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JP2003344353A - Gas treatment equipment - Google Patents

Gas treatment equipment

Info

Publication number
JP2003344353A
JP2003344353A JP2002155376A JP2002155376A JP2003344353A JP 2003344353 A JP2003344353 A JP 2003344353A JP 2002155376 A JP2002155376 A JP 2002155376A JP 2002155376 A JP2002155376 A JP 2002155376A JP 2003344353 A JP2003344353 A JP 2003344353A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
pump cell
gas
oxygen
applied voltage
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
Application number
JP2002155376A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4134600B2 (en
Inventor
Shinji Ikeda
慎治 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JP2003344353A publication Critical patent/JP2003344353A/en
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Publication of JP4134600B2 publication Critical patent/JP4134600B2/en
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To keep a normal function for a long time without being affected by aging concerning a gas treatment equipment being suitable for detecting NOx concentration in an exhaust gas. <P>SOLUTION: A gas treatment chamber 18 for leading the exhaust gas is provided. When a specific voltage is applied, oxygen is discharged from the gas treatment chamber 18 and at the same time a pump cell 28 for circulating current corresponding to the discharge amount of oxygen is provided. Voltage current characteristics in the pump cell 28 are detected. From the detected voltage current characteristics, an optimum applied voltage to be applied to the pump cell 28 is determined. The determined optimum applied voltage is applied to the pump cell 28, and a gas concentration measuring apparatus 10 is activated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス処理装置に係
り、特に、車両に搭載される内燃機関から排出される排
気ガス中のNOx濃度を検出するうえで好適なガス処理装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas treatment device, and more particularly to a gas treatment device suitable for detecting NOx concentration in exhaust gas discharged from an internal combustion engine mounted on a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば特開平11−14593号
公報に開示されるように、排気ガス中に含まれるNOx濃
度を検出するための装置が知られている。上記従来の装
置は、排気ガスが導かれるガス室を備えている。ガス室
には、ガスの流れに対して直列に配置された2つの素子
が配置されている。上流側の素子は、所定の電圧が印加
されることにより、ガス室内部の酸素をポンピングして
排出する機能を有している。この素子によれば、排気ガ
ス中に含まれる酸素をガス室から排出して、その下流側
に、酸素を含まない排気ガスを流通させることができ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus for detecting the NOx concentration contained in exhaust gas is known, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-14593. The conventional device described above includes a gas chamber into which exhaust gas is introduced. Two elements arranged in series with respect to the gas flow are arranged in the gas chamber. The element on the upstream side has a function of pumping and discharging oxygen in the gas chamber when a predetermined voltage is applied. According to this element, oxygen contained in the exhaust gas can be discharged from the gas chamber, and the exhaust gas containing no oxygen can be circulated on the downstream side.

【0003】ガス室に配置された下流側の素子は、排気
ガス中に含まれるNOxを窒素と酸素に分解すると共に、
ガス室内の酸素をポンピングして排出する機能を有して
いる。ガス室内の酸素がポンピングされる際に、下流側
の素子には、そのポンピング量に応じた電流が流通す
る。従って、その電流値を検出すれば、下流側の素子に
よりポンピングされている酸素量を検知することができ
る。
A downstream element disposed in the gas chamber decomposes NOx contained in the exhaust gas into nitrogen and oxygen, and
It has a function of pumping and discharging oxygen in the gas chamber. When oxygen in the gas chamber is pumped, a current corresponding to the pumping amount flows through the element on the downstream side. Therefore, if the current value is detected, the amount of oxygen pumped by the element on the downstream side can be detected.

【0004】上記従来の装置において、下流側の素子の
周辺には、酸素を含まない排気ガスが到達する。従っ
て、この素子がポンピングする酸素は、NOxの分解によ
り生じた酸素だけである。このため、上記従来の装置に
よれば、下流側の素子を流れる電流を検知することで、
ガス室中のNOx濃度、すなわち、排気ガス中のNOx濃度を
検知することができる。以上説明した通り、上述した従
来の装置によれば、酸素とNOxとが混在している排気ガ
スを対象として、その内部に含まれているNOx濃度を検
出することができる。
In the above conventional apparatus, oxygen-free exhaust gas reaches the periphery of the downstream element. Therefore, the only oxygen pumped by this element is the oxygen produced by the decomposition of NOx. Therefore, according to the conventional device, by detecting the current flowing through the element on the downstream side,
It is possible to detect the NOx concentration in the gas chamber, that is, the NOx concentration in the exhaust gas. As described above, according to the above-mentioned conventional device, the NOx concentration contained in the exhaust gas in which oxygen and NOx are mixed can be detected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
装置において、ガス室に配置される上流側の素子は、適
切な電圧印加を受けている場合に限り、ガス室内に存在
する酸素を適正に排出する。すなわち、その印加電圧が
不足している場合は、ガス室中の酸素の一部がポンピン
グされずに残存し、下流側の素子の周辺に酸素を含むガ
スが到達する事態が生ずる。この場合、下流側の素子を
流れる電流がNOx濃度に対応した値とならないため、NOx
濃度を精度良く検出することができなくなる。
By the way, in the above-mentioned conventional apparatus, the element on the upstream side arranged in the gas chamber properly controls oxygen existing in the gas chamber only when an appropriate voltage is applied. Discharge. That is, when the applied voltage is insufficient, a part of oxygen in the gas chamber remains without being pumped, and the gas containing oxygen reaches the periphery of the element on the downstream side. In this case, the current flowing through the element on the downstream side does not have a value corresponding to the NOx concentration, so NOx
The concentration cannot be detected accurately.

【0006】一方、上流側の素子に印加される電圧が過
剰である場合は、上流側の素子により排気ガス中のNOx
が分解され、排気ガス中のNOxの一部が下流側の素子の
周辺まで到達しない事態が生ずる。この場合も、下流側
の素子を流れる電流が排気ガス中のNOx濃度に対応しな
い値となるため、NOx濃度を精度良く検出することがで
きない。
On the other hand, when the voltage applied to the upstream element is excessive, NOx in the exhaust gas is exhausted by the upstream element.
Is decomposed and a part of NOx in the exhaust gas does not reach the periphery of the downstream element. In this case as well, the current flowing through the element on the downstream side does not correspond to the NOx concentration in the exhaust gas, so the NOx concentration cannot be detected accurately.

【0007】従って、上記従来の装置において、排気ガ
ス中のNOx濃度を精度良く検出するためには、上流側の
素子に対して、適正な電圧を印加することが必要であ
る。しかしながら、そのような適正な電圧は、上流側の
素子の経時変化に伴って変化する。このため、上記従来
の装置においては、時間の経過と共に、上流側の素子に
印加される電圧が適正な値でなくなり、その結果、NOx
の検出精度が悪化するという事態が生じ得る。
Therefore, in the above conventional device, in order to detect the NOx concentration in the exhaust gas with high accuracy, it is necessary to apply an appropriate voltage to the upstream element. However, such an appropriate voltage changes as the upstream element changes over time. Therefore, in the above conventional device, the voltage applied to the upstream element becomes not an appropriate value with the lapse of time, and as a result, NOx
A situation may occur in which the detection accuracy of is deteriorated.

【0008】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、経時的な変化に影響されることな
く、長期に渡って正常な機能を維持することのできるガ
ス処理装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a gas treatment device capable of maintaining a normal function for a long period of time without being affected by changes over time. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、上記の目
的を達成するため、ガス処理装置であって、処理対象の
ガスが導かれるガス処理室と、所定の電圧印加を受けた
場合に、前記ガス処理室から酸素を排出しながらその排
出量に応じた出力を発するポンプセルと、前記ポンプセ
ルの出力特性を検出する出力特性検出手段と、検出され
た前記出力特性に基づいて前記ポンプセルに印加する最
適印加電圧を決定する印加電圧決定手段と、前記最適印
加電圧を前記ポンプセルに印加する電圧印加手段と、を
備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a first invention is a gas processing apparatus, wherein a gas processing chamber into which a gas to be processed is introduced and a predetermined voltage is applied. A pump cell that emits an output according to the amount of oxygen discharged from the gas processing chamber, an output characteristic detection unit that detects the output characteristic of the pump cell, and the pump cell based on the detected output characteristic. It is characterized by comprising: an applied voltage determining means for determining an optimum applied voltage to be applied; and a voltage applying means for applying the optimum applied voltage to the pump cell.

【0010】また、第2の発明は、第1の発明におい
て、前記ポンプセルの下流において前記ガス処理室の内
部に配置され、当該ガス処理室中のNOxを窒素と酸素に
分解すると共に、当該ガス処理室から酸素を排出しなが
らその排出量に応じた出力を発するセンサセルと、前記
センサセルの出力を検出するセンサ出力検出手段と、を
備えることを特徴とする。
A second aspect of the present invention is the fuel cell system according to the first aspect, wherein the NOx in the gas treatment chamber is disposed downstream of the pump cell in the gas treatment chamber and decomposes NOx in the gas treatment chamber into nitrogen and oxygen. It is characterized by comprising a sensor cell that emits an output according to the amount of oxygen discharged from the processing chamber and a sensor output detection unit that detects the output of the sensor cell.

【0011】また、第3の発明は、第1または第2の発
明において、前記ポンプセルが酸素の排出量に応じて発
する出力は、前記ポンプセルを流れる電流の値であり、
前記出力特性検出手段は、前記ポンプセルに対して所定
の範囲に渡る検査電圧を印加する検査電圧印加手段と、
前記検査電圧に対応して前記ポンプセルを流れる検査電
流を検出する検査電流検出手段と、を備え、前記出力特
性は、前記検査電圧と前記検査電流との対応付けにより
得られる電圧電流特性であることを特徴とする。
In a third aspect based on the first or second aspect, the output produced by the pump cell in accordance with the amount of discharged oxygen is the value of the current flowing through the pump cell.
The output characteristic detection means is a test voltage application means for applying a test voltage over a predetermined range to the pump cell,
An inspection current detection unit that detects an inspection current flowing through the pump cell in correspondence with the inspection voltage, wherein the output characteristic is a voltage-current characteristic obtained by associating the inspection voltage with the inspection current. Is characterized by.

【0012】また、第4の発明は、第3の発明におい
て、前記印加電圧決定手段は、前記検査電圧の増加に対
して、前記検査電流の値がほぼ一定の限界電流値に維持
される最初の電圧領域を検出する電圧領域検出手段と、
前記最初の電圧領域に属する所定の電圧を前記最適印加
電圧として特定する印加電圧特定手段と、を備えること
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the applied voltage determining means is configured such that the value of the inspection current is maintained at a substantially constant limit current value as the inspection voltage increases. Voltage domain detection means for detecting the voltage domain of
An applied voltage specifying unit that specifies a predetermined voltage belonging to the first voltage region as the optimum applied voltage.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that elements common to each drawing are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0014】実施の形態1.図1は、本発明の実施の形
態1であるガス濃度測定装置10の構成を説明するため
の図である。図1に示すガス濃度測定装置10は、内燃
機関の排気通路に配置され、内燃機関から排出される排
気ガス中のNOx濃度を測定するための装置である。ガス
濃度測定装置10は、ジルコニア層12,14および絶
縁層16を備えている。2つのジルコニア層12および
14の間には、ガス処理室18が設けられている。ま
た、ジルコニア層12および14に隣接する位置には、
それらの層によりガス処理室18から隔絶された大気室
20,22が形成されている。
Embodiment 1. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a gas concentration measuring device 10 according to a first embodiment of the present invention. A gas concentration measuring device 10 shown in FIG. 1 is a device which is arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine and measures the NOx concentration in exhaust gas discharged from the internal combustion engine. The gas concentration measuring device 10 includes zirconia layers 12 and 14 and an insulating layer 16. A gas processing chamber 18 is provided between the two zirconia layers 12 and 14. Further, at the position adjacent to the zirconia layers 12 and 14,
The atmosphere chambers 20 and 22 isolated from the gas processing chamber 18 are formed by these layers.

【0015】ガス濃度測定装置10には、ガス処理室1
8に通じる拡散孔24が設けられている。拡散孔24
は、処理対象のガス、すなわち排気ガスを導くための通
路であり、拡散抵抗層26を介して内燃機関の排気通路
に連通している。拡散抵抗層26は、排気通路内の排気
ガスが拡散する速度を律するための多孔質物質である。
上記の構成によれば、排気通路内の排気ガスは、拡散孔
24および拡散抵抗層26により律せられた速度でガス
処理室18の内部に拡散する。
The gas concentration measuring device 10 includes a gas processing chamber 1
8 is provided with a diffusion hole 24. Diffusion hole 24
Is a passage for guiding the gas to be treated, that is, the exhaust gas, and communicates with the exhaust passage of the internal combustion engine through the diffusion resistance layer 26. The diffusion resistance layer 26 is a porous material for controlling the diffusion speed of the exhaust gas in the exhaust passage.
According to the above configuration, the exhaust gas in the exhaust passage diffuses into the gas processing chamber 18 at a rate controlled by the diffusion hole 24 and the diffusion resistance layer 26.

【0016】拡散孔24から流入した排気ガスは、所定
の流通経路に沿ってガス処理室18の内部を進行する。
この流通経路には、ポンプセル28が設けられている。
ポンプセル28は、ジルコニア層12と、その両側に配
置されたポンプ電極30および大気電極32とで構成さ
れている。ポンプ電極30は、Pt-Au合金で構成された
電極であり、ガス処理室18に露出するように設けられ
ている。また、大気電極32は、Ptで構成された電極で
あり、大気室20に露出するように設けられている。
The exhaust gas flowing in from the diffusion hole 24 advances inside the gas processing chamber 18 along a predetermined flow path.
A pump cell 28 is provided in this distribution path.
The pump cell 28 is composed of the zirconia layer 12, and a pump electrode 30 and an atmosphere electrode 32 arranged on both sides of the zirconia layer 12. The pump electrode 30 is an electrode made of a Pt-Au alloy, and is provided so as to be exposed in the gas processing chamber 18. The atmosphere electrode 32 is an electrode made of Pt and is provided so as to be exposed to the atmosphere chamber 20.

【0017】ポンプセル28の下流には、センサセル3
4が設けられている。センサセル34は、ジルコニア層
14と、その両側に配置されたセンサ電極36および大
気電極38とで構成されている。センサ電極36は、Pt
-Rh合金で構成された電極でありガス処理室18に露出
するように設けられている。一方、大気電極38は、Pt
で構成された電極であり大気室22に露出するように設
けられている。
The sensor cell 3 is provided downstream of the pump cell 28.
4 are provided. The sensor cell 34 is composed of the zirconia layer 14, and the sensor electrodes 36 and the atmospheric electrode 38 arranged on both sides of the zirconia layer 14. The sensor electrode 36 is Pt
The electrode is made of -Rh alloy and is provided so as to be exposed in the gas processing chamber 18. On the other hand, the atmospheric electrode 38 is Pt.
And is provided so as to be exposed to the atmosphere chamber 22.

【0018】ポンプセル28のポンプ電極30および大
気電極32、並びにセンサセル34のセンサ電極36お
よび大気電極38は、所定の活性温度に達すると、それ
ぞれ排気ガス中の酸素をイオン化したり、排気ガス中の
NOをNOに分解したり、或いは、排気ガス中のNOを窒素
と酸素イオンとに分解したりする特性を発揮する。ガス
濃度測定装置10は、それらの電極を活性温度に昇温さ
せるために、絶縁層16の内部にヒータ40を備えてい
る。
When the pump electrode 30 and the atmospheric electrode 32 of the pump cell 28 and the sensor electrode 36 and the atmospheric electrode 38 of the sensor cell 34 reach a predetermined activation temperature, oxygen in the exhaust gas is ionized or the oxygen in the exhaust gas is discharged.
It exhibits the property of decomposing NO 2 into NO, or decomposing NO in exhaust gas into nitrogen and oxygen ions. The gas concentration measuring device 10 includes a heater 40 inside the insulating layer 16 in order to raise the temperature of those electrodes to an activation temperature.

【0019】本実施形態のガス濃度測定装置10は、EC
U(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU5
0は、ポンプセル28の駆動回路52を備えている。こ
の駆動回路52には、ポンプ電極30と大気電極32と
の間に大気電極32からポンプ電極30へ向かう電圧を
印加するための可変電源54、およびそれらの電極間を
流れる電流を計測するための電流計56が含まれてい
る。
The gas concentration measuring device 10 of this embodiment is an EC
A U (Electronic Control Unit) 50 is provided. ECU5
0 includes a drive circuit 52 for the pump cell 28. The drive circuit 52 has a variable power source 54 for applying a voltage from the atmosphere electrode 32 to the pump electrode 30 between the pump electrode 30 and the atmosphere electrode 32, and a current flowing between the electrodes. An ammeter 56 is included.

【0020】ECU50は、更に、センサセル34の駆動
回路58を備えている。この駆動回路58には、センサ
電極36と大気電極38との間に、大気電極38からセ
ンサ電極36へ向かう電圧を印加するための電源60、
およびそれらの電極間を流れる電流を検出するための電
流計62が含まれている。
The ECU 50 further includes a drive circuit 58 for the sensor cell 34. In the drive circuit 58, a power supply 60 for applying a voltage from the atmospheric electrode 38 to the sensor electrode 36 between the sensor electrode 36 and the atmospheric electrode 38,
And an ammeter 62 for detecting the current flowing between the electrodes.

【0021】次に、ガス濃度測定装置10の動作につい
て説明する。ポンプ電極30は、上述した活性温度に加
熱されると、ガス処理室18中のNO をNOと酸素とに分
解する特性を示す。このため、ポンプ電極30が活性温
度に達した状態では、ポンプ電極30の周辺に、排気ガ
ス中に元来含まれていた酸素と、NOの分解に伴って生
じた酸素とが必然的に存在することになる。
Next, the operation of the gas concentration measuring device 10 will be described.
Explain. The pump electrode 30 is heated to the above-mentioned activation temperature.
When heated, NO in the gas processing chamber 18 TwoDivided into NO and oxygen
The property to be solved is shown. Therefore, the pump electrode 30 has an active temperature.
The exhaust gas around the pump electrode 30,
Oxygen originally contained in the gas and NOTwoRaw with the decomposition of
The same oxygen is inevitably present.

【0022】図2は、ポンプセル28の大気電極32と
ポンプ電極30との間に印加される電圧Viと、ポンプセ
ル28を流通する電流(以下、「ポンプセル電流I」と
称す)との関係を、排気ガスの空燃比をパラメータとし
て表した図である。図2において、A/F16、またはA/F
18の符号と共に描かれている曲線は、それぞれ、排気
空燃比(A/F)が16、または18である場合の電圧電
流特性を示す。また、図2中にAirの記号と共に描かれ
ている曲線は、被測定ガスが純粋な空気である場合の電
圧電流特性を示す。
FIG. 2 shows the relationship between the voltage Vi applied between the atmospheric electrode 32 and the pump electrode 30 of the pump cell 28 and the current flowing through the pump cell 28 (hereinafter referred to as "pump cell current I"). It is a figure showing the air-fuel ratio of exhaust gas as a parameter. In FIG. 2, A / F 16 or A / F
The curves drawn with the reference numeral 18 show the voltage-current characteristics when the exhaust air-fuel ratio (A / F) is 16 or 18, respectively. Further, the curve drawn with the symbol of Air in FIG. 2 shows the voltage-current characteristic when the gas to be measured is pure air.

【0023】ポンプセル28は、可変電源52により電
圧が印加されると、ガス処理室18の内部に存在する酸
素をポンピングして、大気室20に排出する特性を示
す。この際、ポンプセル28には、排出される酸素の量
に応じた電流が流通する。ポンプセル28は、排出すべ
き酸素がガス処理室18内に残存している限りは、印加
電圧の増加と共に排出酸素量を増加させる。このため、
図2に示すように、印加電圧が小さい領域では、ポンプ
セル電流Iと印加電圧Viとが比例的な関係を示す。
The pump cell 28 has a characteristic of pumping oxygen existing inside the gas processing chamber 18 and discharging it to the atmosphere chamber 20 when a voltage is applied from the variable power source 52. At this time, a current corresponding to the amount of oxygen discharged flows through the pump cell 28. The pump cell 28 increases the amount of oxygen discharged as the applied voltage increases as long as the oxygen to be discharged remains in the gas processing chamber 18. For this reason,
As shown in FIG. 2, in a region where the applied voltage is small, the pump cell current I and the applied voltage Vi show a proportional relationship.

【0024】ポンプ電極30が活性温度に達している場
合、ガス処理室18の内部、特にポンプ電極30の周辺
には、既述した通り、排気ガス中に元来含まれていた酸
素と、NOがNOと酸素に分解されることにより生じた酸
素とが存在している。従って、ポンプセル電流Iは、そ
れらの酸素の量と、ポンプセル28による酸素の排出量
とが均衡するまでは、印加電圧Viの増加に対して比例的
な増加傾向を示す。
When the pump electrode 30 reaches the activation temperature, the oxygen originally contained in the exhaust gas and the NO in the gas processing chamber 18, particularly in the periphery of the pump electrode 30, as described above. 2 is present and the oxygen generated by being decomposed into NO and oxygen. Therefore, the pump cell current I shows an increasing tendency in proportion to the increase of the applied voltage Vi until the amount of oxygen and the amount of oxygen discharged by the pump cell 28 are balanced.

【0025】換言すると、ポンプセル電流Iは、印加電
圧Viが小さな値から増大させられた場合、電流Iがポン
プ電極30周辺における酸素量に対応する値になるまで
は比例的に増大し、その後、ほぼ一定の値に維持され
る。そして、ポンプセル電流Iが、その一定の値に維持
されている状態は、ポンプ電極30の周辺に存在する全
ての酸素がガス処理室18から大気室20へと排出され
ている状態である。以下、その際のポンプセル電流Iを
「限界電流」と称す。図2に示すI16、I18およびIA
irは、それぞれ、A/F=16、A/F=18、A/F=Airの場
合に対応する限界電流である。
In other words, when the applied voltage Vi is increased from a small value, the pump cell current I increases proportionally until the current I reaches a value corresponding to the amount of oxygen around the pump electrode 30, and thereafter, It is maintained at an almost constant value. The state in which the pump cell current I is maintained at the constant value is a state in which all the oxygen existing around the pump electrode 30 is discharged from the gas processing chamber 18 to the atmosphere chamber 20. Hereinafter, the pump cell current I at that time is referred to as a “limit current”. I 16 , I 18 and IA shown in FIG.
ir is the limiting current corresponding to the case of A / F = 16, A / F = 18, and A / F = Air, respectively.

【0026】本実施形態において、ポンプ電極30の周
辺に存在する全ての酸素が排出される状態とは、ポンプ
電極30の下流に、酸素を含まず、かつ、NOを含まな
い排気ガスが流通する状態である。従って、本実施形態
のガス濃度測定装置10によれば、ポンプセル電流Iが
限界電流となるような印加電圧Viをポンプセル28に印
加することにより、酸素が除去され、かつ、NOxがNOに
単ガス化されている排気ガスをセンサ電極34の周辺に
流通させることができる。
In the present embodiment, the state where all the oxygen existing around the pump electrode 30 is discharged means that exhaust gas containing no oxygen and containing no NO 2 flows downstream of the pump electrode 30. Is ready to go. Therefore, according to the gas concentration measuring device 10 of the present embodiment, oxygen is removed and NOx is a single gas by applying an applied voltage Vi to the pump cell 28 such that the pump cell current I becomes the limiting current. The converted exhaust gas can be distributed around the sensor electrode 34.

【0027】図2において、Vi1は、ポンプセル28に
限界電流I18を流通させる最小の印加電圧である。ま
た、Vi2は、ポンプセル28に限界電流I18を流通させ
る最大の印加電圧である。更に、Vi0は、ポンプセル2
8に安定して限界電流I18を流通させるうえで好適な
印加電圧である。以下、このような印加電圧Vi1、Vi2お
よびVi0を、それぞれ「限界電流の開始電圧Vi1」、「限
界電流の終了電圧Vi2」、および「最適印加電圧Vi0」と
称す。尚、図2において、開始電圧Vi1、終了電圧Vi2お
よび最適印加電圧Vi0は、排気空燃比A/Fが18である場
合について例示されているが、以下の記載において、そ
れらの用語は、排気空燃比A/Fが18でない場合につい
ても共通して用いることとする。
In FIG. 2, Vi1 is the minimum applied voltage that causes the limiting current I 18 to flow through the pump cell 28. Vi2 is the maximum applied voltage that allows the limiting current I 18 to flow through the pump cell 28. Furthermore, Vi0 is the pump cell 2
8 is an applied voltage suitable for allowing the limiting current I 18 to circulate in a stable manner. Hereinafter, such applied voltages Vi1, Vi2, and Vi0 are referred to as "limit current start voltage Vi1", "limit current end voltage Vi2", and "optimum applied voltage Vi0", respectively. Note that, in FIG. 2, the start voltage Vi1, the end voltage Vi2, and the optimum applied voltage Vi0 are illustrated for the case where the exhaust air-fuel ratio A / F is 18, but in the following description, those terms are exhaust air It is also commonly used when the fuel ratio A / F is not 18.

【0028】ポンプセル28に対する印加電圧Viが、限
界電流の終了電圧Vi2を超える領域では、ポンプ電極3
0の活性が高まり、その周辺において、NOのみなら
ず、NOも窒素と酸素に分解され始める。このようにして
NOが分解されると、ポンプ電極30により排出できる酸
素量が増加する。このため、図2に示すように、印加電
圧Viが限界電流の終了電圧Vi2を超える領域(図2にお
けるNO分解領域)では、限界電流に比して大きなポンプ
セル電流Iが発生する。
In the region where the applied voltage Vi to the pump cell 28 exceeds the end voltage Vi2 of the limiting current, the pump electrode 3
The activity of 0 is increased, and in the vicinity thereof, NO as well as NO 2 is decomposed into nitrogen and oxygen. In this way
When NO is decomposed, the amount of oxygen that can be discharged by the pump electrode 30 increases. Therefore, as shown in FIG. 2, in the region where the applied voltage Vi exceeds the termination voltage Vi2 of the limit current (NO decomposition region in FIG. 2), the pump cell current I larger than the limit current is generated.

【0029】ポンプセル28に対する印加電圧Viが、NO
分解領域より更に大きな値になると、今度は、ジルコニ
ア層12に含まれる酸素がポンピングされ始める。印加
電圧Viがこのように大きな値となる場合は、図2に示す
ように、ポンプセル電流Iは、再び印加電圧Viに対して
比例的な増加傾向を示す。
The applied voltage Vi to the pump cell 28 is NO
When the value becomes larger than the decomposition region, oxygen contained in the zirconia layer 12 starts to be pumped. When the applied voltage Vi has such a large value, as shown in FIG. 2, the pump cell current I again shows an increasing tendency proportional to the applied voltage Vi.

【0030】本実施形態において、センサセル34が有
するセンサ電極36は、ポンプセル28のポンプ電極3
0に比して高い活性力を有している。このため、センサ
電極36は、活性温度に達すると、排気ガス中のNOを窒
素と酸素に分解することができる。そして、センサセル
34は、電源60による電圧印加の下では、ガス処理室
18内の酸素をポンピングして大気室22へと排出す
る。この際、センサセル34が有する2つの電極36,
38間には、酸素の排出量に応じた電流が流通する。
In this embodiment, the sensor electrode 36 of the sensor cell 34 is the pump electrode 3 of the pump cell 28.
It has a higher activity than 0. Therefore, when the sensor electrode 36 reaches the activation temperature, NO in the exhaust gas can be decomposed into nitrogen and oxygen. Then, the sensor cell 34 pumps oxygen in the gas processing chamber 18 and discharges it into the atmosphere chamber 22 under the voltage application from the power supply 60. At this time, the two electrodes 36 of the sensor cell 34,
A current corresponding to the amount of discharged oxygen flows between 38.

【0031】既述した通り、ポンプセル28を流れる電
流が限界電流である場合、つまり、ポンプセル28に対
する印加電圧Viが、限界電流の開始電圧Vi1より大き
く、かつ、限界電流の終了電圧Vi2より小さな値である
場合は、センサセル34の周囲に、酸素を含まず、か
つ、その中のNOxがNOに単ガス化されている排気ガスが
流通する。この場合、センサセル34を流れる電流は、
ガス処理室18中のNO濃度に応じた値、つまり、排気ガ
ス中のNOx濃度に応じた値となる。このため、本実施形
態のガス濃度測定装置10によれば、ポンプセル28に
対する印加電圧Viを最適印加電圧Vi0に制御することに
より、センサセル34を流れる電流に基づいて、排気ガ
ス中のNOx濃度を精度良く検出することができる。
As described above, when the current flowing through the pump cell 28 is the limit current, that is, the applied voltage Vi to the pump cell 28 is higher than the start voltage Vi1 of the limit current and smaller than the end voltage Vi2 of the limit current. In this case, the exhaust gas that does not contain oxygen and whose NOx is a single gas of NO flows around the sensor cell 34. In this case, the current flowing through the sensor cell 34 is
It has a value according to the NO concentration in the gas processing chamber 18, that is, a value according to the NOx concentration in the exhaust gas. Therefore, according to the gas concentration measuring apparatus 10 of the present embodiment, by controlling the applied voltage Vi to the pump cell 28 to the optimum applied voltage Vi0, the NOx concentration in the exhaust gas can be accurately determined based on the current flowing through the sensor cell 34. It can be detected well.

【0032】最適印加電圧Vi0は、図2に示すように、
排気空燃比A/Fに応じて変化させるべき値である。その
値Vi0は、ポンプセル28の特性が変化しない限りは、
排気空燃比A/Fに対して一義的に決定することができ
る。このため、このような前提の下では、例えば、最適
印加電圧Vi0と排気空燃比A/Fとの関係を予め定めてお
き、かつ、排気空燃比A/Fを実測することにより、現実
のA/Fに対応する適切な最適印加電圧Vi0を定めることが
可能である。
The optimum applied voltage Vi0 is, as shown in FIG.
It is a value that should be changed according to the exhaust air-fuel ratio A / F. As long as the characteristic of the pump cell 28 does not change, the value Vi0 is
It can be uniquely determined for the exhaust air-fuel ratio A / F. Therefore, under such a premise, for example, by setting the relationship between the optimum applied voltage Vi0 and the exhaust air-fuel ratio A / F in advance and measuring the exhaust air-fuel ratio A / F, the actual A It is possible to determine an appropriate optimum applied voltage Vi0 corresponding to / F.

【0033】しかしながら、ポンプセル28の特性は経
時的な変化を示し、限界電流の開始電圧Vi1と終了電圧V
i2とで挟まれた領域は、時間の経過と共に狭まる傾向を
示す。このため、最適印加電圧Vi0と排気空燃比A/Fとに
ついて初期の段階で定めていた関係は、時間の経過に伴
って、現実のポンプセル28には当てはまらない関係と
なることがある。このような変化が生じた後に、初期の
段階で定めた関係に基づいて最適印加電圧Vi0が決定さ
れると、ポンプセル28がガス処理室18内の酸素の全
て排出できない事態、或いは、ポンプセル28がNOのみ
ならずNOをも分解してしまう事態が生ずる。この場
合、センサセル34を流れる電流に基づいて精度良くNO
x濃度を検出することはできない。
However, the characteristics of the pump cell 28 show a change with time, and the starting voltage Vi1 and the ending voltage V of the limiting current V
The region sandwiched by i2 and N2 tends to become narrower over time. Therefore, the relationship defined in the initial stage regarding the optimum applied voltage Vi0 and the exhaust air-fuel ratio A / F may not apply to the actual pump cell 28 with the passage of time. After such a change occurs, if the optimum applied voltage Vi0 is determined based on the relationship defined in the initial stage, the pump cell 28 cannot exhaust all the oxygen in the gas processing chamber 18, or A situation occurs in which not only NO but also NO 2 is decomposed. In this case, NO is accurately calculated based on the current flowing through the sensor cell 34.
It is not possible to detect x concentration.

【0034】本実施形態のガス濃度測定装置10は、こ
のような検出精度の悪化を防ぐために、所定のタイミン
グで、ポンプセル28の電圧電流特性を適宜検出し、検
出された最新の電圧電流特性に基づいて、経時変化後の
現実の状況に対応した適正な最適印加電圧Vi0を決定す
ることとしている。
In order to prevent such deterioration of detection accuracy, the gas concentration measuring apparatus 10 of the present embodiment appropriately detects the voltage-current characteristic of the pump cell 28 at a predetermined timing, and uses the latest detected voltage-current characteristic. Based on this, an appropriate optimum applied voltage Vi0 corresponding to the actual situation after the change over time is determined.

【0035】図3は、上記の機能を実現すべくECU50
が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。図3
に示すルーチンでは、先ず、内燃機関がアイドル状態で
あるか否かが判別される(ステップ100)。ポンプセ
ル28の電圧電流特性は、排気ガスの流量や、排気空燃
比A/Fなどが安定している環境下で行う必要がある。内
燃機関のアイドル運転時は、一般に排気ガス流量が安定
しており、また、排気空燃比A/Fも所定の目標値(例え
ば18)に制御されている。このため、本実施形態で
は、内燃機関がアイドル状態である場合にのみポンプセ
ル28の電圧電流特性を実測することとしている。
FIG. 3 shows an ECU 50 for realizing the above functions.
3 is a flowchart of a control routine executed by the. Figure 3
In the routine shown in (1), first, it is determined whether the internal combustion engine is in the idle state (step 100). The voltage-current characteristic of the pump cell 28 needs to be performed in an environment in which the flow rate of exhaust gas, the exhaust air-fuel ratio A / F, etc. are stable. During idle operation of the internal combustion engine, the exhaust gas flow rate is generally stable, and the exhaust air-fuel ratio A / F is also controlled to a predetermined target value (for example, 18). Therefore, in this embodiment, the voltage-current characteristic of the pump cell 28 is measured only when the internal combustion engine is in the idle state.

【0036】図3に示すルーチンにおいて、上記ステッ
プ100の条件が成立しないと判別された場合は、その
後速やかに今回の処理が終了される。一方、上記の条件
が成立すると判別された場合は、次に、ポンプセル28
に対する印加電圧Viをスイープする処理が実行される
(ステップ102)。本ステップ102では、具体的に
は、0.1Vから0.8Vまで1mVの幅で印加電圧Viを変
化させる処理が行われる。印加電圧の変更は、電圧電流
特性の検出に要する時間との関係で、例えば4msec毎に
行われる。印加電圧Viをスイープさせる際に、その変化
の幅が不当に大きいと、ポンプセル電流には、印加電圧
Viの変更時にパルス状のノイズが生ずる。本実施形態に
おいて採用した1mVの幅は、そのようなパルス状のノイ
ズの発生を抑制する観点より定められた値である。但
し、その変更幅は1mVに限定されるものではなく、最大
で10mV程度までは変更幅として実用が可能である。
In the routine shown in FIG. 3, if it is determined that the condition of step 100 is not satisfied, then the current processing is immediately terminated. On the other hand, if it is determined that the above conditions are satisfied, then the pump cell 28
A process of sweeping the applied voltage Vi to V is executed (step 102). In this step 102, specifically, a process of changing the applied voltage Vi from 0.1 V to 0.8 V in a width of 1 mV is performed. The applied voltage is changed, for example, every 4 msec in relation to the time required to detect the voltage-current characteristic. When the applied voltage Vi is swept, if the width of the change is unreasonably large, the pump cell current
Pulse noise is generated when Vi is changed. The width of 1 mV adopted in this embodiment is a value determined from the viewpoint of suppressing the generation of such pulsed noise. However, the change width is not limited to 1 mV, and up to about 10 mV can be practically used as the change width.

【0037】図3に示すルーチンでは、次に、印加電圧
Viのスイープに対応して発生したポンプセル電流Iの記
憶処理が行われる(ステップ104)。次いで、スイー
プされた印加電圧Viと、記憶されたポンプセル電流Iと
の対応に基づいて、ポンプセル28の電圧電流特性(V-
I特性)が作成される(ステップ106)。
In the routine shown in FIG. 3, next, the applied voltage is
The pump cell current I generated corresponding to the sweep of Vi is stored (step 104). Then, based on the correspondence between the swept applied voltage Vi and the stored pump cell current I, the voltage-current characteristic (V-
An I characteristic) is created (step 106).

【0038】上記ステップ106の処理により、現実の
ポンプセル28の状態に応じた電圧電流特性が作成され
ると、その特性に基づいて、現在の排気空燃比A/F(例
えば18)下での限界電流の開始電圧Vi1および終了電
圧Vi2が検出される(ステップ108,110)。
When the voltage-current characteristic corresponding to the actual state of the pump cell 28 is created by the processing of step 106, the limit under the current exhaust air-fuel ratio A / F (for example, 18) is created based on the characteristic. The start voltage Vi1 and end voltage Vi2 of the current are detected (steps 108 and 110).

【0039】次いで、検出された開始電圧Vi1および終
了電圧Vi2が以下の式に代入されて、アイドル時の排気
空燃比A/Fに対応する最適印加電圧Vi0が算出される(ス
テップ112)。 Vi0=(m・Vi1+n・Vi2)/(m+n) 但し、mおよびnは適合値であり、本実施形態では、それ
ぞれ、m=2,n=1に設定されている。
Next, the detected start voltage Vi1 and end voltage Vi2 are substituted into the following equation to calculate the optimum applied voltage Vi0 corresponding to the exhaust air-fuel ratio A / F during idling (step 112). Vi0 = (m · Vi1 + n · Vi2) / (m + n) However, m and n are compatible values, and in this embodiment, m = 2 and n = 1 are set, respectively.

【0040】上記ステップ112の処理によれば、最適
印加電圧Vi0を、開始電圧Vi1と終了電圧Vi2とで挟まれ
た領域内の適当な値に決定することができる。このよう
な最適印加電圧Vi0によれば、ポンプセル28の下流
に、適正に酸素が除去され、かつ、適正にNOxがNOに単
ガス化された排気ガスを流通させることができる。この
ため、図3に示すルーチンによれば、ポンプセル28の
現実の電圧電流特性に基づいて、アイドル時の排気空燃
比A/Fの下で高精度なNOx濃度検出を可能とする印加電圧
Vi0を特定することができる。
According to the process of step 112, the optimum applied voltage Vi0 can be determined to be an appropriate value within the region sandwiched by the start voltage Vi1 and the end voltage Vi2. With such an optimum applied voltage Vi0, the exhaust gas from which oxygen has been properly removed and NOx has been properly gasified into NO can be passed downstream of the pump cell 28. Therefore, according to the routine shown in FIG. 3, the applied voltage that enables highly accurate NOx concentration detection under the exhaust air-fuel ratio A / F during idling based on the actual voltage-current characteristics of the pump cell 28.
Vi0 can be specified.

【0041】ポンプセル28に対する最適印加電圧Vi0
は、既述の通り排気空燃比A/Fに応じて変化させる必要
がある。ECU50には、当初、最適印加電圧Vi0とA/Fと
の標準的な関係を定めたマップが記憶されている。以
下、このマップ上に定められている最適印加電圧を「補
正前最適印加電圧Vi0old」と称す。また、上記ステップ
112の処理により特定された最適印加電圧Vi0(アイ
ドル時のA/Fに対応するもの)を「最新最適印加電圧Vi0
new」と称す。
Optimal applied voltage Vi0 to the pump cell 28
Must be changed according to the exhaust air-fuel ratio A / F as described above. Initially, the ECU 50 stores a map that defines a standard relationship between the optimum applied voltage Vi0 and the A / F. Hereinafter, the optimum applied voltage defined on this map is referred to as "pre-correction optimum applied voltage Vi0old". In addition, the optimum applied voltage Vi0 (corresponding to the A / F at the time of idling) specified by the process of the above step 112 is calculated as
"new".

【0042】ECU50は、最新最適印加電圧Vi0newが特
定されると、その後、上記のマップを参照して、アイド
ル時のA/F(例えば18)に対応する補正前最適印加電
圧Vi0oldを読み出す。そして、両者の差を、経時変化に
伴う最適印加電圧変化ΔVi0として算出する。ECU50
は、このようにして算出された最適印加電圧変化ΔVi0
を加減することで、上記のマップ上に定められている他
の全ての補正前印加電圧Vi0oldを補正する。以後、ECU
50は、このようにして補正されたマップを参照して、
排気空燃比A/Fに対応する最適印加電圧Vi0を特定する。
When the latest optimum applied voltage Vi0new is specified, the ECU 50 then refers to the above map and reads the pre-correction optimum applied voltage Vi0old corresponding to the A / F (eg, 18) during idling. Then, the difference between the two is calculated as the optimum applied voltage change ΔVi0 with the lapse of time. ECU50
Is the optimum applied voltage change ΔVi0 calculated in this way.
By adding or subtracting, all other pre-correction applied voltages Vi0old defined on the above map are corrected. After that, ECU
50 refers to the map corrected in this way,
The optimum applied voltage Vi0 corresponding to the exhaust air-fuel ratio A / F is specified.

【0043】尚、排気空燃比A/Fは、例えば、内燃機関
の排気通路に空燃比センサを配置して、そのセンサによ
り検出することができる。また、ポンプセル28を流れ
る限界電流は、図2に示すように排気空燃比A/Fに対応
していることから、排気空燃比A/Fは、ポンプセル28
を流れる限界電流に基づいて検出することとしてもよ
い。
The exhaust air-fuel ratio A / F can be detected by, for example, disposing an air-fuel ratio sensor in the exhaust passage of the internal combustion engine. Further, since the limiting current flowing through the pump cell 28 corresponds to the exhaust air-fuel ratio A / F as shown in FIG. 2, the exhaust air-fuel ratio A / F is
The detection may be performed based on the limiting current flowing through.

【0044】ところで、上述した実施の形態1において
は、ポンプセル28を、NOx濃度を検出するためのガス
濃度検出装置10の構成要素として用いることとしてい
るが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわ
ち、ポンプセル28は、処理対象のガスに含まれる酸素
を除去する装置として使用されれば良く、必ずしもセン
サセル34と組み合わせて用いる必要はない。
By the way, in the above-described first embodiment, the pump cell 28 is used as a constituent element of the gas concentration detecting device 10 for detecting the NOx concentration, but the present invention is not limited to this. Absent. That is, the pump cell 28 may be used as a device for removing oxygen contained in the gas to be treated, and does not necessarily have to be used in combination with the sensor cell 34.

【0045】また、上述した実施の形態1においては、
ポンプセル28に対して、排気ガス中の酸素をポンピン
グする機能と、排気ガス中のNOをNO化させる機能とを
付与することとしているが、本発明はこれに限定される
ものではない。すなわち、ポンプセル28は、NOをNO
に分解する機能を有しないものであり、処理対象のガス
中から酸素を排出する機能のみを有するものであっても
よい。
Further, in the above-described first embodiment,
The pump cell 28 is provided with a function of pumping oxygen in the exhaust gas and a function of converting NO 2 in the exhaust gas into NO, but the present invention is not limited to this. That is, the pump cell 28 converts NO 2 into NO.
It may not have the function of decomposing into oxygen and may have only the function of discharging oxygen from the gas to be treated.

【0046】尚、上述した実施の形態1においては、EC
U50が、上記ステップ102〜106の処理を実行す
ることにより前記請求項1記載の「出力特性検出手段」
が、上記ステップ108〜112の処理を実行すること
により前記請求項1記載の「印加電圧決定手段」が、上
記ステップ112の処理により決定された最適印加電圧
をポンプセル28に印加することにより前記請求項1記
載の「電圧印加手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the EC
The "output characteristic detecting means" according to claim 1, wherein the U50 executes the processes of steps 102 to 106.
However, the "applied voltage determining means" according to claim 1 by executing the processes of steps 108 to 112 applies the optimum applied voltage determined by the process of step 112 to the pump cell 28. The “voltage applying means” described in Item 1 is realized.

【0047】また、上述した実施の形態1においては、
電流計62が前記請求項2記載の「センサ出力検出手
段」に相当している。
Further, in the above described first embodiment,
The ammeter 62 corresponds to the "sensor output detecting means" in claim 2.

【0048】また、上述した実施の形態1においては、
ECU50が、上記ステップ102の処理を実行すること
により前記請求項3記載の「検査電圧印加手段」が、上
記ステップ104の処理を実行することにより前記請求
項3記載の「検査電流検出手段」が、それぞれ実現され
ている。
Further, in the above described first embodiment,
When the ECU 50 executes the process of step 102, the “inspection voltage applying unit” in claim 3 executes the process of step 104, and the “inspection current detecting unit” in claim 3 executes the process. , Have been realized respectively.

【0049】更に、上述した実施の形態1においては、
限界電流の開始電圧Vi1と終了電圧Vi2とで挟まれた領域
が前記請求項4記載の「最初の電圧領域」に相当すると
共に、ECU50が、上記ステップ108および110の
処理を実行することにより前記請求項4記載の「電圧領
域検出手段」が、上記ステップ112の処理を実行する
ことにより前記請求項4記載の「印加電圧特定手段」
が、それぞれ実現されている。
Furthermore, in the above-described first embodiment,
A region sandwiched between the start voltage Vi1 and the end voltage Vi2 of the limit current corresponds to the "first voltage region" of the above-mentioned claim 4, and the ECU 50 executes the processing of the steps 108 and 110 to perform the processing. The “voltage domain detection means” according to claim 4 executes the processing of the step 112, whereby the “applied voltage identification means” according to claim 4 is executed.
Are realized respectively.

【0050】[0050]

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。第1の発
明によれば、現実に検出されたポンプセルの出力特性に
基づいて、ポンプセルに酸素を除去させるうえでの最適
印加電圧を決定することができる。このため、本発明に
よれば、ポンプセルの経時変化に関わらず、常に、処理
対象のガス中の酸素をポンプセルに適正に除去させるこ
とができる。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects. According to the first aspect of the present invention, the optimum applied voltage for causing the pump cell to remove oxygen can be determined based on the actually detected output characteristic of the pump cell. Therefore, according to the present invention, oxygen in the gas to be treated can always be properly removed by the pump cell regardless of the change over time of the pump cell.

【0051】第2の発明によれば、ポンプセルの下流に
配置したセンサセルにより、処理対象のガス中のNOx濃
度を検出することができる。
According to the second aspect of the invention, the NOx concentration in the gas to be treated can be detected by the sensor cell arranged downstream of the pump cell.

【0052】第3の発明によれば、ポンプセルの電圧電
流特性を、出力特性として検出することができる。ポン
プセルの電圧電流特性には、ポンプセルによる酸素の排
出状態が反映される。このため、本発明によれば、ポン
プセルに適正に酸素を排出させるための最適印加電圧を
精度良く決定することができる。
According to the third invention, the voltage-current characteristic of the pump cell can be detected as the output characteristic. The discharge state of oxygen by the pump cell is reflected in the voltage-current characteristic of the pump cell. Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately determine the optimum applied voltage for appropriately discharging oxygen to the pump cell.

【0053】第4の発明によれば、検査電流が限界電流
値に維持される電圧領域の中で最適印加電圧を決定する
ことができる。この電圧領域は、処理対象のガス中に必
然的に存在する酸素の全てが排出され、かつ、ガス中に
残しておくべき酸素含有分子を分解させない電圧の集合
である。このため、本発明によれば、処理対象のガス中
に必然的に存在する酸素だけを、かつ、その全てを排出
させることのできる最適な印加電圧を決定することがで
きる。
According to the fourth aspect, the optimum applied voltage can be determined within the voltage range in which the inspection current is maintained at the limiting current value. This voltage region is a set of voltages in which all the oxygen that is inevitably present in the gas to be treated is exhausted and the oxygen-containing molecules that should remain in the gas are not decomposed. Therefore, according to the present invention, it is possible to determine the optimum applied voltage capable of discharging only oxygen, which is inevitably present in the gas to be treated, and all of it.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1のガス濃度測定装置の
構成を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a gas concentration measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 実施の形態1の装置が備えるポンプセルの電
圧電流特性を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining voltage-current characteristics of a pump cell included in the device according to the first embodiment.

【図3】 実施の形態1の装置において実行される制御
ルーチンの一例のフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of an example of a control routine executed in the device according to the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ガス濃度測定装置 12,14 ジルコニア層 16 絶縁層 18 ガス処理室 20,22 大気室 28 ポンプセル 30 ポンプ電極 32,38 大気電極 34 センサセル 36 センサ電極 54 可変電源 56,62 電流計 10 Gas concentration measuring device 12,14 Zirconia layer 16 Insulation layer 18 Gas processing room 20,22 Atmosphere chamber 28 pump cells 30 pump electrode 32,38 atmospheric electrode 34 sensor cells 36 sensor electrodes 54 variable power supply 56,62 ammeter

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/46 325N 325P Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 27/46 325N 325P

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 処理対象のガスが導かれるガス処理室
と、 所定の電圧印加を受けた場合に、前記ガス処理室から酸
素を排出しながらその排出量に応じた出力を発するポン
プセルと、 前記ポンプセルの出力特性を検出する出力特性検出手段
と、 検出された前記出力特性に基づいて前記ポンプセルに印
加する最適印加電圧を決定する印加電圧決定手段と、 前記最適印加電圧を前記ポンプセルに印加する電圧印加
手段と、 を備えることを特徴とするガス処理装置。
1. A gas processing chamber into which a gas to be processed is introduced, a pump cell which, when a predetermined voltage is applied, discharges oxygen from the gas processing chamber and outputs an output according to the discharged amount, Output characteristic detecting means for detecting the output characteristic of the pump cell; applied voltage determining means for determining an optimum applied voltage to be applied to the pump cell based on the detected output characteristic; and a voltage for applying the optimum applied voltage to the pump cell. A gas treatment apparatus comprising: an applying unit.
【請求項2】 前記ポンプセルの下流において前記ガス
処理室の内部に配置され、当該ガス処理室中のNOxを窒
素と酸素に分解すると共に、当該ガス処理室から酸素を
排出しながらその排出量に応じた出力を発するセンサセ
ルと、 前記センサセルの出力を検出するセンサ出力検出手段
と、 を備えることを特徴とする請求項1記載のガス処理装
置。
2. The NOx in the gas treatment chamber is disposed downstream of the pump cell inside the gas treatment chamber to decompose NOx into nitrogen and oxygen, and the amount of the NOx discharged while the oxygen is discharged from the gas treatment chamber. The gas treatment apparatus according to claim 1, further comprising: a sensor cell that emits a corresponding output; and a sensor output detection unit that detects an output of the sensor cell.
【請求項3】 前記ポンプセルが酸素の排出量に応じて
発する出力は、前記ポンプセルを流れる電流の値であ
り、 前記出力特性検出手段は、 前記ポンプセルに対して所定の範囲に渡る検査電圧を印
加する検査電圧印加手段と、 前記検査電圧に対応して前記ポンプセルを流れる検査電
流を検出する検査電流検出手段と、を備え、 前記出力特性は、前記検査電圧と前記検査電流との対応
付けにより得られる電圧電流特性であることを特徴とす
る請求項1または2記載のガス処理装置。
3. The output generated by the pump cell according to the amount of discharged oxygen is the value of the current flowing through the pump cell, and the output characteristic detecting means applies a test voltage over a predetermined range to the pump cell. And an inspection current detection unit that detects an inspection current flowing through the pump cell corresponding to the inspection voltage. The output characteristic is obtained by associating the inspection voltage with the inspection current. The gas treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the gas treatment apparatus has a specified voltage-current characteristic.
【請求項4】 前記印加電圧決定手段は、 前記検査電圧の増加に対して、前記検査電流の値がほぼ
一定の限界電流値に維持される最初の電圧領域を検出す
る電圧領域検出手段と、 前記最初の電圧領域に属する所定の電圧を前記最適印加
電圧として特定する印加電圧特定手段と、 を備えることを特徴とする請求項3記載のガス処理装
置。
4. The applied voltage determining means detects a first voltage area in which the value of the inspection current is maintained at a substantially constant limit current value as the inspection voltage increases, and The gas processing apparatus according to claim 3, further comprising: an applied voltage specifying unit that specifies a predetermined voltage belonging to the first voltage region as the optimum applied voltage.
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