JPH0315980B2 - - Google Patents
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- JPH0315980B2 JPH0315980B2 JP58147630A JP14763083A JPH0315980B2 JP H0315980 B2 JPH0315980 B2 JP H0315980B2 JP 58147630 A JP58147630 A JP 58147630A JP 14763083 A JP14763083 A JP 14763083A JP H0315980 B2 JPH0315980 B2 JP H0315980B2
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- JP
- Japan
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- engine
- fuel ratio
- air
- oxygen
- fuel
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- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 63
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 47
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は内燃機関の排気ガス中の酸素濃度等
を測定して機関の運転空燃比を検知する空燃比セ
ンサに関するものであり、特にイオン伝導性固体
電解質で構成された酸素ポンプ式の空燃比センサ
の改良に関するものである。
を測定して機関の運転空燃比を検知する空燃比セ
ンサに関するものであり、特にイオン伝導性固体
電解質で構成された酸素ポンプ式の空燃比センサ
の改良に関するものである。
従来よりイオン伝導性固体電解質（例えば安定
化ジルコニア）で構成された酸素センサを用い、
排気ガスの酸素分圧と空気の酸素分圧との差によ
つて生じる起電力の変化によつて理論空燃比の燃
焼状態を検知することにより、例えば自動車の機
関を理論空燃比で運転するように制御することは
一般に知られている。ところで上記酸素センサは
空気と燃料との重量比率である空燃比（Ａ／Ｆ）
が理論空燃比14.7である時は大きな変化出力が得
られるが他の運転空燃比域での変化はほとんどな
く、理論空燃比以外の空燃比で機関を運転する場
合には上記酸素センサの出力を利用することがで
きない。そこで特開昭56−130649号では固体電解
質酸素ポンプ式の酸素濃度測定装置を用い理論空
燃比より空燃比の大きい燃料希薄域における空燃
比を排気ガス中の残存酸素を測定することにより
検知する方法が提案されている。この発明は上記
特開昭56−130649号等で提案されている酸素ポン
プ式の空燃比センサにより理論空燃比より空燃比
の小さい燃料過濃域、つまり上記残存酸素がない
領域においても精度よく空燃比を検知することが
できる機関の空燃比センサを提供するものであ
る。
化ジルコニア）で構成された酸素センサを用い、
排気ガスの酸素分圧と空気の酸素分圧との差によ
つて生じる起電力の変化によつて理論空燃比の燃
焼状態を検知することにより、例えば自動車の機
関を理論空燃比で運転するように制御することは
一般に知られている。ところで上記酸素センサは
空気と燃料との重量比率である空燃比（Ａ／Ｆ）
が理論空燃比14.7である時は大きな変化出力が得
られるが他の運転空燃比域での変化はほとんどな
く、理論空燃比以外の空燃比で機関を運転する場
合には上記酸素センサの出力を利用することがで
きない。そこで特開昭56−130649号では固体電解
質酸素ポンプ式の酸素濃度測定装置を用い理論空
燃比より空燃比の大きい燃料希薄域における空燃
比を排気ガス中の残存酸素を測定することにより
検知する方法が提案されている。この発明は上記
特開昭56−130649号等で提案されている酸素ポン
プ式の空燃比センサにより理論空燃比より空燃比
の小さい燃料過濃域、つまり上記残存酸素がない
領域においても精度よく空燃比を検知することが
できる機関の空燃比センサを提供するものであ
る。
以下この発明の一実施例について図面に基づき
説明する。
説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であ
り、第２図は第１図の−線に沿う断面図であ
る。図中１は機関の排気管、２は該排気管１内に
配設された空燃比センサである。該空燃比センサ
２は厚さが約0.5mmの平板状のイオン伝導性固体
電解質（安定化ジルコニア）３の両側面にそれぞ
れ白金電極４および５を設けて構成された固体電
解質酸素ポンプ６と、該酸素ポンプ６と同じよう
に平板状のイオン伝導性固体電解質７の両側面に
それぞれ白金電極８および９を設けて構成された
固体電解質酸素センサ１０と、上記酸素ポンプ６
と上記酸素センサ１０を0.1mm程度の微小間隙ｄ
を介して対向配置するための支持台１１で構成さ
れている。１２は電子制御装置であり、上記酸素
センサ１０が電極８，９間に発生する起電力ｅを
抵抗R1を介して演算増幅器Ａの反転入力端子に
印加し、上記演算増幅器Ａの非反転入力端子に印
加されている基準電圧VRと上記起電力ｅの差異
に比例した上記演算増幅器Ａの出力によりトラン
ジスタTRを駆動して上記酸素ポンプ６の電極４，
５間に流すポンプ電流IPを制御する機能を備えて
いる。すなわち、上記起電力ｅを一定値VRに保
つのに必要な上記ポンプ電流IPを供給する作用を
する。また直流電源Ｂから供給される上記ポンプ
電流IPに対応した出力信号を出力端子１３に得る
ために抵抗Roを備えている。この抵抗Roは上記
直流電源Ｂと対応して上記ポンプ電流IPが過大に
流れないような所望の抵抗値が選ばれている。Ｃ
はコンデンサである。また上記起電力ｅを検知す
るための出力端子１４を備えている。
り、第２図は第１図の−線に沿う断面図であ
る。図中１は機関の排気管、２は該排気管１内に
配設された空燃比センサである。該空燃比センサ
２は厚さが約0.5mmの平板状のイオン伝導性固体
電解質（安定化ジルコニア）３の両側面にそれぞ
れ白金電極４および５を設けて構成された固体電
解質酸素ポンプ６と、該酸素ポンプ６と同じよう
に平板状のイオン伝導性固体電解質７の両側面に
それぞれ白金電極８および９を設けて構成された
固体電解質酸素センサ１０と、上記酸素ポンプ６
と上記酸素センサ１０を0.1mm程度の微小間隙ｄ
を介して対向配置するための支持台１１で構成さ
れている。１２は電子制御装置であり、上記酸素
センサ１０が電極８，９間に発生する起電力ｅを
抵抗R1を介して演算増幅器Ａの反転入力端子に
印加し、上記演算増幅器Ａの非反転入力端子に印
加されている基準電圧VRと上記起電力ｅの差異
に比例した上記演算増幅器Ａの出力によりトラン
ジスタTRを駆動して上記酸素ポンプ６の電極４，
５間に流すポンプ電流IPを制御する機能を備えて
いる。すなわち、上記起電力ｅを一定値VRに保
つのに必要な上記ポンプ電流IPを供給する作用を
する。また直流電源Ｂから供給される上記ポンプ
電流IPに対応した出力信号を出力端子１３に得る
ために抵抗Roを備えている。この抵抗Roは上記
直流電源Ｂと対応して上記ポンプ電流IPが過大に
流れないような所望の抵抗値が選ばれている。Ｃ
はコンデンサである。また上記起電力ｅを検知す
るための出力端子１４を備えている。
以上のように構成されたこの発明の空燃比セン
サを国産乗用車用2000c.c.のガソリン機関に装着し
て試験した結果を第３図に示す。過大なポンプ電
流IPが流れると上記酸素ポンプ６が破壊するので
上記ポンプ電流IPは100mA以上流れないように上
記直流電源Ｂにより制限した。そして基準電圧
VRを200mV一定にして試験したものである。上
記機関の運転空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比14.7
より大きい範囲（燃料希薄域）ではポンプ電流IP
は空燃比に比例してほぼ直線的に変化した。そし
て理論空燃比14.7で上記ポンプ電流は急激に変化
し、空燃比（Ａ／Ｆ）が上記理論空燃比より小さ
い範囲（燃料過濃域）では上記制限値の100mA
一定となつた。ところで上記燃料過濃域において
ポンプ電流IPが100mAに保たれると上記基準電圧
VRにより200mVに保たれていた酸素センサ１０
の電極８，９間に発生する起電力ｅは第３図の特
性ｅに示すように空燃比（Ａ／Ｆ）の変化に対応
して変わることがわかつた。そこで上記機関が燃
料希薄域で運転される場合は上記酸素ポンプ６の
ポンプ電流IPに対応した出力信号により上記機関
の空燃比を検知し、上記機関が燃料過濃域で運転
される場合は上記酸素センサ１０の電極８，９間
に発生する起電力ｅにより上記機関の空燃比を検
知するようにすれば、燃料希薄域および燃料過濃
域の広い範囲における空燃比の検知が可能な空燃
比センサを得ることができるのである。
サを国産乗用車用2000c.c.のガソリン機関に装着し
て試験した結果を第３図に示す。過大なポンプ電
流IPが流れると上記酸素ポンプ６が破壊するので
上記ポンプ電流IPは100mA以上流れないように上
記直流電源Ｂにより制限した。そして基準電圧
VRを200mV一定にして試験したものである。上
記機関の運転空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比14.7
より大きい範囲（燃料希薄域）ではポンプ電流IP
は空燃比に比例してほぼ直線的に変化した。そし
て理論空燃比14.7で上記ポンプ電流は急激に変化
し、空燃比（Ａ／Ｆ）が上記理論空燃比より小さ
い範囲（燃料過濃域）では上記制限値の100mA
一定となつた。ところで上記燃料過濃域において
ポンプ電流IPが100mAに保たれると上記基準電圧
VRにより200mVに保たれていた酸素センサ１０
の電極８，９間に発生する起電力ｅは第３図の特
性ｅに示すように空燃比（Ａ／Ｆ）の変化に対応
して変わることがわかつた。そこで上記機関が燃
料希薄域で運転される場合は上記酸素ポンプ６の
ポンプ電流IPに対応した出力信号により上記機関
の空燃比を検知し、上記機関が燃料過濃域で運転
される場合は上記酸素センサ１０の電極８，９間
に発生する起電力ｅにより上記機関の空燃比を検
知するようにすれば、燃料希薄域および燃料過濃
域の広い範囲における空燃比の検知が可能な空燃
比センサを得ることができるのである。
上記のように燃料希薄域においてポンプ電流IP
が空燃比に比例して変化する理由は特開昭56−
130649号に記載されている。すなわち微小間隙部
ｄ内に導入された排気ガスの酸素分圧を上記酸素
ポンプ６の作用により変更することにより排気管
１内を流れる排気ガスの酸素分圧と差異をもた
せ、この酸素分圧の差異に応じて発生する上記酸
素センサ１０の起電力ｅが一定となるように上記
酸素ポンプ６に供給されるポンプ電流IPを制御す
る時、このポンプ電流IPは上記排気ガス中の酸素
濃度に比例して変化するのである。そして空燃比
は上記酸素濃度にほぼ比例するので結果的に上記
ポンプ電流IPは空燃比（Ａ／Ｆ）に比例して変化
するのである。ところで燃料過濃域において上記
起電力ｅが変化するのは排気ガス中の一酸化炭素
（CO）濃度に上記空燃比センサ２が感応している
ように思われるが明らかではない。
が空燃比に比例して変化する理由は特開昭56−
130649号に記載されている。すなわち微小間隙部
ｄ内に導入された排気ガスの酸素分圧を上記酸素
ポンプ６の作用により変更することにより排気管
１内を流れる排気ガスの酸素分圧と差異をもた
せ、この酸素分圧の差異に応じて発生する上記酸
素センサ１０の起電力ｅが一定となるように上記
酸素ポンプ６に供給されるポンプ電流IPを制御す
る時、このポンプ電流IPは上記排気ガス中の酸素
濃度に比例して変化するのである。そして空燃比
は上記酸素濃度にほぼ比例するので結果的に上記
ポンプ電流IPは空燃比（Ａ／Ｆ）に比例して変化
するのである。ところで燃料過濃域において上記
起電力ｅが変化するのは排気ガス中の一酸化炭素
（CO）濃度に上記空燃比センサ２が感応している
ように思われるが明らかではない。
以上のようにこの発明は平板状の固体電解質の
両側面に電極を設けて構成された固体電解質酸素
センサと固体電解質酸素ポンプを微小間隙を介し
て対向配置し、この間隙に機関の排気ガスを導入
するように構成するとともに、上記機関が燃料希
薄域で運転される場合は上記酸素センサが発生す
る起電力を所定値に保つのに必要な上記酸素ポン
プのポンプ電流に対応した出力信号により上記機
関の空燃比を検知し、上記機関が燃料過濃域で運
転される場合は上記ポンプ電流を所定値に保ち、
上記酸素センサの電極間に発生する起電力により
上記機関の空燃比を検知するようにしたので、広
い範囲で運転空燃比を検知することができる機関
の空燃比センサを得ることができた。なお、上記
実施例では燃料希薄域において上記酸素センサが
発生する起電力を200mVにしているが、100mV
以上の高い値に保つておけば上記燃料過濃域にお
ける上記起電力の変化を大きくすることができる
ので、空燃比の検知が容易になる。
両側面に電極を設けて構成された固体電解質酸素
センサと固体電解質酸素ポンプを微小間隙を介し
て対向配置し、この間隙に機関の排気ガスを導入
するように構成するとともに、上記機関が燃料希
薄域で運転される場合は上記酸素センサが発生す
る起電力を所定値に保つのに必要な上記酸素ポン
プのポンプ電流に対応した出力信号により上記機
関の空燃比を検知し、上記機関が燃料過濃域で運
転される場合は上記ポンプ電流を所定値に保ち、
上記酸素センサの電極間に発生する起電力により
上記機関の空燃比を検知するようにしたので、広
い範囲で運転空燃比を検知することができる機関
の空燃比センサを得ることができた。なお、上記
実施例では燃料希薄域において上記酸素センサが
発生する起電力を200mVにしているが、100mV
以上の高い値に保つておけば上記燃料過濃域にお
ける上記起電力の変化を大きくすることができる
ので、空燃比の検知が容易になる。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第
２図は第１図の−線に沿う断面図、第３図は
ポンプ電流と起電力の変化を示す特性図である。 図中の同一符号は同一部分を示し、１は排気
管、６は固体電解質酸素ポンプ、１０は固体電解
質酸素センサ、１２は電子制御装置である。
２図は第１図の−線に沿う断面図、第３図は
ポンプ電流と起電力の変化を示す特性図である。 図中の同一符号は同一部分を示し、１は排気
管、６は固体電解質酸素ポンプ、１０は固体電解
質酸素センサ、１２は電子制御装置である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 平板状の固体電解質の両側面に電極を設けて
構成された固体電解質酸素センサおよび固体電解
質酸素ポンプ、該酸素センサと酸素ポンプを微小
間隙を介して対向配置し、該間隙に機関の排気ガ
スを導入するように構成するとともに、上記機関
が燃料希薄域で運転される場合は上記酸素センサ
が発生する起電力を所定値に保つのに必要な上記
酸素ポンプのポンプ電流に対応した出力信号によ
り上記機関の空燃比を検知し、上記機関が燃料過
濃域で運転される場合は上記ポンプ電流を上記起
電力の所定値に保つことができない値に制限しか
つ保ち、上記酸素センサの電極間に発生する起電
力により上記機関の空燃比を検知するようにした
機関の空燃比センサ。 ２ 機関が燃料希薄域で運転される場合に酸素セ
ンサが発生する起電力を100mV以上の所定値に
保つようにした特許請求の範囲第１項記載の機関
の空燃比センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58147630A JPS6039548A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 機関の空燃比センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58147630A JPS6039548A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 機関の空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6039548A JPS6039548A (ja) | 1985-03-01 |
| JPH0315980B2 true JPH0315980B2 (ja) | 1991-03-04 |
Family
ID=15434670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58147630A Granted JPS6039548A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 機関の空燃比センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6039548A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60122365A (ja) * | 1983-11-17 | 1985-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検知装置 |
| JP2667830B2 (ja) * | 1987-09-07 | 1997-10-27 | 株式会社クラレ | エチレン−ビニルアルコール系共重合体組成物 |
| JP2989961B2 (ja) * | 1991-05-27 | 1999-12-13 | 株式会社デンソー | 吸気管内用酸素濃度検出器 |
-
1983
- 1983-08-12 JP JP58147630A patent/JPS6039548A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6039548A (ja) | 1985-03-01 |
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