JPS628743B2 - - Google Patents
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- JPS628743B2 JPS628743B2 JP53131230A JP13123078A JPS628743B2 JP S628743 B2 JPS628743 B2 JP S628743B2 JP 53131230 A JP53131230 A JP 53131230A JP 13123078 A JP13123078 A JP 13123078A JP S628743 B2 JPS628743 B2 JP S628743B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
- G01R17/10—AC or DC measuring bridges
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は例えば内燃機関から排出される排気
ガス中のO2(酸素)CO(一酸化炭素),HC(炭
化水素)等のガス成分の濃度変化を総体的な雰囲
気の変化として検出するガス濃度検出装置に関す
るものである。
ガス中のO2(酸素)CO(一酸化炭素),HC(炭
化水素)等のガス成分の濃度変化を総体的な雰囲
気の変化として検出するガス濃度検出装置に関す
るものである。
従来、例えば内燃機関に供給される混合気の空
燃比を検出する方法の1つとして、排気ガス成分
濃度に感応する酸化チタン等の金属酸化物からな
りこの排気ガス成分濃度に応じた電気抵抗値を示
すガス成分検出素子と、このガス成分検出素子を
固定基準抵抗と直列に接続してこの接続点よりガ
ス成分検出素子の電気抵抗値の変化を電圧の変化
として取り出し、この電圧を所定の基準電圧と比
較して混合気の空燃比を検出する装置がある。こ
の従来の装置では排気ガスの温度が変動した場
合、それにともないガス成分検出素子の電気抵抗
値も変動し、排気ガス成分が変化していなくとも
ガス成分検出素子と固定基準抵抗との接続点電圧
が変動してしまい正確な空燃比の検出ができない
という欠点があつた。また、従来のこの装置では
ガス成分検出素子は経年変化により温度に対する
電気抵抗値特性が変化してしまうため、排気ガス
成分に良好に検出できなくなるという欠点もあつ
た。
燃比を検出する方法の1つとして、排気ガス成分
濃度に感応する酸化チタン等の金属酸化物からな
りこの排気ガス成分濃度に応じた電気抵抗値を示
すガス成分検出素子と、このガス成分検出素子を
固定基準抵抗と直列に接続してこの接続点よりガ
ス成分検出素子の電気抵抗値の変化を電圧の変化
として取り出し、この電圧を所定の基準電圧と比
較して混合気の空燃比を検出する装置がある。こ
の従来の装置では排気ガスの温度が変動した場
合、それにともないガス成分検出素子の電気抵抗
値も変動し、排気ガス成分が変化していなくとも
ガス成分検出素子と固定基準抵抗との接続点電圧
が変動してしまい正確な空燃比の検出ができない
という欠点があつた。また、従来のこの装置では
ガス成分検出素子は経年変化により温度に対する
電気抵抗値特性が変化してしまうため、排気ガス
成分に良好に検出できなくなるという欠点もあつ
た。
この発明は上記の欠点を解決するためになさ
れ、例えば内燃機関の排気ガス等の検出ガス中の
ガス成分濃度ならびに検出ガスの温度に応じた電
気抵抗値を示す第1のガス成分検出素子部と、こ
の第1のガス成分検出素子部と同じ電気抵抗値の
温度係数をし、かつ第1のガス成分検出素子部よ
りも検出ガス中のガス成分濃度に対する検出応答
時間が遅く、かつ検出ガス中のガス成分濃度なら
びに検出ガスの温度に応じて電気抵抗値を示す第
2のガス成分検出素子部とを備えたガス成分検出
器と、第1のガス成分検出素子部と第2のガス成
分検出素子部とを有するブリツジ回路に含まれる
複数の固定抵抗と、このブリツジ回路からの2個
の出力を比較して、第1のガス成分検出素子部と
第2のガス成分検出素子部との検出応答時間の相
違に基づいた信号を出力する比較手段とを有する
構成とすることにより、検出ガス温度の変化、第
1および第2のガス成分検出素子部の経年変化に
影響されることなく、簡単な構成で正確に検出ガ
ス中のガス成分濃度を検出することを目的として
いる。
れ、例えば内燃機関の排気ガス等の検出ガス中の
ガス成分濃度ならびに検出ガスの温度に応じた電
気抵抗値を示す第1のガス成分検出素子部と、こ
の第1のガス成分検出素子部と同じ電気抵抗値の
温度係数をし、かつ第1のガス成分検出素子部よ
りも検出ガス中のガス成分濃度に対する検出応答
時間が遅く、かつ検出ガス中のガス成分濃度なら
びに検出ガスの温度に応じて電気抵抗値を示す第
2のガス成分検出素子部とを備えたガス成分検出
器と、第1のガス成分検出素子部と第2のガス成
分検出素子部とを有するブリツジ回路に含まれる
複数の固定抵抗と、このブリツジ回路からの2個
の出力を比較して、第1のガス成分検出素子部と
第2のガス成分検出素子部との検出応答時間の相
違に基づいた信号を出力する比較手段とを有する
構成とすることにより、検出ガス温度の変化、第
1および第2のガス成分検出素子部の経年変化に
影響されることなく、簡単な構成で正確に検出ガ
ス中のガス成分濃度を検出することを目的として
いる。
次にこの発明を図に示す実施例により説明す
る。第1図は第1実施例におけるガス成分検出器
を斜め上方より見た見取図である。Aは第1のガ
ス成分検出素子部であり、Bは第2のガス成分検
出素子部であつて、共に板状の形状である。第1
のガス成分検出素子部Aの厚みt1は第2のガス成
分検出素子部Bの厚みt2より小さく(t1<t2)、第
1および第2のガス成分検出素子部A,Bは酸化
チタン(TiO2)等の金属酸化物より成りその外表
面ならびに内部には例えば白金より成る触媒が担
持されている。第1のガス成分検出素子部Aと第
2のガス成分検出素子部Bとは材質が同じである
ため同様の電気抵抗値に対する温度係数を有して
いる。第1のガス成分検出素子部Aおよび第2の
ガス成分検出素子部Bには、検出ガス中のガス成
分ならびにこの検出ガスの温度に応じた電気抵抗
値が検出できる位置つまり厚み(奥行き)方向の
中央部付近に白金等より成る電極2a,2b,2
cが設けられ、特に電極2cは共通に用いられて
いる。
る。第1図は第1実施例におけるガス成分検出器
を斜め上方より見た見取図である。Aは第1のガ
ス成分検出素子部であり、Bは第2のガス成分検
出素子部であつて、共に板状の形状である。第1
のガス成分検出素子部Aの厚みt1は第2のガス成
分検出素子部Bの厚みt2より小さく(t1<t2)、第
1および第2のガス成分検出素子部A,Bは酸化
チタン(TiO2)等の金属酸化物より成りその外表
面ならびに内部には例えば白金より成る触媒が担
持されている。第1のガス成分検出素子部Aと第
2のガス成分検出素子部Bとは材質が同じである
ため同様の電気抵抗値に対する温度係数を有して
いる。第1のガス成分検出素子部Aおよび第2の
ガス成分検出素子部Bには、検出ガス中のガス成
分ならびにこの検出ガスの温度に応じた電気抵抗
値が検出できる位置つまり厚み(奥行き)方向の
中央部付近に白金等より成る電極2a,2b,2
cが設けられ、特に電極2cは共通に用いられて
いる。
第1のガス成分検出素子部Aと第2のガス成分
検出素子部Bとを内燃機関の排気ガス中に配置し
た際の作用を説明する。排気ガスは周知のように
O2,NOx,CO,HC,H2等のガス成分から構成
されており、これらの各成分の濃度は燃焼前の混
合気の空燃比によつて変化する。この第1および
第2のガス成分検出素子部A,Bは各ガス成分そ
れぞれの分圧変化よりもこれらがもたらす総体的
な雰囲気の変化に応じた電気抵抗値を示し、さら
に排気ガスの温度の影響を受けこの温度に応じた
電気抵抗値を示す。第1のガス成分検出素子部A
の厚みt1(例えばt1=0.5mm)は第2のガス成分検
出素子部のBの厚みt2(例えばt2=1mm)よりも
小さいため、排気ガス中の各ガス成分の濃度が変
化した場合その変化に対して第1のガス成分検出
素子部Aは第2のガス検出素子部Bよりも早く応
答し、つまり電気抵抗値が早く変化する。
検出素子部Bとを内燃機関の排気ガス中に配置し
た際の作用を説明する。排気ガスは周知のように
O2,NOx,CO,HC,H2等のガス成分から構成
されており、これらの各成分の濃度は燃焼前の混
合気の空燃比によつて変化する。この第1および
第2のガス成分検出素子部A,Bは各ガス成分そ
れぞれの分圧変化よりもこれらがもたらす総体的
な雰囲気の変化に応じた電気抵抗値を示し、さら
に排気ガスの温度の影響を受けこの温度に応じた
電気抵抗値を示す。第1のガス成分検出素子部A
の厚みt1(例えばt1=0.5mm)は第2のガス成分検
出素子部のBの厚みt2(例えばt2=1mm)よりも
小さいため、排気ガス中の各ガス成分の濃度が変
化した場合その変化に対して第1のガス成分検出
素子部Aは第2のガス検出素子部Bよりも早く応
答し、つまり電気抵抗値が早く変化する。
次にこのガス成分検出器の設置構造の一実施例
について第2図を用いて説明する。1は第1図に
示したガス成分検出素子部A,B,2a,2b,
2cは白金等よりなる電極、2dは電極2a,2
bに溶接されて電気的に接続導通されているステ
ンレス等の耐熱性金属よりなる一対のサブリード
線、3は電極2a,2bおよびサブリード線2d
が挿入される一対の細い同一径の貫通穴3aを有
しほぼ中央付近で外径が大きくなつている部分を
有している筒状セラミツク体で、アルミナ等の耐
熱性かつ電気絶縁性セラミツクで構成されてい
る。4は排気管に取り付けるためのねじ部4aを
有している耐熱性金属よりなるハウジング、5は
排気ガス通過用の複数個の穴5aおよび前記セラ
ミツク体3の段付部3bと接触する段付部5bを
有しているパイプで、耐熱金属より成り、両段付
部3b,5bでパイプ5とセラミツク体3とは移
動なきよう固定されている。なおこのパイプ5は
ハウジング4に気密的に溶接固定されている。6
は無機質のガラスシール剤であり、セラミツク体
3とパイプ5との間にセラミツク体3の貫通穴3
aの開口部を塞ぐよう充填されており固化状態に
なつている。このガラスシール剤6により排気ガ
スのシールおよびサブリード線2dの絶縁固定が
確保されている。7はアルミナ、マグネシア等の
粉末でサブリード線2d間の固定、電気絶縁性を
保つものである。8は耐熱性金属のパイプで、前
記パイプ5に溶接固定されている。9はサブリー
ド線2dと溶接によつて接続導通されている1対
のリード線で、このリード線9の外側にはガラス
ウールあるいは耐熱性ゴム等の耐熱電気絶縁材質
より成るカバー10がかぶせてあり、更にこのカ
バー10には同材質の他のカバー11がかぶせて
あつて、リード線9は互いに電気的に絶縁されて
いる。12は耐熱性金属を編んだカバーで前記カ
バー11の外側にかぶせてある。このカバー12
はパイプ8の端部を8aのごとくかしめることに
よりこのパイプ8に固定されている。なお、パイ
プ5の端部は5cのごとくかしめてあり内部の電
気絶縁粉末7の充填密度を高めてある。又、電極
2bはパイプ5に溶接され、パイプ8、カバー1
2と電気的に導通されており13bから取り出さ
れる。又、電極2a,2cはサブリード線2d、
リード線9を通り端子13a,13cから取り出
される。
について第2図を用いて説明する。1は第1図に
示したガス成分検出素子部A,B,2a,2b,
2cは白金等よりなる電極、2dは電極2a,2
bに溶接されて電気的に接続導通されているステ
ンレス等の耐熱性金属よりなる一対のサブリード
線、3は電極2a,2bおよびサブリード線2d
が挿入される一対の細い同一径の貫通穴3aを有
しほぼ中央付近で外径が大きくなつている部分を
有している筒状セラミツク体で、アルミナ等の耐
熱性かつ電気絶縁性セラミツクで構成されてい
る。4は排気管に取り付けるためのねじ部4aを
有している耐熱性金属よりなるハウジング、5は
排気ガス通過用の複数個の穴5aおよび前記セラ
ミツク体3の段付部3bと接触する段付部5bを
有しているパイプで、耐熱金属より成り、両段付
部3b,5bでパイプ5とセラミツク体3とは移
動なきよう固定されている。なおこのパイプ5は
ハウジング4に気密的に溶接固定されている。6
は無機質のガラスシール剤であり、セラミツク体
3とパイプ5との間にセラミツク体3の貫通穴3
aの開口部を塞ぐよう充填されており固化状態に
なつている。このガラスシール剤6により排気ガ
スのシールおよびサブリード線2dの絶縁固定が
確保されている。7はアルミナ、マグネシア等の
粉末でサブリード線2d間の固定、電気絶縁性を
保つものである。8は耐熱性金属のパイプで、前
記パイプ5に溶接固定されている。9はサブリー
ド線2dと溶接によつて接続導通されている1対
のリード線で、このリード線9の外側にはガラス
ウールあるいは耐熱性ゴム等の耐熱電気絶縁材質
より成るカバー10がかぶせてあり、更にこのカ
バー10には同材質の他のカバー11がかぶせて
あつて、リード線9は互いに電気的に絶縁されて
いる。12は耐熱性金属を編んだカバーで前記カ
バー11の外側にかぶせてある。このカバー12
はパイプ8の端部を8aのごとくかしめることに
よりこのパイプ8に固定されている。なお、パイ
プ5の端部は5cのごとくかしめてあり内部の電
気絶縁粉末7の充填密度を高めてある。又、電極
2bはパイプ5に溶接され、パイプ8、カバー1
2と電気的に導通されており13bから取り出さ
れる。又、電極2a,2cはサブリード線2d、
リード線9を通り端子13a,13cから取り出
される。
次に第1および第2のガス成分検出素子部A,
Bよりなるガス成分検出器から各ガス成分濃度に
応じた信号を取り出す検出用回路の構成および作
動について説明する。このガス成分検出器は第3
図のようにその第1および第2のガス成分検出素
子部A,Bが2個の固定抵抗100,101と共
にブリツジ回路を構成していると共に、電源+V
と接続され、例えば内燃機関の排気ガス中に設置
されると電極2cより排気ガス成分の濃度に応じ
た電圧信号が出力される。このガス成分検出器が
内燃機関の排気ガス中に設置された場合(以下同
様とする)、混合気の空燃比が理論空燃比より小
さい状態(以後リツチ状態と呼ぶ)から大きい状
態(以後リーン状態と呼ぶ)へ変化したとき、第
2のガス成分検出素子部Bの抵抗値変化に要する
時間(検出応答時間)が第1のガス成分検出素子
部Aの抵抗値変化に要する時間(検出応答時間)
よりも長く、第1のガス成分検出素子部Aの抵抗
値が先に増大し一定時間後第2のガス成分検出素
子部Bの抵抗値が変化するため、第3図電極2c
の電圧は第4図1のように一担低下して元へ戻
る。又、リーン状態からリツチ状態に変化したと
き、第1のガス成分検出素子部Aの抵抗値が先に
減少し一定時間後第2のガス成分検出素子部Bの
抵抗値が減少するため、電極2cの電圧は第4図
2のように一担上省して元へ戻る電圧変化を示
す。ただし、第4図の縦軸は電圧V、横軸は時間
tであり、Vcは排気ガス成分の濃度が変化して
いないときの電極2cの電圧である。第4図3は
リツチ状態、リーン状態が操り返されている場合
の電極2cの電圧変化を示す。また排気ガスの温
度が変化した場合、第1および第2のガス成分検
出素子部A,Bの抵抗値は同様に変化するため電
極2cの電圧は温度の影響をほとんど受けない
し、第1および第2のガス成分検出素子部A,B
は同じ材質であるため電極2cの電圧に関し経年
変化の影響も非常に少ない。この電極2cは比較
器102の反転入力端子に接続され、この比較器
102の非反転入力端子は抵抗100,101の
接続点に接続され比較基準電圧Vcが与えられて
いる。抵抗103は比較器102にヒステリシス
を与えている。比較器102より出力される
“1”レベルまたは“0”レベルのデイジタル信
号は外部の空燃比制御回路ACCに入力され、空
燃比制御信号として用いられる。この検出用回路
は、電極2cの電圧が基準電圧Vcより高い状態
のとき(リーン状態よりリツチ状態になつたと
き)、“0”レベルの信号を空燃比制御回路ACC
へ出力し、空燃比をリーン状態よりリツチ状態に
修正する。逆に電極2cの電圧が基準電圧Vcよ
り低い状態のとき(リツチ状態よりリーン状態に
なつたとき)、“1”レベルの信号を空燃比制御回
路へ出力し、空燃比をリツチ状態よりリーン状態
に修正する。
Bよりなるガス成分検出器から各ガス成分濃度に
応じた信号を取り出す検出用回路の構成および作
動について説明する。このガス成分検出器は第3
図のようにその第1および第2のガス成分検出素
子部A,Bが2個の固定抵抗100,101と共
にブリツジ回路を構成していると共に、電源+V
と接続され、例えば内燃機関の排気ガス中に設置
されると電極2cより排気ガス成分の濃度に応じ
た電圧信号が出力される。このガス成分検出器が
内燃機関の排気ガス中に設置された場合(以下同
様とする)、混合気の空燃比が理論空燃比より小
さい状態(以後リツチ状態と呼ぶ)から大きい状
態(以後リーン状態と呼ぶ)へ変化したとき、第
2のガス成分検出素子部Bの抵抗値変化に要する
時間(検出応答時間)が第1のガス成分検出素子
部Aの抵抗値変化に要する時間(検出応答時間)
よりも長く、第1のガス成分検出素子部Aの抵抗
値が先に増大し一定時間後第2のガス成分検出素
子部Bの抵抗値が変化するため、第3図電極2c
の電圧は第4図1のように一担低下して元へ戻
る。又、リーン状態からリツチ状態に変化したと
き、第1のガス成分検出素子部Aの抵抗値が先に
減少し一定時間後第2のガス成分検出素子部Bの
抵抗値が減少するため、電極2cの電圧は第4図
2のように一担上省して元へ戻る電圧変化を示
す。ただし、第4図の縦軸は電圧V、横軸は時間
tであり、Vcは排気ガス成分の濃度が変化して
いないときの電極2cの電圧である。第4図3は
リツチ状態、リーン状態が操り返されている場合
の電極2cの電圧変化を示す。また排気ガスの温
度が変化した場合、第1および第2のガス成分検
出素子部A,Bの抵抗値は同様に変化するため電
極2cの電圧は温度の影響をほとんど受けない
し、第1および第2のガス成分検出素子部A,B
は同じ材質であるため電極2cの電圧に関し経年
変化の影響も非常に少ない。この電極2cは比較
器102の反転入力端子に接続され、この比較器
102の非反転入力端子は抵抗100,101の
接続点に接続され比較基準電圧Vcが与えられて
いる。抵抗103は比較器102にヒステリシス
を与えている。比較器102より出力される
“1”レベルまたは“0”レベルのデイジタル信
号は外部の空燃比制御回路ACCに入力され、空
燃比制御信号として用いられる。この検出用回路
は、電極2cの電圧が基準電圧Vcより高い状態
のとき(リーン状態よりリツチ状態になつたと
き)、“0”レベルの信号を空燃比制御回路ACC
へ出力し、空燃比をリーン状態よりリツチ状態に
修正する。逆に電極2cの電圧が基準電圧Vcよ
り低い状態のとき(リツチ状態よりリーン状態に
なつたとき)、“1”レベルの信号を空燃比制御回
路へ出力し、空燃比をリツチ状態よりリーン状態
に修正する。
第5図は検出用回路の他の実施例を示す。ガス
成分検出器の電極2cは接地され、第1のガス成
分検出素子部Aと抵抗301の接続点である電極
2aは比較器303の非反転入力端子に接続さ
れ、第2のガス成分検出素子部Bと抵抗302の
接続点である電極2bは比較器303の反転入力
端子に接続される。したがつて第2図に示された
設置構造を用いる場合、2b端子と2c端子を入
れかえなければならない。抵抗304は、比較器
303の両入力端子が同電圧になり出力信号が不
安定になるのを防止している。比較器303の出
力信号は空燃比制御回路ACCに入力され、空燃
比制御信号として用いられる。この検出用回路の
作動を第6図を用いて説明する。第6図は第5図
の電極2aおよび電極2bの電圧波形を示し、実
線が電極2aの電圧波形、破線が電極2bの電圧
波形である。第2のガス成分検出素子部Bの排気
ガス成分濃度に対する検出応答時間が第1のガス
成分検出素子部Aの排気ガス成分濃度に対する検
出応答時間よりも遅いため、破線の波形は実線の
波形よりも一定時間だけずれている。混合気の空
燃比が理論空燃比よりも小さいリツチ状態の時点
t1で電極2aの電圧が電極2bの電圧よりも小さ
くなり、比較器303の出力信号は“1”レベル
から“0”レベルに反転し、この信号は空燃比制
御回路に入力され、空燃比はリツチ状態よりリー
ン状態に修正される。また、空燃比がリーン状態
の時点t2では電極2aの電圧が電極2bの電圧よ
りも大きくなり、比較器303の出力信号は
“0”レベルから“1”レベルに反転し、この信
号は上記同様空燃比制御回路に入力され、空燃比
はリーン状態よりリツチ状態に修正される。さら
に、排気ガスの温度が変化した場合、第1および
第2のガス成分検出素子部A,Bの抵抗値は同様
に変化するため、電極2aと電極2bの電圧差は
ほとんど温度の影響を受けることはない。また、
第1および第2のガス成分検出素子部A,Bは同
じ材質であるため電極2aと電極2bの電圧差に
関して経年変化の影響を受けることもほとんどな
い。
成分検出器の電極2cは接地され、第1のガス成
分検出素子部Aと抵抗301の接続点である電極
2aは比較器303の非反転入力端子に接続さ
れ、第2のガス成分検出素子部Bと抵抗302の
接続点である電極2bは比較器303の反転入力
端子に接続される。したがつて第2図に示された
設置構造を用いる場合、2b端子と2c端子を入
れかえなければならない。抵抗304は、比較器
303の両入力端子が同電圧になり出力信号が不
安定になるのを防止している。比較器303の出
力信号は空燃比制御回路ACCに入力され、空燃
比制御信号として用いられる。この検出用回路の
作動を第6図を用いて説明する。第6図は第5図
の電極2aおよび電極2bの電圧波形を示し、実
線が電極2aの電圧波形、破線が電極2bの電圧
波形である。第2のガス成分検出素子部Bの排気
ガス成分濃度に対する検出応答時間が第1のガス
成分検出素子部Aの排気ガス成分濃度に対する検
出応答時間よりも遅いため、破線の波形は実線の
波形よりも一定時間だけずれている。混合気の空
燃比が理論空燃比よりも小さいリツチ状態の時点
t1で電極2aの電圧が電極2bの電圧よりも小さ
くなり、比較器303の出力信号は“1”レベル
から“0”レベルに反転し、この信号は空燃比制
御回路に入力され、空燃比はリツチ状態よりリー
ン状態に修正される。また、空燃比がリーン状態
の時点t2では電極2aの電圧が電極2bの電圧よ
りも大きくなり、比較器303の出力信号は
“0”レベルから“1”レベルに反転し、この信
号は上記同様空燃比制御回路に入力され、空燃比
はリーン状態よりリツチ状態に修正される。さら
に、排気ガスの温度が変化した場合、第1および
第2のガス成分検出素子部A,Bの抵抗値は同様
に変化するため、電極2aと電極2bの電圧差は
ほとんど温度の影響を受けることはない。また、
第1および第2のガス成分検出素子部A,Bは同
じ材質であるため電極2aと電極2bの電圧差に
関して経年変化の影響を受けることもほとんどな
い。
次にガス濃度検出装置の他の実施例について説
明する。第7図はこの実施例におけるガス成分検
出器を斜め上方より見た見取り図である。第1実
施例を示す第1図と同様に、Aは厚みt1の第1の
ガス成分検出素子部であり、Bは厚みt2の第2の
ガス成分検出素子部であつて(t2>t1)、A,B両
ガス成分検出素子部は一体に形成されている。電
極2a,2b,2cは厚み(奥行き)方向の中央
部付近に設けられ、特に電極2cは第1および第
2のガス成分検出素子部A,Bのほぼ境目付近に
設けられ、1本の端子が共通に用いられている。
このガス成分検出器の材質、表面処理、排気ガス
中に配置した際の作用、設置構造等は第1実施例
の場合と同様であり、このガス成分検出器を接続
する検出用回路も第1実施例の場合と同様である
ので省略する。
明する。第7図はこの実施例におけるガス成分検
出器を斜め上方より見た見取り図である。第1実
施例を示す第1図と同様に、Aは厚みt1の第1の
ガス成分検出素子部であり、Bは厚みt2の第2の
ガス成分検出素子部であつて(t2>t1)、A,B両
ガス成分検出素子部は一体に形成されている。電
極2a,2b,2cは厚み(奥行き)方向の中央
部付近に設けられ、特に電極2cは第1および第
2のガス成分検出素子部A,Bのほぼ境目付近に
設けられ、1本の端子が共通に用いられている。
このガス成分検出器の材質、表面処理、排気ガス
中に配置した際の作用、設置構造等は第1実施例
の場合と同様であり、このガス成分検出器を接続
する検出用回路も第1実施例の場合と同様である
ので省略する。
第8図は第1および第2のガス成分検出素子部
A,Bの厚み(mm)と排気ガス成分濃度が変化し
たとき抵抗値の変化があらわれる検出応答時間
(ms)との関係を示し、空燃比(A/F)が13
→16に変化した場合とその逆の16→13に変
化した場合が示されている。例えば空燃比(A/
F)が16→13に変化した場合、厚み0.5mmの
ときの検出応答時間は230msec、厚み1mmのとき
の検出応答時間は300msec程度であり、検出応答
時間に70msecの差がある。第1および第2のガ
ス成分検出素子部A,Bには触媒が担持されてい
るため、その表面付近での排気ガスの各ガス成分
同士の反応が促進され、特に理論空燃比点を境に
急激な電気抵抗値変化が起こる。
A,Bの厚み(mm)と排気ガス成分濃度が変化し
たとき抵抗値の変化があらわれる検出応答時間
(ms)との関係を示し、空燃比(A/F)が13
→16に変化した場合とその逆の16→13に変
化した場合が示されている。例えば空燃比(A/
F)が16→13に変化した場合、厚み0.5mmの
ときの検出応答時間は230msec、厚み1mmのとき
の検出応答時間は300msec程度であり、検出応答
時間に70msecの差がある。第1および第2のガ
ス成分検出素子部A,Bには触媒が担持されてい
るため、その表面付近での排気ガスの各ガス成分
同士の反応が促進され、特に理論空燃比点を境に
急激な電気抵抗値変化が起こる。
次にガス濃度検出装置のさらに他の実施例につ
いて説明する。第9図はこの実施例におけるガス
成分検出器を斜め上方より見た見取図である。A
は第1のガス成分検出素子部であり十分多孔質に
焼成されており、Bは第2のガス成分検出素子部
であつて緻密に焼成されている。第1および第2
のガス成分検出素子部A,Bは酸化チタン
(TiO2)等の金属酸化物より成りその外表面なら
びに内部には例えば白金より成る触媒が担持され
ている。第1および第2のガス成分検出素子部
A,Bには排気ガス成分濃度ならびに排気ガスの
温度に応じた電気抵抗値が検出できる位置つまり
厚み(奥行き)方向の中央部付近に白金等より成
る電極2a,2b,2cが設けられ、共通に用い
られる電極2cは第1および第2のガス成分検出
素子部A,Bの境目付近に設けられている。第1
のガス成分検出素子部Aは十分多孔質に焼成され
ているため、排気ガスが内部にまで容易に浸透し
排気ガス成分の濃度変化に対する検出応答時間が
早い。それに対し、第2のガス成分検出素子部B
は緻密に焼成されているため、排気ガスが内部に
まで浸透しにくく排気ガス成分の濃度変化に対す
る検出応答時間が第1のガス成分検出素子部Aの
検出応答時間よりも遅い。第10図は焼結度
(%)と検出応答時間(ms)の関係を示し、焼結
度が大きいほど検出応答時間は遅く、緻密構造に
なつている。例えば、空燃比(A/F)が16→
13に変化した場合、焼結度70%のときの検出応
答時間は280msec焼結度90%のときの検出応答時
間は520msec程度であり、検出応答時間に
240msecの差がある。このガス成分検出器を内燃
機関の排気ガス中に配置した際の作用、設置構造
およびこのガス成分検出器を接続する検出用回路
は上述の実施例のガス成分検出器と同様であるの
で省略する。また、この実施例では第1および第
2のガス成分検出素子部A,Bは一体に形成され
ているが、別々に形成しても良い。
いて説明する。第9図はこの実施例におけるガス
成分検出器を斜め上方より見た見取図である。A
は第1のガス成分検出素子部であり十分多孔質に
焼成されており、Bは第2のガス成分検出素子部
であつて緻密に焼成されている。第1および第2
のガス成分検出素子部A,Bは酸化チタン
(TiO2)等の金属酸化物より成りその外表面なら
びに内部には例えば白金より成る触媒が担持され
ている。第1および第2のガス成分検出素子部
A,Bには排気ガス成分濃度ならびに排気ガスの
温度に応じた電気抵抗値が検出できる位置つまり
厚み(奥行き)方向の中央部付近に白金等より成
る電極2a,2b,2cが設けられ、共通に用い
られる電極2cは第1および第2のガス成分検出
素子部A,Bの境目付近に設けられている。第1
のガス成分検出素子部Aは十分多孔質に焼成され
ているため、排気ガスが内部にまで容易に浸透し
排気ガス成分の濃度変化に対する検出応答時間が
早い。それに対し、第2のガス成分検出素子部B
は緻密に焼成されているため、排気ガスが内部に
まで浸透しにくく排気ガス成分の濃度変化に対す
る検出応答時間が第1のガス成分検出素子部Aの
検出応答時間よりも遅い。第10図は焼結度
(%)と検出応答時間(ms)の関係を示し、焼結
度が大きいほど検出応答時間は遅く、緻密構造に
なつている。例えば、空燃比(A/F)が16→
13に変化した場合、焼結度70%のときの検出応
答時間は280msec焼結度90%のときの検出応答時
間は520msec程度であり、検出応答時間に
240msecの差がある。このガス成分検出器を内燃
機関の排気ガス中に配置した際の作用、設置構造
およびこのガス成分検出器を接続する検出用回路
は上述の実施例のガス成分検出器と同様であるの
で省略する。また、この実施例では第1および第
2のガス成分検出素子部A,Bは一体に形成され
ているが、別々に形成しても良い。
なお、上記各実施例では、ガス成分検出素子部
A,Bは同じ材質であつたが、温度変化および経
年変化に対して電気抵抗値が同様に変化するよう
な異種の材質同士であつても良い。
A,Bは同じ材質であつたが、温度変化および経
年変化に対して電気抵抗値が同様に変化するよう
な異種の材質同士であつても良い。
また、ガス成分検出素子部A,Bは厚みを変え
て検出応答時間に差をもたせるか、あるいは焼結
度の違いから多孔質または緻密構造にして検出応
答時間に差をもたせていたが、厚みもかつ焼結度
も変えて検出応答時間に差をもたせてもよい。
て検出応答時間に差をもたせるか、あるいは焼結
度の違いから多孔質または緻密構造にして検出応
答時間に差をもたせていたが、厚みもかつ焼結度
も変えて検出応答時間に差をもたせてもよい。
また検出用回路としては例えば第3図に示す結
線のものにおいて、比較器を2個使用し、比較基
準電圧を大小2点に設定し空燃比状態を判定する
ようにすることも可能である。
線のものにおいて、比較器を2個使用し、比較基
準電圧を大小2点に設定し空燃比状態を判定する
ようにすることも可能である。
以上詳細に説明したように、この発明は例えば
内燃機関の排気ガス等の検出ガス中のガス成分濃
度ならびに検出ガスの温度に応じた電気抵抗値を
示す第1のガス成分検出素子部と、この第1のガ
ス成分検出素子部と同じ電気抵抗値の温度係数を
有し、かつ第1のガス成分検出素子部よりも検出
ガス中のガス成分濃度に対する検出応答時間が遅
く、かつ検出ガス中のガス成分濃度ならびに検出
ガスの温度に応じた電気抵抗値を示す第2のガス
成分検出素子部とを備えたガス成分検出器と、第
1のガス成分検出素子部と第2のガス成分検出素
子部とを備えたガス成分検出器と、第1のガス成
分検出素子部と第2のガス成分検出素子部とを有
するブリツジ回路に含まれる複数の固定抵抗と、
このブリツジ回路からの2個の出力を比較して、
第1のガス成分検出素子部と第2のガス成分検出
素子部との検出応答時間の相違に基づいた信号を
出力する比較手段とを有する構成としたことによ
り、検出ガス中のガス成分濃度を比較手段からの
信号に基づき検出ガス温度の変化、第1および第
2のガス成分検出素子部の経年変化に影響される
ことなく、簡単な構成で正確に検出できるという
優れた効果を有し、また、第1および第2のガス
成分検出素子部を一体に形成することも可能であ
り、したがつて製作が容易であるという優れた効
果も有する。
内燃機関の排気ガス等の検出ガス中のガス成分濃
度ならびに検出ガスの温度に応じた電気抵抗値を
示す第1のガス成分検出素子部と、この第1のガ
ス成分検出素子部と同じ電気抵抗値の温度係数を
有し、かつ第1のガス成分検出素子部よりも検出
ガス中のガス成分濃度に対する検出応答時間が遅
く、かつ検出ガス中のガス成分濃度ならびに検出
ガスの温度に応じた電気抵抗値を示す第2のガス
成分検出素子部とを備えたガス成分検出器と、第
1のガス成分検出素子部と第2のガス成分検出素
子部とを備えたガス成分検出器と、第1のガス成
分検出素子部と第2のガス成分検出素子部とを有
するブリツジ回路に含まれる複数の固定抵抗と、
このブリツジ回路からの2個の出力を比較して、
第1のガス成分検出素子部と第2のガス成分検出
素子部との検出応答時間の相違に基づいた信号を
出力する比較手段とを有する構成としたことによ
り、検出ガス中のガス成分濃度を比較手段からの
信号に基づき検出ガス温度の変化、第1および第
2のガス成分検出素子部の経年変化に影響される
ことなく、簡単な構成で正確に検出できるという
優れた効果を有し、また、第1および第2のガス
成分検出素子部を一体に形成することも可能であ
り、したがつて製作が容易であるという優れた効
果も有する。
第1図はこの発明の第1実施例のガス濃度検出
装置の構成を示す斜視図、第2図は第1図に示す
ガス成分検出器の設置構造を示す部分断面図、第
3図ならびに第5図は第1図に示すガス成分検出
器の検出用回路を示す電気回路図、第4図は第3
図に示した検出用回路の作動説明に供する波形
図、第6図は第5図に示した検出用回路の作動説
明に供する波形図、第7図はこの発明のガス濃度
検出装置における他の実施例を示す斜視図、第8
図は第1図ならびに第7図に示すガス濃度検出装
置の作用説明に供する特性図、第9図はこの発明
のガス濃度検出装置におけるさらに他の実施例を
示す斜視図、第10図は第9図に示すガス成分検
出器の作用説明に供する特性図である。 A…第1のガス成分検出素子部、B…第2のガ
ス成分検出素子部、2a,2b,2c…電極。
装置の構成を示す斜視図、第2図は第1図に示す
ガス成分検出器の設置構造を示す部分断面図、第
3図ならびに第5図は第1図に示すガス成分検出
器の検出用回路を示す電気回路図、第4図は第3
図に示した検出用回路の作動説明に供する波形
図、第6図は第5図に示した検出用回路の作動説
明に供する波形図、第7図はこの発明のガス濃度
検出装置における他の実施例を示す斜視図、第8
図は第1図ならびに第7図に示すガス濃度検出装
置の作用説明に供する特性図、第9図はこの発明
のガス濃度検出装置におけるさらに他の実施例を
示す斜視図、第10図は第9図に示すガス成分検
出器の作用説明に供する特性図である。 A…第1のガス成分検出素子部、B…第2のガ
ス成分検出素子部、2a,2b,2c…電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 検出ガス中のガス成分濃度ならびに検出ガス
の温度に応じた電気抵抗値を示す金属酸化物より
成る第1のガス成分検出素子部と、この第1のガ
ス成分検出素子部と同じ電気抵抗値の温度係数を
有し、かつ前記第1のガス成分検出素子部よりも
前記検出ガス中のガス成分濃度に対する検出応答
時間が遅く、かつ前記検出ガス中のガス成分濃度
ならびに前記検出ガスの温度に応じた電気抵抗値
を示す金属酸化物よりなる第2のガス成分検出素
子部とを備えたガス成分検出器と、前記第1のガ
ス成分検出素子部と前記第2のガス成分検出素子
部とを有するブリツジ回路に含まれる複数の固定
抵抗と、前記ブリツジ回路からの2個の出力を比
較して、前記第1のガス成分検出素子部と前記第
2のガス成分検出素子部との前記検出応答時間の
相違に基づいた信号を出力する比較手段とを有す
ることを特徴とするガス濃度検出装置。 2 前記第2のガス成分検出素子部は前記第1の
ガス成分検出素子部よりも厚みを大きくしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガス濃
度検出装置。 3 前記第1のガス成分検出素子部は多孔質構造
になつており、前記第2のガス成分検出素子部は
緻密構造になつていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項または第2項記載のガス濃度検出装
置。 4 前記第1のガス成分検出素子部および前記第
2のガス成分検出素子部に触媒を担持したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項及び第
3項のうちのいずれかに記載のガス濃度検出装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13123078A JPS5558447A (en) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | Gas constituent detector |
| US06/086,039 US4277439A (en) | 1978-10-25 | 1979-10-18 | Gas component detector |
| DE2942983A DE2942983C2 (de) | 1978-10-25 | 1979-10-24 | Meßeinrichtung zum Erfassen der Zusammensetzung von Gasen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13123078A JPS5558447A (en) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | Gas constituent detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5558447A JPS5558447A (en) | 1980-05-01 |
| JPS628743B2 true JPS628743B2 (ja) | 1987-02-24 |
Family
ID=15053056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13123078A Granted JPS5558447A (en) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | Gas constituent detector |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4277439A (ja) |
| JP (1) | JPS5558447A (ja) |
| DE (1) | DE2942983C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04277960A (ja) * | 1991-03-05 | 1992-10-02 | Ado Fukuyou:Kk | 電話台装置 |
Families Citing this family (15)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6123790Y2 (ja) * | 1979-02-23 | 1986-07-16 | ||
| JPS5713344A (en) * | 1980-06-14 | 1982-01-23 | Bendix Autolite Corp | Electrochemical oxygen sensor compensated for temperature and production thereof |
| JPS5752851A (en) * | 1980-09-13 | 1982-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sensor element |
| JPS57119250A (en) * | 1981-01-19 | 1982-07-24 | Nissan Motor Co Ltd | Oxygen sensor element holder |
| US4387165A (en) * | 1982-04-22 | 1983-06-07 | Youngblood James L | H2 S Detector having semiconductor and noncontinuous inert film deposited thereon |
| DE3833295A1 (de) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Siemens Ag | Schneller, temperaturkompensierter sensor, insbesondere fuer sauerstoff und fuer autoabgase |
| US5858739A (en) * | 1991-05-18 | 1999-01-12 | Capteur Sensors & Analysers, Ltd. | Gas sensor |
| GB9408542D0 (en) * | 1994-04-29 | 1994-06-22 | Capteur Sensors & Analysers | Gas sensing resistors |
| US5764150A (en) * | 1996-04-10 | 1998-06-09 | Fleury; Byron | Gas alarm |
| EP0920276B1 (de) | 1996-08-12 | 2003-08-20 | MGB Endoskopische Geräte GmbH Berlin | Starres endoskop mit beleuchtung |
| US5897836A (en) * | 1996-12-19 | 1999-04-27 | J And N Associates, Inc. | Thermal gas sensing apparatus |
| US6858433B1 (en) * | 2000-04-03 | 2005-02-22 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Biosensor electromagnetic noise cancellation |
| EP1508036B1 (de) * | 2002-05-17 | 2007-01-17 | Robert Bosch GmbH | Sauerstoff- oder temperatursensor, dessen gehäusehülse zur verminderung der stossempfindlicheit mit schaum gefüllt ist |
| EP2762868B1 (en) * | 2013-01-31 | 2017-03-15 | Sensirion AG | Diffusion based metal oxide gas sensor |
| JP6375639B2 (ja) * | 2014-02-21 | 2018-08-22 | ダイキン工業株式会社 | 空気調和装置 |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5836735B2 (ja) * | 1974-10-21 | 1983-08-11 | フイガロギケン カブシキガイシヤ | ガスケンシユツソウチ |
| JPS5815648Y2 (ja) * | 1975-06-03 | 1983-03-30 | 日産自動車株式会社 | クウネンビセイギヨソウチ |
| JPS5216297A (en) * | 1975-07-28 | 1977-02-07 | K Ii D:Kk | Gas detecting element equipped with temperature correction elemet usin g "n" type metal oxide |
| JPS5276991A (en) * | 1975-12-23 | 1977-06-28 | Nippon Soken | Detector for gas composition |
| FR2385096A1 (fr) * | 1977-03-22 | 1978-10-20 | Renault | Sonde de dosage d'un composant de flux gazeux |
| CA1119084A (en) * | 1977-10-05 | 1982-03-02 | Stanley R. Merchant | Catalytic material impregnated, porous, variably resistive exhaust gas sensor and method of impregnation |
| US4151503A (en) * | 1977-10-05 | 1979-04-24 | Ford Motor Company | Temperature compensated resistive exhaust gas sensor construction |
-
1978
- 1978-10-25 JP JP13123078A patent/JPS5558447A/ja active Granted
-
1979
- 1979-10-18 US US06/086,039 patent/US4277439A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-10-24 DE DE2942983A patent/DE2942983C2/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04277960A (ja) * | 1991-03-05 | 1992-10-02 | Ado Fukuyou:Kk | 電話台装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5558447A (en) | 1980-05-01 |
| US4277439A (en) | 1981-07-07 |
| DE2942983A1 (de) | 1980-05-08 |
| DE2942983C2 (de) | 1982-12-09 |
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