JPH0552143A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
排ガス浄化装置Info
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- JPH0552143A JPH0552143A JP20946091A JP20946091A JPH0552143A JP H0552143 A JPH0552143 A JP H0552143A JP 20946091 A JP20946091 A JP 20946091A JP 20946091 A JP20946091 A JP 20946091A JP H0552143 A JPH0552143 A JP H0552143A
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- oxygen
- way catalyst
- air
- fuel ratio
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
- F01N13/008—Mounting or arrangement of exhaust sensors in or on exhaust apparatus
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 内燃機関の排気側に三元触媒を備え、その前
流側にメタン活性の第１酸素センサを、後流側に第２酸
素センサを設け、第２酸素センサにより最適浄化領域を
検出し、第１酸素センサの空燃比の制御点をこの領域内
に移動し、この制御点で空燃比制御を行なう装置におい
て、ジルコニア型酸素センサでも、メタン低活性の性能
を必要とする第２酸素センサとして使用できる装置を得
る。 【構成】 ジルコニア型第２酸素センサ２６が、一端が
閉塞した筒状の酸素検知素子２８と、同素子に設けた外
部電極３０と、内部電極３２と、各電極に接続したリ−
ド線３４，３６と、酸素検知素子を披嵌する支持部とこ
の支持部と一体の冷却フィン４８とよりなる金属製のハ
ウジング部材４４と、ハウジング部材の外周面に設けた
取付け部材５２と、ハウジング部材の外周面と取付け部
材との間に設けた断熱材５６とよりなる。
流側にメタン活性の第１酸素センサを、後流側に第２酸
素センサを設け、第２酸素センサにより最適浄化領域を
検出し、第１酸素センサの空燃比の制御点をこの領域内
に移動し、この制御点で空燃比制御を行なう装置におい
て、ジルコニア型酸素センサでも、メタン低活性の性能
を必要とする第２酸素センサとして使用できる装置を得
る。 【構成】 ジルコニア型第２酸素センサ２６が、一端が
閉塞した筒状の酸素検知素子２８と、同素子に設けた外
部電極３０と、内部電極３２と、各電極に接続したリ−
ド線３４，３６と、酸素検知素子を披嵌する支持部とこ
の支持部と一体の冷却フィン４８とよりなる金属製のハ
ウジング部材４４と、ハウジング部材の外周面に設けた
取付け部材５２と、ハウジング部材の外周面と取付け部
材との間に設けた断熱材５６とよりなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空燃比を調整する調整
装置と内燃機関の排気側に三元触媒を備えた排ガス浄化
装置に関するものである。
装置と内燃機関の排気側に三元触媒を備えた排ガス浄化
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、空燃比を調整する調整装置
と、内燃機関の排気側に三元触媒とを備えた排ガス浄化
装置において、三元触媒の前流側と内燃機関の排気側と
の間に第１酸素センサを設け、三元触媒の後流側にメタ
ン不活性またはメタン低活性の第２酸素センサを設け、
第１酸素センサと第２酸素センサからの出力信号により
調整装置を制御する制御装置を設けた排ガス浄化装置を
先に提案した。
と、内燃機関の排気側に三元触媒とを備えた排ガス浄化
装置において、三元触媒の前流側と内燃機関の排気側と
の間に第１酸素センサを設け、三元触媒の後流側にメタ
ン不活性またはメタン低活性の第２酸素センサを設け、
第１酸素センサと第２酸素センサからの出力信号により
調整装置を制御する制御装置を設けた排ガス浄化装置を
先に提案した。
【０００３】この排ガス浄化装置は、第２酸素センサに
よって三元触媒の最適浄化領域を検出し、第１酸素セン
サの空燃比の制御点をこの検出した最適浄化領域内に移
動させ、この移動した空燃比の制御点で制御装置が調整
装置を制御することにより、空燃比制御を行うものであ
る。
よって三元触媒の最適浄化領域を検出し、第１酸素セン
サの空燃比の制御点をこの検出した最適浄化領域内に移
動させ、この移動した空燃比の制御点で制御装置が調整
装置を制御することにより、空燃比制御を行うものであ
る。
【０００４】これにより、三元触媒の初期的なメタン活
性の低下による最適浄化領域の移動の際に、この移動と
共に、第１酸素センサの空燃比制御点が移動するため、
常に最適な空燃比制御を行うことができる。
性の低下による最適浄化領域の移動の際に、この移動と
共に、第１酸素センサの空燃比制御点が移動するため、
常に最適な空燃比制御を行うことができる。
【０００５】上記空燃比制御方法において、三元触媒の
後流側に設けられる第２酸素センサは、三元触媒の最適
浄化流域、特にメタン活性が落ちた最適浄化流域と常に
一致させるために、この第２酸素センサの特性は、メタ
ン低活性もしくはメタン不活性の性能が必要である。
後流側に設けられる第２酸素センサは、三元触媒の最適
浄化流域、特にメタン活性が落ちた最適浄化流域と常に
一致させるために、この第２酸素センサの特性は、メタ
ン低活性もしくはメタン不活性の性能が必要である。
【０００６】ところが、通常のジルコニア型酸素センサ
は、図５に示すように、約３００℃を超えると、メタン
の酸化活性が急激に増大する傾向がある。そのため、通
常、このジルコニア型酸素センサを、三元触媒の後流側
にある煙道に取り付けた場合には、この酸素センサの温
度は３００℃を超えて、メタン低活性の性能は得ること
はできなかった。
は、図５に示すように、約３００℃を超えると、メタン
の酸化活性が急激に増大する傾向がある。そのため、通
常、このジルコニア型酸素センサを、三元触媒の後流側
にある煙道に取り付けた場合には、この酸素センサの温
度は３００℃を超えて、メタン低活性の性能は得ること
はできなかった。
【０００７】
【発明の目的】そこで、本発明は、上記空燃比制御方法
において、ジルコニア型酸素センサでも、メタン低活性
もしくはメタン不活性の性能が必要とされる第２酸素セ
ンサとして使用できる排ガス浄化装置を提供するもので
ある。
において、ジルコニア型酸素センサでも、メタン低活性
もしくはメタン不活性の性能が必要とされる第２酸素セ
ンサとして使用できる排ガス浄化装置を提供するもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の排ガス浄化装置
は、空燃比を調整する調整装置と内燃機関の排気側に三
元触媒を備え、三元触媒の前流側と内燃機関の排気側と
の間の前流側煙道に第１酸素センサを設け、三元触媒の
後流側の後流側煙道のジルコニア型第２酸素センサを設
け、第１酸素センサと第２酸素センサからの出力信号に
より調整装置を制御する制御装置とを設け、第２酸素セ
ンサによって三元触媒の最適浄化領域を検出し、第１酸
素センサの空燃比の制御点をこの検出した最適浄化領域
内に移動させ、この移動した空燃比の制御点で制御装置
が調整装置を制御することにより空燃比制御を行なう排
ガス浄化装置において、前記ジルコニア型第２酸素セン
サが、一端が閉塞した筒状の酸素検知素子と、酸素検知
素子の外周面に設けた外部電極と、酸素検知素子の内周
面に設けた内部電極と、前記各電極に接続されたリ−ド
線と、酸素検知素子を披嵌する筒状の支持部とこの支持
部と一体に設けられた冷却フィンとよりなる金属製のハ
ウジング部材と、第２酸素センサを後流側煙道に取付け
るためにハウジング部材の外周面に設けられた取付け部
材と、ハウジング部材の外周面と取付け部材との間に設
けられた断熱材とよりなるものである。
は、空燃比を調整する調整装置と内燃機関の排気側に三
元触媒を備え、三元触媒の前流側と内燃機関の排気側と
の間の前流側煙道に第１酸素センサを設け、三元触媒の
後流側の後流側煙道のジルコニア型第２酸素センサを設
け、第１酸素センサと第２酸素センサからの出力信号に
より調整装置を制御する制御装置とを設け、第２酸素セ
ンサによって三元触媒の最適浄化領域を検出し、第１酸
素センサの空燃比の制御点をこの検出した最適浄化領域
内に移動させ、この移動した空燃比の制御点で制御装置
が調整装置を制御することにより空燃比制御を行なう排
ガス浄化装置において、前記ジルコニア型第２酸素セン
サが、一端が閉塞した筒状の酸素検知素子と、酸素検知
素子の外周面に設けた外部電極と、酸素検知素子の内周
面に設けた内部電極と、前記各電極に接続されたリ−ド
線と、酸素検知素子を披嵌する筒状の支持部とこの支持
部と一体に設けられた冷却フィンとよりなる金属製のハ
ウジング部材と、第２酸素センサを後流側煙道に取付け
るためにハウジング部材の外周面に設けられた取付け部
材と、ハウジング部材の外周面と取付け部材との間に設
けられた断熱材とよりなるものである。
【０００９】
【作 用】上記構成の排ガス浄化装置におけるジルコニ
ア型第２酸素センサでは、酸素検知素子を被嵌している
筒状の支持部が、冷却フィンによって冷却され、これに
より酸素検知素子も低い温度となる。また、煙道とは、
断熱材を介して取付け部材によって取付けているため、
煙道の高い温度も伝わらないため、酸素検知素子の温度
が上がらない。したがって、排ガスの温度が高いにも拘
らず、ジルコニア型第２酸素センサの温度は３００℃よ
りも低い値となる。このため、メタン低活性の性能を得
ることができる。
ア型第２酸素センサでは、酸素検知素子を被嵌している
筒状の支持部が、冷却フィンによって冷却され、これに
より酸素検知素子も低い温度となる。また、煙道とは、
断熱材を介して取付け部材によって取付けているため、
煙道の高い温度も伝わらないため、酸素検知素子の温度
が上がらない。したがって、排ガスの温度が高いにも拘
らず、ジルコニア型第２酸素センサの温度は３００℃よ
りも低い値となる。このため、メタン低活性の性能を得
ることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１１】図１は、本実施例の空燃比制御システム１
０のブロック図である。
０のブロック図である。
【００１２】符号１２は、燃料供給管である。この燃料
供給管１２から都市ガス１３Ａが供給され、空気供給管
１４から空気が供給される。
供給管１２から都市ガス１３Ａが供給され、空気供給管
１４から空気が供給される。
【００１３】符号１６はスロットルである。
【００１４】符号１８はバイパス弁であって、このバイ
パス弁１８はモジュールモータにより動作する。
パス弁１８はモジュールモータにより動作する。
【００１５】符号２０は、ガスエンジンである。
【００１６】符号２２は、ガスエンジンの排気側に設け
られた三元触媒である。
られた三元触媒である。
【００１７】符号２４は、ガスエンジン２０の排気側と
三元触媒の前流側との間に設けられた第１酸素センサで
ある。この第１酸素センサ２４はメタン活性の酸素セン
サである。
三元触媒の前流側との間に設けられた第１酸素センサで
ある。この第１酸素センサ２４はメタン活性の酸素セン
サである。
【００１８】符号２６は、三元触媒の後流側に設けられ
た酸素センサである。この第２酸素センサ２６はジルコ
ニア型のメタン低活性酸素センサである。
た酸素センサである。この第２酸素センサ２６はジルコ
ニア型のメタン低活性酸素センサである。
【００１９】符号２７は、第１酸素センサ及び第２酸素
センサ２６からの出力電圧に応じて、バイパス弁１８の
モジュールモータを動作させる制御装置である。
センサ２６からの出力電圧に応じて、バイパス弁１８の
モジュールモータを動作させる制御装置である。
【００２０】次に、図２に基づいて、ジルコニア型第２
酸素センサ２６の詳細な構造について説明する。
酸素センサ２６の詳細な構造について説明する。
【００２１】符号２８は、ジルコニア型のセンサ素子で
ある。このジルコニア型センサ素子は、一端が閉塞され
た筒状であって、その外周面に外部電極３０が設けら
れ、その内周面に内部電極３２が設けられている。この
外部電極３２からリード線３４が接続されている。ま
た、内部電極３２にもリード線３６が接続されている。
ある。このジルコニア型センサ素子は、一端が閉塞され
た筒状であって、その外周面に外部電極３０が設けら
れ、その内周面に内部電極３２が設けられている。この
外部電極３２からリード線３４が接続されている。ま
た、内部電極３２にもリード線３６が接続されている。
【００２２】符号３８は、筒状のセンサ素子２８の内部
に設けられたヒータである。このヒータ３８は、セラミ
ックヒータよりなり、センサ素子２８を加熱するための
ものである。また、このヒータ３８に通電するために、
リード線４０，４２が設けられている。
に設けられたヒータである。このヒータ３８は、セラミ
ックヒータよりなり、センサ素子２８を加熱するための
ものである。また、このヒータ３８に通電するために、
リード線４０，４２が設けられている。
【００２３】符号４４は、熱伝導性のよいステンレス製
または、ニッケル製のハウジング部材である。このハウ
ジング部材は筒状のセンサ素子２８を被嵌する一端が開
口した筒状の支持部と、この支持部４６と一体に設けら
れた冷却フィン４８とよりなる。
または、ニッケル製のハウジング部材である。このハウ
ジング部材は筒状のセンサ素子２８を被嵌する一端が開
口した筒状の支持部と、この支持部４６と一体に設けら
れた冷却フィン４８とよりなる。
【００２４】符号５０は、支持部４６の周面に設けられ
た、リード線３４，３６，４０，４２を導出するための
導出口である。
た、リード線３４，３６，４０，４２を導出するための
導出口である。
【００２５】符号５２は、筒状の支持部４６の外周面に
設けられた取付け部材である。この取付け部材５２は、
三元触媒２２の後流側に設けられた煙道５４に取付ける
ための取付け具であって、その外周面に雄ネジが設けら
れており、煙道５４に螺合するようになっている。
設けられた取付け部材である。この取付け部材５２は、
三元触媒２２の後流側に設けられた煙道５４に取付ける
ための取付け具であって、その外周面に雄ネジが設けら
れており、煙道５４に螺合するようになっている。
【００２６】符号５６は取付け部材５２と支持部４０と
の間に設けられた断熱部材である。この断熱部材は、例
えばセラミックや窒化ホウ素よりなり、煙道５４からの
熱を遮断する。
の間に設けられた断熱部材である。この断熱部材は、例
えばセラミックや窒化ホウ素よりなり、煙道５４からの
熱を遮断する。
【００２７】符号５８は、支持部４６の先端に設けられ
た、排ガスが通過するための複数個の孔である。この孔
５８から侵入した排ガスが、センサ素子２８に至る。
た、排ガスが通過するための複数個の孔である。この孔
５８から侵入した排ガスが、センサ素子２８に至る。
【００２８】上記構成の第２酸素センサ２６であると、
冷却フィン４８を設けることにより、センサ素子２８を
囲んでいる支持部４０が冷却され、センサ素子２８も低
い温度となる。また、煙道５４からの熱も、断熱部材５
６によって遮断されて、センサ素子２８に伝わることが
なく、その温度は低くなる。これにより、ジルコニア型
酸素センサであっても、この第２酸素センサ２６は、メ
タン低活性の性能を維持することができる。
冷却フィン４８を設けることにより、センサ素子２８を
囲んでいる支持部４０が冷却され、センサ素子２８も低
い温度となる。また、煙道５４からの熱も、断熱部材５
６によって遮断されて、センサ素子２８に伝わることが
なく、その温度は低くなる。これにより、ジルコニア型
酸素センサであっても、この第２酸素センサ２６は、メ
タン低活性の性能を維持することができる。
【００２９】次に、上記構成の第２酸素センサ２６を使
用した場合の、センサ素子２８の温度と、煙道５４を通
る排ガス温度との関係を本出願人は実験した結果を図３
のグラフに示す。
用した場合の、センサ素子２８の温度と、煙道５４を通
る排ガス温度との関係を本出願人は実験した結果を図３
のグラフに示す。
【００３０】これによると、冷却フィン４８のために、
排ガス温度が高いにも拘らず、センサ素子２８の温度
は、３００℃より低い値になっている。このため、この
第２酸素センサ２６は、排ガス温度が高い温度になって
も、センサ素子２８がメタンに感度のない領域にあると
いうことが証明された。
排ガス温度が高いにも拘らず、センサ素子２８の温度
は、３００℃より低い値になっている。このため、この
第２酸素センサ２６は、排ガス温度が高い温度になって
も、センサ素子２８がメタンに感度のない領域にあると
いうことが証明された。
【００３１】次に、上記構成の空燃比制御システム１０
における動作状態を説明する。
における動作状態を説明する。
【００３２】図４のグラフは、メタン活性の低下した三
元触媒２２の排ガス中の各ガス濃度と、第１酸素センサ
２４及び第２酸素センサ２６の特性を示している。
元触媒２２の排ガス中の各ガス濃度と、第１酸素センサ
２４及び第２酸素センサ２６の特性を示している。
【００３３】上記構成の空燃比制御システム１０である
と、第２酸素センサ２６の急変点と三元触媒２２の最適
浄化領域とが、常に一致しているため、この第２酸素セ
ンサ２６の急変点を制御装置２８が検出する。
と、第２酸素センサ２６の急変点と三元触媒２２の最適
浄化領域とが、常に一致しているため、この第２酸素セ
ンサ２６の急変点を制御装置２８が検出する。
【００３４】制御装置２８は、第１酸素センサ２４の空
燃比の制御点（制御電圧）を第２酸素センサ２６の急変
点に合せる。図４においては、制御電圧をＡ点からＢ点
に移動させる。これにより、三元触媒２２の劣化した状
態の最適浄化領域に合せることができる。
燃比の制御点（制御電圧）を第２酸素センサ２６の急変
点に合せる。図４においては、制御電圧をＡ点からＢ点
に移動させる。これにより、三元触媒２２の劣化した状
態の最適浄化領域に合せることができる。
【００３５】すなわち、第２酸素センサ２６を利用する
際には、第２酸素センサ２６の出力電圧がある一定値を
超えたか、もしくは超えないかで、リーン側かリッチ側
かを判断する。そして、第２酸素センサ２６を利用する
ことにより、測定した排ガスがリーン側かリッチ側かを
判断し、第１酸素センサ２４の空燃比の制御点を三元触
媒２２の最適浄化領域に追従さすことができる。
際には、第２酸素センサ２６の出力電圧がある一定値を
超えたか、もしくは超えないかで、リーン側かリッチ側
かを判断する。そして、第２酸素センサ２６を利用する
ことにより、測定した排ガスがリーン側かリッチ側かを
判断し、第１酸素センサ２４の空燃比の制御点を三元触
媒２２の最適浄化領域に追従さすことができる。
【００３６】これにより、三元触媒の劣化状態に係わら
ず、長期的に安定な浄化性能を得ることができる。
ず、長期的に安定な浄化性能を得ることができる。
【００３７】特に、本発明の場合、第２酸素センサ２６
として、ジルコニア型酸素センサを使用し、冷却フィン
４８等を設けることにより、このセンサ素子２８の温度
を２５０℃以下に保っているため、メタン酸化活性が低
下している。したがって、ジルコニア型酸素センサであ
っても、メタン低活性の酸素センサとして使用すること
ができる。
として、ジルコニア型酸素センサを使用し、冷却フィン
４８等を設けることにより、このセンサ素子２８の温度
を２５０℃以下に保っているため、メタン酸化活性が低
下している。したがって、ジルコニア型酸素センサであ
っても、メタン低活性の酸素センサとして使用すること
ができる。
【００３８】
【発明の効果】上記構成の排ガス浄化装置であると、第
２酸素センサにジルコニア型酸素センサを用いても、冷
却フィンや断熱材を設けることにより、酸素検知素子の
温度が、メタン低活性領域の温度内（３００℃）より低
い温度となっているため、メタン低活性酸素センサとし
て使用することができる。
２酸素センサにジルコニア型酸素センサを用いても、冷
却フィンや断熱材を設けることにより、酸素検知素子の
温度が、メタン低活性領域の温度内（３００℃）より低
い温度となっているため、メタン低活性酸素センサとし
て使用することができる。
【００３９】このため、常に、第２酸素センサはメタン
活性の落ちた三元触媒の最適浄化領域を追従することが
できる。
活性の落ちた三元触媒の最適浄化領域を追従することが
できる。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本実施例の第２酸素センサの半縦断面図であ
る。
る。
【図３】本実施例の第２酸素センサを使用した場合のセ
ンサ素子の温度と排ガスの温度の関係を示したグラフで
ある。
ンサ素子の温度と排ガスの温度の関係を示したグラフで
ある。
【図４】第１酸素センサ、第２酸素センサの出力電圧及
びガス濃度との関係を示したグラフである。
びガス濃度との関係を示したグラフである。
【図５】ジルコニア型酸素センサのメタン酸化活性の状
態を示すグラフである。
態を示すグラフである。
１０……空燃比制御システム １２……燃料供給管 １４……空気供給管 １６……スロットル １８……バイパス弁 ２０……ガスエンジン ２２……三元触媒 ２４……第１酸素センサ ２６……第２酸素センサ ２７……制御装置 ２８……センサ素子 ３０……外部電極 ３２……内部電極 ３４……リード線 ３６……リード線 ３８……ヒータ ４４……ハウジング部材 ４６……支持部 ４８……冷却フィン ５２……取付け部材 ５４……後流側煙道 ５６……断熱部材
Claims (1)
- 【請求項１】空燃比を調整する調整装置と内燃機関の排
気側に三元触媒を備え、 三元触媒の前流側と内燃機関の排気側との間の前流側煙
道に第１酸素センサを設け、 三元触媒の後流側の後流側煙道のジルコニア型第２酸素
センサを設け、 第１酸素センサと第２酸素センサからの出力信号により
調整装置を制御する制御装置とを設け、 第２酸素センサによって三元触媒の最適浄化領域を検出
し、 第１酸素センサの空燃比の制御点をこの検出した最適浄
化領域内に移動させ、 この移動した空燃比の制御点で制御装置が調整装置を制
御することにより空燃比制御を行なう排ガス浄化装置に
おいて、 前記ジルコニア型第２酸素センサが、 一端が閉塞した筒状の酸素検知素子と、 酸素検知素子の外周面に設けた外部電極と、 酸素検知素子の内周面に設けた内部電極と、 前記各電極に接続されたリ−ド線と、 酸素検知素子を披嵌する筒状の支持部とこの支持部と一
体に設けられた冷却フィンとよりなる金属製のハウジン
グ部材と、 第２酸素センサを後流側煙道に取付けるためにハウジン
グ部材の外周面に設けられた取付け部材と、 ハウジング部材の外周面と取付け部材との間に設けられ
た断熱材とよりなることを特徴とする排ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20946091A JP3013270B2 (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20946091A JP3013270B2 (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 排ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552143A true JPH0552143A (ja) | 1993-03-02 |
| JP3013270B2 JP3013270B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=16573243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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