JP2016125982A - 酸素センサ - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1の酸素濃度検出器においては、固体電解質の両面における酸素分圧差により生ずる濃淡起電力を検出して、測定ガスにおける酸素濃度を検出する技術が開示されている。
一方、酸素センサによって酸素濃淡電池を形成する場合、測定電極に接触する被測定ガスの状態が、リッチ状態からリーン状態に変化するときには、起電力の立ち下がり時間が長くなる(起電力の立ち下がり速度が遅くなる)。この現象は、リッチ状態からリーン状態に変化するときには、HC、CO等の未燃焼ガスが測定電極から離脱しにくく、また、酸素が測定電極に吸着しにくいことに起因していると考えられる。
該固体電解質体の外側面に設けられ、内燃機関の排気系統を流れる排ガスである被測定ガスに晒される測定電極と、
上記固体電解質体の内側面に設けられ、基準ガスに晒される基準電極と、
上記測定電極と上記基準電極との間に生じる起電力を検出し、該起電力が、理論空燃比を境界にして高い状態に変化したときには、上記測定電極に接触する被測定ガスが燃料過剰なリッチ状態にあることを検出する一方、上記起電力が、理論空燃比を境界にして低い状態に変化したときには、上記測定電極に接触する被測定ガスが空気過剰なリーン状態にあることを検出する起電力検出手段と、
上記基準電極をプラス電極として、該基準電極と上記測定電極との間に直流電圧を印加する電圧印加手段と、を備えることを特徴とする酸素センサにある。
酸素センサによって、被測定ガスがリッチ状態にあるか、リーン状態にあるかの検出を行う際には、電圧印加手段によって、基準電極と測定電極との間に、常時、所定の直流電圧を印加しておく。このとき、各電極間においては、酸素濃度(酸素分圧)の差に基づく酸素イオンが、基準電極から固体電解質体を通過して測定電極へ移動する一方、直流電圧の印加に基づく酸素イオンが、測定電極から固体電解質体を通過して基準電極へ移動する。なお、電流が流れる方向は、酸素イオンの移動方向とは逆方向になる。
この理由は必ずしも明確ではないが、この特殊な性質を利用して、上記酸素センサにおいては、リーン状態からリッチ状態に変化するときの応答速度と、リッチ状態からリーン状態に変化するときの応答速度との差を小さくすることができる。
(実施例)
本例の酸素センサ1は、図1に示すように、固体電解質体2、測定電極31、基準電極32、起電力検出手段4、電圧印加手段5を備えている。
固体電解質体2は、所定の温度に加熱されたときに酸素イオン伝導性を有するものであり、コップ型に形成されている。測定電極31は、固体電解質体2の外側面に設けられており、内燃機関の排気系統を流れる排ガスである被測定ガスGに晒されるものである。基準電極32は、固体電解質体2の内側面に設けられており、酸素濃度一定の大気である基準ガスAに晒されるものである。
本例の酸素センサ1は、内燃機関(エンジン)の排気管(排気系統)に配置され、排気管を流れる排ガスを被測定ガスGとして、被測定ガスGが理論空燃比Xよりもリッチ状態Rにあるか、リーン状態Lにあるかを検出するものである。排気管内には、排ガスの浄化を行う三元触媒が配置されており、酸素センサ1は、三元触媒による浄化を効果的に行うために用いられる。具体的には、図2に示すように、三元触媒は、理論空燃比Xの付近(空燃比が14.7付近)に設定された空燃比の所定の範囲である浄化ウィンドウW内にあるときに、NOx、HC、CO等の未燃焼ガスを効果的に浄化する。そして、酸素センサ1は、内燃機関における空燃比が浄化ウィンドウW内に収まるよう、内燃機関の制御装置に空燃比のフィードバックを行うために用いられる。
固体電解質体2における測定電極31の表面には、測定電極31を熱及び被毒物質から保護する電極保護層33が設けられている。電極保護層33は、多孔質のセラミックコーティングによって形成されている。電極保護層33は、測定電極31に接触する被測定ガスGの流量を制限する拡散抵抗層としても機能する。測定電極31及び基準電極32は白金、及び固体電解質体2との共材(ジルコニア等)を含有している。固体電解質体2は、イットリア安定化ジルコニアによって構成されており、酸化ジルコニウム及び酸化イットリウムを含有している。
具体的には、酸素センサ1によって、被測定ガスGがリッチ状態Rにあるか、リーン状態Lにあるかの検出を行う際には、電圧印加手段5によって、基準電極32と測定電極31との間に、常時、所定の直流電圧Eを印加しておく。この直流電圧Eは、固体電解質体2を介して基準電極32と測定電極31との間に、0.1〜5.8mAの電流が流れるように印加することができる。また、直流電圧Eの電圧値の範囲は、0.1〜1.7Vとすることができる。また、酸素センサ1の素子温度の範囲は、550〜1000℃とすることができる。
従って、電圧印加手段5によって基準電極32と測定電極31との間に印加する電圧は、これらの電極間に約1mAの電流が流れるよう設定することができる。これにより、電圧印加手段5による直流電圧Eの印加によって、起電力Vの立ち上がり時間t1と起電力Vの立ち下がり時間t2とを同等にすることができ、リッチ状態Rとリーン状態Lとの間で変化する際の、起電力Vの応答性に生じるヒステリシスをほとんどなくすことができる。
酸素濃度(酸素分圧)の差に基づく酸素イオンe1は、基準電極32から固体電解質体2を通過して測定電極31へ移動する。一方、直流電圧Eの印加に基づく酸素イオンe2は、測定電極31から固体電解質体2を通過して基準電極32へ移動する。そして、直流電圧Eの印加に基づく酸素イオンe2の移動は、酸素濃度の差に基づく酸素イオンe1の移動を打ち消すように作用すると考えられる。
なお、直流電圧Eの印加による注入電流Iが流れる方向は、直流電圧Eの印加に基づく酸素イオンe2の移動方向とは逆方向になる。
それ故、本例の酸素センサ1によれば、被測定ガスGがリッチ状態Rとリーン状態Lとの間で変化する際の、起電力Vの応答性に生じるヒステリシスをほとんどなくすことができる。
そして、本例の酸素センサ1の制御装置においては、応答性のヒステリシスの影響を緩和するための調整を省略することが可能になる。そのため、酸素センサ1の制御装置の構成を簡単にすることができる。また、酸素センサ1の生産時において、ヒステリシスを緩和するためのエージング処理等を簡素化又は省略することが可能となり、酸素センサの生産性を向上させることができる。
2 固体電解質体
31 測定電極
32 基準電極
4 起電力検出手段
5 電圧印加手段
G 被測定ガス
A 基準ガス
X 理論空燃比
R リッチ状態
L リーン状態
Claims (3)
- 酸素イオン伝導性を有するコップ型の固体電解質体(2)と、
該固体電解質体(2)の外側面に設けられ、内燃機関の排気系統を流れる排ガスである被測定ガス(G)に晒される測定電極(31)と、
上記固体電解質体(2)の内側面に設けられ、基準ガス(A)に晒される基準電極(32)と、
上記測定電極(31)と上記基準電極(32)との間に生じる起電力(V)を検出し、該起電力(V)が、理論空燃比(X)を境界にして高い状態に変化したときには、上記測定電極(31)に接触する被測定ガス(G)が燃料過剰なリッチ状態(R)にあることを検出する一方、上記起電力(V)が、理論空燃比(X)を境界にして低い状態に変化したときには、上記測定電極(31)に接触する被測定ガス(G)が空気過剰なリーン状態(L)にあることを検出する起電力検出手段(4)と、
上記基準電極(32)をプラス電極として、該基準電極(32)と上記測定電極(31)との間に直流電圧(E)を印加する電圧印加手段(5)と、を備えることを特徴とする酸素センサ(1)。 - 上記電圧印加手段(5)による直流電圧(E)の印加がない状態において、上記起電力検出手段(4)が上記リーン状態(L)から上記リッチ状態(R)への変化を検出するときの起電力(V1)の立ち上がり時間(t1)は、上記起電力検出手段(4)が上記リッチ状態(R)から上記リーン状態(L)への変化を検出するときの起電力(V2)の立ち下がり時間(t2)よりも短くなっており、
上記電圧印加手段(5)による上記直流電圧(E)の印加によって、上記起電力(V1)の立ち上がり時間(t1)と上記起電力(V2)の立ち下がり時間(t2)との差を小さくしていることを特徴とする請求項1に記載の酸素センサ(1)。 - 上記電圧印加手段(5)による上記直流電圧(E)の印加によって、上記起電力(V1)の立ち上がり時間(t1)と上記起電力(V2)の立ち下がり時間(t2)とを同等にしていることを特徴とする請求項2に記載の酸素センサ(1)。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5614151A (en) * | 1979-07-16 | 1981-02-10 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio detector |
JPS61118653A (ja) * | 1984-11-14 | 1986-06-05 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的素子の電流制御方法 |
JP2000045854A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Toyota Motor Corp | ガス燃料内燃機関の空燃比検出装置 |
JP2005351096A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP2012063345A (ja) * | 2010-08-19 | 2012-03-29 | Denso Corp | ガスセンサ制御装置 |
JP2013170453A (ja) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Denso Corp | 内燃機関の排出ガス浄化装置 |
WO2014118888A1 (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
2015
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5614151A (en) * | 1979-07-16 | 1981-02-10 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio detector |
JPS61118653A (ja) * | 1984-11-14 | 1986-06-05 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的素子の電流制御方法 |
JP2000045854A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Toyota Motor Corp | ガス燃料内燃機関の空燃比検出装置 |
JP2005351096A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP2012063345A (ja) * | 2010-08-19 | 2012-03-29 | Denso Corp | ガスセンサ制御装置 |
JP2013170453A (ja) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Denso Corp | 内燃機関の排出ガス浄化装置 |
WO2014118888A1 (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
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