JPH01109239A - スモーク検出装置 - Google Patents

スモーク検出装置

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JPH01109239A
JPH01109239A JP26744887A JP26744887A JPH01109239A JP H01109239 A JPH01109239 A JP H01109239A JP 26744887 A JP26744887 A JP 26744887A JP 26744887 A JP26744887 A JP 26744887A JP H01109239 A JPH01109239 A JP H01109239A
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JP
Japan
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output
sensor
oxygen concentration
smoke
outputs
Prior art date
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Pending
Application number
JP26744887A
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English (en)
Inventor
Teruo Nakada
輝男 中田
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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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] 本発明はスモーク検出装置に関し、特にディーゼルエン
ジンの排気ガス中のスモーク濃度を検出する装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
エンジン、特にディーゼルエンジンでは炭素粒子から成
るスモークが排気ガス中に含まれ、有害な白煙又は黒煙
の原因になっている。
そこで、このような白煙又は黒煙を低減するために排気
ガス中のスモーク濃度を検出してエンジンの燃料噴射を
制御する必要がある。
このような目的のため、特開昭61−98941号公報
に示された方法では、黒煙濃度はアクセル全開時の一酸
化炭素(以下、Co)濃度、白煙濃度はアクセル全閉時
の炭化水素(以下、HC)濃度にそれぞれ相関を有して
いるとしてエンジンの燃料噴射量及び燃料噴射時期を補
正制御している。
このような従来の方法では、スモーク濃度を直接検出す
るのではなく、CO+HC等の可燃性ガス濃度を接触燃
焼式ガスセンサによって検出し、そのガスセンサの検出
出力がスモーク濃度と比例関係にあると仮定して代用特
性として用いているが、COW度やHC濃度とスモーク
濃度とは比例関係が成立せず代用特性とは成り得ないと
いう問題があった。
この問題を解消するため、本出願人は特願昭62−24
397号において以下に述べるスモーク検出装置を開示
した。
第4図はかかるスモーク検出装置の一実施例を示したも
ので、図中、1は4サイクルのエンジン、2は吸気管、
3は排気管、4は排気管3の一部をバイパスするように
設けられた側路管、5はスモークトラップで第5図に示
すように3Nの触媒付多孔質セラミックフオーム11〜
13の接触部分に加熱・高温保持用のヒーター14を挿
入したもの、6は排気管の本流に設けた第1酸素濃度セ
ンサ、7はスモークトラップ5の出口側に設けた第2酸
素濃度センサ、そして8は両センサ6及び7の出力から
差動演算を行う差動回路としての差動増幅器、である。
次に、この装置でどのようにスモークが検出されるのか
について説明する。
まず、エンジンlの総排気ガス量Mt+u+ (g/h
r)は、 MIIN −NX60XVI ×1/’2×rtとなり
、このうちの総酸素量M、、は、Mo*−M□、×ρX
(1−1/λ) となる、但し、v3はエンジン排気量(ffi)、Nは
エンジン回転数(rps+) 、λは空気過剰率(−空
燃比/理論空燃比)、pは空気中の酸素密度(g/jり
、Vはエンジンの吸気の充填率、をそれぞれ示している
一方、排気管3に対する側路管4に流れる流量割合をB
とすると、側路管4の排気ガスff1m@*h、酸素量
ffk+1、スモーク量msはそれぞれ、ma、h −
MtxHXB  軸/hr)fuss  −Mo*X 
B  (g/hr)m、 諺Ms X B  (g/h
r)となる、尚、M3はスモーク排出量(g/hr)を
示す。
今、側路管4中のスモーク量(炭素量)Insがスモー
クトラップ5で補書足されヒーター14により全て燃焼
してCO8に変わったとすると、酸化するために必要な
酸素量はm、XO,/Cであり、0、/Cは32/12
であるから、残存酸素量m@1”は、 m os” −m ox −m s X (32/12
)     ・・・(1)となる。
ここで、例えばジルコニアを用いた周知の同一構造の酸
素濃度センサ6及び7の出力は、第6図に示すように、
酸素濃度に比例し、その比例係数をAとすると、排気管
本流における酸素濃度センサ6の出力V6tは、 Vo*=A(Mat/Maw、)  〔V〕であり、側
路管4における酸素濃度センサ7の出力v、?は、 Vow”−A(m6g” /maxh )     ・
(2)である、従って、式(1)と(2)とにより、V
(11”−A/ms+u、 (met−ms(32/1
2)) ・・’(3)となる。
これら2つの酸素濃度センサ6及び7の出力信号を入力
する差動増幅器8の出力電圧Vdは、式%式% この式(4)におけるMs /Mtmヨはスモーク濃度
を表しており、このスモーク濃度M*/Mt*mについ
て式(4)を変形すると、 Ms / Mgxm −Vd  −A (12/32)
    ”(5)となって、係数Aを予め求めておけば
、スモーク濃度が差動増幅器8の出力であるVdに比例
することがわかる。
このようにして、スモーク濃度を直接測定することがで
きる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の特願昭62−24397号では、2個の酸素濃度
センサを使用しているため、少なくとも一方が故障した
ときには、検出出力はスモーク濃度に比例しなくなり、
かかる場合にはスモーク検出装置として発生した誤った
出力が正常値として燃料の噴射時期制御又は噴射量制御
に用いられてしまうという問題点があった。
従って、本願発明の目的は、2個の酸素濃度センサを用
いてエンジンの排気ガス中のスモーク濃度を直接検出で
きるスモーク検出装置において、センサ不良が生じた時
には、これを知らせて正常なセンサ出力による制御に切
り替えることができるようにすることである。
(問題点を解決するための手段〕 上記の問題点を解決する手段として、本発明に係るスモ
ーク検出装置においては、排気管に設けた第1酸素濃度
センサと、該排気管に設けた側路管に挿入したスモーク
トラップの出口側に設けた第2酸素濃度センサと、両セ
ンサの出力からスモーク検出信号を発生する差動回路と
、両センサ及び該差動回路の出力中の正常な少なくとも
何れか一つを選択するとともに対応するセンサ不良信号
を出力する選択回路と、を備えている。
〔作   用〕
本発明のスモーク検出装置においては、エンジンの排気
管に設けた側路管中にスモークトラップを配設し、この
スモークトラップに捕捉されるスモークを加熱して燃焼
させることにより側路管中の酸素が燃焼され酸素濃度が
低下する。これにより、排気管及びスモークトラップの
出口側にそれぞれ設けた第1及び第2酸素濃度センサの
出力、即ち酸素濃度の差がスモーク濃度として差動回路
によって直接検出される。
この場合、選択回路は第1酸素濃度センサ及び第2酸素
濃度センサの出力並びに差動回路の出力を入力して判定
し、これらの出力の内、少なくとも何れか正常な一つを
選択して出力し、この時に正常でないと判定された酸素
濃度センサに対するセンサ不良信号を出力する。
これにより、差動回路から正常な出力が発生される場合
を除いては、正常なセンサの出力による制御に切り替え
可能にするとともにセンサ不良信号に基づきスモーク検
出信号としては制御に用いないようにする。
〔実 施 例〕
以下、本願発明に係るスモーク検出装置の実施例を説明
する。
第1図は本発明のスモーク検出装置の一実施例を示した
もので、図中、符号1〜8は第4図に示した同一符号と
同−又は相当部分を示しているので説明は省略する。2
0は選択回路で、コントローラ21とリレー回路22と
で構成されている。
この内、コントローラ21は、第1酸素濃度センサ6及
び第2酸素濃度センサ7並びに差動増幅器(差動回路)
8のアナログ出力を入力してディジタル信豊に変換する
A/Dコンバータ31、コンバータ31の出力に基づき
第2図に示すプログラムを実行するCPU32、第2図
のプログラムを格納し或いはCPU32の演算処理に使
用するメモリ(ROM/RAM)33、及びCPU32
で演算されたスモーク濃度を外部に出力する出力ポート
34で構成されており、またリレー回路22は、3つの
リレー41〜43を備えており、リレー41は出力ポー
ト34の出力■により電源に接続されたリレーコイルが
励磁〆消磁されてその接点がオン/オフ制御され以て差
動増幅器8の出力を接続/遮断し、リレー42は出力ポ
ート34の出力■により同様に接点がオン/オフ制御さ
れて酸素濃度センサ6の出力を接続/遮断し、そしてリ
レー43は出力ポート34の出力■により同様に接点が
オン/オフ制御されて酸素濃度センサ7の出力を接続/
遮断するものである。これらリレー41〜43の出力は
このスモーク検出装置の出力として共通接続されている
。尚、リレー回路22は出力ポート34からの信号でオ
ン/オフする半導体スイッチ等の無接点スイッチを用い
ることもできる。
また、出力ポート34からはセンサ6及び7がそれぞれ
不良であることを示す出力■及び■が発生されるように
なっている。
次に第1図に示した本発明に係るスモーク検出装置の実
施例の動作を、第2図に示したCPU32のフローチャ
ートにより説明する。
l センサの  の まず、CPU32はA/Dコンバータ31から酸素濃度
センサ6及び7の各出力V、及びV、並びに差動増幅器
8の出力V、をディジタル信号の形で読み込む(第2図
のステップSL)。
そして、これらのセンサ6.7の出力V、及び■冨が、
第3図の酸素濃度対センサ出力特性グラフに示すように
、通常考えられる排気酸素濃度に対応するセンサ出力範
囲vL−vHに収まっているか否かをチエツクする(同
ステップ32〜S4)。
そして、センサ6の出力v1がセンサ出力範囲V、〜v
IIに収まっているものの、センサ7の出力v1がセン
サ出力範囲vL−vHに収まっていない時は、出力ポー
ト34から出力■が発生(オン)され(同ステップS5
)、リレー42を励磁し酸素濃度センサ6の出力のみが
選択回路22から出力される。これと同時にセンサ7が
不良である旨の信号出力■が出力ポート34から出力さ
れる(同ステップS6)。
逆に、センサ6の出力V、がセンサ出力範囲vL〜V、
に収まっておらず、センサ7の出力v1がセンサ出力範
囲vL〜V工に収まっている時は、出力ポート34から
出力■が発生(オン)され(同ステップS7)、リレー
43を励磁し酸素濃度センサ7の出力のみが選択回路2
2から出力される。これと同時にセンサ6が不良である
旨の信号出力■が出力ポート34から出力される(同ス
テップS8)。
また、センサ6及び7の出力V+、V*が共にセンサ出
力範囲vL−vIIに収まりていない時には、出力■〜
■をオフにする(同ステップS9)とともにセンサ6.
7共に不良であるとして出力■及び■をオンにする(同
ステップ310)。
2 センサの  ′ の センサ6.7の出力V、 、V、が共に正常な出力範囲
vL〜v11に収まっている場合であっても、センサの
特性劣化等による変化は、上記のプロセスでは検出でき
ないので、この場合は、差動増幅器8の出力V、と、排
気管3の排気ガスの酸素濃度をそのまま検出するセンサ
6の出力vlとの関係をチエツクする。即ち、スモーク
濃度は排気ガス中の酸素濃度と略反比例していることが
知られているので、センサ6.7が共に正常であれば、
V、XV、は略一定の値をとる。そこで、C−V、XV
、を求め(同ステップ311)、このCがエンジンの運
転中に取り得る[WICL −Cイに在るか否かチエツ
クする(同ステップ512)ことによりセンサの特性劣
化を検出できる。但し、この場合、センサ6.7の何れ
が特性劣化したのかは判定できないので、両方とも故障
の場合と同様の処置を執る(同ステップS9.5IO)
Cが範囲Ct ”” CMに在る場合には、出力■をオ
ンにしく同ステップ513)でリレー41の接点を接続
し差動増幅器8の出力を選択回路20のスモーク検出出
力として発生する。この時には、センサ不良を示す出力
■、■はオフとなる(同ステップ514)。
このように2個の酸素濃度センサの内の少なくとも一方
が不良と判定された場合には、他方のセンサで酸素濃度
を検出し、これを基にした制御(例えば、排気ガス再循
環率EGR111a)に切り替えてエンジンの運転に支
障がないようにすることができる。
〔発明の効果〕
以上のように、本願発明にかかるスモーク検出装置では
、2個の酸素濃度センサを用いてスモーク濃度を検出す
る場合に、少なくとも一方のセンサが不良であることが
判明した時には、他方のセンサの出力を装置出力とし、
然も不良のセンサを知らせる出力は発生するように構成
したので、センサ不良に基づいて得たスモーク検出出力
を誤ってエンジンの運転制御に用いることがなく、また
正常なセンサの出力に応じた制御に切り替え可能にしセ
ンサの状態に応じたエンジン制御が可能となる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るスモーク検出装置の一実施例を
示すシステム構成図、 第2図は、本発明のスモーク検出装置に用いるコントロ
ーラのCPUに格納されたプログラムのフローチャート
図、 第3図は、本発明に用いられる酸素濃度と酸素濃度セン
サ出力との特性を示すグラフ図、第4図は、本出願人の
特願昭62−24397号に係るスモーク検出装置を示
すシステム構成図、第5図は、本発明及び特願昭62−
24397号のスモーク検出装置に用いられる加熱式ス
モークトラップの構造を示す図、 第6図は、酸素濃度と酸素:allfセンサ出力との特
性データを示すグラフ図、である。 第1図において、1はエンジン、3は排気管、4は側路
管、5はスモークトラップ、6及び7はそれぞれ第1及
び第2酸素濃度センサ、8は差動増幅器、20は選択回
路、21はコントローラ、22はリレー回路、32はC
PU、を示す。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  排気管に設けた第1酸素濃度センサと、該排気管に設
    けた側路管に挿入したスモークトラップの出口側に設け
    た第2酸素濃度センサと、両センサの出力からスモーク
    検出信号を発生する差動回路と、両センサ及び該差動回
    路の出力中の正常な少なくとも何れか一つを出力すると
    ともに対応するセンサ不良信号を出力する選択回路と、
    を備えたことを特徴とするスモーク検出装置。
JP26744887A 1987-10-22 1987-10-22 スモーク検出装置 Pending JPH01109239A (ja)

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JP26744887A JPH01109239A (ja) 1987-10-22 1987-10-22 スモーク検出装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01137443U (ja) * 1988-03-15 1989-09-20
KR20200006687A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 (주)하나이엔지 미연탄소 농도센서의 센싱에러를 검지하는 석탄화력보일러 시스템
KR20200006686A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 (주)하나이엔지 복수의 미연탄소 농도센서를 사용하는 석탄화력보일러 시스템
KR20200006688A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 (주)하나이엔지 복수의 미연탄소 농도센서를 사용하는 석탄화력보일러 시스템

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JPH01137443U (ja) * 1988-03-15 1989-09-20
KR20200006687A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 (주)하나이엔지 미연탄소 농도센서의 센싱에러를 검지하는 석탄화력보일러 시스템
KR20200006686A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 (주)하나이엔지 복수의 미연탄소 농도센서를 사용하는 석탄화력보일러 시스템
KR20200006688A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 (주)하나이엔지 복수의 미연탄소 농도센서를 사용하는 석탄화력보일러 시스템

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