JPS6356939B2 - - Google Patents
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- JPS6356939B2 JPS6356939B2 JP11513980A JP11513980A JPS6356939B2 JP S6356939 B2 JPS6356939 B2 JP S6356939B2 JP 11513980 A JP11513980 A JP 11513980A JP 11513980 A JP11513980 A JP 11513980A JP S6356939 B2 JPS6356939 B2 JP S6356939B2
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Classifications
-
- 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
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
本発明は例えば自動車内燃料機関の排ガス中の
空気過剰率を測定するためのガス検出方法に関す
るものである。 従来、この種のものとしては、金属酸化物半導
体組成よりなり、かつ酸化触媒を担持したガスセ
ンサを利用したものがある。これは、排ガスの空
気過剰率に対し、その値1.0（理論空燃比点）でス
テツプ的な電気抵抗変化を示すため、空気過剰率
1.0の制御はできるものの他の値の空気過剰率は
制御できない。 しかしながら、例えば最近省燃費の観点から、
空気過剰率を1.0より大きい値（空気過剰率が大
きいことは排ガス中の残存酸素量が多いことを示
し、これは内燃機関の供給混合気が薄い、つまり
燃料量が少ないことを意味する）に制御したいと
いう要望があり、上記従来のものではこの要望を
満足できない。 そこで、本発明は上述の点に鑑み、空気過剰率
を1.0より大きい値にでも、あるいは1.0より小さ
い値にでも制御できるガス検出方法を提供するこ
とを目的とするものである。 以下本発明を具体的実施例により詳細に説明す
る。第１図において、１は温度センサであり、
TiO2よりなるボデー部２と熱電対線３とより構
成してある。この熱電対線３はボデー部２の複数
の生シート体間に挾み、この生シート体を焼成す
ることで強固に固定されている。 ４はガスセンサであり、TiO2よりなるボデー
部５と熱電対線６と１本の電極７とより構成して
ある。このガスセンサ４のボデー部５の外表面な
らびに内部には、例えばPt触媒が担持してある。
なお、熱電対線６および電極７は、ボデー部５の
複数の生シート間に挾み、この生シート体を焼成
することで強固に固定される。 ８は基準抵抗で、印加電圧は抵抗８を介してガ
スセンサ４のリード線７を通りボデー部５にかか
つている。なお、ガスセンサ４のボデー部５のア
ース端子は熱電対線６のアース端子と共用になつ
ている。 ９は比較器であり、この比較器９の非反転入力
端子には基準抵抗８とガスセンサ４のリード線７
との間のア点の電圧が入力されるようになつてい
る。また、比較器９の反転入力端子には基準電圧
発生回路１０の基準電圧が入力されるようになつ
ている。 上記比較器９の出力端子はオア回路（orゲー
ト）１１に接続されている。 １２は演算回路であり、ガスセンサ４の熱電対
線６からの熱起電力ならびに温度センサ１の熱電
対線３からの熱起電力が印加されるようになつて
いる。また、この演算回路１２の出力電圧は比較
器１３の非反転入力端子に印加されるようになつ
ている。 比較器１３の反転入力端子には基準電
圧発生回路１４の基準電圧が入力されるようにな
つている。 また、この比較器１３の出力端子は前記オア回
路１１に接続されている。 このオア回路１１の出力端子はコントロールパ
ワーユニツト回路１５に接続され、この回路１５
はアクチユエータ１６に電気信号を送るようにな
つている。 アクチユエータ１６は例えばエンジンの気化器
のバイパス通路に設けた制御弁の開度を調整して
空気流量を変化させるのであり、これによりエン
ジンに対する混合気の空燃比を変化させて排ガス
中の空気過剰率λを所定の値にするのである。 次に、上記構成における作動を第２図〜第４図
を参照しながら説明する。温度センサ１とガスセ
ンサ４とをエンジンの排気管内に配置し、排ガス
に晒す。エンジンの供給混合気の空燃比を変化さ
せて排ガス中のλを変化させる。λが0.9即ち還
元雰囲気では排ガス中の残存酸素量が少ないた
め、第２図のごとく、両センサ１，４の各熱電対
線３，６で検出される温度はほぼ同じである。と
ころが、λが1.0に近ずくにつれて残存酸素量が
多くなるため、特にガスセンサ４は触媒を担持し
ているので、この触媒上で排ガス中のCO，HCが
残存酸素と活発に反応し、ガスセンサ４のボデー
部５は急激に温度上昇し、排ガス温度に触媒反応
熱が加味された温度が熱電対線６で検出される。
一方、λ1.0を過ぎると、排ガス中の残存酸素量は
多くなるもののCO，HCの量が少なくなるため、
上述の触媒反応は減少し、ガスセンサ４の温度は
下降する。 他方、温度センサ１はほぼ排ガス温度そのまま
の温度を検出し、排ガスの雰囲気が還元雰囲気か
ら酸化雰囲気にかけて緩やかに上昇し、その後は
飽和するか若干減少する。 ここで、温度センサ１とガスセンサ４との温度
差を縦軸に、横軸にλをとつた図を第３図に示
す。この温度差はλ＝１を中心に山型の特性を示
しており、排ガス温320℃，400℃，530℃，650℃
でも、この形状は変つていない。ただ、λ＝１の
ピーク温度差が異なつている。ピーク温度差と排
ガス温度を第４図に示す。ここで温度補償をする
ために規格化という操作をおこなう。即ち、どの
温度でも、第３図に示した排ガス温400℃の形状
にそろえるために、例えば排ガス温320℃の温度
差には排ガス温320℃のピーク温度差18℃である
ので、22／18の係数を乗ずる。400℃〜550℃の範囲 では係数は１とする。排ガス温650℃では22／17の係 数を乗ずる。排ガス温は、温度センサ１の温度に
よつて得られる。このような操作は、第１図の演
算回路１２でおこなわれる。 今、λ＝1.02で制御をおこないたい時を考える
と、第３図から温度差の因子は14℃である。第２
図の基準電圧発生回路１４には上記温度差14℃の
時に対応した基準電圧が出力されるよう設定して
あるため、比較器１３では温度差が14℃より上か
下かが判定される。一方、ガスセンサ４は排ガス
中のλ1.0を境に急激な電気抵抗変化を出力し（第
５図）、第１図のア点から比較器９に入力される。
他方、基準電圧発生回路１０はλ1.0で設定した基
準電圧を出力するよう設定してあるため、比較器
９ではλが1.0より大きいか小さいかを判定する。 比較器９，１３，オア回路１１の各信号ならび
にλの関係を表１に示す。
空気過剰率を測定するためのガス検出方法に関す
るものである。 従来、この種のものとしては、金属酸化物半導
体組成よりなり、かつ酸化触媒を担持したガスセ
ンサを利用したものがある。これは、排ガスの空
気過剰率に対し、その値1.0（理論空燃比点）でス
テツプ的な電気抵抗変化を示すため、空気過剰率
1.0の制御はできるものの他の値の空気過剰率は
制御できない。 しかしながら、例えば最近省燃費の観点から、
空気過剰率を1.0より大きい値（空気過剰率が大
きいことは排ガス中の残存酸素量が多いことを示
し、これは内燃機関の供給混合気が薄い、つまり
燃料量が少ないことを意味する）に制御したいと
いう要望があり、上記従来のものではこの要望を
満足できない。 そこで、本発明は上述の点に鑑み、空気過剰率
を1.0より大きい値にでも、あるいは1.0より小さ
い値にでも制御できるガス検出方法を提供するこ
とを目的とするものである。 以下本発明を具体的実施例により詳細に説明す
る。第１図において、１は温度センサであり、
TiO2よりなるボデー部２と熱電対線３とより構
成してある。この熱電対線３はボデー部２の複数
の生シート体間に挾み、この生シート体を焼成す
ることで強固に固定されている。 ４はガスセンサであり、TiO2よりなるボデー
部５と熱電対線６と１本の電極７とより構成して
ある。このガスセンサ４のボデー部５の外表面な
らびに内部には、例えばPt触媒が担持してある。
なお、熱電対線６および電極７は、ボデー部５の
複数の生シート間に挾み、この生シート体を焼成
することで強固に固定される。 ８は基準抵抗で、印加電圧は抵抗８を介してガ
スセンサ４のリード線７を通りボデー部５にかか
つている。なお、ガスセンサ４のボデー部５のア
ース端子は熱電対線６のアース端子と共用になつ
ている。 ９は比較器であり、この比較器９の非反転入力
端子には基準抵抗８とガスセンサ４のリード線７
との間のア点の電圧が入力されるようになつてい
る。また、比較器９の反転入力端子には基準電圧
発生回路１０の基準電圧が入力されるようになつ
ている。 上記比較器９の出力端子はオア回路（orゲー
ト）１１に接続されている。 １２は演算回路であり、ガスセンサ４の熱電対
線６からの熱起電力ならびに温度センサ１の熱電
対線３からの熱起電力が印加されるようになつて
いる。また、この演算回路１２の出力電圧は比較
器１３の非反転入力端子に印加されるようになつ
ている。 比較器１３の反転入力端子には基準電
圧発生回路１４の基準電圧が入力されるようにな
つている。 また、この比較器１３の出力端子は前記オア回
路１１に接続されている。 このオア回路１１の出力端子はコントロールパ
ワーユニツト回路１５に接続され、この回路１５
はアクチユエータ１６に電気信号を送るようにな
つている。 アクチユエータ１６は例えばエンジンの気化器
のバイパス通路に設けた制御弁の開度を調整して
空気流量を変化させるのであり、これによりエン
ジンに対する混合気の空燃比を変化させて排ガス
中の空気過剰率λを所定の値にするのである。 次に、上記構成における作動を第２図〜第４図
を参照しながら説明する。温度センサ１とガスセ
ンサ４とをエンジンの排気管内に配置し、排ガス
に晒す。エンジンの供給混合気の空燃比を変化さ
せて排ガス中のλを変化させる。λが0.9即ち還
元雰囲気では排ガス中の残存酸素量が少ないた
め、第２図のごとく、両センサ１，４の各熱電対
線３，６で検出される温度はほぼ同じである。と
ころが、λが1.0に近ずくにつれて残存酸素量が
多くなるため、特にガスセンサ４は触媒を担持し
ているので、この触媒上で排ガス中のCO，HCが
残存酸素と活発に反応し、ガスセンサ４のボデー
部５は急激に温度上昇し、排ガス温度に触媒反応
熱が加味された温度が熱電対線６で検出される。
一方、λ1.0を過ぎると、排ガス中の残存酸素量は
多くなるもののCO，HCの量が少なくなるため、
上述の触媒反応は減少し、ガスセンサ４の温度は
下降する。 他方、温度センサ１はほぼ排ガス温度そのまま
の温度を検出し、排ガスの雰囲気が還元雰囲気か
ら酸化雰囲気にかけて緩やかに上昇し、その後は
飽和するか若干減少する。 ここで、温度センサ１とガスセンサ４との温度
差を縦軸に、横軸にλをとつた図を第３図に示
す。この温度差はλ＝１を中心に山型の特性を示
しており、排ガス温320℃，400℃，530℃，650℃
でも、この形状は変つていない。ただ、λ＝１の
ピーク温度差が異なつている。ピーク温度差と排
ガス温度を第４図に示す。ここで温度補償をする
ために規格化という操作をおこなう。即ち、どの
温度でも、第３図に示した排ガス温400℃の形状
にそろえるために、例えば排ガス温320℃の温度
差には排ガス温320℃のピーク温度差18℃である
ので、22／18の係数を乗ずる。400℃〜550℃の範囲 では係数は１とする。排ガス温650℃では22／17の係 数を乗ずる。排ガス温は、温度センサ１の温度に
よつて得られる。このような操作は、第１図の演
算回路１２でおこなわれる。 今、λ＝1.02で制御をおこないたい時を考える
と、第３図から温度差の因子は14℃である。第２
図の基準電圧発生回路１４には上記温度差14℃の
時に対応した基準電圧が出力されるよう設定して
あるため、比較器１３では温度差が14℃より上か
下かが判定される。一方、ガスセンサ４は排ガス
中のλ1.0を境に急激な電気抵抗変化を出力し（第
５図）、第１図のア点から比較器９に入力される。
他方、基準電圧発生回路１０はλ1.0で設定した基
準電圧を出力するよう設定してあるため、比較器
９ではλが1.0より大きいか小さいかを判定する。 比較器９，１３，オア回路１１の各信号ならび
にλの関係を表１に示す。
【表】
なお、表１中の判定で「薄い」とはエンジンに
供給される混合気の空燃比が薄いことを意味し、
「濃い」とは空燃比が濃いことを意味している。 上記の判定結果に基づき、コントロールパワー
ユニツト回路１５を介してアクチユエータ１６に
電気信号が送られ、判定が「薄い」場合は前記気
化器のバイパス通路の制御弁の開度を調整してバ
イパス通路を通る空気流量を減少させて混合気の
空燃比を濃くする。判定が「濃い」場合は上述の
反対である。このようにフイードバツク制御する
ことによつて、λ＝1.02での制御が可能になる。 なお、上述の実施例では第１図の回路図におい
て、比較器１３には基準電圧発生回路１４を接続
してあり、従つて比較器１３では一つの設定レベ
ルでしか比較できないが、例えばエンジン回転数
を用いて設定レベルを変えてもよい。この場合
は、例えば低速低負荷域のエンジン運転時には上
述のλ1.02の制御を行ない、高速高負荷運転域に
は例えばλ0.98の制御を行ないたいという要望を
満たすことができる。具体的な回路は省略する
が、例えば特公昭52―13257号公報の第２図、第
７図に記載されたものでよい。また、エンジンの
加速，減速を検出して設定レベルを変えることも
でき、例えば回路としては上記公報の第２図，第
８図に記載されたものでよい。 なお、従来のごとく、λ1.0で制御したい場合
は、比較器９の出力を直接にコントロールパワー
ユニツト回路１５に印加し、オア回路１１からの
信号をキヤンセルすればよく、この切換はエンジ
ンの作動パラメータの信号に応じて行なえばよ
い。 第６図は、ガスセンサ４の熱電対線７の端子
を温度センサ１の熱電対線３の接合部に結線した
本発明の他の実施例を示すものである。この実施
例の利点として、Ｈ―Ｆ間からガスセンサ４と温
度センサ１との温度差が、Ｉ―Ｈ間から温度セン
サ１の温度がわかり、演算回路１２のうち温度差
を検出する部分が省略できる。 なお、温度センサ１のボデー部２とガスセンサ
４のボデー部５とは同一材料（TiO2）で構成し
てあるが、ボデー部２はSnO2に、ボデー部５は
TiO2にというごとく異種材料の組合せでもよい。 また、温度センサ１のボデー部２はガス感応型
の金属酸化物半導体組成でなくても例えばAl2O3
等で構成してもよい。あるいは金属保護管に絶縁
粉末を介して熱電対線を収容することで温度セン
サ１を構成することも可能である。 更に、熱電対線の代わりに高温サーミスタ素子
を使用することも可能である。この場合、サーミ
スタ素子の金属酸化物ボデーが排ガスの還元雰囲
気で変質しないようにボデー全面をガス不浸透性
の耐熱膜で覆う必要がある。また、酸化触媒も
Ptの他にPd，Ni，Cu等種々のものがある。 以上詳述したごとく、本発明においては、λ1.0
を除く他のλの制御が可能になり、例えばλ1.0よ
り小さいところ、あるいはλ1.0より大きいところ
での制御を行ないたいという要望を満足できる。
供給される混合気の空燃比が薄いことを意味し、
「濃い」とは空燃比が濃いことを意味している。 上記の判定結果に基づき、コントロールパワー
ユニツト回路１５を介してアクチユエータ１６に
電気信号が送られ、判定が「薄い」場合は前記気
化器のバイパス通路の制御弁の開度を調整してバ
イパス通路を通る空気流量を減少させて混合気の
空燃比を濃くする。判定が「濃い」場合は上述の
反対である。このようにフイードバツク制御する
ことによつて、λ＝1.02での制御が可能になる。 なお、上述の実施例では第１図の回路図におい
て、比較器１３には基準電圧発生回路１４を接続
してあり、従つて比較器１３では一つの設定レベ
ルでしか比較できないが、例えばエンジン回転数
を用いて設定レベルを変えてもよい。この場合
は、例えば低速低負荷域のエンジン運転時には上
述のλ1.02の制御を行ない、高速高負荷運転域に
は例えばλ0.98の制御を行ないたいという要望を
満たすことができる。具体的な回路は省略する
が、例えば特公昭52―13257号公報の第２図、第
７図に記載されたものでよい。また、エンジンの
加速，減速を検出して設定レベルを変えることも
でき、例えば回路としては上記公報の第２図，第
８図に記載されたものでよい。 なお、従来のごとく、λ1.0で制御したい場合
は、比較器９の出力を直接にコントロールパワー
ユニツト回路１５に印加し、オア回路１１からの
信号をキヤンセルすればよく、この切換はエンジ
ンの作動パラメータの信号に応じて行なえばよ
い。 第６図は、ガスセンサ４の熱電対線７の端子
を温度センサ１の熱電対線３の接合部に結線した
本発明の他の実施例を示すものである。この実施
例の利点として、Ｈ―Ｆ間からガスセンサ４と温
度センサ１との温度差が、Ｉ―Ｈ間から温度セン
サ１の温度がわかり、演算回路１２のうち温度差
を検出する部分が省略できる。 なお、温度センサ１のボデー部２とガスセンサ
４のボデー部５とは同一材料（TiO2）で構成し
てあるが、ボデー部２はSnO2に、ボデー部５は
TiO2にというごとく異種材料の組合せでもよい。 また、温度センサ１のボデー部２はガス感応型
の金属酸化物半導体組成でなくても例えばAl2O3
等で構成してもよい。あるいは金属保護管に絶縁
粉末を介して熱電対線を収容することで温度セン
サ１を構成することも可能である。 更に、熱電対線の代わりに高温サーミスタ素子
を使用することも可能である。この場合、サーミ
スタ素子の金属酸化物ボデーが排ガスの還元雰囲
気で変質しないようにボデー全面をガス不浸透性
の耐熱膜で覆う必要がある。また、酸化触媒も
Ptの他にPd，Ni，Cu等種々のものがある。 以上詳述したごとく、本発明においては、λ1.0
を除く他のλの制御が可能になり、例えばλ1.0よ
り小さいところ、あるいはλ1.0より大きいところ
での制御を行ないたいという要望を満足できる。
第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図、
第２図〜第５図は本発明の作動説明に供する特性
図、第６図は本発明の他の実施例を示す電気回路
図である。 １…温度センサ、３…熱電対線、４…ガスセン
サ、７…熱電対線、９…比較器、１０…基準電圧
発生回路、１５…コントロールパワーユニツト回
路、１２…演算回路、１３…比較器、１４…基準
電圧発生回路、１６…アクチユエータ。
第２図〜第５図は本発明の作動説明に供する特性
図、第６図は本発明の他の実施例を示す電気回路
図である。 １…温度センサ、３…熱電対線、４…ガスセン
サ、７…熱電対線、９…比較器、１０…基準電圧
発生回路、１５…コントロールパワーユニツト回
路、１２…演算回路、１３…比較器、１４…基準
電圧発生回路、１６…アクチユエータ。
Claims (1)
- １ 酸化触媒を担持することにより、排ガス中の
空気過剰率に対し、その値1.0でステツプ的な電
気抵抗変化を示すガスセンサを備えたガス成分検
出装置において、前記ガスセンサにより、その触
媒反応熱を加味された、空気過剰率の変化に対応
するとともにその値1.0で最大ピーク値を示す山
形特性の排ガス温度を測定し、一方別個の温度セ
ンサによつて空気過剰率の変化に対応した排ガス
温度を測定し、この両温度差を空気過剰率の変化
に対応して求め、この空気過剰率の変化に対応し
た温度差と前記ガスセンサによるステツプ的な電
気抵抗変化とにより、所定の空気過剰率に比べ値
が大きいか小さいかを求めることを特徴とするガ
ス検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11513980A JPS5739342A (en) | 1980-08-20 | 1980-08-20 | Method and apparatus for detecting gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11513980A JPS5739342A (en) | 1980-08-20 | 1980-08-20 | Method and apparatus for detecting gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5739342A JPS5739342A (en) | 1982-03-04 |
| JPS6356939B2 true JPS6356939B2 (ja) | 1988-11-09 |
Family
ID=14655245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11513980A Granted JPS5739342A (en) | 1980-08-20 | 1980-08-20 | Method and apparatus for detecting gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5739342A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000171422A (ja) | 1998-12-04 | 2000-06-23 | Fujikin Inc | ガス検出センサー |
| WO2001094925A1 (en) * | 1998-12-04 | 2001-12-13 | Fujikin Incorporated | Gas detection sensor |
| JP2002116172A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 湿度センサ |
-
1980
- 1980-08-20 JP JP11513980A patent/JPS5739342A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5739342A (en) | 1982-03-04 |
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