−１６は、各々独立して燃
料と酸素含有気体の比率を変更することができる。

即ち、本発明では、バーナ羽で燃焼される混合ガスの燃
料及び酸素含有気体の比率と、導入部Ｍ６から供給管Ｍ
５に導入される混合ガスの燃料及び酸素含有気体の比率
とを自由に変えることができる。

そのため、いろいろな内燃機関のいろいろな運転状態に
対応した燃焼排ガスと非常に良く似た組成の燃焼排ガス
を容易に測定室Ｍ２に供給できる。

［実施例コ 本発明の第１実施例を図を用いて説明する。

第２図は本実施例の酸素センサ評価装置１０の構成を説
明する図である。　　　゛ この装置１０は、空気過剰率λを変更できるバーナ２０
と、このバーナ２０が一端に設けられており、供給管と
測定室との両者の役割を果たす燃焼管３０と、燃焼管３
０の中途に設けられ、所定の割合に混合されたガス及び
空気の混合気を燃焼管３０に導入する導入部４０と、燃
焼管３０の導入部４０の下流に設けられた被試験センサ
５０の取り付は部６０と、被試験センサ５０の取り付は
部６０の下流に設けられた基準センサ７０と、基準セン
サ７０の下流に設けられた、ガス分析部８０のガスサン
プリング部９０とを有する。

バーナ２０には、主空気供給管１００、バルブ１１０が
設けられた副空気供給管１２０、主ガス供給管１３０、
バルブ１４０が設けられた副ガス供給管１５０が接続さ
れており、空気供給管１００．１２０には図示されない
コンプレッサがら空気が供給され、ガス供給管１３０．
１５０には図示されないガスボンベからプロパンガスが
供給される。

又、導入部４０は、バルブ１６０が設けられた空気供給
管１６５に接続されたノズル１７０と、電磁バルブ１７
５が設けられた空気供給管１８０及び電磁バルブ１８５
が設けられたガス供給管１９０が接続されたノズル１９
５とを有する。空気供給管１６５．１８０には図示され
ないコンプレッサがら空気が供給され、ガス供給管１９
０には図示されないカスボンベからプロパンガスが供給
される。

各センサ５０．７０の信号及びカス分析部８０の出力信
号の処理は制御部２００で行われる。又、この制御部２
００は、導入部４０から導入されるガス、空気を制御す
ると共に、上記処理した結果を記録部２１０に出力する
。

上記のように構成された本実施例の酸素センサ評価装置
１０は、取り付は部６０に取り付けた被試験センサ５０
の出力が所定値（例えば、４５０〜５００■ν、正常な
酸素センサでは理論空燃比を示す）となるよう、制御部
２００によって電磁バルブ１７５，１８５をフィードバ
ック制御卸し、ガス分析部８０で検出したフィードバッ
ク制御により形成された雰囲気の空気過剰率、あるいは
この雰囲気に晒される基準センサ７０の出力等から被試
験センサ５０の特性を評価する。

ここで、上記空気過剰率λ（以下単にλと記す）とは、
燃料を燃焼するときに供給される空気量をその燃料を完
全燃焼させるために必要な空気量で割ったものであり、
λ＝１（以下、理論空燃比という場合がある）の時その
燃料は完全燃焼し、λ〉１（以下、リーンガスという場
合がある）の時は空気過剰であり、λく１（以下、リッ
チガスという場合がある）の時は空気不足であり来燃焼
成分が残る。

正常なジルコニア固体電解質酸素センサの出力電圧ある
いはチタニア（抵抗変化型）酸素センサにＩＶを印加し
たときの出力電圧は、周囲雰囲気がリーンガスであると
２００ｍＶ以下であり、リッチガスであると７００ｍＶ
以上である。従って、酸素センサの出力が所定電圧（４
５０〜５００■ν）を超えた場合には、被試験センサ５
０近傍の空気過剰率はガス過多（リッチ）であるので導
入部４０のノズル１９５からのガス供給量を減らすと共
に空気供給量を増やし、逆に、酸素センサの出力が所定
電圧（４５０〜５００■ν）に満たない場合には、被試
験センサ５０近傍の空気過剰率はガス過少（リーン）で
あるので導入部４０のノズル１９５からのガス供給量を
増やすと共に空気供給量を減らすよう、制御部２００が
被試験センサ５０の出力に基づいて電磁バルブ１７５．
１８５をフィードバック制御すれば、被試験センサ５０
近傍の空気過剰率は理論空燃比（λ＝１）となる。

しかし、被試験センサ５０の検出特性が上記特性と異な
っていると、フィードバック制御された被試験センサ５
０近傍の空気過剰率は理論空燃比とはならず、被試験セ
ンサ５０の検出特性に応じた空気過剰率となる。

本実施例の酸素センサ評価装置１０の被試験センサ５０
として、異なった検出特性を有する多数のチタニア系酸
素センサを順次用い、被試験センサ５０のフィードバッ
ク制御によって形成された燃焼排カスの空気過剰手入を
、ガス分析部８０の出力あるいは基準センサ７０の出力
等として測定した。尚、上記酸素センサは何れも同様の
添加物を用い、かつ同様の形状のプロテクタを使用して
いる。

ここで、被試験センサ５０として用いた酸素センサの検
出特性は予め前述のエンジン排ガス中にセンサを挿入す
る方法（従来技術　■）で正確に測定されており、本実
施例による測定値をこの検出特性値と比較することによ
って、本実施例の酸素センサ評価装置１０を評価した。

以下の実験では、実際のエンジンに上記酸素センサを取
り付け、該酸素センサの出力信号によって、エンジンの
フィードバック制御を行い、この制ｉ卸されたエンジン
の空気過剰手入をもって、上記酸素センサの検出特性値
とした。

被試験センサ５０によるフィードバック制御を行う前に
、予め、バルブ１１０．１４０を調節して、バーナ２０
に供給されるプロパンカスと空気との混合気を入＝０．
９となるようにし、かつ導入ｇｌＥ　４０のノズル１７
０からの空気導入量をバルブ１６０で調節して、上記バ
ーナ２０の燃焼排ガスが入＝０．９５となるようにして
おく。

尚、制御部２００は被試験センサ５０の出力に応して電
磁バルブ１７５．１８５を調整し、ノズル１９５から導
入されるプロパンガス及び空気の混合気の空気過剰率及
び導入量を変化させ、上記燃焼排カスの空気過剰率を入
＝　０．９０〜１．０５の範囲で変化させる。

実験１−１ 第３図は、上述した種々の被試験センサ５０の検出特性
（直（エンジン′＃Ｊ御空気過剰率入）と、該被試験セ
ンサ５０によって本実施例を制御したときに基準センサ
７０がリッチ信号を出力するＶｊ台との関係を示す図で
ある。

尚、基準センサ７０のり・ソチ信号は、基準センサ７０
の出力が上述した所定電圧（４５０〜５００ｍＶ）を超
えたときに、制御ｇｉＰＪ２００から出力される信号の
ことである。

第３図から明らかなように、本実施例の酸素センサ評価
装置１０は、測定時間に対する基準センサ７０のリッチ
信号を出力している時間の割合と、被試験センサ５０の
検出特性値入との間の相関が非密に高い。従って、この
リッチ信号の割合から、実際にエンジンを制御する際の
被測定センサ５０の特性を評価できる。

第４図は、第３図と同様に種々の被試験センサの検出特
性値（エンジン制御空気過剰手入）と、同センサによっ
て従来のバーナ式酸素センサ評価装置（従来技術　■）
を制御した時の基準センサがリッチ信号を出力する割合
との関係を示す図である。

ここで、従来のバーナ式酸素センサ評価装置は、被試験
センサによって燃焼排ガスの入をフィードバック制御す
る際に、導入部４０を用いずに、バーナ２０に供給され
るカスと空気との量だけで、フィードバック制ｉ卸する
点以外は、本実施例と同様の構成である。

第４図から明らかなように、従来の酸素センサ評価装置
では、測定時間に対する基準センサのリッチ信号を出力
している時間の割合と、上記被試験センサの検出特性値
入との間の相関がほとんど無い。従って、このリッチ信
号の割合から、実際にエンジンを制御する際の被測定セ
ンサの特性を評価することはできない。

実験１−２ 第５図は、上記種々の被試験センサ５０の検出特性値（
エンジン制御空気過剰率λ）と、後述する被試験センサ
５０の応答時間の割合との関係を示す図である。

被試験センサ５０の応答時間の割合は、以下のようにし
て測定される。

先ず、被試験センサ５０を取り付けた本実施例の酸素セ
ンサ評価装置１０の燃焼排ガスを、制御ｇｉＰＪ２００
に内蔵されるタイマーで導入部４０から導入する）昆合
気の組成によって、リッチガス（入＝　０．９０）とり
−ンガス（λ＝１．０５）との間で交互に切り換える。

そして、燃焼排ガスを切り換えてから被試験センサ５０
が基準電圧（４５０〜５００ｍいに達するまでの時間を
測定し、Ｔ　ＬＳ／　（Ｔ　Ｒ５＋　Ｔ　ＬＳ）をもっ
て、応答時間の割合とする。ここで、ＴＲ５は燃焼排ガ
。

スをリッチガスに切り換えてから基準電圧に達するまで
の時間、ＴＬＳは燃焼排ガスをリーンガスに切り換えて
から基準電圧に達するまでの時間を示す。

第５図から明らかなように、本実施例の酸素センサ評価
装置１０は、被試験センサ５０の反応の割合と、被試験
センサ５０の検出特性λとの間の相関が非常に高い。従
って、この応答時間の割合から、被測定センサ５０の実
際のエンジン制御における特性を評価できる。

第６図は、第５図と同様に種々の被試験センサの検出特
性値（エンジン制御ｌＩ過剰率λ）と、同センサによっ
て従来のバーナ式酸素センサ評価装置（従来技術　■）
を制御計した時の被試験センサの応答時間の割合との関
係を示す図である。

第６図から明らかなように、従来のバーナ式酸素センサ
評価装置では、被試験センサの応答時間の割合と、上記
被試験センサの検出特性λとの相関がほとんど無い。従
って、この応答時間の割合から、被測定センサの実際の
エンジンを制御する際の検出特性を評価することはでき
ない。

実験１−３ 第７図は、種々の被試験センサ５０の検出特性値（エン
ジン制’＋ａ空気過剰率入）と、後述する入＝０．９０
における被試験センサ５０の抵抗値との関係を示す図で
ある。

λ＝０．９０における被試験センサ５０の抵抗値は、以
下のようここして測定される。

即ち、本実施例の酸素センサ評価装置１０のバーナ２０
の燃焼排ガスを、バルブ１１０．１４０によってλ＝　
１．０２に調整し、導入部４０のノズル１９５から燃焼
排ガスがλ＝０．９０となるようにプロパンガスを導入
する。

上記状態でチタニア系酸素センサである被試験センサ５
０の抵抗値を測定し、λ＝０．９０における被試験セン
サ５０の抵抗値とする。

第７図から明らかなように、本実施例の酸素センサ評価
装置ＩＯは、被試験センサ５ｏのλ＝０．９０における
抵抗値と、被試験センサ５ｏの検出特性値λとの間の相
関が非常に高い。従って、この抵抗値から、実際にエン
ジンを制御する際の被測定センサ５０の特性を評価でき
る。

第８図は、第７図と同様に種々の被試験センサの検出特
性値入と、上記従来のバーナ式酸素センサ評価装置を用
いて測定した被試験センサのλ＝０．９０における抵抗
値との関係を示す図である。従来のバーナ式酸素センサ
評価装置では、被試験センサ近傍の燃焼排ガスの入はバ
ーナの入と同じであるので、バーナのλを０．９０とし
て被試験センサの抵抗値を測定した。

第８図から明らかなように、従来のバーナ式酸素センサ
評価装置では、被試験センサのλ＝０．９０における抵
抗値と、上記被試験センサの検出特性値λとの間の相関
がほとんど無い。従って、この抵抗値から、実際にエン
ジンを制御する際の被測定センサの特性を評価すること
はできない。

実験１−４ 第９図及び第１０図は燃焼排ガスの流速を変えて測定し
た、上述の被試験センサ５ｏの検出特性値（エンジン制
御空気過剰手入）と該被試験センサ５゜によって本実施
例を制御したときに基準センサ７゜がリッチ信号を出力
する割合との関係を示す図であり、第９図は燃焼排ガス
の流速が９　ｍ／ｓｅｅの場合を示し、第１０図は燃焼
排ガスの流速が１　ｍ／ｓｅｃの場合を示している。

本実験では、上記実験１−１ないし実験１−３と異なり
、３種類の被試験センサ５０を用いている。即ち、添加
剤が異なる以外は同形状のチタニア系酸素センサＡ、　
　Ｂ及び添加剤は前記酸素センサＡと同じであるがプロ
テクタの形状が異なる酸素センサＣの３種類の酸素セン
サである。尚、図中で、○は酸素センサＡ、△は酸素セ
ンサＢ、口は酸素センサＣを各々表している。

又、本実験で、基準センサ７０がリッチ信号を出力する
割合は、実験１−１と同様の方法で測定した。

第９図及び第１０図から明らかなように、本実施例の酸
素センサ評価装置１０は、酸素センサの種類が同じであ
れは、燃焼排カスの流速に関係なく、測定時間に対する
基準センサ７０のリッチ信号を出力している時間の割合
と、被試験センサ５０の検出特性植入との間の相関が高
い。従って、このリッチ信号の割合から、実際にエンジ
ンを制御する際の被測定センサ５０の特性を評価できる
。

特に第９図のように流速が速い場合には、測定時間に対
する基準センサ７０のリッチ信号を出力している時間の
割合と、′ｔｉ試験センサ５０の検出特性（直入との間
の相関は、被試験センサ５０の種類と無関係に非常に高
くなる。

従って、流速か速い場合には、被試験センサ５０の種類
に無関係に、このリッチ信号の割合から、実際にエンジ
ンを制御する際の被測定センサ５０の特性を評価できる
。

なお、他の実験から燃焼排ガスの流速が、５ｍ／ｓｅｃ
以上であると、第９図と同様に、被試験センサ５０の種
類と無関係に実際にエンジンを制ｉ卸する際の特性を評
価できることが確認できた。

第１１図は、第９図及び第１０図と同様に種々の被試験
センサの検出特性値（エンジン制御空気過剰手入）と、
同センサによって上述の従来のバーナ式酸素センサ評価
装置を制御した時の基準センサがリッチ信号を出力する
割合との関係を示す図である。

第１１図から明らかなように、従来の酸素センサ評価装
置では、測定時間に対する基準センサのリッチ信号を出
力している時間の割合と、上記被試験センサの検出特性
植入との開の相関が同種類の酸素センサ同士ですら、は
とんど無い。従って、このリッチ信号の割合から、実際
にエンジンを制ｉｎする際の被測定センサの特性を評価
することはできない。

上記実験１−１から実験１−４によって、本実施例の酸
素センサ評価装置１０は酸素センサの評価が正確に行え
ることが確認された。

尚、上記実験１−１ないし実験１−４では、予め求めら
れた被試験センサ５０の検出特性と、基準センサ７０の
出力割合、反応割合との関係あるいは被試験センサ５０
の抵抗値から本実施例の酸素センサ評価装置１０の効果
を確認したが、これに代えて、被試験センサ５０で制御
した酸素センサ評価装置１０の燃焼排ガスをカス分析部
８０で分析して求めた空気過剰率、あるいは基準センサ
７０として正確に空気過剰率を測定できる空燃比センサ
を用い、この基準センサ７０で求めた燃焼排ガスの空気
過剰率によって被試験センサ５０の評価を行った実験で
も、上記実験と同様に効果が確認された。

本酸素センサ評価装置１０は、バーナ２０の燃焼ガスと
導入部４０から供給されるガス及び空気によって、被試
験センサ５０近傍の雰囲気を作り出している。そのため
、空気過剰率、温度等の条件を任意に、精度良く設定す
ることができると共に、低価格のガスを燃料として用い
るので経済的に酸素センサの評価を行うことができる。

次いで、本発明の第２実施例を図を用いて説明する。

第１２図は本実施例の酸素センサ評価装置３１０の構成
を説明する図である。

この装置３１０は大きく分けると、ＣＯ等を含む燃焼排
ガスを発生する燃焼排ガス発生部３２０と、該燃焼排ガ
スに空気を加えてＣ０１０２等を含む基本空気過剰率と
するオフセット部３３０と、該基本空気過剰率の燃焼排
カスに燃料ガスあるいは空気を加えてリーン、あるいは
リッチとするリッチ・リーン設定部３４０とから構成さ
れる。評価される酸素センサ３５０（以下、被試験セン
サという）は、リッチ・リーン設定部３４０で調整され
た燃焼排カスに晒される。尚、上記各部はフランジ３６
０ａ、３６０ｂによって、それぞれの燃焼排ガスの流路
が接続されている。

以下に、本実施例の各部の作用を説明する。

燃焼排ガス発生部３２０は、被試験センサ３５０を評価
するに十分な流量、温度を有する・燃焼排カスを発生す
る。この燃焼排ガスの空気過剰率は、例えは入＝０．９
５に設定されている。

オフセット部３３０は、この燃焼排ガスに空気を加えて
空気過剰率を、例えばλ：１．０に補正する。

このオフセット部３３０で補正された燃焼排ガスには、
０品のようなリーンの成分とＣＯのようなリッチ成分と
が共存しており、実際の自動車の排ガスと良く似た構成
となる。

リッチ・リーン設定部３４０は、この補正された燃焼排
ガスに、さらに空気あるいは燃料を加え、オフセット部
３３０で設定された空気過剰率を中心として、燃焼排ガ
スをリッチ（例えばλ＝０．９５）、あるいはリーン（
例えばλ＝１．０５）に変化させる。

このように、空気過剰率が変化する燃焼排ガスに評価さ
れる被試験センサ３５０を晒すことにより、被試験セン
サ３５０は実際に自動車に装着された場合と同様の状態
におかれる。

以下に、各部の構成を説明する。

先ず、燃焼排ガス発生部３２０を説明する。

燃焼排ガス発生部３２０は、図示されないボンベから供
給される燃料であるプロパンガス（以下、単にガスとい
う）及び図示されないコンプレッサから供給される空気
を混合する流量制御装置４００と、この混合気を燃焼し
て燃焼排カスを発生するバーナ４１０と、バーナ４１０
の下ｉＨ＜こ取り付けられた空燃比センサ４２０とを備
える。

上記流量制御装置４００は、空燃比センサ４２０によっ
て検出された燃焼排カスの空気過剰率と予め定められた
空気過剰率（例えは、入＝　０．９５）とが一致するよ
うに、空気あるいはガスの混合比を調整する。この調整
は、例えば流量制御装置４００にサーモバルブを備えた
質量流量制御装置を設け、その開度を制御することによ
り行われる。

上記バーナ４１０の燃焼室４３０は、断熱材４４０で形
成されている。そして、燃焼排ガスの流通部４５０は、
水冷式のジャケット４６０で覆われ、冷却されている。

上記空燃比センサ４２０としては、例えば、ジルコニア
等の酸素イオン導電性固体電解質を用いた酸素ポンプ素
子と酸素濃淡電池素子とを刊み合わせたセンサを用いれ
ばよい。この空燃比センサ４２０は、リーン状態（λ〉
１）からリッチ状態（入〈１）まで空気過剰手入を測定
することができる。

次いで、オフセット部３３０を説明する。

オフセット部３３０は、上記燃焼排ガス発生部３２０か
らの燃焼排ガスに空気を加えるノズル５００と、このノ
ズル５００に供給する空気量を調整する流量′＃Ｊ御装
置５１０と、ノズル５００の下流に取り付けられた空燃
比センサ５２０とを備える。

上記流量制御装置５１０は、上記流量制御装置４００と
同様にして、空燃比センサ５２０によって検出された燃
焼排ガスの空気過剰率と予め定められた空気過剰率（例
えは、入＝１．０）とが一致するように空気量を調整す
る。そして、燃焼排ガスの流通部５３０は、水冷式のジ
ャケット５４０で覆われ、ン令却されており、燃焼排ガ
スは自動車の燃焼排ガスと同程度の温度とされる。また
、空燃比センサ５２０は、上記空燃比センサ４２０と同
様のものを使用すれは′よい。

さらに、リッチ◆リーン設定祁３４０を説明する。

リッチ・リーン設定ｇｉＰＪ３４０は、上記オフセ・ン
ト部３３０で調整された燃焼排ガスにガスあるいは空気
を加えるノズル６００と、このノズル６００に供給する
空気量を調整する流量制御装置６１０と、ノズル６００
の下流に取り付けられた空燃比センサ６２０とを備える
。

上記流量制御装置６１０は、上記流量制御装置４００と
同様にして、空燃比センサ６２０によって検出された燃
焼排ガスの空気過剰率と予め定められた空気過剰率（例
えば、λ＝１．０５あるいは入＝０．９５）とが一致す
るように空気量及び／又はカス量を調整する。また、空
燃比センサ６２０は、上記空燃比センサ４２０と同様の
ものを使用すればよい。あるいは、被試験センサ３５０
の評価方法によっては、被試験センサ３５０を用いて流
量制御装置６１０を制御することもできる。

また、被試験センサ３５０の出力は、記録部７００に記
録される。

尚、上記空燃比センサ４２０．５２０．３２０は、適時
基準ガスを用いて校正しておくことにより、各部の流量
制御が正確なものとなる。

また、必要に応じて、評価される被試験センサ３５０近
傍、あるいはその下流に、被試験センサ３５０の晒され
る燃焼排カスの空気過剰率を測定する、空燃比センサあ
るいは第１実施例と同様のガス分析部からなる空気過剰
率測定部７１０を使用してもよい。

さらに、上記各流量制御装置４００．５１０．３１０及
び記録部７００を１つの電子制ｆａｌｌ装置に置き換え
てもよい。

実験２−１ 本実施例の酸素センサ評価装置３１０の燃焼排ガス発生
部３２０及びオフセット部３３０の空気過剰手入を下記
の表のように設定し、リッチ・リーン設定部３４０の空
気過剰率λを図示されないタイマーにより０．５秒間隔
で下記表のリッチとリーンとの間で変化させる。尚、表
に、各部の燃焼排ガスのガス組成も併せて記した。

そして、被試験センサ３５０の燃焼排ガスをり−ンカス
に切り換えてから基準電圧（４５０〜５００ｍＶ）に達
するまでの時間ＴＬＳと、燃焼排ガスをリッ゛チガスに
切り換えてから基準電圧に達するまでの時間ＴＲ５とを
第１実施例と同様にして測定し、被試験センサ３５０の
応答時間の割合ＴＲ５／　（ＴＲ５＋ＴＬＳ）を調べる
。

第１３図は、種々の被試験センサ３５０の検出特性値（
エンジン制御空気過剰手入）と、上記応答時間の割合と
の関係を示す図である。

ここでは、第１実施例と同じく予め前述のニシジン排ガ
ス中にセンサを挿入する方法（従来技術■）で正確に測
定されている′ｍ試験センサ３５０の検出特性値と、上
記測定値とを比較することによって、本実施例の酸素セ
ンサ評価装置３１０によって被試験センサ３５０の評価
が正しく行えることを確認した。

尚、検出特性値は、実際のエンジンに上記被試験センサ
を取り付け、該被試験センサの出力信号によって、エン
ジンのフィードバック制御を行い、この制御されたエン
ジンの空気過剰手入で衷されている。

第１３図から明らかなように、本実施例の酸素センサ評
価装置３１０では、被試験センサ３５０の反応の割合と
、被試験センサ３５０の検出特性入との間の相関が非常
に高い。従って、この応答時間の割合から、本評価装置
３１０は被試験センサの実際のエンジン制御における特
性を高精度で評価できることが確認された。

第１４図に、比較のために従来のバーナ式酸素センサ評
価装置（従来技術　■）を用いた場合の被試験センサの
応答時間の割合と検出特性値との関係を示す。

第１４図から明らかなように、従来のバーナ式酸素セン
サ評価装置を用いた場合には、被試験センサの応答時間
の割合と、被試験センサの検出特性λとの相関が傾向的
には見られるが有意ある差をもって十分な相関があると
はいえない。従って、この応答時間の割合から、被測定
センサの実際のエンジンを制御する際の検出特性を評価
することはできない。

実験２−２ 先ず、燃焼排ガ反発生部３２０及びオフセット部３３０
の空気過剰率λを上記実験２−１と同様に設定する。次
いで、す・ソチ・リーン設定部３４０の被試験センサ３
５０によりリッチ・リーン設定ＭＩＪ３４０を、被試験
センサ３５０の出力がλ＝１に相当する所定値となるよ
うにフィードパ・ンク制御する。そして、この時の実際
の空気過剰率λ（評価装置制御空気過剰率）を空燃比セ
ンサ６２０あるいは空気過剰率測定部７１０によって測
定する。

第１５図は、種々の被試験センサ３５０の検出特性（エ
ンジン制御空気過剰十人）と、本実施例の酸素センサ評
価装置３１０をフィードバック制御した時の評価装置制
御空気過剰手入との関係を示す図である。

ここでは、実験２−１と同じく予め前述のエンジン排ガ
ス中にセンサを挿入する方法（従来技術　■）で正確に
測定されている被試験センサ３５０の検出特性値と、本
実験による測定値とを比較することによって、本実施例
の酸素センサ評価装置３１０によって被試験センサ３５
０の評価が正しく行えることを確認した。

第１５図から明らかなように、本実施例の酸素センサ評
価装置３１０では、被試験センサ３５０によって本実施
例の酸素センサ評価装置３１０をフィードバック制御し
た時の空気過剰率λと、被試験センサ３５０の検出特性
λとの間の相関が非常に高い。

従って、この評価装置制御空気過剰率から、被試験セン
サ３５０の実際のエンジン制御における特性を高精度で
評価できることが確認された。

尚、本実施例の酸素センサ評価装置３１０では、上記の
ような評価装置制御空気過剰率λ等によった被試験セン
サ３５０の評価だけでなく、第１実施例実験１−１のよ
うに空燃比センサ６２０がリッチ信号を出力する割合を
用いた被試験センサ３５０の評価、第１実施例における
実験１−３のように空気過剰率λ＝０．９０における被
試験センサ３５０の抵抗値による被試験センサ３５０の
評価を行うこともできる。

以上の如く、本実施例の酸素センサ評価装置３１Ｏは種
々の方法で被試験センサ３５０の評価が正確に行えるこ
とが確認された。

又、本実施例の酸素センサ評価装置３１０は、燃焼排ガ
ス発生部３２０、オフセット部３３０及びリッチ・リー
ン設定部３４０の各部でフィードバック制御を行ってい
るので被試験センサ３５０の晒される燃焼排ガスの空気
過剰率が非常に高精度で制御できる。例えば、従来のバ
ーナを用いた酸素センサ評価装置では、空気過剰率を±
０．Ｏ１λの精度で制ｆｌ　Ｌｌでいたが、本実施例の
酸素センサ評価装置３１０では、空気過剰率を±０．０
０１λ以下の精度で制御できる。

なお、本発明はこれに限られるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲の種々の態様のものが含まれる。

［発明の効果］ 本発明の酸素センサ評価装置は、上述の如き構成を採用
することにより、未燃焼成分の残った燃焼排カスを用い
る酸素センサの評価を可能とした。

そのため、本発明の酸素センサ評価装置は、酸素センサ
の評価が正確に行える。

又、本酸素センサ評価装置は、バーナと導入部とを用い
て測定室内の雰囲気を調節している。そのため、雰囲気
全体の空気過剰率、未燃焼成分の割合、雰囲気の温度等
の条件を任意に、精度良く設定することができる。

ざらに、低価格のガスを燃料として用いるのでより経済
的に酸素センサの評価を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、 第２図は本発明の第１実施例の構成図、第３図は実施例
による被試験センサの検出特性（エンジン制ｉ卸空気過
剰手入）とリッチ信号の割合との関係図、 第４図は従来例による被試験センサの検出特性人とリッ
チ信号の割合との関係図、 第５図は実施例の被試験センサの検出特性λと応答時間
の割合との関係図、 第６図は従来例の被試験センサの検出特性λと応答時間
の割合との関係図、 第７図は実施例の被試験センサの検出特性入と抵抗値と
の関係図、 第８図は従来例の被試験センサの検出特性λと抵抗値と
の関係図、 第９図は実施例による流速９ｍ／ｓｅｃの場合の被試験
センサの検出特性（エンジン制御空気過剰手入）とリッ
チ信号の割合との関係図、 第１０図は実施例による流速１ｍ／ｓｅｃの場合の被試
験センサの検出特性（エンジン制御空気過剰手入）とリ
ッチ信号の割合との関係図、 第１１図は従来例による被試験センサの検出特性入とリ
ッチ信号の割合との関係図、 第１２図は本発明の第２実施例の構成図、第１３図は実
施例における被試験センサの検出特性入と応答時間の割
合との関係図、 第１４図はその従来例を説明する図、 第１５図は実施例における被試験センサの検出特性入と
被試験制御空気過剰手入との関係図である。 旧−・・酸素センサ、Ｍ２・・・測定室、Ｍ３・・・泗
合邪、旧・・・バーナ、Ｍ５・・・供給管、Ｍ６・・・
導入部、３１０．１０・・・酸素センサ評価装置、２０
．４１０・・−バーナ、３０・・・燃焼管（供給管、測
定室）、４０・・−導入部、５０．３５０・・・被試験
センサ、６０・・・取り付は部、７０・・・基準センサ
、８０・・・カス分析部、９０・・・力゛スサンプリン
グ部、１００・・・主空気供給管、１１０、１４０．１
６０・・・バルブ、１２０・・・副空気供給管、１３０
・・・主ガス供給管、１５０・・・副ガス供給管、１６
５・・・空気供給管、１７０．１９５，５００，６０１
）・・・ノズル、１７５．１８５・・・電磁バルブ、１
８０・・・空気供給管、１９０・・・カス供給管、２０
０・・・制御部、２１０・・・記録部、３２０−・・燃
焼排カス発生部、３３０・・−オフセット部、３４０・
・・リッチ・リーン設定部、 ４００．５１０．６１０・・・流量制御装置、４２０．
５２０．６２０・・・空燃比センサ代理人　弁理士　定
立　勉（他１名） エン′；〉側寄を先遣ｔり奪 エンシレ集”Ｉｆｆｆｌ’空？Ｌ遣！１１皐エン九４°
１１卸？？ＬＩＪ５！・１幸第８図 エン″；−制」蓼？Ｌ遣ｔり奪 第９図 第１０図 エンモし・；、　％゛１１１りＩＦ　〒ｎ１ｌ）ｑ“１
１傘第１１図 エン″／′／　％゛ｊ↑りＰ≦チクＬｉ１５蜜“り奪第
１３図 工〉シ゛シ争１ａＶ墾九過剰や 第１４国 人 工）シ゛）刺御１１気通剰拳

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　酸素センサが装着された測定室に所定空気過剰率の
   ガスを供給することによって、上記酸素センサを評価す
   る酸素センサ評価装置であって、燃料及び酸素含有気体
   を所定の比率で混合する混合部と、 該混合部で混合された燃料及び酸素含有気体を燃焼して
   燃焼排ガスを発生するバーナと、 該バーナによって発生した燃焼排ガスを上記測定室に供
   給する供給管と、 燃料及び酸素含有気体を所定比率で上記供給管に導入す
   る導入部と を備えたことを特徴とする酸素センサ評価装置。 ２　上記導入部の下流にて、上記供給管内の燃焼排ガス
   の空気過剰率を測定し、該空気過剰率が予め定められた
   所定値と一致するように、上記導入部で導入される燃料
   及び／又は酸素含有気体を調整する調整部を備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸素センサ評
   価装置。 ３　上記供給管に設けられ上記バーナで発生した燃焼排
   ガスの空気過剰率を測定し、該空気過剰率が予め定めら
   れた所定値と一致するよう上記混合部の燃料及び酸素含
   有気体の比率を調整するバーナ調整部と、 該バーナ調整部の下流に設けられ、上記供給管に燃料及
   び／又は酸素含有気体を導入調整する第１の導入部と、 該第１の導人部の下流にて、上記供給管内の燃焼排ガス
   の空気過剰率を測定し、該空気過剰率が予め定められた
   所定値と一致するように、上記第１の導入部で導入され
   る燃料及び／又は酸素含有気体を調整する第１の調整部
   と、 該第１の調整部の下流に設けられ、上記供給管に燃料及
   び／又は酸素含有気体を導入調整する第２の導入部と、 該第２の導入部の下流にて、上記供給管内の燃焼排ガス
   の空気過剰率を測定し、該空気過剰率が上記所定値に対
   し、予め定められた燃料過剰状態の空気過剰率あるいは
   空気過剰状態の空気過剰率と一致するように、上記第２
   の導入部で導入される燃料及び／又は酸素含有気体を調
   整する第２の調整部と、 を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項いずれか記載の酸素センサ評価装置。 ４　上記バーナで発生する燃焼排ガスの流速が５ｍ／ｓ
   ｅｃ以上である特許請求の範囲第１項ないし第３項いず
   れか記載の酸素センサ評価装置。