JP2016151556A - Gas sensor and concentration measurement apparatus - Google Patents
Gas sensor and concentration measurement apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016151556A JP2016151556A JP2015030706A JP2015030706A JP2016151556A JP 2016151556 A JP2016151556 A JP 2016151556A JP 2015030706 A JP2015030706 A JP 2015030706A JP 2015030706 A JP2015030706 A JP 2015030706A JP 2016151556 A JP2016151556 A JP 2016151556A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- temperature
- exhaust gas
- concentration
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
本発明は、排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を検出するガスセンサー、および、該ガスセンサーを備えた濃度測定装置に関する。 The present invention relates to a gas sensor that detects the concentration of hydrocarbons contained in exhaust gas, and a concentration measuring device that includes the gas sensor.
例えば特許文献１のように、ディーゼルエンジンの排気浄化装置として、燃料の主成分である炭化水素を還元剤に用いて窒素酸化物（以下、ＮＯｘという。）を選択的に還元するＨＣ−ＳＣＲ触媒（Ｈｙｄｒｏ Ｃａｒｂｏｎ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を用いたものがある。この排気浄化装置は、ＨＣ−ＳＣＲ触媒と、ＨＣ−ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスに燃料を添加する添加部とを備える。そして、添加部の添加した燃料でＮＯｘを還元することでＮＯｘの排出量を低減している。 For example, as disclosed in Patent Document 1, an HC-SCR catalyst that selectively reduces nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) using a hydrocarbon as a main component of a fuel as a reducing agent as an exhaust gas purification device for a diesel engine. Some use (Carbon Carbon-Selective Catalytic Reduction). This exhaust purification device includes an HC-SCR catalyst and an addition unit that adds fuel to exhaust gas flowing into the HC-SCR catalyst. And NOx discharge | emission amount is reduced by reducing NOx with the fuel which the addition part added.
ところで、上述した排気浄化装置においては、ＨＣ−ＳＣＲ触媒を通過した排気ガスに炭化水素が含まれていると、その炭化水素の分の燃料が無駄になってしまうおそれがある。こうした無駄な燃料の消費を抑えつつ、より多くのＮＯｘを低減するうえでは、例えば、ＨＣ−ＳＣＲ触媒を通過した排気ガスに炭化水素が残存しない程度に燃料添加量を調整することが求められる。これには、排気ガス中の炭化水素の濃度が変化してもその濃度を即時に測定可能な高い応答性を有するガスセンサーが必要である。 By the way, in the above-described exhaust purification device, if the exhaust gas that has passed through the HC-SCR catalyst contains hydrocarbons, there is a risk that the fuel for the hydrocarbons will be wasted. In order to reduce more NOx while suppressing such wasteful fuel consumption, for example, it is required to adjust the fuel addition amount so that hydrocarbons do not remain in the exhaust gas that has passed through the HC-SCR catalyst. This requires a highly responsive gas sensor that can immediately measure the concentration of hydrocarbons in the exhaust gas even when the concentration changes.
本発明は、排気ガス中の炭化水素の濃度変化に対する応答性が高いガスセンサー、および、該ガスセンサーを備えた濃度測定装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a gas sensor having high responsiveness to changes in the concentration of hydrocarbons in exhaust gas, and a concentration measuring device including the gas sensor.
上記課題を解決するガスセンサーは、第１の基板と、前記第１の基板に対して積層された第２の基板と、前記第１の基板に対して前記第２の基板の反対側に積層された第３の基板とを有するセンサー素子を備え、前記第１の基板には、排気ガスが流入する流入口と、前記第２の基板と前記第３の基板とによって画定されて前記流入口に流入した排気ガスを拡散する拡散室とが形成され、前記第２の基板には、前記拡散室内の排気ガスに含まれる炭化水素を酸化する酸化触媒と、前記酸化触媒の温度である触媒温度を検出する第１の検出部とが形成され、前記第３の基板には、前記拡散室内の排気ガスの温度である基準温度を検出する第２の検出部が形成されている。 A gas sensor that solves the above-described problem includes a first substrate, a second substrate that is stacked on the first substrate, and a stack on the opposite side of the second substrate with respect to the first substrate. A sensor element having a third substrate formed, wherein the first substrate is defined by the inlet through which exhaust gas flows, the second substrate, and the third substrate. A diffusion chamber for diffusing the exhaust gas flowing into the chamber, and an oxidation catalyst for oxidizing hydrocarbons contained in the exhaust gas in the diffusion chamber and a catalyst temperature that is a temperature of the oxidation catalyst are formed on the second substrate. And a second detector for detecting a reference temperature, which is a temperature of the exhaust gas in the diffusion chamber, is formed on the third substrate.
上記構成によれば、流入口から流入した排気ガスは拡散室にて拡散されたのち、排気ガス中の炭化水素が酸化触媒によって酸化される。これにより、酸化触媒の温度が排気ガス中の炭化水素の濃度に応じて変化する。そして、第１の検出部は酸化触媒の温度である触媒温度を検出し、第２の検出部は拡散室内の排気ガスの温度である基準温度を検出する。そのため、第１の検出部の検出した触媒温度と第２の検出部の検出した基準温度との温度差に基づき、排気ガス中の炭化水素の濃度を測定することができる。酸化触媒による炭化水素の酸化は反応速度が速いため、触媒温度も炭化水素の濃度に応じてすばやく変化する。その結果、炭化水素の濃度変化に対するガスセンサーの応答性を高めることができる。 According to the above configuration, the exhaust gas flowing in from the inlet is diffused in the diffusion chamber, and then the hydrocarbons in the exhaust gas are oxidized by the oxidation catalyst. Thereby, the temperature of an oxidation catalyst changes according to the density | concentration of the hydrocarbon in exhaust gas. The first detection unit detects the catalyst temperature that is the temperature of the oxidation catalyst, and the second detection unit detects the reference temperature that is the temperature of the exhaust gas in the diffusion chamber. Therefore, the hydrocarbon concentration in the exhaust gas can be measured based on the temperature difference between the catalyst temperature detected by the first detector and the reference temperature detected by the second detector. Since the oxidation rate of hydrocarbons by the oxidation catalyst is fast, the catalyst temperature also changes quickly according to the hydrocarbon concentration. As a result, the responsiveness of the gas sensor to changes in hydrocarbon concentration can be enhanced.
上記ガスセンサーにおいて、前記センサー素子がヒーターを備えることが好ましい。
上記構成によれば、ヒーターによってセンサー素子が加熱されることで酸化触媒の昇温が促進される。これにより、酸化触媒の活性状態が早期に実現される。
In the gas sensor, the sensor element preferably includes a heater.
According to the above configuration, the temperature of the oxidation catalyst is promoted by heating the sensor element with the heater. Thereby, the active state of an oxidation catalyst is implement | achieved early.
上記ガスセンサーにおいて、前記ヒーターが前記第１の基板に設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、第２の基板と第３の基板とによって挟まれている第１の基板にヒーターが設けられている。これにより、酸化触媒と拡散室内の排気ガスとの温度差を抑えつつ１つのヒーターで酸化触媒を昇温することができる。
In the gas sensor, the heater is preferably provided on the first substrate.
According to the above configuration, the heater is provided on the first substrate sandwiched between the second substrate and the third substrate. Thereby, the temperature of the oxidation catalyst can be raised by one heater while suppressing the temperature difference between the oxidation catalyst and the exhaust gas in the diffusion chamber.
上記ガスセンサーにおいて、前記第１の基板、前記第２の基板、および、前記第３の基板が多孔質材であることが好ましい。
上記構成によれば、拡散室に流入した排気ガスは、多孔質材である各基板が有する孔を通じて拡散室から流出する。これにより、拡散室には、流入口を通じて新たな排気ガスが順次流入する。その結果、ガスセンサーの応答性を高めることができる。
In the gas sensor, it is preferable that the first substrate, the second substrate, and the third substrate are porous materials.
According to the above configuration, the exhaust gas that has flowed into the diffusion chamber flows out of the diffusion chamber through the holes of each substrate that is a porous material. As a result, new exhaust gas sequentially flows into the diffusion chamber through the inlet. As a result, the responsiveness of the gas sensor can be improved.
上記課題を解決する濃度測定装置は、上述したガスセンサーと、前記第１の検出部が検出した前記触媒温度と前記第２の検出部が検出した前記基準温度との温度差に基づいて炭化水素の濃度を演算する濃度演算部とを備える。 A concentration measuring apparatus that solves the above-described problem is a hydrocarbon based on the gas sensor described above and a temperature difference between the catalyst temperature detected by the first detection unit and the reference temperature detected by the second detection unit. And a concentration calculation unit for calculating the concentration of.
上記構成の濃度測定装置は、炭化水素の濃度変化に対して高い応答性を有するガスセンサーを備えるとともに、第１の検出部の検出した触媒温度と第２の検出部の検出した基準温度との温度差に基づいて炭化水素の濃度を演算する。その結果、排気ガス中の炭化水素の濃度変化に対して高い応答性のもとで炭化水素の濃度を演算することができる。 The concentration measuring apparatus having the above-described configuration includes a gas sensor having high responsiveness to a change in hydrocarbon concentration, and includes a catalyst temperature detected by the first detection unit and a reference temperature detected by the second detection unit. The hydrocarbon concentration is calculated based on the temperature difference. As a result, it is possible to calculate the hydrocarbon concentration with high responsiveness to changes in the hydrocarbon concentration in the exhaust gas.
図１〜図７を参照して、ガスセンサー、および、該ガスセンサーを備えた濃度測定装置の一実施形態について説明する。以下に説明するガスセンサー、および、濃度測定装置は、例えばディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる炭化水素の濃度（以下、ＨＣ濃度という。）を測定するために用いられる。 1 to 7, an embodiment of a gas sensor and a concentration measuring device including the gas sensor will be described. The gas sensor and concentration measuring device described below are used for measuring the concentration of hydrocarbons (hereinafter referred to as HC concentration) contained in, for example, exhaust gas of a diesel engine.
（ガスセンサー）
図１〜図４を参照してガスセンサーについて説明する。このガスセンサーは、例えば、炭化水素を還元剤に用いてＮＯｘを還元するＨＣ−ＳＣＲ触媒の直後や排気ガスを昇温するバーナーの直後に設けられる。
(Gas sensor)
The gas sensor will be described with reference to FIGS. This gas sensor is provided, for example, immediately after an HC-SCR catalyst that reduces NOx using hydrocarbons as a reducing agent, or immediately after a burner that raises the temperature of exhaust gas.
図１に示すように、ガスセンサー１０のセンサー素子１１は、第１の基板１５と、第１の基板１５に対して積層された第２の基板２０と、第１の基板１５に対して第２の基板２０の反対側に積層された第３の基板３０とを備える。センサー素子１１は、第１の基板１５、第２の基板２０、および、第３の基板３０によって構成される積層構造体である。 As shown in FIG. 1, the sensor element 11 of the gas sensor 10 includes a first substrate 15, a second substrate 20 stacked on the first substrate 15, and a first substrate 15. And a third substrate 30 stacked on the opposite side of the second substrate 20. The sensor element 11 is a laminated structure including the first substrate 15, the second substrate 20, and the third substrate 30.
図２に示すように、第１の基板１５は、矩形板状に形成されており、互いに対向する一対の積層面１５ａ，１５ｂと、これら一対の積層面１５ａ，１５ｂを繋ぐ側面の１つである先端面１５ｃとを有する。第１の基板１５は、例えばコージェライトやアルミナといった絶縁性および耐熱性に優れたセラミック製の多孔質材である。第１の基板１５には、先端面１５ｃに形成された流入口１６に連続する拡散室１８が形成されている。拡散室１８は、一対の積層面１５ａ，１５ｂの双方に開口を有するとともに、流入口１６と断面積が略同じ部分と流入口１６よりも断面積が大きい部分とを有し、該流入口１６から流入した排気ガスを拡散する。また、第１の基板１５には、拡散室１８を取り囲むようにヒーター１９が内蔵されている。ヒーター１９は、厚み方向における中央に位置しており、電力が供給されることによって発熱し、後述する好適温度Ｔ１以上の温度までセンサー素子１１を昇温可能に構成されている。 As shown in FIG. 2, the first substrate 15 is formed in a rectangular plate shape, and has a pair of stacked surfaces 15 a and 15 b facing each other and one of the side surfaces connecting the pair of stacked surfaces 15 a and 15 b. A tip surface 15c. The first substrate 15 is a ceramic porous material having excellent insulation and heat resistance, such as cordierite and alumina. In the first substrate 15, a diffusion chamber 18 that is continuous with the inflow port 16 formed in the tip end surface 15 c is formed. The diffusion chamber 18 has openings on both of the pair of laminated surfaces 15a and 15b, and has a portion having substantially the same cross-sectional area as the inlet 16 and a portion having a larger cross-sectional area than the inlet 16, and the inlet 16 Diffuses exhaust gas flowing in from In addition, a heater 19 is built in the first substrate 15 so as to surround the diffusion chamber 18. The heater 19 is located in the center in the thickness direction, generates heat when electric power is supplied, and is configured to be able to raise the temperature of the sensor element 11 to a temperature equal to or higher than a suitable temperature T1 described later.
第２の基板２０は、矩形板状に形成されている。第２の基板２０は、例えばコージェライトやアルミナといった絶縁性および耐熱性に優れたセラミック製の多孔質材である。第２の基板２０は、第１の基板１５側に配線形成面２０ａを有する。この配線形成面２０ａには、例えば白金といった導体で構成されたプリント配線が形成されている。プリント配線は、図示されない一対の端子から長手方向に沿って延びる一対のリード部２２，２３と、一対のリード部２２，２３の先端部を接続する第１の感温部２４とを備える。第１の感温部２４は、第１の基板１５に第２の基板２０が積層された状態において第１の基板１５の拡散室１８を画定する第１の画定領域２５内に形成される。第１の感温部２４は、一対のリード部２２，２３よりも配線幅が細い測温抵抗体であって、後述する酸化触媒２６の温度を検出する第１の検出部として機能する。 The second substrate 20 is formed in a rectangular plate shape. The second substrate 20 is a ceramic porous material having excellent insulating properties and heat resistance, such as cordierite and alumina. The second substrate 20 has a wiring formation surface 20a on the first substrate 15 side. A printed wiring made of a conductor such as platinum is formed on the wiring forming surface 20a. The printed wiring includes a pair of lead portions 22 and 23 that extend in the longitudinal direction from a pair of terminals (not shown), and a first temperature sensing portion 24 that connects the tip portions of the pair of lead portions 22 and 23. The first temperature sensing unit 24 is formed in a first defined region 25 that defines the diffusion chamber 18 of the first substrate 15 in a state where the second substrate 20 is laminated on the first substrate 15. The first temperature sensing unit 24 is a resistance temperature detector having a wiring width narrower than that of the pair of lead portions 22 and 23, and functions as a first detection unit that detects the temperature of an oxidation catalyst 26 described later.
第２の基板２０には、第１の画定領域２５を含む先端部に、排気ガス中の酸素を酸化剤として炭化水素を酸化する酸化触媒２６がコーティングされている。酸化触媒２６は、第１の感温部２４に積層されている。酸化触媒２６は、炭化水素の酸化にともなう発熱によって触媒温度Ｔが変化する。そのため、酸化触媒２６の触媒温度Ｔは、拡散室１８内のＨＣ濃度Ｃｈｃが高いほど温度が高くなり、ＨＣ濃度Ｃｈｃが低いほど拡散室１８内の排気ガスの温度に近くなる。 The second substrate 20 is coated with an oxidation catalyst 26 that oxidizes hydrocarbons using oxygen in the exhaust gas as an oxidizing agent at the tip including the first defined region 25. The oxidation catalyst 26 is stacked on the first temperature sensing unit 24. In the oxidation catalyst 26, the catalyst temperature T changes due to heat generated by the oxidation of hydrocarbons. Therefore, the catalyst temperature T of the oxidation catalyst 26 increases as the HC concentration Chc in the diffusion chamber 18 increases, and approaches the temperature of the exhaust gas in the diffusion chamber 18 as the HC concentration Chc decreases.
酸化触媒２６は、粒子状の触媒担体と、触媒担体に担持された触媒金属とを有する。触媒担体の形成材料は、例えばゼオライトやアルミナ等である。触媒金属は、例えば白金、パラジウム、および、ロジウム等の白金系元素のうちの少なくとも１種である。触媒担体がゼオライトである場合、酸化触媒２６は、触媒金属イオンがゼオライトの陽イオンと置換したゼオライトの粒子で構成される。触媒担体がアルミナである場合、酸化触媒２６は、触媒金属を担持させたγ−アルミナの粒子、あるいは、触媒金属を担持させたθ−アルミナの粒子で構成される。この酸化触媒２６の活性温度域は、触媒温度Ｔが下限温度ＴＬ（例えば２００℃）以上であって上限温度ＴＨ（例えば６５０℃）以下の範囲である。 The oxidation catalyst 26 has a particulate catalyst carrier and a catalyst metal supported on the catalyst carrier. The material for forming the catalyst carrier is, for example, zeolite or alumina. The catalytic metal is at least one of platinum-based elements such as platinum, palladium, and rhodium. When the catalyst carrier is zeolite, the oxidation catalyst 26 is composed of zeolite particles in which the catalytic metal ions are replaced with the cations of the zeolite. When the catalyst carrier is alumina, the oxidation catalyst 26 is composed of γ-alumina particles supporting a catalyst metal or θ-alumina particles supporting a catalyst metal. The activation temperature range of the oxidation catalyst 26 is a range in which the catalyst temperature T is not less than the lower limit temperature TL (eg, 200 ° C.) and not more than the upper limit temperature TH (eg, 650 ° C.).
なお、活性状態にある酸化触媒２６は、触媒温度Ｔが高いほど単位時間あたりに酸化可能な炭化水素量が多くなる。そのため、酸化触媒２６は、ＨＣ濃度Ｃｈｃの測定範囲を確保するうえで下限温度ＴＬよりも高い好適温度Ｔ１（例えば３００℃）以上に維持されることが好ましい。 The oxidation catalyst 26 in the active state has a higher amount of hydrocarbon that can be oxidized per unit time as the catalyst temperature T is higher. Therefore, it is preferable that the oxidation catalyst 26 is maintained at a temperature equal to or higher than the suitable temperature T1 (for example, 300 ° C.) higher than the lower limit temperature TL in order to ensure the measurement range of the HC concentration Chc.
第３の基板３０は、矩形板状に形成されている。第３の基板３０は、例えばコージェライトやアルミナといった絶縁性および耐熱性に優れたセラミック製の多孔質材である。第３の基板３０は、第１の基板１５側に配線形成面３０ａを有する。この配線形成面３０ａには、例えば白金といった導体で構成されたプリント配線が形成されている。プリント配線は、図示されない一対の端子から長手方向に沿って延びる一対のリード部３２，３３と、一対のリード部３２，３３の先端部分を接続する第２の感温部３４とを備える。第２の感温部３４は、第１の基板１５に第３の基板３０が積層された状態において第１の基板１５の拡散室１８を画定する第２の画定領域３５内に形成される。第２の感温部３４は、一対のリード部３２，３３よりも配線幅が細い測温抵抗体であって、拡散室１８内の排気ガスの温度を検出する第２の検出部として機能する。 The third substrate 30 is formed in a rectangular plate shape. The third substrate 30 is a ceramic porous material having excellent insulating properties and heat resistance, such as cordierite and alumina. The third substrate 30 has a wiring formation surface 30a on the first substrate 15 side. A printed wiring made of a conductor such as platinum is formed on the wiring forming surface 30a. The printed wiring includes a pair of lead portions 32 and 33 extending in the longitudinal direction from a pair of terminals (not shown), and a second temperature sensing portion 34 connecting the tip portions of the pair of lead portions 32 and 33. The second temperature sensing unit 34 is formed in a second defined region 35 that defines the diffusion chamber 18 of the first substrate 15 in a state where the third substrate 30 is laminated on the first substrate 15. The second temperature sensing unit 34 is a resistance temperature detector having a wiring width narrower than that of the pair of lead portions 32 and 33 and functions as a second detection unit that detects the temperature of the exhaust gas in the diffusion chamber 18. .
図３に示すように、第２の基板２０は、第１の基板１５側の面における第１の画定領域２５以外の領域に絶縁性の接着剤が塗布されたのち、第１の基板１５の積層面１５ａに接着される。同様に、第３の基板３０は、配線形成面３０ａにおける第２の画定領域３５以外の領域に絶縁性の接着剤が塗布されたのち、第１の基板１５の積層面１５ｂに接着される。これにより、第１の基板１５の拡散室１８が第２の基板２０と第３の基板３０とによって画定され、拡散室１８には、酸化触媒２６が露出するとともに第１の感温部２４が酸化触媒２６を介して対向する。また、拡散室１８には、第２の感温部３４が露出する。 As shown in FIG. 3, the second substrate 20 is formed by applying an insulating adhesive to a region other than the first demarcating region 25 on the surface on the first substrate 15 side. Bonded to the laminated surface 15a. Similarly, the third substrate 30 is bonded to the laminated surface 15b of the first substrate 15 after an insulating adhesive is applied to a region other than the second defined region 35 on the wiring forming surface 30a. Thereby, the diffusion chamber 18 of the first substrate 15 is defined by the second substrate 20 and the third substrate 30, and the oxidation catalyst 26 is exposed to the diffusion chamber 18 and the first temperature sensing unit 24 is provided. Opposing through the oxidation catalyst 26. Further, the second temperature sensing part 34 is exposed in the diffusion chamber 18.
図４に示すように、上述したセンサー素子１１を備えるガスセンサー１０では、センサー素子１１の外側を流れる排気ガスの一部が流入口１６を通じて拡散室１８に流入する。拡散室１８に流入した排気ガスは、拡散室１８にて拡散されることで炭化水素の濃度分布が均一化され、活性状態にある酸化触媒２６によって炭化水素がすばやく酸化される。そのため、酸化触媒２６の触媒温度Ｔは、排気ガス中の炭化水素を酸化した分だけ、すなわちＨＣ濃度Ｃｈｃに応じた分だけ排気ガスの温度よりも高くなる。これにより、第１の感温部２４は、触媒温度Ｔに応じて抵抗値が変化する。一方、第２の感温部３４は、拡散室１８内の排気ガスの温度に応じて抵抗値が変化する。すなわち、第１の感温部２４と第２の感温部３４との間には、排気ガス中のＨＣ濃度Ｃｈｃに応じた温度差が生じる。そして、この温度差に基づいてＨＣ濃度Ｃｈｃを測定することができる。拡散室１８内の排気ガスは、多孔質材である各基板１５，２０，３０を通じてセンサー素子１１の外部に流出し、これにともなって拡散室１８には新たな排気ガスが順次流入する。 As shown in FIG. 4, in the gas sensor 10 including the sensor element 11 described above, a part of the exhaust gas flowing outside the sensor element 11 flows into the diffusion chamber 18 through the inflow port 16. The exhaust gas flowing into the diffusion chamber 18 is diffused in the diffusion chamber 18 to make the hydrocarbon concentration distribution uniform, and the hydrocarbon is quickly oxidized by the oxidation catalyst 26 in the active state. Therefore, the catalyst temperature T of the oxidation catalyst 26 becomes higher than the temperature of the exhaust gas by the amount corresponding to the oxidation of hydrocarbons in the exhaust gas, that is, the amount corresponding to the HC concentration Chc. Thereby, the resistance value of the first temperature sensing unit 24 changes according to the catalyst temperature T. On the other hand, the resistance value of the second temperature sensing unit 34 changes according to the temperature of the exhaust gas in the diffusion chamber 18. That is, a temperature difference corresponding to the HC concentration Chc in the exhaust gas is generated between the first temperature sensing unit 24 and the second temperature sensing unit 34. The HC concentration Chc can be measured based on this temperature difference. The exhaust gas in the diffusion chamber 18 flows out of the sensor element 11 through the respective substrates 15, 20, 30 that are porous materials, and new exhaust gas sequentially flows into the diffusion chamber 18 along with this.
上述したガスセンサー１０によれば、以下に示す作用効果が得られる。
（１）酸化触媒２６による炭化水素の酸化は反応速度が速いため、酸化触媒２６の触媒温度ＴもＨＣ濃度Ｃｈｃに応じてすばやく変化する。その結果、ＨＣ濃度Ｃｈｃの変化に対する応答性を高めることができる。
According to the gas sensor 10 described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the oxidation rate of hydrocarbons by the oxidation catalyst 26 is fast, the catalyst temperature T of the oxidation catalyst 26 also changes quickly according to the HC concentration Chc. As a result, responsiveness to changes in the HC concentration Chc can be enhanced.
（２）ここで、炭化水素の濃度を測定する方法としては例えば水素炎イオン化法がある。水素炎イオン化法を用いた測定装置は、装置自体が大型化してしまうばかりか、別途水素ガスを用意する必要があり、ディーゼル自動車に搭載することは現実的ではない。この点、上述したガスセンサー１０は、排気ガスが流れる排気通路内にセンサー素子１１を配置し、第１の感温部２４および第２の感温部３４の抵抗値を測定することでＨＣ濃度Ｃｈｃを測定可能である。その結果、ディーゼル自動車に搭載することも容易である。 (2) Here, as a method for measuring the hydrocarbon concentration, for example, there is a flame ionization method. The measuring apparatus using the hydrogen flame ionization method is not only realistic, but it is not realistic to install hydrogen gas in a diesel vehicle. In this regard, in the gas sensor 10 described above, the sensor element 11 is arranged in the exhaust passage through which the exhaust gas flows, and the HC concentration is measured by measuring the resistance values of the first temperature sensing unit 24 and the second temperature sensing unit 34. Chc can be measured. As a result, it can be easily mounted on a diesel vehicle.
（３）センサー素子１１は、第１の基板１５、第２の基板２０、および、第３の基板３０を積層した積層構造体である。そのため、センサー素子１１の組立作業が容易であり、製造コストが抑えられる。また、第２および第３の基板２０，３０における配線がプリント配線であることで、第２および第３の基板２０，３０を容易に作製することもできる。 (3) The sensor element 11 is a laminated structure in which the first substrate 15, the second substrate 20, and the third substrate 30 are laminated. Therefore, the assembly operation of the sensor element 11 is easy, and the manufacturing cost can be suppressed. In addition, since the wiring on the second and third substrates 20 and 30 is a printed wiring, the second and third substrates 20 and 30 can be easily manufactured.
（４）ヒーター１９に電力が供給されることにより、酸化触媒２６の昇温が促進される。その結果、酸化触媒２６の活性状態が早期に実現される。
（５）各基板１５，２０，３０のうちで中央に位置する第１の基板１５にヒーター１９が設けられている。そのため、１つのヒーター１９によって、酸化触媒２６および第１の感温部２４が形成された第２の基板２０と、第２の感温部３４が形成された第３の基板３０とを均等に加熱することができる。これにより、酸化触媒２６と拡散室１８内の排気ガスとの温度差を抑えつつ、酸化触媒２６の昇温が図られる。その結果、酸化触媒２６の活性直後にＨＣ濃度Ｃｈｃを測定したとしても、上記温度差に起因した測定誤差が抑えられる。特に、ヒーター１９は、各基板１５，２０，３０の積層方向における第１の感温部２４と第２の感温部３４の中間位置に位置している。そのため、上述した第１および第２の感温部２４，３４間における温度差が効果的に抑えられる。
(4) By supplying electric power to the heater 19, the temperature increase of the oxidation catalyst 26 is promoted. As a result, the active state of the oxidation catalyst 26 is realized at an early stage.
(5) The heater 19 is provided in the 1st board | substrate 15 located in the center among each board | substrate 15,20,30. Therefore, the single substrate 19 equally distributes the second substrate 20 on which the oxidation catalyst 26 and the first temperature sensing unit 24 are formed and the third substrate 30 on which the second temperature sensing unit 34 is formed. Can be heated. As a result, the temperature of the oxidation catalyst 26 is increased while suppressing the temperature difference between the oxidation catalyst 26 and the exhaust gas in the diffusion chamber 18. As a result, even if the HC concentration Chc is measured immediately after the activation of the oxidation catalyst 26, the measurement error due to the temperature difference is suppressed. In particular, the heater 19 is located at an intermediate position between the first temperature sensing unit 24 and the second temperature sensing unit 34 in the stacking direction of the substrates 15, 20, 30. Therefore, the temperature difference between the first and second temperature sensing parts 24 and 34 described above can be effectively suppressed.
（６）多孔質材である各基板１５，２０，３０を通じて拡散室１８内の排気ガスが流出することで、拡散室１８には流入口１６を通じて新たな排気ガスが流入する。これにより、拡散室１８に新たな排気ガスが順次流入することから、排気ガスの濃度変化に対する応答性を高めることができる。 (6) The exhaust gas in the diffusion chamber 18 flows out through the substrates 15, 20, and 30, which are porous materials, so that new exhaust gas flows into the diffusion chamber 18 through the inlet 16. As a result, new exhaust gas sequentially flows into the diffusion chamber 18, so that responsiveness to changes in exhaust gas concentration can be enhanced.
（７）各基板１５，２０，３０が多孔質材であることから、センサー素子１１の熱容量を小さくすることができる。そのため、ヒーター１９でセンサー素子１１を加熱する際には、少ない電力量でより高い温度までセンサー素子１１を昇温できる。また、第２の基板２０が多孔質材であることにより、第２の基板２０の熱容量が小さくなる。そのため、酸化触媒２６から第２の基板２０への伝熱量も少なくなり、酸化触媒２６から第２の基板２０への伝熱に起因した測定誤差も抑えられる。 (7) Since each board | substrate 15,20,30 is a porous material, the heat capacity of the sensor element 11 can be made small. Therefore, when the sensor element 11 is heated by the heater 19, the sensor element 11 can be heated to a higher temperature with a small amount of electric power. Moreover, since the 2nd board | substrate 20 is a porous material, the heat capacity of the 2nd board | substrate 20 becomes small. Therefore, the amount of heat transferred from the oxidation catalyst 26 to the second substrate 20 is reduced, and measurement errors due to heat transfer from the oxidation catalyst 26 to the second substrate 20 can be suppressed.
（８）酸化触媒２６は、第２の基板２０の先端部全体にコーティングされている。そのため、第１の画定領域２５にのみ酸化触媒２６が形成される場合に比べて、第２の基板２０に対して酸化触媒２６を容易に形成することができる。 (8) The oxidation catalyst 26 is coated on the entire tip of the second substrate 20. Therefore, the oxidation catalyst 26 can be easily formed on the second substrate 20 as compared with the case where the oxidation catalyst 26 is formed only in the first defined region 25.
（濃度測定装置）
図５〜図７を参照して、上述したガスセンサー１０を用いた濃度測定装置４０について説明する。図５に示すように、濃度測定装置４０は、上記ガスセンサー１０の他、第１の感温部２４の電気的特性を測定するための第１の測定器４１、第２の感温部３４の電気的特性を測定するための第２の測定器４２、濃度測定装置４０を統括制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４３、ヒーター１９に対して電力を供給可能な供給回路４４を備える。
(Concentration measuring device)
With reference to FIGS. 5-7, the density | concentration measuring apparatus 40 using the gas sensor 10 mentioned above is demonstrated. As shown in FIG. 5, the concentration measuring device 40 includes a first measuring device 41 and a second temperature sensing unit 34 for measuring the electrical characteristics of the first temperature sensing unit 24 in addition to the gas sensor 10. A second measuring device 42 for measuring the electrical characteristics of the control unit 40, an ECU (Electronic Control Unit) 43 for overall control of the concentration measuring device 40, and a supply circuit 44 capable of supplying power to the heater 19.
第１の測定器４１は、第１の感温部２４に対して定電流を供給する定電流源と第１の感温部２４に対する印加電圧を検出する電圧測定器とを備え、電圧測定器が検出した電圧を示す信号をＥＣＵ４３に出力する。 The first measuring instrument 41 includes a constant current source that supplies a constant current to the first temperature sensing unit 24 and a voltage measuring instrument that detects an applied voltage to the first temperature sensing unit 24. A signal indicating the voltage detected by is output to the ECU 43.
第２の測定器４２は、第２の感温部３４に対して定電流を供給する定電流源と第２の感温部３４に対する印加電圧を検出する電圧測定器とを備え、電圧測定器が検出した印加電圧を示す信号をＥＣＵ４３に出力する。 The second measuring device 42 includes a constant current source that supplies a constant current to the second temperature sensing unit 34 and a voltage measuring device that detects a voltage applied to the second temperature sensing unit 34. A signal indicating the applied voltage detected by is output to the ECU 43.
ＥＣＵ４３は、ＣＰＵと、各種制御プログラムやＨＣ濃度データといった各種データ等を記憶するＲＯＭと、各種演算過程において各種データが一時的に格納されるＲＡＭと、を備えたマイクロコンピューターを中心に構成される。ＥＣＵ４３は、濃度演算部として機能し、第１の測定器４１および第２の測定器４２からの信号とＲＯＭに格納された各種制御プログラムや各種データとに基づき、排気ガス中のＨＣ濃度Ｃｈｃを演算する濃度測定処理を実行する。 The ECU 43 is configured mainly by a microcomputer including a CPU, a ROM that stores various data such as various control programs and HC concentration data, and a RAM that temporarily stores various data in various arithmetic processes. . The ECU 43 functions as a concentration calculation unit, and calculates the HC concentration Chc in the exhaust gas based on signals from the first measuring device 41 and the second measuring device 42 and various control programs and various data stored in the ROM. The concentration measurement process to be calculated is executed.
ＥＣＵ４３は、第１の測定器４１における定電流源の定電流値と第１の測定器４１からの信号とに基づいて第１の感温部２４の抵抗値である第１抵抗値Ｒ１を演算し、その演算した第１抵抗値Ｒ１に基づいて酸化触媒２６の触媒温度Ｔを演算する。またＥＣＵ４３は、第２の測定器４２における定電流源の定電流値と第２の測定器４２からの信号とに基づいて第２の感温部３４の抵抗値である第２抵抗値Ｒ２を演算し、その演算した第２抵抗値Ｒ２に基づいて拡散室１８内の排気ガスの温度である基準温度Ｔｓを演算する。そしてＥＣＵ４３は、触媒温度Ｔと基準温度Ｔｓとの温度差ΔＴを演算し、その演算した温度差ΔＴに基づいて排気ガス中のＨＣ濃度Ｃｈｃを演算する。 The ECU 43 calculates a first resistance value R1, which is a resistance value of the first temperature sensing unit 24, based on the constant current value of the constant current source in the first measuring device 41 and the signal from the first measuring device 41. Then, the catalyst temperature T of the oxidation catalyst 26 is calculated based on the calculated first resistance value R1. Further, the ECU 43 calculates a second resistance value R2 that is a resistance value of the second temperature sensing unit 34 based on the constant current value of the constant current source in the second measuring device 42 and the signal from the second measuring device 42. Based on the calculated second resistance value R2, a reference temperature Ts that is the temperature of the exhaust gas in the diffusion chamber 18 is calculated. The ECU 43 calculates a temperature difference ΔT between the catalyst temperature T and the reference temperature Ts, and calculates an HC concentration Chc in the exhaust gas based on the calculated temperature difference ΔT.
図６に、予め行った実験やシミュレーションの結果に基づく温度差ΔＴとＨＣ濃度Ｃｈｃとの関係を示す。図６に示すように温度差ΔＴとＨＣ濃度Ｃｈｃとは比例関係にある。ＥＣＵ４３は、図６に示されるＨＣ濃度データ、すなわち温度差ΔＴの各々に対してＨＣ濃度Ｃｈｃが一義的に規定されたＨＣ濃度データをＲＯＭに格納している。ＥＣＵ４３は、温度差ΔＴに対応するＨＣ濃度ＣｈｃをＨＣ濃度データから読み出すことによりＨＣ濃度Ｃｈｃを演算する。 FIG. 6 shows the relationship between the temperature difference ΔT and the HC concentration Chc based on the results of experiments and simulations performed in advance. As shown in FIG. 6, the temperature difference ΔT and the HC concentration Chc are in a proportional relationship. The ECU 43 stores the HC concentration data shown in FIG. 6, that is, the HC concentration data in which the HC concentration Chc is uniquely defined for each temperature difference ΔT in the ROM. The ECU 43 calculates the HC concentration Chc by reading out the HC concentration Chc corresponding to the temperature difference ΔT from the HC concentration data.
供給回路４４は、図示されない電源装置からヒーター１９に対して電力を供給可能に構成されており、ＥＣＵ４３からの制御信号に応じてヒーター１９に対して電力を供給する。ＥＣＵ４３は、上記触媒温度Ｔに基づいて、ヒーター１９に対して電力を供給する制御信号であるＯＮ信号、あるいは、ヒーター１９に対する電力の供給を遮断する制御信号であるＯＦＦ信号を供給回路４４に出力する。 The supply circuit 44 is configured to be able to supply power to the heater 19 from a power supply device (not shown), and supplies power to the heater 19 in accordance with a control signal from the ECU 43. Based on the catalyst temperature T, the ECU 43 outputs to the supply circuit 44 an ON signal that is a control signal for supplying power to the heater 19 or an OFF signal that is a control signal for cutting off the supply of power to the heater 19. To do.
図７を参照して、ＥＣＵ４３が実行する濃度測定処理について説明する。なお、ＥＣＵ４３は、濃度測定処理を繰り返し実行する。
図７に示すように、ＥＣＵ４３は、まず、第１抵抗値Ｒ１に基づいて触媒温度Ｔを演算するとともに第２抵抗値Ｒ２に基づいて基準温度Ｔｓを演算する（ステップＳ１１）。次にＥＣＵ４３は、ステップＳ１１において演算した触媒温度Ｔが好適温度Ｔ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
A concentration measurement process executed by the ECU 43 will be described with reference to FIG. Note that the ECU 43 repeatedly executes the concentration measurement process.
As shown in FIG. 7, the ECU 43 first calculates the catalyst temperature T based on the first resistance value R1 and calculates the reference temperature Ts based on the second resistance value R2 (step S11). Next, the ECU 43 determines whether or not the catalyst temperature T calculated in step S11 is less than the preferred temperature T1 (step S12).
触媒温度Ｔが好適温度Ｔ１未満であるとき（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４３は、ヒーター１９をＯＮ状態に制御する（ステップＳ１３）。これにより、センサー素子１１が加熱され、酸化触媒２６が昇温される。そしてＥＣＵ４３は、触媒温度Ｔが好適温度Ｔ１以上になるまでステップＳ１１とステップＳ１２との処理を繰り返し実行する。 When the catalyst temperature T is less than the preferred temperature T1 (step S12: YES), the ECU 43 controls the heater 19 to be in an ON state (step S13). Thereby, the sensor element 11 is heated and the oxidation catalyst 26 is heated. Then, the ECU 43 repeatedly executes the processes of step S11 and step S12 until the catalyst temperature T becomes equal to or higher than the suitable temperature T1.
一方、触媒温度Ｔが好適温度Ｔ１以上であるとき（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ４３は、ヒーター１９をＯＦＦ状態に制御する（ステップＳ１４）。そして、ＥＣＵ４３は、ステップＳ１１において演算した触媒温度Ｔと基準温度Ｔｓとの温度差ΔＴを演算し（ステップＳ１５）、その温度差ΔＴに対応付けられたＨＣ濃度ＣｈｃをＨＣ濃度データから読み出すことによりＨＣ濃度Ｃｈｃを演算する（ステップＳ１６）。 On the other hand, when the catalyst temperature T is equal to or higher than the preferred temperature T1 (step S12: NO), the ECU 43 controls the heater 19 to the OFF state (step S14). Then, the ECU 43 calculates the temperature difference ΔT between the catalyst temperature T calculated in step S11 and the reference temperature Ts (step S15), and reads the HC concentration Chc associated with the temperature difference ΔT from the HC concentration data. The HC concentration Chc is calculated (step S16).
上記濃度測定装置４０によれば、以下に列挙する作用効果が得られる。
（１）触媒温度Ｔが好適温度Ｔ１未満のときにヒーター１９がＯＮ状態に制御され、触媒温度Ｔが好適温度Ｔ１以上のときにＨＣ濃度Ｃｈｃが演算される。これにより、触媒温度Ｔが好適温度Ｔ１以上に維持されやすくなることで、ＨＣ濃度Ｃｈｃの測定範囲を確保しつつ、ＨＣ濃度Ｃｈｃの精度を高めることができる。
According to the concentration measuring device 40, the following effects can be obtained.
(1) When the catalyst temperature T is lower than the preferred temperature T1, the heater 19 is controlled to be in the ON state, and when the catalyst temperature T is equal to or higher than the preferred temperature T1, the HC concentration Chc is calculated. As a result, the catalyst temperature T is easily maintained at the preferred temperature T1 or higher, so that the accuracy of the HC concentration Chc can be increased while ensuring the measurement range of the HC concentration Chc.
（２）例えば、燃料を還元剤としてＮＯｘを還元するＨＣ−ＳＣＲ触媒を搭載したディーゼル自動車に濃度測定装置４０を搭載することにより、ＨＣ−ＳＣＲ触媒を通過した排気ガスにおけるＨＣ濃度Ｃｈｃを高い応答性のもとで測定することができる。そのため、例えば、ＨＣ−ＳＣＲ触媒に対する燃料供給量が過剰であると判断される場合に燃料供給量を少なくすることで、ＨＣ−ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘの還元量を確保しつつ燃料消費量を抑えることができる。また例えば、燃料供給量を増量可能であると判断される場合に燃料供給量を増量することで、ＨＣ−ＳＣＲ触媒において、より多くのＮＯｘを還元することができる。 (2) For example, by installing the concentration measuring device 40 in a diesel vehicle equipped with an HC-SCR catalyst that reduces NOx using fuel as a reducing agent, the HC concentration Chc in the exhaust gas that has passed through the HC-SCR catalyst is highly responsive. It can be measured under sex. Therefore, for example, by reducing the fuel supply amount when it is determined that the fuel supply amount to the HC-SCR catalyst is excessive, the fuel consumption amount can be suppressed while ensuring the reduction amount of NOx in the HC-SCR catalyst. Can do. Further, for example, when it is determined that the fuel supply amount can be increased, by increasing the fuel supply amount, more NOx can be reduced in the HC-SCR catalyst.
（３）例えば、排気ガスを昇温するバーナーを排気通路に備えたディーゼル自動車に濃度測定装置４０を搭載することにより、バーナーの下流における排気ガスのＨＣ濃度Ｃｈｃを高い応答性のもとで演算することができる。そのため、燃焼状態にあるバーナーが失火したときには、バーナーの下流におけるＨＣ濃度Ｃｈｃが上昇することから、こうしたバーナーの失火を高い確度の下で検出することができる。 (3) For example, by installing the concentration measuring device 40 in a diesel vehicle equipped with a burner for raising the temperature of the exhaust gas in the exhaust passage, the HC concentration Chc of the exhaust gas downstream of the burner is calculated with high responsiveness. can do. Therefore, when the burner in the combustion state misfires, the HC concentration Chc on the downstream side of the burner increases, so that such misfire of the burner can be detected with high accuracy.
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・センサー素子１１の各基板１５，２０，３０の全てが多孔質材でなくともよい。こうした場合、センサー素子１１には、拡散室１８に連通する流出口が形成される。
In addition, the said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
All of the substrates 15, 20, and 30 of the sensor element 11 need not be porous materials. In such a case, an outlet that communicates with the diffusion chamber 18 is formed in the sensor element 11.
・上記実施形態では、センサー素子１１の各基板１５，２０，３０を多孔質材で構成した。これに限らず、各基板１５，２０，３０の少なくとも１つを多孔質材で構成することにより、多孔質材である基板を通じて拡散室１８内の排気ガスが流出する。すなわち、拡散室１８に連通する流出口を別途設けることなく、拡散室１８に対して順次排気ガスを流入させることができる。 In the above embodiment, the substrates 15, 20, and 30 of the sensor element 11 are made of a porous material. However, the exhaust gas in the diffusion chamber 18 flows out through the substrate that is a porous material by forming at least one of the substrates 15, 20, and 30 with a porous material. That is, the exhaust gas can be sequentially introduced into the diffusion chamber 18 without separately providing an outlet that communicates with the diffusion chamber 18.
・ガスセンサー１０は、センサー素子１１を加熱するヒーター１９を備えていればよく、ヒーター１９の設置位置は、第１の基板１５に限られない。例えばヒーター１９は、全ての基板１５，２０，３０に対して各別のヒーター１９が設置されてもよい。こうした構成によれば、酸化触媒２６と拡散室１８内の排気ガスとの温度差を抑えつつ、センサー素子１１全体を早期に昇温させることができる。また、ヒーター１９は、第２の基板２０のみに設置されていてもよい。こうした構成によれば、少ない電力量でより高い温度まで酸化触媒２６の昇温させることができる。 The gas sensor 10 only needs to include a heater 19 that heats the sensor element 11, and the installation position of the heater 19 is not limited to the first substrate 15. For example, the heater 19 may be provided with a separate heater 19 for all the substrates 15, 20, 30. According to such a configuration, it is possible to quickly raise the temperature of the entire sensor element 11 while suppressing a temperature difference between the oxidation catalyst 26 and the exhaust gas in the diffusion chamber 18. Further, the heater 19 may be provided only on the second substrate 20. According to such a configuration, the temperature of the oxidation catalyst 26 can be raised to a higher temperature with a small amount of electric power.
・ヒーターは、拡散室１８内に位置する部分である排気ガス加熱部を有していてもよい。これにより、ヒーターがＯＮ状態にあるときに拡散室１８内の排気ガスが直接的に加熱されることで、拡散室１８内の排気ガスに起因した酸化触媒２６の温度低下が抑えられる。また、ヒーターの一部が拡散室１８内に位置することによって、例えば拡散室１８を取り囲む矩形状にヒーターを引き回すことも可能であり、ヒーターの形状に関する自由度も向上する。例えば、図８に示すヒーター４５のように、ヒーターは、流入口１６に流入した直後の排気ガスを加熱する排気ガス加熱部４５ａを有していてもよい。こうした構成によれば、流入口１６に流入した直後の排気ガスが加熱されることで、拡散室１８内の排気ガスに起因した酸化触媒２６の温度低下が効果的に抑えられる。 The heater may have an exhaust gas heating unit that is a part located in the diffusion chamber 18. Thereby, when the heater is in the ON state, the exhaust gas in the diffusion chamber 18 is directly heated, so that the temperature decrease of the oxidation catalyst 26 due to the exhaust gas in the diffusion chamber 18 is suppressed. Further, since a part of the heater is located in the diffusion chamber 18, it is possible to draw the heater in a rectangular shape surrounding the diffusion chamber 18, for example, and the degree of freedom regarding the shape of the heater is improved. For example, like the heater 45 illustrated in FIG. 8, the heater may include an exhaust gas heating unit 45 a that heats the exhaust gas immediately after flowing into the inlet 16. According to such a configuration, the exhaust gas immediately after flowing into the inlet 16 is heated, so that the temperature decrease of the oxidation catalyst 26 due to the exhaust gas in the diffusion chamber 18 can be effectively suppressed.
・センサー素子１１は、ヒーター１９を備えていなくてもよい。この場合、酸化触媒２６は、センサー素子１１の外部を流れる排気ガス、および、拡散室１８に流入した排気ガスに加熱され、触媒温度Ｔが下限温度ＴＬに到達すると炭化水素の酸化が開始される。 The sensor element 11 may not include the heater 19. In this case, the oxidation catalyst 26 is heated by the exhaust gas flowing outside the sensor element 11 and the exhaust gas flowing into the diffusion chamber 18, and the oxidation of the hydrocarbon is started when the catalyst temperature T reaches the lower limit temperature TL. .
・酸化触媒２６は、第２の基板２０における第１の画定領域２５にコーティングされていればよく、第２の基板２０の先端部全体にコーティングされていなくともよい。こうした構成によれば、酸化触媒２６による拡散室１８内の炭化水素の酸化を確保しつつ、ガスセンサー１０に使用される触媒量を抑えることができる。 The oxidation catalyst 26 may be coated on the first defined region 25 of the second substrate 20 and may not be coated on the entire front end portion of the second substrate 20. According to such a configuration, the amount of catalyst used in the gas sensor 10 can be suppressed while ensuring the oxidation of hydrocarbons in the diffusion chamber 18 by the oxidation catalyst 26.
・第１の感温部２４は、触媒温度Ｔに応じて電気的特性が変化するものであればよく、測温抵抗体に限らず、サーミスタや熱電対で構成されてもよい。例えば第１の感温部２４が熱電対である場合、第１の測定器４１は、第１の感温部２４における起電力を測定する。なお、第２の感温部３４についても同様である。 -The 1st temperature sensing part 24 should just be a thing in which an electrical characteristic changes according to the catalyst temperature T, and may be comprised not only with a temperature measuring resistor but with a thermistor and a thermocouple. For example, when the first temperature sensing unit 24 is a thermocouple, the first measuring device 41 measures the electromotive force in the first temperature sensing unit 24. The same applies to the second temperature sensing unit 34.
・濃度測定装置４０は、触媒温度Ｔが下限温度ＴＬ以上であるときにＨＣ濃度Ｃｈｃを演算すればよい。そのため、濃度測定装置４０は、濃度測定処理のステップＳ１２において、触媒温度Ｔが下限温度ＴＬ以上であることを条件としてＨＣ濃度Ｃｈｃを演算してもよい。このとき、ヒーター１９のＯＦＦ条件は、触媒温度Ｔが下限温度ＴＬ以上であることであってもよいし、触媒温度Ｔが好適温度Ｔ１以上であることであってもよい。 The concentration measuring device 40 may calculate the HC concentration Chc when the catalyst temperature T is equal to or higher than the lower limit temperature TL. Therefore, the concentration measuring device 40 may calculate the HC concentration Chc on condition that the catalyst temperature T is equal to or higher than the lower limit temperature TL in step S12 of the concentration measuring process. At this time, the OFF condition of the heater 19 may be that the catalyst temperature T is equal to or higher than the lower limit temperature TL, or that the catalyst temperature T is equal to or higher than the suitable temperature T1.
・濃度測定装置４０は、排気ガス中の炭化水素の濃度を測定するものであり、ディーゼルエンジンを搭載した自動車に限らず、ガソリンエンジンや天然ガスエンジンを搭載した自動車に適用されてもよい。 The concentration measuring device 40 measures the concentration of hydrocarbons in the exhaust gas, and may be applied not only to a vehicle equipped with a diesel engine but also to a vehicle equipped with a gasoline engine or a natural gas engine.
１０…ガスセンサー、１１…センサー素子、１５…第１の基板、１５ａ，１５ｂ…積層面、１５ｃ…先端面、１６…流入口、１８…拡散室、１９…ヒーター、２０…第２の基板、２０ａ…配線形成面、２２，２３…リード部、２４…感温部、２４…第１の感温部、２５…第１の画定領域、２６…酸化触媒、３０…第３の基板、３０ａ…配線形成面、３２，３３…リード部、３４…第２の感温部、３５…第２の画定領域、４０…濃度測定装置、４１…第１の測定器、４２…第２の測定器、４３…ＥＣＵ、４４…供給回路、４５…ヒーター、４５ａ…排気ガス加熱部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gas sensor, 11 ... Sensor element, 15 ... 1st board | substrate, 15a, 15b ... Laminated surface, 15c ... Front end surface, 16 ... Inlet, 18 ... Diffusion chamber, 19 ... Heater, 20 ... 2nd board | substrate, 20a ... wiring formation surface, 22, 23 ... lead part, 24 ... temperature sensing part, 24 ... first temperature sensing part, 25 ... first defined region, 26 ... oxidation catalyst, 30 ... third substrate, 30a ... Wiring forming surface, 32, 33 ... lead portion, 34 ... second temperature sensing portion, 35 ... second defined region, 40 ... concentration measuring device, 41 ... first measuring device, 42 ... second measuring device, 43 ... ECU, 44 ... supply circuit, 45 ... heater, 45a ... exhaust gas heating unit.
Claims (5)
前記第１の基板には、排気ガスが流入する流入口と、前記第２の基板と前記第３の基板とによって画定されて前記流入口に流入した排気ガスを拡散する拡散室とが形成され、
前記第２の基板には、前記拡散室内の排気ガスに含まれる炭化水素を酸化する酸化触媒と、前記酸化触媒の温度である触媒温度を検出する第１の検出部とが形成され、
前記第３の基板には、前記拡散室内の排気ガスの温度である基準温度を検出する第２の検出部が形成されているガスセンサー。 A first substrate; a second substrate stacked on the first substrate; and a third substrate stacked on the opposite side of the second substrate with respect to the first substrate. With sensor elements,
The first substrate is formed with an inflow port through which exhaust gas flows, and a diffusion chamber that is defined by the second substrate and the third substrate and diffuses the exhaust gas that has flowed into the inflow port. ,
An oxidation catalyst that oxidizes hydrocarbons contained in the exhaust gas in the diffusion chamber and a first detection unit that detects a catalyst temperature that is a temperature of the oxidation catalyst are formed on the second substrate,
A gas sensor in which a second detection unit for detecting a reference temperature which is a temperature of exhaust gas in the diffusion chamber is formed on the third substrate.
請求項１に記載のガスセンサー。 The gas sensor according to claim 1, wherein the sensor element includes a heater.
請求項２に記載のガスセンサー。 The gas sensor according to claim 2, wherein the heater is provided on the first substrate.
請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサー。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the first substrate, the second substrate, and the third substrate are porous materials.
前記第１の検出部が検出した前記触媒温度と前記第２の検出部が検出した前記基準温度との温度差に基づいて炭化水素の濃度を演算する濃度演算部とを備える濃度測定装置。 A gas sensor according to any one of claims 1 to 4,
A concentration measurement apparatus comprising: a concentration calculation unit that calculates a hydrocarbon concentration based on a temperature difference between the catalyst temperature detected by the first detection unit and the reference temperature detected by the second detection unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015030706A JP6548906B2 (en) | 2015-02-19 | 2015-02-19 | Gas sensor and concentration measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015030706A JP6548906B2 (en) | 2015-02-19 | 2015-02-19 | Gas sensor and concentration measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016151556A true JP2016151556A (en) | 2016-08-22 |
| JP6548906B2 JP6548906B2 (en) | 2019-07-24 |
Family
ID=56695470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015030706A Active JP6548906B2 (en) | 2015-02-19 | 2015-02-19 | Gas sensor and concentration measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6548906B2 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6478149A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-23 | Riken Kk | Oxygen sensor |
| JPH05507988A (en) * | 1990-06-27 | 1993-11-11 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | A method for protecting an exhaust gas purification catalyst and a calorific value sensor for carrying out the method |
| JPH06235712A (en) * | 1992-12-24 | 1994-08-23 | Robert Bosch Gmbh | Sensor for measuring component of mixed gas and manufacture thereof |
| JPH0915186A (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-17 | Ngk Insulators Ltd | Combustible gas sensor and detection of deterioration of catalyst |
| JPH10115597A (en) * | 1996-10-15 | 1998-05-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas sensor |
| JPH10197471A (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-31 | Ford Global Technol Inc | Method for modulating gas sample for calorific gas sensor |
| JPH11190709A (en) * | 1997-10-11 | 1999-07-13 | Heraeus Sensor Nite Internatl | Method for monitoring functionality of catalyst |
| JP2004093361A (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Takako Mori | Co sensor |
-
2015
- 2015-02-19 JP JP2015030706A patent/JP6548906B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6478149A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-23 | Riken Kk | Oxygen sensor |
| JPH05507988A (en) * | 1990-06-27 | 1993-11-11 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | A method for protecting an exhaust gas purification catalyst and a calorific value sensor for carrying out the method |
| JPH06235712A (en) * | 1992-12-24 | 1994-08-23 | Robert Bosch Gmbh | Sensor for measuring component of mixed gas and manufacture thereof |
| JPH0915186A (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-17 | Ngk Insulators Ltd | Combustible gas sensor and detection of deterioration of catalyst |
| JPH10115597A (en) * | 1996-10-15 | 1998-05-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas sensor |
| JPH10197471A (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-31 | Ford Global Technol Inc | Method for modulating gas sample for calorific gas sensor |
| JPH11190709A (en) * | 1997-10-11 | 1999-07-13 | Heraeus Sensor Nite Internatl | Method for monitoring functionality of catalyst |
| JP2004093361A (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Takako Mori | Co sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6548906B2 (en) | 2019-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5922287A (en) | Combustible gas sensor and method for detecting deterioration of catalyst | |
| US10036724B2 (en) | Gas sensor | |
| JP6744231B2 (en) | Catalyst deterioration diagnosis method and catalyst deterioration diagnosis system | |
| JP5367044B2 (en) | Gas sensor element and gas sensor for internal combustion engine | |
| JP4788707B2 (en) | Air-fuel ratio sensor and control device for internal combustion engine | |
| JP2018054545A (en) | Gas sensor, catalyst diagnosis system and catalyst diagnostic method | |
| JPH08271476A (en) | Method and apparatus for measuring specified gas component in gas to be measured | |
| CN105829879A (en) | Gas sensor for detecting concentration of specific gas component | |
| JP6909706B2 (en) | Gas sensor | |
| JP2002310987A (en) | Gas sensor element | |
| JP4680276B2 (en) | Gas sensor element | |
| WO2021166549A1 (en) | Gas sensor element | |
| JP5058224B2 (en) | NOx sensor | |
| JP3481344B2 (en) | Method for detecting deterioration of exhaust gas purifying catalyst and system therefor | |
| WO2020145042A1 (en) | Gas concentration detection device | |
| JP5119212B2 (en) | Ammonia concentration detection method | |
| JPH11344466A (en) | Heater control device of gas concentration sensor | |
| JP6548906B2 (en) | Gas sensor and concentration measuring device | |
| JP2005106817A (en) | Sensor element | |
| JP2003156470A (en) | Gas sensor element and detection method of gas concentration | |
| JP2005121666A (en) | Nox sensor | |
| JP2004151017A (en) | Multilayer gas sensing element | |
| JP7075817B2 (en) | Gas sensor | |
| JP2017133940A (en) | Gas sensor unit | |
| JP2017203696A (en) | Gas sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180115 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181225 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190125 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190529 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190626 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6548906 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |