JPH0643732Y2 - リーンバーンセンサの更正装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、長期間の使用によるリーンバーンセンサの出
力特性の経年変化を補正するために零点更正を行なうリ
ーンバーンセンサの更正装置に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 例えばガス機関においては、空燃比の制御のために、排
気ガス流路にリーンバーンセンサを設けて空燃比を測定
するように構成されたものがある。

このリーンバーンセンサは、長期間の使用により出力電
圧特性が変化するので、正確な測定を行なうためには、
適当な時期に更正を行ない、また特性変化が限界を越え
たときには交換する必要があるが、従来のリーンバーン
センサでは、一般に標準ガスを供給するためのガスボン
ベが必要であり、経済的に高価となるばかりでなく、前
記ボンベを設置するためのスペースも必要である。又、
ボンベを必要としない従来技術もあるが、その場合には
ガス機関の停止時にしか更正を行えず、常時運転状態に
あるガス機関には適用できなかった。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本考案のリーンバーンセン
サの更正装置は、過給機付きのガス機関において、排気
ガス流路に配置された空燃比制御用のリーンバーンセン
サを覆いかつ排気ガスが流通可能な孔を有するカバー体
と、このカバー体の内部に少なくとも１種類の更正用の
気体を供給する気体供給装置と、前記カバー体の内部に
更正用の気体が充満したときに前記リーンバーンセンサ
の出力信号を読取って更正を行う制御装置とを設け、前
記気体供給装置は前記過給機のコンプレッサから吐出さ
れた空気のブースト圧を利用してカバー体の内部に空気
を供給するものである。

（作用） 更正に際しては、気体供給装置によりカバー体の内部に
更正用の気体を供給してリーンバーンセンサの周囲に更
正用の気体を充満させ、この状態でリーンバーンセンサ
の出力信号を読取る。ここで、更正用の気体の空燃比は
予め判っており、それに対するリーンバーンセンサの正
しい出力電圧値すなわち初期値も予め判っているので、
その初期値と実際の出力とを比較することにより更正が
行なえる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を第１図〜第６図に基づいて説
明する。

第１図は本考案の一実施例におけるリーンバーンセンサ
の更正装置を備えたガス機関の要部の概略構成図で、シ
リンダ１には吸気管２と排気管３とが接続されていると
共に、点火プラグ４が取付けられている。前記シリンダ
１には、前記吸気管２との接続部分に吸気弁５が配置さ
れていると共に、前記排気管３との接続部分に排気弁６
が配置されており、前記吸気管２の内部には、図外のガ
バナにより駆動されるスロットル７が配置されている。
前記吸気管２には、前記スロットル７よりも上流側にミ
キサー８を介してガス供給管９が接続されており、この
ガス供給管９にはレギュレータ10が配置されている。前
記吸気管２の内部には、前記ミキサー８よりも上流側に
インタークーラー11が配置されており、このインターク
ーラー11よりもさらに上流側に過給機12のコンプレッサ
ー13が配置されている。また前記排気管３の内部には、
前記過給機12のタービン14が配置されており、このター
ビン14よりも下流側にリーンバーンセンサ16が配置され
ている。

前記リーンバーンセンサ16は、排気ガスの酸素濃度を測
定して希薄燃焼の空燃比に応じた電圧を出力するセンサ
で、O₂センサと比較して非常に高価なものである。この
リーンバーンセンサ16は、第２図に詳細に示すように、
周囲をカバー体17により覆われており、このカバー体17
には、前記排気管３内の排気ガスの流れ方向に直交する
２面に多数の孔18が形成されて、通常は排気ガスが前記
リーンバーンセンサ16の表面に接触するようになされて
いる。前記排気管３の内面には、前記カバー体17の内部
に開口する環状の環状溝19が形成されており、さらに排
気管３にはこの環状溝19の底面と排気管３の外面とを連
通させる気体流路20が形成されている。

前記気体流路20は気体導管21により前記吸気管２の前記
インタークーラー11とミキサー８との間に連通せしめら
れており、この気体導管21には電磁弁22が配置されてい
る。前記吸気管２には、前記インタークーラー11とミキ
サー８との間にブーストセンサ23が配置されており、こ
のブーストセンサ23はブースト圧を検出するものであ
る。

前記リーンバーンセンサ16の出力端子は制御装置24の入
力端子に配線25を介して接続されており、前記ブースト
センサ23の出力端子は制御装置24の入力端子に配線26を
介して接続されている。また前記電磁弁22の入力端子
は、前記制御装置24の出力端子に配線27を介して接続さ
れている。この制御装置24は前記電磁弁22を制御すると
共に、図示していないが、前記リーンバーンセンサ16や
ブーストセンサ23からの出力信号ならびに機関の回転数
等に基づいて前記レギュレータ10により調圧されるガス
圧を制御し、前記シリンダ１内の空燃比を機関の回転数
や負荷等に応じた最適の値に制御するものである。

前記制御装置24は、第３図に詳細に示すように、入力イ
ンターフェイス29とCPU30とメモリ31と出力インターフ
ェイス32とから構成されており、入力インターフェイス
29は前記リーンバーンセンサ16やブーストセンサ23から
の信号を変換してCPU30に供給し、出力インターフェイ
ス32はCPU30からの信号を変換して制御信号として前記
電磁弁22に供給する。CPU30は演算機能を有しており、
各種の入力信号を演算処理して制御信号を出力する。メ
モリ31はRAMおよびROMからなり、記憶機能を有してい
る。

次に作用を説明する。吸気管２に供給された空気は、過
給機12のコンプレッサー13により加圧され、インターク
ーラー11により冷却されて、ミキサー８によりガス供給
管９からのガスと混合されて、混合気としてシリンダ１
内に供給される。排気ガスは、排気管３を通って過給機
12のタービン14を駆動し、一部がカバー体17の内部を通
過してリーンバーンセンサ16の表面に接触した後、排出
される。ここで制御装置24は、上記のように、リーンバ
ーンセンサ16やブーストセンサ23からの出力信号等に基
づいてガス圧を制御し、空燃比を最適の値に保つ。

ところが、リーンバーンセンサ16の出力電圧は長期間の
使用により次第に変化するので、正確な空燃比制御のた
めには更正が必要である。そこで、制御装置24はリーン
バーンセンサ16の更正を一定時間毎に自動的に行なうの
であり、これについて第４図のフローチャートを参照し
ながら説明する。第４図はCPU30の動作を示すフローチ
ャートで、まずステップ（１）でブーストセンサ23の出
力信号からブースト圧を読取り、ステップ（２）でブー
スト圧が予めメモリ31に記憶している一定値よりも大き
いか否かを判断し、大きいと判断すれば過給機12が作動
しているものとしてステップ（３）で電磁弁22に制御信
号を出力して電磁弁22を開弁させる。これにより過給機
12のコンプレッサー13で加圧されかつインタークーラー
11により冷却されたドライな空気が気体導管21および気
体流路20を介して環状溝19からカバー体17の内部に供給
される。ここで排気管３のカバー体17が配置された部分
を通過する排気ガスは過給機12のタービン14を駆動して
圧力が低下しているため、環状溝19からの空気の供給に
よりカバー体17の外部に押出されると同時にカバー体17
の内部への侵入を阻止され、カバー体17の内部は空気が
充満し、リーンバーンセンサ16の周囲は空気のみにな
る。次にステップ（４）でリーンバーンセンサ16の出力
信号を例えば２〜３秒程度の一定時間読取り、ステップ
（５）でステップ（４）において読取ったリーンバーン
センサ16の出力の平均値を演算し、ステップ（６）で電
磁弁22に制御信号を出力して電磁弁22を閉弁させる。こ
れによりカバー体17の内部へは空気は供給されなくな
り、排気ガスが充満する、そしてステップ（７）で更正
係数ａを演算する。すなわち第５図において、実線イは
リーンバーンセンサ16の出力電圧の初期値、破線ロは現
在のリーンバーンセンサ16の出力電圧であるとすると、
ドライな空気の酸素濃度が21％であるので、これに対す
るリーンバーンセンサ16の正確な出力電圧の初期値V₀は
予めわかっており、制御装置24はこのV₀をメモリ31に記
憶している。そして現在のリーンバーンセンサ16の出力
電圧すなわちステップ（５）で演算したリーンバーンセ
ンサ16の出力電圧の平均値をV₁とすると、 ａ＝V₀／V₁ なる式から更正係数ａを演算する。なお、リーンバーン
センサ16の出力電圧は、短期間の使用後は初期値よりも
大きくなり、長期間の使用によって初期値よりも小さく
なる。そしてステップ（８）でステップ（７）において
演算した更正係数ａをメモリ31に記憶する。これにより
CPU30は、以後のリーンバーンセンサ16の出力の読取り
に際して、実際の出力電圧に更正係数ａを掛ける演算を
行ない、その演算結果の値を真の出力電圧として処理す
る。

一方、ステップ（２）においてブースト圧が一定値未満
であると判断すれば、過給機12が作動していないものと
して、更正を行なわずにリターンする。すなわち、過給
機12が作動していない場合、カバー体17の内部に空気を
圧送することができないので、更正を行なわないのであ
る。

さらにCPU30は、一定時間毎にリーンバーンセンサ16の
交換が必要か否かを判断するのであるが、これについて
第６図のフローチャートを参照しながら説明する。まず
ステップ（１）で第４図のフローチャートに基づいて演
算した更正係数ａが予めメモリ31に記憶している一定値
よりも大きいか否かを判断し、大きいと判断すればステ
ップ（２）に進んでリーンバーンセンサ16の異常を報知
する表示灯（図示せず）を点滅させる。ステップ（１）
で更正係数が一定値以下であると判断すれば、リーンバ
ーンセンサ16の交換は不要であるとしてリターンする。
すなわち上述したように、リーンバーンセンサ16の出力
電圧は短期間の使用後は初期値よりも大きくなり、長期
間の使用によって初期値よりも小さくなるので、更正係
数ａが一定値よりも大きいということは、出力電圧が初
期値よりも一定の比率以上小さくなっていることであっ
て、それだけ長期にわたって使用していることになり、
交換が必要であると判断できるのである。

このように、空気の酸素濃度を基準として、自動的にリ
ーンバーンセンサ16の更正を行なうことができるので、
リーンバーンセンサ16の出力特性の経年変化にかかわら
ず、常に正確な空燃比の測定を行なえ、この結果、空燃
比を常に正確に制御できる。また本実施例のように、過
給機12を利用してカバー体17の内部に空気を圧送するよ
うにすれば、別途コンプレッサやガスボンベ等を設置す
る必要がなく、非常に経済的でしかもスペース的にもコ
ンパクト化が可能で非常に有利である。

また上記実施例においては、カバー体17の排気ガス流れ
方向と直交する２面に多数の孔18を形成したが、必ずし
もこのようにする必要はなく、要は更正時には排気ガス
がカバー体17の内部に流入せず、更正時以外にはカバー
体17内を排気ガスが流れるようにすればよいのである。
したがって孔18の形状はいかなる形状であってもよく、
例えばスリット状であってもよい。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、過給機付きのガ
ス機関において、排気ガス流路に配置された空燃比制御
用のリーンバーンセンサを覆いかつ排気ガスが流通可能
な孔を有するカバー体と、このカバー体の内部に少なく
とも１種類の更正用の気体を供給する気体供給装置と、
前記カバー体の内部に更正用の気体が充満したときに前
記リーンバーンセンサの出力信号を読取って更正を行う
制御装置とを設け、前記気体供給装置は前記過給機のコ
ンプレッサから吐出された空気のブースト圧を利用して
カバー体の内部に空気を供給するので、ガス機関の運転
中に自動的にリーンバーンセンサの更正を行なうことが
でき、リーンバーンセンサの出力特性の経年変化にかか
わらず、常に正確な空燃比の測定を行なうことができ
る。又、本考案では過給器12のコンプレッサ13で加圧さ
れた空気の一部を更正用の標準ガスとして利用するの
で、運転を停止することができない常用の発電機用ガス
機関又はその他の常用のガス機関に対して特に有効であ
るばかりでなく、従来のリーンバーンセンサのように更
正用の標準ガスを充填した専用のガスボンベを必要とし
ないため経済的に安価となり、前記ボンベを設置するた
めのスペースも不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例におけるリーンバーンセンサ
の更正装置を備えたガス機関の要部の概略構成図、第２
図は同更正装置の要部の拡大断面図、第３図は制御装置
の回路ブロック図、第４図はCPUの動作を示すフローチ
ャート、第５図はリーンバーンセンサの出力電圧の経年
変化の説明図、第６図はリーンバーンセンサの異常報知
のためのフローチャートである。 ３…排気管、12…過給機、16…リーンバーンセンサ、17
…カバー体、18…孔、21,36…気体導管、22,38…電磁
弁、24…制御装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】過給機付きのガス機関において、排気ガス
   流路に配置された空燃比制御用のリーンバーンセンサを
   覆いかつ排気ガスが流通可能な孔を有するカバー体と、
   このカバー体の内部に少なくとも１種類の更正用の気体
   を供給する気体供給装置と、前記カバー体の内部に更正
   用の気体が充満したときに前記リーンバーンセンサの出
   力信号を読取って更正を行う制御装置とを設け、前記気
   体供給装置は前記過給機のコンプレッサから吐出された
   空気のブースト圧を利用してカバー体の内部に空気を供
   給することを特徴とするリーンバーンセンサの更正装
   置。