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JPS6142225B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6142225B2
JPS6142225B2 JP52138240A JP13824077A JPS6142225B2 JP S6142225 B2 JPS6142225 B2 JP S6142225B2 JP 52138240 A JP52138240 A JP 52138240A JP 13824077 A JP13824077 A JP 13824077A JP S6142225 B2 JPS6142225 B2 JP S6142225B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
output
flow rate
air
fuel
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.)
Expired
Application number
JP52138240A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5470890A (en
Inventor
Haruyoshi Kondo
Rokuji Ookubo
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
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP13824077A priority Critical patent/JPS5470890A/en
Publication of JPS5470890A publication Critical patent/JPS5470890A/en
Publication of JPS6142225B2 publication Critical patent/JPS6142225B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの排気ガス成分にほぼ等し
い成分ガスを発生するイソブタン等のHC系燃料
の燃焼ガスによつて、O2センサの出力急変点の
化学量論比よりの偏移を評価するO2センサ評価
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention uses the combustion gas of HC fuel such as isobutane, which generates a component gas almost equal to the exhaust gas component of the engine, to reduce the stoichiometric ratio at the sudden change point of the output of the O 2 sensor. The present invention relates to an O 2 sensor evaluation device that evaluates the deviation of .

一般に、排気浄化触媒コンバータが設けられた
エンジンは、空燃比が理論空燃比の時に、その排
気ガスは再反応用の排気浄化触媒コンバータで完
全燃焼され、有害ガスは殆んど排出されないの
で、このようなエンジンは良好な特性をもつもの
として評価され、またこの特性は実際にエンジン
を駆動して特性を記録した場合にも良く一致する
ものである。例えば、第1図はエンジンを一定負
荷で運転した場合の空熱比と排気ガス組成の関系
を示したもので、実線で示したように、ガソリン
を燃料として用いた場合、空燃比が理論空熱比の
値14.6(空気過剰率λ=1に相当)の時、無害な
炭酸ガスが最高になり、他の有害なガスおよび酸
素量は化学量論比の割合になるので、この排気ガ
ス排気浄化触媒コンバータによつて酸化あるいは
還元させれば、その排気ガスには有害なCoある
いはNOx、THC等のガスが殆んどCO2、N2
H2Oに転化されて含まれなくなるので、このよう
な特性を持つたエンジンは排気ガス規制法の基準
に合格するものである。
In general, in an engine equipped with an exhaust purification catalytic converter, when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas is completely combusted in the exhaust purification catalytic converter for re-reaction, and almost no harmful gases are emitted. Such an engine is evaluated as having good characteristics, and these characteristics also match well when the engine is actually driven and the characteristics are recorded. For example, Figure 1 shows the relationship between the air-heat ratio and exhaust gas composition when the engine is operated at a constant load.As shown by the solid line, when gasoline is used as fuel, the air-fuel ratio is When the air-to-heat ratio is 14.6 (corresponding to excess air ratio λ = 1), harmless carbon dioxide reaches its maximum level, and the amounts of other harmful gases and oxygen are at the stoichiometric ratio, so this exhaust gas When oxidized or reduced by an exhaust purification catalytic converter, most of the harmful Co, NOx, and THC gases in the exhaust gas are converted into CO 2 , N 2 ,
Since it is converted to H 2 O and no longer contained, engines with these characteristics pass the standards of the Exhaust Emission Control Act.

この排気ガス浄化システムの空燃比を理論空燃
比に設定制御するための空燃比検出器としては、
一般にO2センサが使われている。このO2センサ
は、ジルコニヤ酸素濃淡電池の原理を使用したも
ので、その出力起電力は第2図に示したように、
燃料がリツチの場合(以下、単にリツチという)
に約1vの起電力を発生し、燃料がリーンの場合
(以下、単にリーンという)に約0.1vの起電力を
発生し、この空燃比のリツチとリーンの境界点、
即ち理論空熱比に近いある空燃比において急激に
変化する特性を持つている。従つて、エンジンを
運転し、その排気ポートにO2センサを挿入した
場合に、このO2センサの出力が急激に変化する
空燃比にエンジンの燃料流量を調節すれば、エン
ジンの空燃比はO2センサの起電力の急変する空
燃比を中心にして、ほぼ一定に制御することがで
きる。この場合、O2センサの出力が理論空燃
比、即ちλ=1で急変する特性を持つているので
あれば、このエンジンは3元触媒を組合わせるこ
とにより、第1図の点線で示したように有害ガ
ス、即ちCO、THC、NOxを殆んど発生しない無
公害エンジンとすることができる。
The air-fuel ratio detector for setting and controlling the air-fuel ratio of this exhaust gas purification system to the stoichiometric air-fuel ratio is
Generally, an O 2 sensor is used. This O 2 sensor uses the principle of a zirconia oxygen concentration battery, and its output electromotive force is as shown in Figure 2.
When the fuel is rich (hereinafter simply referred to as rich)
When the fuel is lean (hereinafter simply referred to as lean), an electromotive force of approximately 1v is generated, and when the fuel is lean (hereinafter simply referred to as lean), an electromotive force of approximately 0.1v is generated, and the boundary point between rich and lean at this air-fuel ratio,
In other words, it has characteristics that change rapidly at a certain air-fuel ratio close to the stoichiometric air-heat ratio. Therefore, when an engine is operated and an O 2 sensor is inserted into its exhaust port, if the engine's fuel flow rate is adjusted to an air-fuel ratio at which the output of this O 2 sensor changes rapidly, the engine's air-fuel ratio will become O. The air-fuel ratio, where the electromotive force of the two sensors suddenly changes, can be controlled to be almost constant. In this case, if the output of the O 2 sensor has the characteristic of suddenly changing at the stoichiometric air-fuel ratio, that is, λ = 1, then by combining a three-way catalyst, this engine can generate the output as shown by the dotted line in Figure 1. It is possible to create a pollution-free engine that hardly generates harmful gases such as CO, THC, and NOx.

しかしながら、このO2センサは同一構造のも
のを同一の製造条件で作つても、必ずしも全く同
じλ−起電力特性を持つものとは限らないので、
仮えエンジンの排気ポートに挿入されたO2セン
サの出力が急変する空燃比を中心に制御したとし
ても、このO2センサの出力がλ=1以外で急変
するものであれば、エンジンの排気ガス成分が理
論空熱比の状態からずれると、化学量論的状態
(λ=1)にならなくなり、排気ガガスを3元触
媒で酸化あるいは還元させても完全処理できず、
第1図の点線で示したようにNOxまたはCoの排
出量が多くなり、排気ガスに有害ガスが含まれる
ことになる。
However, even if these O 2 sensors have the same structure and are manufactured under the same manufacturing conditions, they do not necessarily have exactly the same λ-electromotive force characteristics.
Even if the output of the O 2 sensor inserted into the engine's exhaust port is controlled mainly around air-fuel ratios that suddenly change, if the output of this O 2 sensor changes suddenly at a value other than λ = 1, the engine exhaust If the gas components deviate from the stoichiometric air/heat ratio, they will no longer be in the stoichiometric state (λ = 1), and even if the exhaust gas is oxidized or reduced with a three-way catalyst, it will not be completely processed.
As shown by the dotted line in Figure 1, the amount of NOx or Co emitted increases, and the exhaust gas contains harmful gases.

この点を考慮して、従来から行なわれている
O2センサの特性の評価方法は、実際のエンジン
の排気ポートにO2センサを挿入し、エンジンの
空燃比とO2センサの起電力との関係をプロツト
して行なうものであるが、エンジンの空燃比およ
び駆動状態は燃料の供給量の少しの変化で大きく
変動するため、この空燃比を定常的に一定に設定
することができず、従つてこの被試験O2センサ
の出力急変空燃比が理論空燃比からどの程度ずれ
ているかを正確に把握することができないという
欠点があつた。
Taking this point into consideration, it has been traditionally
The method for evaluating the characteristics of an O 2 sensor is to insert the O 2 sensor into the exhaust port of an actual engine and plot the relationship between the engine's air-fuel ratio and the electromotive force of the O 2 sensor. Since the air-fuel ratio and driving conditions vary greatly with small changes in the amount of fuel supplied, it is not possible to set this air - fuel ratio to a constant constant. The drawback was that it was not possible to accurately determine how much the air-fuel ratio deviated from the stoichiometric air-fuel ratio.

本発明は、上記従来例の欠点を解消するため
に、エンジンの排気ガス成分に相当するガス成分
を燃焼によつて発生するイソブタン等のHC系燃
料を使用し、燃料室に一定流量の空気を流すと共
に、前記イソブタン等のHC系燃料の流量を被試
験O2センサの出力と基準電圧の差によつて可変
し、前記被試験O2センサの出力と、前記空気お
よび前記イソブタン等のHC系燃料の流量から被
試験O2センサの特性を評価するようにしたO2
ンサ試験装置を提供するものである。このO2
ンサ評価装置の構成は、被試験O2センサを装着
したセンサ室と、該センサ室の供給口に接続され
た燃焼室と、該燃焼室に一定量の空気またはそれ
に相当する成分を有する気体を供給する気体供給
装置と、前記燃焼室に気化されたHC系燃料を供
給する燃料供給装置と、前記被試験O2センサの
出力を記録する記録装置と、前記被試験O2セン
サの出力と基準電圧の大小を比較する比較回路
と、前記比較回路の出力で前記HC系燃料の流量
を可変する流量調整弁を制御する弁制御装置と、
前記空気またはそれに相当する成分を有する気体
の流量とHC系燃料の流量から空気過剰率λ値ま
たは空燃比A/Fを表示する表面回路とからな
り、該表示回路の表示および前記記録回路の記録
から前記被試験O2センサの特性を評価するよう
にしたものであり、被試験O2センサを装着した
センサ室と、該センサ室の供給口に接続された燃
焼室と、この燃焼室に一定量の気化されたHC系
燃料を供給する燃料供給装置と、前記燃焼室に空
気またはそれに相当する成分の気体を供給する気
体供給装置と、前記被試験O2センサの出力を記
録する記録装置と、前記被試験O2センサの出力
と基準電圧の大小を比較する比較回路と、前記比
較回路の出力で前記空気またはそれに相当する気
体の流量を可変する流量調整弁を制御する弁制御
装置と、前記空気またはそれに相応する成分を有
する気体の流量とHC系燃料の流量から空気過剰
率λ値または空燃比A/Fを表示する表示回路と
からなり、該表示回路の表示および前記記録回路
の記録から前記被試験O2センサの特性を評価す
るものである。以下、図面により実施例を詳細に
明する。
In order to eliminate the drawbacks of the conventional example, the present invention uses HC fuel such as isobutane, which generates gas components equivalent to engine exhaust gas components by combustion, and supplies a constant flow of air to the fuel chamber. At the same time, the flow rate of the HC fuel such as isobutane is varied depending on the difference between the output of the O 2 sensor under test and the reference voltage, and the flow rate of the HC fuel such as the air and isobutane is varied depending on the difference between the output of the O 2 sensor under test and the reference voltage. The present invention provides an O 2 sensor testing device that evaluates the characteristics of an O 2 sensor under test from the flow rate of fuel. The configuration of this O 2 sensor evaluation device includes a sensor chamber in which the O 2 sensor under test is installed, a combustion chamber connected to the supply port of the sensor chamber, and a certain amount of air or a component equivalent to it injected into the combustion chamber. a gas supply device that supplies a gas having a temperature of 100%, a fuel supply device that supplies vaporized HC fuel to the combustion chamber, a recording device that records the output of the O 2 sensor to be tested, and a recording device that records the output of the O 2 sensor to be tested; a comparison circuit that compares the magnitude of the output and a reference voltage; a valve control device that controls a flow rate adjustment valve that varies the flow rate of the HC fuel based on the output of the comparison circuit;
It consists of a surface circuit that displays the air excess ratio λ value or the air-fuel ratio A/F from the flow rate of the air or a gas having a component equivalent thereto and the flow rate of the HC fuel, and the display circuit displays the display and the recording circuit records the record. This system is designed to evaluate the characteristics of the O 2 sensor under test, and includes a sensor chamber in which the O 2 sensor under test is installed, a combustion chamber connected to the supply port of the sensor chamber, and a a fuel supply device that supplies a certain amount of vaporized HC fuel; a gas supply device that supplies air or a gas of a component equivalent thereto to the combustion chamber; and a recording device that records the output of the O 2 sensor under test. , a comparison circuit that compares the output of the O 2 sensor under test and a reference voltage; and a valve control device that controls a flow rate adjustment valve that varies the flow rate of the air or a gas equivalent to it using the output of the comparison circuit. It consists of a display circuit that displays the air excess ratio λ value or the air-fuel ratio A/F from the flow rate of the air or a gas having a component corresponding thereto and the flow rate of the HC fuel, and the display circuit displays the display and the record circuit records the record. This is to evaluate the characteristics of the O 2 sensor under test. Hereinafter, embodiments will be explained in detail with reference to the drawings.

第3図は、HC系燃料の一例としてイソブタン
を燃焼させた時の空気過剰率λと排気組成の関係
を示しもので、H2、CO2、CO、THC、O2の濃度
は、第1図に示したエンジンの排気ガス成分とほ
ぼ等しい成分を有している。従つて、このイソブ
タンを燃焼し、その燃焼ガスによつて被試験セン
サの出力を記録すれば、この被試験O2センサの
特性を簡単に評価することができ、またイソブタ
ンはガソリンのように液体ではなく、気体でかつ
純粋な燃料であるため、空気とよく混ざり合い、
所望の成分の燃料ガスを安定に、また再現性よく
供給することができる。またHC系燃料としては
ベンゼンのように常温で固形化しているものもあ
るが、気化する温度に加熱して使用すればよく、
また他のHC系燃料を燃焼させても同様に、第1
図の排気ガス成分とほぼ等しい成分を有してお
り、イソブタンと同様に使用することができる。
Figure 3 shows the relationship between excess air ratio λ and exhaust composition when isobutane is burned as an example of HC fuel . It has almost the same components as the exhaust gas components of the engine shown in the figure. Therefore, by burning this isobutane and recording the output of the sensor under test using the combustion gas, it is possible to easily evaluate the characteristics of the O2 sensor under test.Also, isobutane is a liquid like gasoline. Because it is a gaseous and pure fuel, it mixes well with air.
Fuel gas with desired components can be stably supplied with good reproducibility. Also, some HC fuels, such as benzene, are solid at room temperature, but they can be used by heating them to a temperature where they vaporize.
Similarly, even if other HC fuels are burned, the first
It has almost the same components as the exhaust gas components shown in the figure, and can be used in the same way as isobutane.

次に、第4図は、イソブタンを使用して被試験
O2センサを評価する本発明の一実施例を示した
もので、圧縮空気供給装置1からの空気は、減圧
弁2、流量計3を通つて燃焼室4に送られ、また
イソブタン供給装置5からのイソブタンは減圧弁
6、流量計7、流量調整弁8を通つて燃焼室4に
送られ、空気と混合されて燃焼され、その燃焼ガ
スは被試験センサ9が装着されたセンサ室10に
送られる。また燃焼室4の入出口に流量計12を
接続したバイパス11が接続され、センサ室10
に送られたガスは排気口13から排出される。
Next, Figure 4 shows the test sample using isobutane.
This shows an embodiment of the present invention for evaluating an O 2 sensor, in which air from a compressed air supply device 1 is sent to a combustion chamber 4 through a pressure reducing valve 2 and a flow meter 3, and is also sent to an isobutane supply device 5. The isobutane from is sent to the combustion chamber 4 through a pressure reducing valve 6, a flow meter 7, and a flow rate adjustment valve 8, where it is mixed with air and combusted, and the combustion gas is sent to a sensor chamber 10 in which a sensor under test 9 is installed. Sent. In addition, a bypass 11 connected to a flow meter 12 is connected to the inlet and outlet of the combustion chamber 4, and a sensor chamber 10
The gas sent to is exhausted from the exhaust port 13.

被試験センサ9の出力は増幅器14で増幅され
て比較回路15に入力される。この比較回路15
には、基準電圧として標準センサの燃料のリツチ
の出力電圧と燃料のリーンの出力電圧のほぼ中央
の電圧が設定してあるので、センサ室10を流れ
る燃焼ガス中の酸素濃度が化学論比のときの酸素
濃度より高いと、被試験センサ9の出力は基準電
圧より低くなり、また燃焼ガス中の酸素濃度が化
学量論比のとき酸素濃度より低いと、被試験セン
サ9の出力は基準電圧より高くなる。このように
比較回路15は被試験センサ9の出力起電力が基
準より高いときは、正の一定電圧を出力し、被試
験センサ9の出力起電力が低いときに負の一定電
圧を出力する。この比較回路の出力は流量調整弁
駆動回路16に入力され、比較回路15の出力が
正のときは、燃焼ガス中の酸素濃度が化学量論比
のときの酸素濃度より低いので、流量調整弁8の
開時間の割合を少なくしてイソブタンの供給量を
少なくし、また比較回路15の出力が負のとき
は、燃焼ガス中の酸素濃度が化学量論比の酸素濃
度より高いので、流量調整弁8の開時間の割合を
多くしてイソブタンの供給量を多くし、センサ室
10に送られる酸素濃度を低くする。また流量計
3,7の出力はλ値演算装置17に入力され、空
気に対するイソブタンの割合からλ値が計算さ
れ、フイルタ18で平滑化されて電圧計19で表
示される。
The output of the sensor under test 9 is amplified by an amplifier 14 and input to a comparison circuit 15 . This comparison circuit 15
Since the standard sensor's standard sensor's fuel rich output voltage and fuel lean output voltage are set at approximately the center voltage as the reference voltage, the oxygen concentration in the combustion gas flowing through the sensor chamber 10 is at a stoichiometric ratio. If the oxygen concentration in the combustion gas is higher than the reference voltage, the output of the sensor under test 9 will be lower than the reference voltage, and if the oxygen concentration in the combustion gas is at a stoichiometric ratio, the output of the sensor under test 9 will be lower than the reference voltage. Becomes higher. In this manner, the comparison circuit 15 outputs a constant positive voltage when the output electromotive force of the sensor under test 9 is higher than the reference, and outputs a constant negative voltage when the output electromotive force of the sensor under test 9 is lower. The output of this comparison circuit is input to the flow rate adjustment valve drive circuit 16, and when the output of the comparison circuit 15 is positive, the oxygen concentration in the combustion gas is lower than the oxygen concentration at the stoichiometric ratio, so the flow rate adjustment valve is When the output of the comparator circuit 15 is negative, the oxygen concentration in the combustion gas is higher than the stoichiometric oxygen concentration, so the flow rate is adjusted. The ratio of the opening time of the valve 8 is increased to increase the amount of isobutane supplied and lower the oxygen concentration sent to the sensor chamber 10. The outputs of the flowmeters 3 and 7 are input to a λ value calculation device 17, where a λ value is calculated from the ratio of isobutane to air, smoothed by a filter 18, and displayed by a voltmeter 19.

次に、本実施例の動作を説明する。まず、圧縮
空気供給装置1からの空気は減圧弁2で圧力調整
され、一定量になるように設定されて燃焼室4に
送られる。またイソブタン供給装置5からのイソ
ブタンは減圧弁6で圧力調整され、流量計7、流
量調整弁8を通つて燃焼室4に送られ、ここで空
気とイソブタンの混合ガスが燃焼され、自動車の
エンジンの排気口の温度に相当する900℃に設定
されてセンサ室10に送られる。またイソブタン
と空気の混合ガスの一部はバイパス11、流量計
12を通つてセンサ室10に送られるが、これは
センサ室10を通る燃焼ガスが自動車の排気ガス
成分に近いようにするためである。即ちTHC成
分を補うためである。なお、空気の流量は9/
minで、イソブタンの流量は約277c.c./minであ
り、バイパス11に流す流量は150c.c./minであ
る。
Next, the operation of this embodiment will be explained. First, the pressure of air from the compressed air supply device 1 is adjusted by the pressure reducing valve 2, and the amount is set to be a constant amount, and then sent to the combustion chamber 4. The pressure of isobutane from the isobutane supply device 5 is regulated by a pressure reducing valve 6, and then sent to the combustion chamber 4 through a flow meter 7 and a flow rate regulating valve 8, where a mixed gas of air and isobutane is combusted, and the mixture of air and isobutane is combusted. The temperature is set at 900°C, which corresponds to the temperature at the exhaust port of the sensor chamber 10. Also, a part of the mixed gas of isobutane and air is sent to the sensor chamber 10 through a bypass 11 and a flow meter 12, but this is so that the combustion gas passing through the sensor chamber 10 is close to the exhaust gas components of the automobile. be. In other words, this is to supplement the THC component. In addition, the air flow rate is 9/
min, the flow rate of isobutane is about 277 c.c./min, and the flow rate flowing into the bypass 11 is 150 c.c./min.

このようにセンサ室10に燃焼ガスが流れてい
る状態で被試験センサ9の出力が比較回路15に
入力されると、この出力は基準電圧と比較され、
この基準電圧より高ければ、センサ室10を通る
ガス中の酸素濃度が低いので、流量調整弁8をイ
ソブタンガスの流量を少なくして燃焼室4で消費
される酸素量を少なくし、センサ室10に送られ
る酸素濃度を高くし、またセンサ室10に送られ
るガス中の酸素濃度が高くなると、流量調整弁8
を通るイソブタンの量を多くする。
When the output of the sensor under test 9 is input to the comparison circuit 15 while combustion gas is flowing in the sensor chamber 10 in this way, this output is compared with the reference voltage.
If it is higher than this reference voltage, the oxygen concentration in the gas passing through the sensor chamber 10 is low, so the flow rate adjustment valve 8 is operated to reduce the flow rate of isobutane gas to reduce the amount of oxygen consumed in the combustion chamber 4, and the sensor chamber 10 When the oxygen concentration in the gas sent to the sensor chamber 10 increases, the flow rate adjustment valve 8
Increase the amount of isobutane that passes through.

このように、被試験センサ9の出力によつて流
量調整弁8を通る流量が加減され、その出力を記
録装置20で記録すると、第5図イ,ロに示した
ように、最初は上の山または下の山の出ている時
間の割合が大きい波形が記録されるが、自動平衡
作用により上下の山の出ている時間の割合が同じ
になつてくる。この時、流量計3,7の出力によ
つてλ値が演算されるが、イソブタンの流量は流
量調整弁8によつて脈動しているため、流量計7
と流量調整弁8の間に流量脈動吸収装置21を接
続してこの脈動を吸収する。それでもなおλ値演
算装置17の出力が脈動するので、フイルタ18
を通して平滑化し、電圧計19で指示し、またそ
の値を記録する。
In this way, the flow rate passing through the flow rate regulating valve 8 is adjusted depending on the output of the sensor under test 9, and when the output is recorded by the recording device 20, as shown in FIG. A waveform in which the bottom peak appears for a large proportion of the time is recorded, but due to automatic balancing, the proportion of the time that the top and bottom peaks appear becomes the same. At this time, the λ value is calculated based on the outputs of the flowmeters 3 and 7, but since the flow rate of isobutane is pulsating due to the flow rate adjustment valve 8, the flowmeter 7
A flow rate pulsation absorbing device 21 is connected between the flow rate regulating valve 8 and the flow rate regulating valve 8 to absorb this pulsation. However, since the output of the λ value calculation device 17 still pulsates, the filter 18
The voltage is smoothed through the voltmeter 19, and the value is recorded.

以上のように、記録装置20で記録された被試
験センサの出力波形および電圧計19で指示され
たλ値が標準センサの記録波形およびλ値と比較
され、被試験センサの特性が評価される。この標
準センサの記録波形およびλ値はセンサ室10に
標準センサを装着して記録装置20で記録波形を
とり、電圧計19でλ値を指示してもよいが、次
のように構成しても標準波形を得ることができ
る。
As described above, the output waveform of the sensor under test recorded by the recording device 20 and the λ value indicated by the voltmeter 19 are compared with the recorded waveform and λ value of the standard sensor, and the characteristics of the sensor under test are evaluated. . The recorded waveform and λ value of this standard sensor may be obtained by installing the standard sensor in the sensor chamber 10, taking the recorded waveform with the recording device 20, and indicating the λ value with the voltmeter 19. Standard waveforms can also be obtained.

第6図は、本発明の他の実施例を示したもの
で、第4図と同一符号のものは同一のものを示し
ているが、この実施例ではセンサ室10の排気口
13に触媒22を介してマスタセンサ23を装着
したマスタセンサ室24が設けられ、このマスタ
センサ室24を通つた燃焼ガスは排気口25から
排出される。またマスタセンサ23の出力端子と
被試験センサ9の出力端子はスイツチ26で切換
えられて増幅器14に接続される。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, in which the same reference numerals as in FIG. A master sensor chamber 24 equipped with a master sensor 23 is provided through the master sensor chamber 24 , and the combustion gas passing through the master sensor chamber 24 is discharged from an exhaust port 25 . Further, the output terminal of the master sensor 23 and the output terminal of the sensor under test 9 are switched by a switch 26 and connected to the amplifier 14.

次に、本実施例の動作を説明する。まず、スイ
ツチ26をマスタセンサ23の出力端子に接続し
て、前記実施例と同様に記録回路20で第7図
イ,ロに示したような標準の記録波形を記録し、
また電圧計19でその指示を基準のλ値に合わせ
る。
Next, the operation of this embodiment will be explained. First, the switch 26 is connected to the output terminal of the master sensor 23, and the recording circuit 20 records the standard recording waveforms as shown in FIG.
Also, adjust the indication using the voltmeter 19 to the reference λ value.

次に、スイツチ26を被試験センサ9の出力端
子に接続して前記の実施例と同様に第5図の記録
波形を記録し、電圧計19の指示値を測定する。
そしてマスタセンサ23の記録波形と被試験セン
サの記録波形を比較し、またλ値を比較して被試
験センサの特性を評価する。
Next, the switch 26 is connected to the output terminal of the sensor under test 9, the waveform shown in FIG. 5 is recorded as in the previous embodiment, and the indicated value of the voltmeter 19 is measured.
Then, the recorded waveform of the master sensor 23 and the recorded waveform of the sensor under test are compared, and the λ values are compared to evaluate the characteristics of the sensor under test.

なお、マスタセンサ23として標準のO2セン
サを使う必要はなく、被試験センサ9をマスタセ
ンサとして使うことができる。それは触媒を通す
ことにより、どんなガス組成であつても化学平衡
になり、またこの化学平衡のときには、全てのガ
ス成分(O2、H2、COなど)が化学量論比(リツ
チとリーンの境界)で大幅に急変する。従つて、
どんなセンサでも電圧が急変するため、電圧の立
上り点が化学量論比からずれるセンサはないから
である。また、本実施例ではセンサ室10の排気
口に触媒22およびマスタセンサ室24を設けた
が、燃焼室4の排気口に直接触媒22を接続し、
その次にマスタセンサ室24を設け、センサ室1
0とマスタセンサ室24を並列に設けてもよいこ
とは云うまでもない。
Note that it is not necessary to use a standard O 2 sensor as the master sensor 23, and the sensor under test 9 can be used as the master sensor. By passing it through a catalyst, any gas composition is brought into chemical equilibrium, and in this chemical equilibrium, all gas components (O 2 , H 2 , CO, etc.) are in stoichiometric ratios (rich and lean). boundary). Therefore,
This is because the voltage of any sensor changes suddenly, and there is no sensor whose voltage rise point deviates from the stoichiometric ratio. Further, in this embodiment, the catalyst 22 and the master sensor chamber 24 are provided at the exhaust port of the sensor chamber 10, but the catalyst 22 is directly connected to the exhaust port of the combustion chamber 4,
Next, a master sensor chamber 24 is provided, and the sensor chamber 1
It goes without saying that the sensor chamber 0 and the master sensor chamber 24 may be provided in parallel.

以上のように構成した本実施例では、マスタセ
ンサ室に設けたマスタセンサの出力を被試験セン
サと比較することにより、簡単に被試験センサの
特性を評価することができる。
In this embodiment configured as described above, the characteristics of the sensor under test can be easily evaluated by comparing the output of the master sensor provided in the master sensor chamber with the sensor under test.

上記の2つの実施例では、空気の供給量を一定
にし、イソブタンの供給量を可変にして説明した
が、これはイソブタンの供給量を一定にし、空気
の供給量を可変にしても同様に被試験センサの特
性を評価することができる。
In the above two embodiments, the air supply amount is constant and the isobutane supply amount is variable. However, the same problem will occur even if the isobutane supply amount is constant and the air supply amount is variable. The characteristics of the test sensor can be evaluated.

以上説明したように、本発明によれば、HC系
燃料を使用して自動車の排気ガスに相当する成分
ガスを作り、これを被試験センサを装着したセン
サ室に送り、この被試験センサの出力によつて
HC系燃料の供給量を可変にして被試験センサの
出力から被試験センサの特性を評価できるので、
装置が簡単で、精度の高いO2センサ評価装置を
提供することができる。
As explained above, according to the present invention, component gas equivalent to automobile exhaust gas is produced using HC fuel, and this is sent to the sensor chamber equipped with the sensor under test, and the output of the sensor under test is by
The characteristics of the sensor under test can be evaluated from the output of the sensor under test by varying the amount of HC fuel supplied.
A simple and highly accurate O 2 sensor evaluation device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、エンジンの空燃比と排気組成の関係
を示した図であり、第2図は、O2センサの空燃
比−起電力の関係を示した図であり、第3図は、
イソブタンを燃焼させた時の空気過剰率と燃焼ガ
ス組成の関係を示した図であり、第4図は、本発
明の一実施例のブロツク図であり、第5図は、被
試験センサの出力波形図であり、第6図は、本発
明の他の実施例のブロツク図であり、第7図は、
マスタセンサの出力波形図である。 1……圧縮空気供給装置、2……減圧弁、3…
…流量計、4……燃焼室、5……イソブタン供給
装置、6……減圧弁、7……流量計、8……電磁
弁、9……被試験センサ、10……センサ室、1
1……バイパス、12……流量計、13……排気
口、14……増幅器、15……比較回路、16…
…流量調整弁制御装置、17……λ値演算装置、
18……フイルタ、19……電圧計、20……記
録装置、21……流量脈動吸収装置、22……触
媒、23……マスタセンサ、24……マスタセン
サ室、25……排気口、26……スイツチ。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the engine air-fuel ratio and exhaust composition, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the air-fuel ratio and electromotive force of the O 2 sensor, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between excess air ratio and combustion gas composition when isobutane is combusted, FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the output of the sensor under test. FIG. 6 is a block diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a waveform diagram.
It is an output waveform diagram of a master sensor. 1... Compressed air supply device, 2... Pressure reducing valve, 3...
...flow meter, 4 ... combustion chamber, 5 ... isobutane supply device, 6 ... pressure reducing valve, 7 ... flow meter, 8 ... solenoid valve, 9 ... sensor under test, 10 ... sensor chamber, 1
1...Bypass, 12...Flowmeter, 13...Exhaust port, 14...Amplifier, 15...Comparison circuit, 16...
...Flow rate adjustment valve control device, 17...λ value calculation device,
18... Filter, 19... Voltmeter, 20... Recording device, 21... Flow rate pulsation absorber, 22... Catalyst, 23... Master sensor, 24... Master sensor chamber, 25... Exhaust port, 26 ...Switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被試験O2センサを装着したセンサ室と、 該センサ室の供給口に接続された燃焼室と、 該燃焼室に一定量の空気またはそれに相当する
成分を有する気体を供給する気体供給装置と、 前記燃焼室に気化されたHC系燃料を供給する
燃料供給装置と、 前記被試験O2センサの出力を記録する記録装
置と、 前記被試験O2センサの出力と基準電圧の大小
を比較する比較回路と、 前記比較回路の出力で前記HC系燃料の流量を
可変する流量調整弁を制御する弁制御装置と、 前記空気またはそれに相当する成分を有する気
体の流量を検出する流量計と、 前記HC系燃料の流量を検出する流量計と、 それらの流量計の出力から空気過剰率λ値また
は空燃比A/Fを演算する演算装置と、 その演算装置の出力を表示する表示回路 とからなり、該表示回路の表示および前記記録装
置の記録から前記被試験O2センサの特性を評価
するようにしたO2センサ評価装置。 2 前記センサ室の排出口に触媒を介してマスタ
センサを装着したマスタセンサ室を接続し、前記
マスタセンサの出力を前記比較回路の基準電圧と
比較し、前記比較回路の出力で前記HC系燃料の
流量を制御して前記記録装置および表示回路を較
正するようにした特許請求の範囲第1項記載の
O2センサ評価装置。 3 前記センサ室と並列に前記燃焼室に触媒を介
してマスタセンサを装着したマスタセンサ室を接
続し、前記マスタセンサの出力を前記比較回路の
基準電圧と比較し、前記比較回路の出力で前記
HC系燃料の流量を制御して前記記録装置および
表示回路を較正するようにした特許請求の範囲第
1項記載のO2センサ評価装置。 4 被試験O2センサを装着したセンサ室と、 該センサ室の供給口に接続された燃焼室と、 この燃焼室に気化された一定量のHC系燃料を
供給する燃料供給装置と、 前記燃焼室に空気またはそれに相当する成分の
気体を供給する気体供給装置と、 前記被試験O2センサの出力を記録する記録装
置と、 前記被試験O2センサの出力と基準電圧の大小
を比較する比較回路と、 前記比較回路の出力で前記空気またはそれに相
当する成分の気体の流量を可変する流量調整弁を
制御する弁制御装置と、 前記空気またはそれに相当する成分を有する気
体の流量を検出する流量計と、 前記HC系燃料の流量を検出する流量計と、 それから流量計の出力から空気過剰率λ値また
は空燃比A/Fを演算する演算装置と、 その演算装置の出力を表示する表示回路 とからなり、該表示回路の表示および前記記録装
置の記録から前記被試験O2センサの特性を評価
するようにしたO2センサ評価装置。 5 前記センサ室の排出口に触媒を介してマスタ
センサを装着したマスタセンサ室を接続し、前記
マスタセンサの出力を前記比較回路の基準電圧と
比較し、前記比較回路の出力で前記空気またはそ
れに相当する燃料の気体の流量を制御して前記記
録装置および表示回路を較正するようにした特許
請求の範囲第4項記載のO2センサ評価装置。 6 前記センサ室と並列に前記燃焼室に触媒を介
してマスタセンサを装着したマスタセンサ室を接
続し、前記マスタセンサの出力を前記比較回路の
基準電圧と比較し、前記比較回路の出力で前記空
気またはそれに相当する成分を有する気体の流量
を制御して前記記録装置および表示回路を較正す
るようにした特許請求の範囲第4項記載のO2
ンサ評価装置。
[Scope of Claims] 1. A sensor chamber equipped with an O 2 sensor to be tested, a combustion chamber connected to a supply port of the sensor chamber, and a certain amount of air or a gas having a component equivalent thereto supplied to the combustion chamber. a gas supply device for supplying gas, a fuel supply device for supplying vaporized HC fuel to the combustion chamber, a recording device for recording the output of the O 2 sensor to be tested, and an output and a reference for the O 2 sensor to be tested. a comparison circuit that compares the magnitude of voltage; a valve control device that controls a flow rate regulating valve that varies the flow rate of the HC fuel based on the output of the comparison circuit; and a valve control device that detects the flow rate of the air or a gas having a component equivalent thereto. a flowmeter that detects the flow rate of the HC fuel; a calculation device that calculates the excess air ratio λ value or the air-fuel ratio A/F from the outputs of these flowmeters; and displays the output of the calculation device. 1. An O 2 sensor evaluation device comprising a display circuit that evaluates characteristics of the O 2 sensor under test from the display of the display circuit and the recording of the recording device. 2. A master sensor chamber equipped with a master sensor is connected to the exhaust port of the sensor chamber via a catalyst, the output of the master sensor is compared with the reference voltage of the comparison circuit, and the output of the comparison circuit is used to control the HC system fuel. Claim 1, wherein the recording device and the display circuit are calibrated by controlling the flow rate of the recording device and the display circuit.
O2 sensor evaluation device. 3. A master sensor chamber equipped with a master sensor is connected to the combustion chamber in parallel with the sensor chamber via a catalyst, the output of the master sensor is compared with the reference voltage of the comparison circuit, and the output of the comparison circuit is used to
2. The O 2 sensor evaluation device according to claim 1, wherein the recording device and the display circuit are calibrated by controlling the flow rate of the HC fuel. 4. A sensor chamber in which the O 2 sensor to be tested is installed, a combustion chamber connected to the supply port of the sensor chamber, a fuel supply device that supplies a certain amount of vaporized HC fuel to the combustion chamber, and the combustion chamber. A gas supply device that supplies air or a gas with a component equivalent to it into the room; a recording device that records the output of the O 2 sensor under test; and a comparison that compares the output of the O 2 sensor under test with a reference voltage. a valve control device that controls a flow rate adjustment valve that varies the flow rate of the air or a gas having a component equivalent thereto based on the output of the comparison circuit; and a flow rate controller that detects the flow rate of the air or a gas having a component equivalent thereto. a flowmeter that detects the flow rate of the HC fuel; a calculation device that calculates an excess air ratio λ value or an air-fuel ratio A/F from the output of the flowmeter; and a display circuit that displays the output of the calculation device. An O 2 sensor evaluation device comprising: a characteristic of the O 2 sensor under test is evaluated from the display of the display circuit and the recording of the recording device. 5 Connect a master sensor chamber equipped with a master sensor to the exhaust port of the sensor chamber via a catalyst, compare the output of the master sensor with the reference voltage of the comparison circuit, and use the output of the comparison circuit to determine whether the air or 5. The O 2 sensor evaluation device according to claim 4, wherein the recording device and display circuit are calibrated by controlling the flow rate of the corresponding fuel gas. 6. Connect a master sensor chamber equipped with a master sensor to the combustion chamber in parallel with the sensor chamber via a catalyst, compare the output of the master sensor with the reference voltage of the comparison circuit, and use the output of the comparison circuit to 5. The O 2 sensor evaluation device according to claim 4, wherein the recording device and the display circuit are calibrated by controlling the flow rate of air or a gas having a component equivalent thereto.
JP13824077A 1977-11-17 1977-11-17 Device for evaluating 02 sensor Granted JPS5470890A (en)

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