JPH0524213Y2 - - Google Patents
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- JPH0524213Y2 JPH0524213Y2 JP13591986U JP13591986U JPH0524213Y2 JP H0524213 Y2 JPH0524213 Y2 JP H0524213Y2 JP 13591986 U JP13591986 U JP 13591986U JP 13591986 U JP13591986 U JP 13591986U JP H0524213 Y2 JPH0524213 Y2 JP H0524213Y2
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- JP
- Japan
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- oxygen
- electrode
- fuel ratio
- air
- pump cell
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- Expired - Lifetime
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- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 92
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 88
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Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は広範囲空燃比検出器に関するものであ
る。
る。
自動車等の内撚機関からの排気ガスの空燃比を
リツチからリーンまで広範囲に検出できる空燃比
検出器として、酸素濃度を検知する酸素センサ素
子と、該素子の測定電極近傍の酸素濃度を調節す
るための酸素ポンプセルとから構成されるものが
ある。上記空燃比検出器として、例えば第２図に
示すような、酸素イオン透過性固体電解質１３に
その両面を挾むようにポンプ電極１２，１２′を
設け、両ポンプ電極１２，１２′に直流電源を接
続して酸素ポンプセルを構成し、該固体電解質１
３を絶縁スペーサ１４を挾んで、一方の面に測定
電極１５、他方の面に基準電極１５′を設けた酸
素イオン透過性固体電解質１６に測定電極１５と
ポンプ電極１２′が対面するように設けて、排気
ガス拡散用ギヤツプ２０及び酸素濃度調整用ギヤ
ツプ２０′を形成し、該固体電解質１６の基準電
極１５′側にスペーサ１７を挾んでヒータ１９を
有するセラミツク基板１８を設けて、基準ガス導
入ダクト２１を形成して測定電極１５と基準電極
１５′間に起電力を発生する酸素濃淡電池式酸素
センサ素子を構成した空燃比検出器や、第３図に
示すような、前記空燃比検出器の排気ガス拡散用
ギヤツプ２０代わりに、ひとつの排気ガス拡散孔
２２を酸素ポンプセルの固体電解質１３ａの中央
にポンプ電極１２ａ，１２a′を貫くように設けた
空燃比検出器が特開昭60−230537号に開示されて
いる。図中、２０′ａは酸素濃度調整用ギヤツプ
を示す。検知方法としては、排気ガス拡散用ギヤ
ツプ２０又は排気ガス拡散孔２２を通つて測定電
極１５又は１５ａに達する排気ガス中の酸素濃度
を、該測定電極１５又は１５ａに近接して設けた
酸素ポンプセルにより測定電極１５又は１５ａの
接する酸素濃度調整用ギヤツプ２０′又は２０ａ
へ酸素を汲み入れるか又は汲み出すことにより、
常に一定となるように制御、その際の酸素ポンプ
セルの電流値を出力として検出するものである。
リツチからリーンまで広範囲に検出できる空燃比
検出器として、酸素濃度を検知する酸素センサ素
子と、該素子の測定電極近傍の酸素濃度を調節す
るための酸素ポンプセルとから構成されるものが
ある。上記空燃比検出器として、例えば第２図に
示すような、酸素イオン透過性固体電解質１３に
その両面を挾むようにポンプ電極１２，１２′を
設け、両ポンプ電極１２，１２′に直流電源を接
続して酸素ポンプセルを構成し、該固体電解質１
３を絶縁スペーサ１４を挾んで、一方の面に測定
電極１５、他方の面に基準電極１５′を設けた酸
素イオン透過性固体電解質１６に測定電極１５と
ポンプ電極１２′が対面するように設けて、排気
ガス拡散用ギヤツプ２０及び酸素濃度調整用ギヤ
ツプ２０′を形成し、該固体電解質１６の基準電
極１５′側にスペーサ１７を挾んでヒータ１９を
有するセラミツク基板１８を設けて、基準ガス導
入ダクト２１を形成して測定電極１５と基準電極
１５′間に起電力を発生する酸素濃淡電池式酸素
センサ素子を構成した空燃比検出器や、第３図に
示すような、前記空燃比検出器の排気ガス拡散用
ギヤツプ２０代わりに、ひとつの排気ガス拡散孔
２２を酸素ポンプセルの固体電解質１３ａの中央
にポンプ電極１２ａ，１２a′を貫くように設けた
空燃比検出器が特開昭60−230537号に開示されて
いる。図中、２０′ａは酸素濃度調整用ギヤツプ
を示す。検知方法としては、排気ガス拡散用ギヤ
ツプ２０又は排気ガス拡散孔２２を通つて測定電
極１５又は１５ａに達する排気ガス中の酸素濃度
を、該測定電極１５又は１５ａに近接して設けた
酸素ポンプセルにより測定電極１５又は１５ａの
接する酸素濃度調整用ギヤツプ２０′又は２０ａ
へ酸素を汲み入れるか又は汲み出すことにより、
常に一定となるように制御、その際の酸素ポンプ
セルの電流値を出力として検出するものである。
しかしながら、上記の第２図に示すような排気
ガス拡散用ギヤツプ２０を有する空燃比検出器で
は該ギヤツプが測定電極１５の周囲に形成されて
いるため、排気ガスが測定電極１５の周囲から順
に到達するため、酸素センサ素子の起電力に誤差
が生じやすく、また、該測定電極１５全体を覆う
のに時間を要するため、精度及び応答性に問題が
ある。また、第３図に示すような酸素ポンプセル
の中央に一つの排気ガス拡散孔を有する空燃比検
出器では、排気ガスが測定電極１５ａの面のう
ち、排気ガス拡散孔２２の対面部分に最初に達
し、測定電極１５ａ全体を覆うには時間を要す
る。したがつて、酸素ポンプセルで汲み入れた酸
素と排気ガスを混合する酸素濃度調整用ギヤツプ
２０ａの酸素濃度が均一にならず、応答性及び精
度に問題がある。そのため、第４図に示すよう
に、排気ガス拡散孔２２にちようど面する部分を
除いて測定電極１５ｂを設けることが考えられ
る。このようにすると酸素ポンプで汲み入れた酸
素と排気ガスは混合してから測定電極１５ｂに到
達するが、測定電極１５ｂ全体に達するまで時間
がかかるという問題がある。上記したような空燃
比検出器を自動車の空燃比制御システムに適用す
る場合、過渡的なエンジン条件においてエミツシ
ヨン値が悪化するなどの問題がある。
ガス拡散用ギヤツプ２０を有する空燃比検出器で
は該ギヤツプが測定電極１５の周囲に形成されて
いるため、排気ガスが測定電極１５の周囲から順
に到達するため、酸素センサ素子の起電力に誤差
が生じやすく、また、該測定電極１５全体を覆う
のに時間を要するため、精度及び応答性に問題が
ある。また、第３図に示すような酸素ポンプセル
の中央に一つの排気ガス拡散孔を有する空燃比検
出器では、排気ガスが測定電極１５ａの面のう
ち、排気ガス拡散孔２２の対面部分に最初に達
し、測定電極１５ａ全体を覆うには時間を要す
る。したがつて、酸素ポンプセルで汲み入れた酸
素と排気ガスを混合する酸素濃度調整用ギヤツプ
２０ａの酸素濃度が均一にならず、応答性及び精
度に問題がある。そのため、第４図に示すよう
に、排気ガス拡散孔２２にちようど面する部分を
除いて測定電極１５ｂを設けることが考えられ
る。このようにすると酸素ポンプで汲み入れた酸
素と排気ガスは混合してから測定電極１５ｂに到
達するが、測定電極１５ｂ全体に達するまで時間
がかかるという問題がある。上記したような空燃
比検出器を自動車の空燃比制御システムに適用す
る場合、過渡的なエンジン条件においてエミツシ
ヨン値が悪化するなどの問題がある。
本考案は上記問題点を解決するためのもので、
応答性及び精度の優れた空燃比検出器を提供する
ことを目的とする。
応答性及び精度の優れた空燃比検出器を提供する
ことを目的とする。
本考案の空燃比検出器は酸素イオン透過性固体
電解質の一方の面に酸素基準ガスと接触する基準
電極を備え、他方の面に被測定ガスと接触する測
定電極を備えた濃淡電池式酸素センサ素子と、該
酸素センサ素子の測定電極に対面した酸素イオン
透過性固体電解質の両面に電極を備え、両電極間
に直流電源を接続した酸素ポンプセルと、該酸素
センサ素子と該酸素ポンプセルとを所定間隔、離
して絶縁密閉する部材とから構成される空燃比検
出器であつて、複数個の被測定ガス拡散孔を酸素
ポンプセルに両電極を貫通するように設けたこと
を特徴とするものである。
電解質の一方の面に酸素基準ガスと接触する基準
電極を備え、他方の面に被測定ガスと接触する測
定電極を備えた濃淡電池式酸素センサ素子と、該
酸素センサ素子の測定電極に対面した酸素イオン
透過性固体電解質の両面に電極を備え、両電極間
に直流電源を接続した酸素ポンプセルと、該酸素
センサ素子と該酸素ポンプセルとを所定間隔、離
して絶縁密閉する部材とから構成される空燃比検
出器であつて、複数個の被測定ガス拡散孔を酸素
ポンプセルに両電極を貫通するように設けたこと
を特徴とするものである。
本考案の空燃比検出器において、複数個の被測
定ガス拡散孔を酸素ポンプセルに該セルの両電極
を貫通するように設けるが、該被測定ガス拡散孔
は、該セルの電極の、酸素センス素子の測定電極
と対面する部分又はそれよりも若干広い部分に均
一に分布させることが、拡散する排気ガス中の酸
素濃度を均一にするために好ましい。
定ガス拡散孔を酸素ポンプセルに該セルの両電極
を貫通するように設けるが、該被測定ガス拡散孔
は、該セルの電極の、酸素センス素子の測定電極
と対面する部分又はそれよりも若干広い部分に均
一に分布させることが、拡散する排気ガス中の酸
素濃度を均一にするために好ましい。
酸素センサ素子の測定電極と、酸素ポンプセル
の電極は、同じ大きさで、ちようど対面するよう
に設けるとよい。
の電極は、同じ大きさで、ちようど対面するよう
に設けるとよい。
酸素センサ素子と酸素ポンプセルから構成され
る空燃比検出器において、複数個の被測定ガス拡
散孔を、酸素センサ素子の測定電極と対面する酸
素ポンプセルに該セルの両面に設けた両電極を貫
通するように設けたので、酸素ポンプセルにより
汲み入れられた酸素と、被測定ガス拡散孔から拡
散して来た被測定ガスとが均一に混合され、酸素
ポンプセルの電極に対面する測定電極全体にほぼ
同時に到達し、酸素センサ素子に起電力が発生す
る。酸素ポンプセルによつて酸素が汲み出される
場合も上記と同様に被測定ガス中の酸素濃度が均
一になる。
る空燃比検出器において、複数個の被測定ガス拡
散孔を、酸素センサ素子の測定電極と対面する酸
素ポンプセルに該セルの両面に設けた両電極を貫
通するように設けたので、酸素ポンプセルにより
汲み入れられた酸素と、被測定ガス拡散孔から拡
散して来た被測定ガスとが均一に混合され、酸素
ポンプセルの電極に対面する測定電極全体にほぼ
同時に到達し、酸素センサ素子に起電力が発生す
る。酸素ポンプセルによつて酸素が汲み出される
場合も上記と同様に被測定ガス中の酸素濃度が均
一になる。
本考案を一実施例により図面を参照して説明す
る。
る。
第１図ａに本実施例の空燃比検出器の構成図、
第１図ｂに該空燃比検出器の断面図を示す。これ
らの図において、７は絶縁性の高いAl2O3などか
らなる短冊状のセラミツク基板であり、Pt又は
Ｗからなるヒータ８がその一方の端に埋設されて
いる。該セラミツク基板７の上面には、セラミツ
ク基板７とほぼ同様の外形で、中央部及び一端が
空いた略コ字形の基準ガス導入ダクト形成用スペ
ーサ６が、開放部がヒータ８の埋設されていない
側となるように積層される。更に、その上面側に
は、セラミツク基板と略同外形の酸素濃度検出用
固体電解質５、絶縁スペーサ３、及び酸素ポンプ
用固体電解質２が略平行に順次積層される。ここ
で、酸素濃度検出用及び酸素ポンプ用固体電解質
５，２は酸素イオン透過性のジルコニア（ZrO2）
等を主成分としている。スペーサ６及び絶縁スペ
ーサ３は、Al2O3からなるものを用いている。酸
素濃度検出用固体電解質５の酸素ポンプ用固体電
解質２側面及びセラミツク基板７側面にはいずれ
もPtを主成分とする測定電極４及び基準電極
４′がリード部と一体に印刷処理により形成され、
酸素センサ素子を構成する。また、酸素ポンプ用
固体電極質２についても同様にポンプ電極１，
１′が形成され、酸素ポンプセルを構成する。こ
れらの電極は略同形、同寸法でヒータ８の上方に
重なるような位置に形成する。前記スペーサ３に
は孔を、ポンプ電極１′と測定電極４が対面する
ような位置、形及び寸法で設ける。これによつて
排気ガスが導入される酸素濃度調整用ギヤツプ１
０が形成される。排気ガスを該酸素濃度調整用ギ
ヤツプ１０に導入する排気ガス拡散孔９が複数
個、酸素ポンプセルに、ポンプ電極１，１′上に
位置し、均一に分布するように設けられている。
該空燃比検出器において、酸素濃度調整用ギヤツ
プ１０に、外部から排気ガス拡散孔９により排気
ガスを導入するとともに、酸素を、酸素ポンプ用
固体電解質にの両面に形成された電極１，１′に
直流を流すことによつて汲み入れ又汲み出し、該
ガスと接触する酸素濃淡電池式酸素センサ素子で
酸素濃度を検知し、該ギヤツプ１０内の酸素濃度
が一定になるように制御し、その際の酸素ポンプ
セルの電流値を空燃比として検出する。
第１図ｂに該空燃比検出器の断面図を示す。これ
らの図において、７は絶縁性の高いAl2O3などか
らなる短冊状のセラミツク基板であり、Pt又は
Ｗからなるヒータ８がその一方の端に埋設されて
いる。該セラミツク基板７の上面には、セラミツ
ク基板７とほぼ同様の外形で、中央部及び一端が
空いた略コ字形の基準ガス導入ダクト形成用スペ
ーサ６が、開放部がヒータ８の埋設されていない
側となるように積層される。更に、その上面側に
は、セラミツク基板と略同外形の酸素濃度検出用
固体電解質５、絶縁スペーサ３、及び酸素ポンプ
用固体電解質２が略平行に順次積層される。ここ
で、酸素濃度検出用及び酸素ポンプ用固体電解質
５，２は酸素イオン透過性のジルコニア（ZrO2）
等を主成分としている。スペーサ６及び絶縁スペ
ーサ３は、Al2O3からなるものを用いている。酸
素濃度検出用固体電解質５の酸素ポンプ用固体電
解質２側面及びセラミツク基板７側面にはいずれ
もPtを主成分とする測定電極４及び基準電極
４′がリード部と一体に印刷処理により形成され、
酸素センサ素子を構成する。また、酸素ポンプ用
固体電極質２についても同様にポンプ電極１，
１′が形成され、酸素ポンプセルを構成する。こ
れらの電極は略同形、同寸法でヒータ８の上方に
重なるような位置に形成する。前記スペーサ３に
は孔を、ポンプ電極１′と測定電極４が対面する
ような位置、形及び寸法で設ける。これによつて
排気ガスが導入される酸素濃度調整用ギヤツプ１
０が形成される。排気ガスを該酸素濃度調整用ギ
ヤツプ１０に導入する排気ガス拡散孔９が複数
個、酸素ポンプセルに、ポンプ電極１，１′上に
位置し、均一に分布するように設けられている。
該空燃比検出器において、酸素濃度調整用ギヤツ
プ１０に、外部から排気ガス拡散孔９により排気
ガスを導入するとともに、酸素を、酸素ポンプ用
固体電解質にの両面に形成された電極１，１′に
直流を流すことによつて汲み入れ又汲み出し、該
ガスと接触する酸素濃淡電池式酸素センサ素子で
酸素濃度を検知し、該ギヤツプ１０内の酸素濃度
が一定になるように制御し、その際の酸素ポンプ
セルの電流値を空燃比として検出する。
上記したように測定電極４に対面して酸素ポン
プセルのポンプ電極１′全面に均一に複数個の排
気ガス拡散孔９を設けることにより、ポンプ電極
１′全面に分布した複数の排気ガス拡散孔９を通
つて酸素濃度調整用ギヤツプ１０に拡散流入した
排気ガスが酸素ポンプセルによりポンプ電極１′
全面から汲み入れられた酸素と、ポンプ電極１′
表面付近で均一に混合され、ポンプ電極１′に対
面する測定電極４全体にほぼ同時に到達する。ま
た、酸素ポンプセルによつて酸素を汲みだす場合
も同様に均一になる。したがつて、空燃比検出の
精度及び応答性が向上する。また、均一性が向上
するので、該ギヤツプを更に狭くすることがで
き、応答性を更に向上させることができる。更に
また、排気ガス拡散孔を複数設けることにより、
該孔の寸法のバラツキの寄与が軽減され、性能の
バラツキが低減される。
プセルのポンプ電極１′全面に均一に複数個の排
気ガス拡散孔９を設けることにより、ポンプ電極
１′全面に分布した複数の排気ガス拡散孔９を通
つて酸素濃度調整用ギヤツプ１０に拡散流入した
排気ガスが酸素ポンプセルによりポンプ電極１′
全面から汲み入れられた酸素と、ポンプ電極１′
表面付近で均一に混合され、ポンプ電極１′に対
面する測定電極４全体にほぼ同時に到達する。ま
た、酸素ポンプセルによつて酸素を汲みだす場合
も同様に均一になる。したがつて、空燃比検出の
精度及び応答性が向上する。また、均一性が向上
するので、該ギヤツプを更に狭くすることがで
き、応答性を更に向上させることができる。更に
また、排気ガス拡散孔を複数設けることにより、
該孔の寸法のバラツキの寄与が軽減され、性能の
バラツキが低減される。
本考案の空燃比検出器は、上記したように複数
の被測定ガス拡散孔を酸素ポンプセルに設けるこ
とにより、被測定ガス中の酸素濃度が均一にな
り、該ガスが酸素センサ素子の測定電極全体にほ
ぼ同時に到達するため、空燃比検出の精度及び応
答性が優れる。
の被測定ガス拡散孔を酸素ポンプセルに設けるこ
とにより、被測定ガス中の酸素濃度が均一にな
り、該ガスが酸素センサ素子の測定電極全体にほ
ぼ同時に到達するため、空燃比検出の精度及び応
答性が優れる。
第１図ａは本考案の一実施例の空燃比検出器の
構成図、第１図ｂは第１図ａの空燃比検出器の断
面図、第２図は従来の空燃比検出器の要部断面
図、第３図は従来の空燃比検出器の要部断面図、
第４図は従来の空燃比検出器の要部断面図を表わ
す。 図中、１，１′……ポンプ電極、２，５……固
体電解質、３……絶縁スペーサ、４……測定電
極、４′……基準電極、６……スペーサ、７……
セラミツク基板、８……ヒータ、９……排気ガス
拡散孔、１０……ギヤツプ、１１……ダクト。
構成図、第１図ｂは第１図ａの空燃比検出器の断
面図、第２図は従来の空燃比検出器の要部断面
図、第３図は従来の空燃比検出器の要部断面図、
第４図は従来の空燃比検出器の要部断面図を表わ
す。 図中、１，１′……ポンプ電極、２，５……固
体電解質、３……絶縁スペーサ、４……測定電
極、４′……基準電極、６……スペーサ、７……
セラミツク基板、８……ヒータ、９……排気ガス
拡散孔、１０……ギヤツプ、１１……ダクト。
Claims (1)
- 酸素イオン透過性固体電解質の一方の面に酸素
基準ガスと接触する基準電極を備え、他方の面に
被測定ガスと接触する測定電極を備えた濃淡電池
式酸素センサ素子と、該酸素センサ素子の測定電
極に対面した酸素イオン透過性固体電解質の両面
に電極を備え、両電極間に直流電源を接続した酸
素ポンプセルと、該酸素センサ素子と該酸素ポン
プセルとを所定間隔、離して絶縁密閉する部材と
から構成される空燃比検出器であつて、複数個の
被測定ガス拡散孔を酸素ポンプセルに両電極を貫
通するように設けたことを特徴とする空燃比検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13591986U JPH0524213Y2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13591986U JPH0524213Y2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6341762U JPS6341762U (ja) | 1988-03-18 |
| JPH0524213Y2 true JPH0524213Y2 (ja) | 1993-06-21 |
Family
ID=31038561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13591986U Expired - Lifetime JPH0524213Y2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0524213Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP13591986U patent/JPH0524213Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6341762U (ja) | 1988-03-18 |
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