JPH0721473B2 - スモ−ク検出装置 - Google Patents
スモ−ク検出装置Info
- Publication number
- JPH0721473B2 JPH0721473B2 JP2439787A JP2439787A JPH0721473B2 JP H0721473 B2 JPH0721473 B2 JP H0721473B2 JP 2439787 A JP2439787 A JP 2439787A JP 2439787 A JP2439787 A JP 2439787A JP H0721473 B2 JPH0721473 B2 JP H0721473B2
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- smoke
- concentration
- oxygen concentration
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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
ジンの排気中のスモーク濃度を検出する装置に関するも
のである。
ジンの排気中のスモーク濃度を検出する装置に関するも
のである。
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。
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。
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第４図に示すよ
うなセンサーを用いてエンジンの燃料噴射量及び燃料噴
射時期を制御している。
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第４図に示すよ
うなセンサーを用いてエンジンの燃料噴射量及び燃料噴
射時期を制御している。
即ち、そのセンサーは第４図（Ａ）に示すように、検出
抵抗50と基準抵抗52が通孔54を有するホルダ56内に収納
されており、検出抵抗50の周囲には点線で示す燃焼触媒
層58が設けられており、また検出抵抗50と基準抵抗52は
加熱ヒーター60によってそれぞれ加熱されるようになっ
ている。
抵抗50と基準抵抗52が通孔54を有するホルダ56内に収納
されており、検出抵抗50の周囲には点線で示す燃焼触媒
層58が設けられており、また検出抵抗50と基準抵抗52は
加熱ヒーター60によってそれぞれ加熱されるようになっ
ている。
検出抵抗50と基準抵抗52は第４図（Ｂ）に示すように可
変抵抗からなる調整器62とともにブリッジ結線され、定
常状態において平衡が保たれるように各抵抗知が設定さ
れている。
変抵抗からなる調整器62とともにブリッジ結線され、定
常状態において平衡が保たれるように各抵抗知が設定さ
れている。
そして、通孔54を通ってセンサー内部にHC又はCO等の可
燃性ガスが流入されると、それらの可燃性ガスは燃焼触
媒層58に接触して燃焼し、検出抵抗50の温度を上昇させ
る。これによって、ブリッジ平衡がくずれ、可燃性ガス
の温度に応じた検出出力を得るものである。
燃性ガスが流入されると、それらの可燃性ガスは燃焼触
媒層58に接触して燃焼し、検出抵抗50の温度を上昇させ
る。これによって、ブリッジ平衡がくずれ、可燃性ガス
の温度に応じた検出出力を得るものである。
そして、かかる検出出力を用いてスモーク検出値とし、
その要求値との偏差を無くすため、アクセル全閉時は偏
差に応じて燃料噴射時期を補正制御し、アクセル全開時
はその偏差に応じて燃料噴射量を補正制御している。
その要求値との偏差を無くすため、アクセル全閉時は偏
差に応じて燃料噴射時期を補正制御し、アクセル全開時
はその偏差に応じて燃料噴射量を補正制御している。
このような従来のセンサー装置では、スモーク濃度を直
接検出するのではなく、COやHC等の可燃性ガス濃度を接
触燃焼式ガスセンサーによって検出し、そのガスセンサ
ー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。
接検出するのではなく、COやHC等の可燃性ガス濃度を接
触燃焼式ガスセンサーによって検出し、そのガスセンサ
ー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。
しかしながら、スモーク濃度とCO及びHCの関係はエンジ
ンの大きさ、燃焼方式、エンジン回転数、過給の有無、
吸入空気温度、その他、非常に多くの要因によって両者
の関係が変わってしまうので、エンジン毎に、また運転
条件毎に特性を決め、且つ水温や吸気温等に応じて補正
をかけることが不可欠になる。
ンの大きさ、燃焼方式、エンジン回転数、過給の有無、
吸入空気温度、その他、非常に多くの要因によって両者
の関係が変わってしまうので、エンジン毎に、また運転
条件毎に特性を決め、且つ水温や吸気温等に応じて補正
をかけることが不可欠になる。
また、第５図（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、部分負荷
領域では、スモーク濃度（Bosch No.）が低いにもかか
わらず、CO濃度やHC濃度は大きく増大するので、CO濃度
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点があった。
領域では、スモーク濃度（Bosch No.）が低いにもかか
わらず、CO濃度やHC濃度は大きく増大するので、CO濃度
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点があった。
従って、本願発明の目的は、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を実現することに在
る。
を直接検出できるスモーク検出装置を実現することに在
る。
上記の問題点を解決する手段としては、本発明に係るス
モーク検出装置においては、エンジンの排気管に設けた
第１の酸素濃度センサーと、前記排気管に設けたバイパ
ス管に挿入した加熱式スモークトラップと、このトラッ
プの出口側に設けた第２の酸素濃度センサーと、両セン
サーの出力を入力してスモーク検出信号を発生する差動
増幅器と、を備えている。
モーク検出装置においては、エンジンの排気管に設けた
第１の酸素濃度センサーと、前記排気管に設けたバイパ
ス管に挿入した加熱式スモークトラップと、このトラッ
プの出口側に設けた第２の酸素濃度センサーと、両セン
サーの出力を入力してスモーク検出信号を発生する差動
増幅器と、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、排気管に設けた
バイパス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
ことによりバイパス管中の酸素が燃焼され酸素濃度が低
下する。これにより、排気管及びバイパス管にそれぞれ
設けた両酸素濃度センサーの出力、即ち酸素濃度の差
は、差動増幅器を通すことによりスモーク濃度として測
定されることになる。
バイパス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
ことによりバイパス管中の酸素が燃焼され酸素濃度が低
下する。これにより、排気管及びバイパス管にそれぞれ
設けた両酸素濃度センサーの出力、即ち酸素濃度の差
は、差動増幅器を通すことによりスモーク濃度として測
定されることになる。
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。
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、１は４サイクルのエンジン、２は吸気
管、３は排気管、４はバイパス管、５はスモークトラッ
プで第２図に示すように３層の触媒付多孔質セラミック
フォーム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の
酸素濃度センサー、７はスモークトラップ５の出口側に
設けた第２の酸素濃度センサー、そして８は両センサー
６及び７の出力を入力とする差動増幅器、である。
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はバイパス管、５はスモークトラッ
プで第２図に示すように３層の触媒付多孔質セラミック
フォーム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の
酸素濃度センサー、７はスモークトラップ５の出口側に
設けた第２の酸素濃度センサー、そして８は両センサー
６及び７の出力を入力とする差動増幅器、である。
次に、本発明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。
ついて説明する。
まず、エンジン１の総排気ガス量MEXH（g/hr）は、 MEXH＝Ｎ×60×VS×1/2×η となり、このうちの総酸素量M02は、 M02＝MEXH×ρ×（１−1/λ） となる。但し、VSはエンジン排気量（ｌ）、Ｎはエンジ
ン回転数（rpm）、λは空気過剰率（＝空燃比／理論空
燃比）、ρは空気中の酸素密度（g/l）、ηはエンジン
の空気の充填率、をそれぞれ示している。
ン回転数（rpm）、λは空気過剰率（＝空燃比／理論空
燃比）、ρは空気中の酸素密度（g/l）、ηはエンジン
の空気の充填率、をそれぞれ示している。
一方、排気管３に対するバイパス管４に流れる流量割合
をＢとすると、バイパス管４の排気ガス量mexh、酸素量
m02、スモーク量msはそれぞれ、 mexh＝MEXH×Ｂ（g/hr） m02 ＝M02×Ｂ（g/hr） ms ＝Ms×Ｂ（g/hr） となる。尚、Msはスモーク排出量（g/hr）を示す。
をＢとすると、バイパス管４の排気ガス量mexh、酸素量
m02、スモーク量msはそれぞれ、 mexh＝MEXH×Ｂ（g/hr） m02 ＝M02×Ｂ（g/hr） ms ＝Ms×Ｂ（g/hr） となる。尚、Msはスモーク排出量（g/hr）を示す。
今、バイパス管４中のスモーク量（炭素量）msがスモー
クトラップ５で捕捉されヒーター14により全て燃焼して
CO2に変わったとすると、酸化するために必要な酸素量
はms×O2/Cであり、O2/Cは32/12であるから、残存酸素
量m02 *は、 m02 *＝m02−ms×（32/12） となる。
クトラップ５で捕捉されヒーター14により全て燃焼して
CO2に変わったとすると、酸化するために必要な酸素量
はms×O2/Cであり、O2/Cは32/12であるから、残存酸素
量m02 *は、 m02 *＝m02−ms×（32/12） 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
素濃度センサー６及び７の出力は、第３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ー６の出力V02は、 V02＝Ａ（M02／MEXH） 〔Ｖ〕 であり、バイパス管４における酸素濃度センサー７の出
力V02 *は、 V02 *＝Ａ（m02 *／mexh） である。従って、式ととにより、 V02 *＝A/mexh｛m02−ms（32/12）｝ となる。
素濃度センサー６及び７の出力は、第３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ー６の出力V02は、 V02＝Ａ（M02／MEXH） 〔Ｖ〕 であり、バイパス管４における酸素濃度センサー７の出
力V02 *は、 V02 *＝Ａ（m02 *／mexh） である。従って、式ととにより、 V02 *＝A/mexh｛m02−ms（32/12）｝ となる。
これら２つの酸素濃度センサー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〜を用いる
と、 Vd＝V02−V02 * ＝Ａ（M02／MEXH）−A/mexh｛m02−ms（32/12）｝ ＝Ａ（M02／MEXH）−A/（mexh・Ｂ）×｛m02・Ｂ−ms
・Ｂ（32/12）｝ ＝（32/12）Ａ（MS／MEXH） となる。
力する差動増幅器８の出力電圧Vdは、式〜を用いる
と、 Vd＝V02−V02 * ＝Ａ（M02／MEXH）−A/mexh｛m02−ms（32/12）｝ ＝Ａ（M02／MEXH）−A/（mexh・Ｂ）×｛m02・Ｂ−ms
・Ｂ（32/12）｝ ＝（32/12）Ａ（MS／MEXH） となる。
この式におけるMS／MEXHはスモーク濃度を表してお
り、このスモーク濃度MS／MEXHについて式を変形する
と、 MS／MEXH＝Vd・Ａ（12/32） 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。
り、このスモーク濃度MS／MEXHについて式を変形する
と、 MS／MEXH＝Vd・Ａ（12/32） 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、本発明のスモーク検出装置では、スモ
ーク濃度を直接測定することができる。
ーク濃度を直接測定することができる。
尚、式の総排気ガス量MEXHを例えば吸入空気量センサ
ーで測定すればスモーク排出量MS自体をも測定すること
ができる。
ーで測定すればスモーク排出量MS自体をも測定すること
ができる。
以上の実施例では、第１の酸素濃度センサー６をバイパ
ス管４より上流の排気管部分に配設したが、バイパス管
４によりバイパスされる排気管部分に第１の酸素濃度セ
ンサー６を設け、バイパス管４の流量割合Ｂに対して、
排気管本流の総排気ガス量MEXH、総酸素量M02に（１−
Ｂ）を乗じた値で考えれば同様の結果が得られることは
当業者に明らかであろう。
ス管４より上流の排気管部分に配設したが、バイパス管
４によりバイパスされる排気管部分に第１の酸素濃度セ
ンサー６を設け、バイパス管４の流量割合Ｂに対して、
排気管本流の総排気ガス量MEXH、総酸素量M02に（１−
Ｂ）を乗じた値で考えれば同様の結果が得られることは
当業者に明らかであろう。
以上のように、本願発明にかかるスモーク検出装置で
は、排気管に設けたバイパス管に挿入したスモークトラ
ップでスモークを捕捉して燃焼することにより、排気管
及びスモークトラップにそれぞれ設けた酸素濃度センサ
ーの出力差がスモーク濃度に比例した値になるので、排
出されるスモーク量を連続して然も正確に劣化なく測定
でき、測定したスモーク量に応じて燃料噴射量や燃料噴
射時期を電子制御でき、経時変化や、気圧、大気温度等
の変化によるスモークの異常発生を防止することができ
るという効果が得られる。
は、排気管に設けたバイパス管に挿入したスモークトラ
ップでスモークを捕捉して燃焼することにより、排気管
及びスモークトラップにそれぞれ設けた酸素濃度センサ
ーの出力差がスモーク濃度に比例した値になるので、排
出されるスモーク量を連続して然も正確に劣化なく測定
でき、測定したスモーク量に応じて燃料噴射量や燃料噴
射時期を電子制御でき、経時変化や、気圧、大気温度等
の変化によるスモークの異常発生を防止することができ
るという効果が得られる。
第１図は、本発明に係るスモーク検出装置の一実施例を
示す構成図、 第２図は、本発明のスモーク検出装置に用いるスモーク
トラップを示す図、 第３図は、酸素濃度と酸素濃度センサー出力との特性を
示すグラフ図、 第４図（Ａ）及び（Ｂ）は、特開昭61-98941号公報に示
された接触燃焼式ガスセンサーのそれぞれ断面図及び回
路図、 第５図（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれスモーク濃度とCO
濃度及びHC濃度との関係を示すグラフ図、である。 第１図において、１はエンジン、３は排気管、４はバイ
パス管、５はスモークトラップ、６及び７は酸素濃度セ
ンサー、８は差動増幅器、14はヒーター、を示す。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
示す構成図、 第２図は、本発明のスモーク検出装置に用いるスモーク
トラップを示す図、 第３図は、酸素濃度と酸素濃度センサー出力との特性を
示すグラフ図、 第４図（Ａ）及び（Ｂ）は、特開昭61-98941号公報に示
された接触燃焼式ガスセンサーのそれぞれ断面図及び回
路図、 第５図（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれスモーク濃度とCO
濃度及びHC濃度との関係を示すグラフ図、である。 第１図において、１はエンジン、３は排気管、４はバイ
パス管、５はスモークトラップ、６及び７は酸素濃度セ
ンサー、８は差動増幅器、14はヒーター、を示す。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】エンジンの排気管に設けた第１の酸素濃度
センサーと、前記排気管に設けたバイパス管に挿入した
加熱式スモークトラップと、該トラップの出口側に設け
た第２の酸素濃度センサーと、両センサーの出力を入力
してスモーク検出信号を発生する差動増幅器と、を備え
たことを特徴とするスモーク検出装置。 - 【請求項２】前記第１の酸素濃度センサーが、前記バイ
パス管より上流の排気管部分に配設されている特許請求
の範囲第１項に記載のスモーク検出装置。 - 【請求項３】前記スモークトラップが、触媒付の多孔質
セラミックフォームと、該セラミックフォームの中に挿
入したヒーターと、で構成されている特許請求の範囲第
１項に記載のスモーク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2439787A JPH0721473B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | スモ−ク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2439787A JPH0721473B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | スモ−ク検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63191953A JPS63191953A (ja) | 1988-08-09 |
| JPH0721473B2 true JPH0721473B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=12137030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2439787A Expired - Fee Related JPH0721473B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | スモ−ク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721473B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08104168A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-04-23 | Nagoya Higashigumi:Kk | ダンプカーの荷台構造 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100527971B1 (ko) * | 2002-10-10 | 2005-11-09 | 현대자동차주식회사 | 엔진 오일 내 미연소 탄소 함량 측정방법 |
| KR200309800Y1 (ko) * | 2002-12-30 | 2003-04-11 | (주)바이오텔 | 산소공급장치의 산소센싱기구 |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP2439787A patent/JPH0721473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08104168A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-04-23 | Nagoya Higashigumi:Kk | ダンプカーの荷台構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63191953A (ja) | 1988-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |