JPH0566216A - 酸素濃度計測装置 - Google Patents
酸素濃度計測装置Info
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- JPH0566216A JPH0566216A JP3255980A JP25598091A JPH0566216A JP H0566216 A JPH0566216 A JP H0566216A JP 3255980 A JP3255980 A JP 3255980A JP 25598091 A JP25598091 A JP 25598091A JP H0566216 A JPH0566216 A JP H0566216A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 そうでなければブラックニング現象を起こす
恐れのあるような状態（低温）になったときでも、ブラ
ックニング現象が起らないような空燃比計測装置を提供
する。 【構成】 ブラックニング現象を起こす恐れのあるよう
な状態（低温）になった時は、酸素ポンプセル２２の対
向電極２２a 、２２b 間にブラックニング現象を起こす
恐れのない予定のポンプ電圧を印加する。具体的には、
酸素ポンプセル２２の対向電極２２a 、２２b をダイオ
−ド列およびスイッチを介して共通の電位点（接地また
は回路動作電源）に接続し、各ダイオ−ド列に含まれる
ダイオ−ドの個数を異ならせて、前記両電極間にブラッ
クニング現象を起こす恐れのない予定のポンプ電圧を印
加し、拡散室から拡散孔１２を通ってセンサ外部へ向か
う気相の流れを生成させる。
恐れのあるような状態（低温）になったときでも、ブラ
ックニング現象が起らないような空燃比計測装置を提供
する。 【構成】 ブラックニング現象を起こす恐れのあるよう
な状態（低温）になった時は、酸素ポンプセル２２の対
向電極２２a 、２２b 間にブラックニング現象を起こす
恐れのない予定のポンプ電圧を印加する。具体的には、
酸素ポンプセル２２の対向電極２２a 、２２b をダイオ
−ド列およびスイッチを介して共通の電位点（接地また
は回路動作電源）に接続し、各ダイオ−ド列に含まれる
ダイオ−ドの個数を異ならせて、前記両電極間にブラッ
クニング現象を起こす恐れのない予定のポンプ電圧を印
加し、拡散室から拡散孔１２を通ってセンサ外部へ向か
う気相の流れを生成させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は周囲環境ガス中の酸素濃
度を測定する酸素濃度計測装置に関し、特に内燃機関な
どの排気ガス中の酸素含有率を測定する酸素濃度計測装
置に関する。さらに具体的に言えば、本発明は、内燃機
関などの排気ガス中の酸素含有率を測定することによっ
て、当該内燃機関などに供給された混合気の空燃比を計
測するのに好適な酸素濃度計測装置に関する。
度を測定する酸素濃度計測装置に関し、特に内燃機関な
どの排気ガス中の酸素含有率を測定する酸素濃度計測装
置に関する。さらに具体的に言えば、本発明は、内燃機
関などの排気ガス中の酸素含有率を測定することによっ
て、当該内燃機関などに供給された混合気の空燃比を計
測するのに好適な酸素濃度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関などに供給された混合気の空燃
比を計測するために排気ガス中の酸素含有率または酸素
分圧を測定する装置は、例えば特開昭６３−２７９１６
０号公報に示されるように従来から知られている。図３
はその１例を示すブロック図である。
比を計測するために排気ガス中の酸素含有率または酸素
分圧を測定する装置は、例えば特開昭６３−２７９１６
０号公報に示されるように従来から知られている。図３
はその１例を示すブロック図である。
【０００３】図３において、ＬＡＦ（Lean Air Fuel)セ
ンサ１０は、酸素センサセル２０と、酸素ポンプセル２
２とで、拡散孔１２を介して周囲の被測定ガスに連通す
るガス拡散制限室１６を形成したものである。さらに必
要に応じては、前記酸素センサセル２０の外側に凹型遮
蔽板２４が図のように組合わせられる。酸素センサセル
２０は、スル−ホ−ル１８を有する酸素イオン伝導性固
体電解質板（安定化酸化ジルコン板などからなる）の両
面に多孔性電極２０ａ、２０ｂを対向配置して構成され
る。酸素ポンプセル２２は、同様の酸素イオン伝導性固
体電解質板の両面に多孔性電極２２ａ、２２ｂを対向配
置したものである。酸素センサセル２０と酸素ポンプセ
ル２２とはスペ−サ１３を挟んで対向配置され、その間
に拡散孔１２を有するガス拡散制限室１６を形成する。
酸素センサセル２０と凹型遮蔽板２４との間には基準酸
素室１４が形成される。ＬＡＦセンサ１０は内燃機関な
どの排気ガス雰囲気中に設置される。
ンサ１０は、酸素センサセル２０と、酸素ポンプセル２
２とで、拡散孔１２を介して周囲の被測定ガスに連通す
るガス拡散制限室１６を形成したものである。さらに必
要に応じては、前記酸素センサセル２０の外側に凹型遮
蔽板２４が図のように組合わせられる。酸素センサセル
２０は、スル−ホ−ル１８を有する酸素イオン伝導性固
体電解質板（安定化酸化ジルコン板などからなる）の両
面に多孔性電極２０ａ、２０ｂを対向配置して構成され
る。酸素ポンプセル２２は、同様の酸素イオン伝導性固
体電解質板の両面に多孔性電極２２ａ、２２ｂを対向配
置したものである。酸素センサセル２０と酸素ポンプセ
ル２２とはスペ−サ１３を挟んで対向配置され、その間
に拡散孔１２を有するガス拡散制限室１６を形成する。
酸素センサセル２０と凹型遮蔽板２４との間には基準酸
素室１４が形成される。ＬＡＦセンサ１０は内燃機関な
どの排気ガス雰囲気中に設置される。
【０００４】電極２０ａ、２０ｂ間の電位差は基準酸素
室１４とガス拡散制限室１６の酸素濃度差（基準酸素室
がないときは、ガス拡散制限室内の酸素濃度）に依存
し、この電位差が増幅器Ａ１の正負入力端子間に供給さ
れて増幅される。前記増幅器Ａ１の増幅出力は積分増幅
器Ａ２の反転入力端子に供給される。一方、積分増幅器
Ａ２の非反転入力端子には第１基準電圧Ｅ１が印加され
るので、ここで前記増幅出力が比較・積分されて検出出
力Ｖo が発生される。検出出力Ｖo は演算増幅器Ａ３の
反転入力端子に供給され、その非反転入力端子には第２
（オフセット）基準電圧Ｅ２が接続される。
室１４とガス拡散制限室１６の酸素濃度差（基準酸素室
がないときは、ガス拡散制限室内の酸素濃度）に依存
し、この電位差が増幅器Ａ１の正負入力端子間に供給さ
れて増幅される。前記増幅器Ａ１の増幅出力は積分増幅
器Ａ２の反転入力端子に供給される。一方、積分増幅器
Ａ２の非反転入力端子には第１基準電圧Ｅ１が印加され
るので、ここで前記増幅出力が比較・積分されて検出出
力Ｖo が発生される。検出出力Ｖo は演算増幅器Ａ３の
反転入力端子に供給され、その非反転入力端子には第２
（オフセット）基準電圧Ｅ２が接続される。
【０００５】これにより演算増幅器Ａ３の出力電流すな
わちポンプ電流Ｉp は、前記検出出力Ｖo およびオフセ
ット基準電圧Ｅ２の差に基づいて制御される。ポンプ電
流の極性に応じて、ガス拡散制限室１６からＬＡＦセン
サ１０の外側雰囲気中へ、あるいはその逆方向に酸素が
汲出されてガス拡散制限室１６内の酸素濃度は常に一定
に保たれる。換言すれば、増幅器Ａ１、Ａ２、Ａ３は基
準酸素室１４とガス拡散制限室１６の酸素濃度差を一定
に保つように、ポンプ電流Ｉp の値を制御する。
わちポンプ電流Ｉp は、前記検出出力Ｖo およびオフセ
ット基準電圧Ｅ２の差に基づいて制御される。ポンプ電
流の極性に応じて、ガス拡散制限室１６からＬＡＦセン
サ１０の外側雰囲気中へ、あるいはその逆方向に酸素が
汲出されてガス拡散制限室１６内の酸素濃度は常に一定
に保たれる。換言すれば、増幅器Ａ１、Ａ２、Ａ３は基
準酸素室１４とガス拡散制限室１６の酸素濃度差を一定
に保つように、ポンプ電流Ｉp の値を制御する。
【０００６】以上を要約すると、増幅器Ａ１、Ａ２が酸
素センサセル２０の電極２０a 、２０b 間の電位差すな
わち検出出力を一定に保つように、そこを流れる電流を
制御することによって、基準酸素室１４内の酸素分圧が
一定に保たれるようにガス拡散制限室１６から基準酸素
室１４へ酸素を供給すると共に、酸素ポンプセル２２の
電極２２ａ、２２ｂ間のポンプ電流Ｉｐを増減制御して
ガス拡散制限室１６の酸素濃度を基準酸素室１４のそれ
と等しくなるようにする。
素センサセル２０の電極２０a 、２０b 間の電位差すな
わち検出出力を一定に保つように、そこを流れる電流を
制御することによって、基準酸素室１４内の酸素分圧が
一定に保たれるようにガス拡散制限室１６から基準酸素
室１４へ酸素を供給すると共に、酸素ポンプセル２２の
電極２２ａ、２２ｂ間のポンプ電流Ｉｐを増減制御して
ガス拡散制限室１６の酸素濃度を基準酸素室１４のそれ
と等しくなるようにする。
【０００７】このように制御された安定状態では、ポン
プ電流Ｉｐと内燃機関など（図示せず）に供給された混
合気の空燃比Ａ／Ｆとの間には、図５に示すような関係
があることが知られている。この関係に基づき、ポンプ
電流Ｉｐの値と極性を検知すれば混合気の空燃比Ａ／Ｆ
を求めることができる。
プ電流Ｉｐと内燃機関など（図示せず）に供給された混
合気の空燃比Ａ／Ｆとの間には、図５に示すような関係
があることが知られている。この関係に基づき、ポンプ
電流Ｉｐの値と極性を検知すれば混合気の空燃比Ａ／Ｆ
を求めることができる。
【０００８】上述のような従来の酸素濃度計測装置で
は、ＬＡＦ１０の温度が比較的高い範囲では正常な動作
をするので、何ら問題はない。しかし、その温度が低く
なると、酸素センサセル２０の抵抗分が大きくなるた
め、その両側の電極２０ａ、２０ｂ間の電圧が設定値ま
で低下しなくなり、このためにポンプ電流Ｉｐが空燃比
のリッチ側に異常に増大したり、また同時に酸素ポンプ
セル２２の抵抗も大きくなるので、その両側電極２２
ａ、２２ｂ間の電位差が過大になってＬＡＦセンサセル
１０がブラックニング（黒化）現象を起こして損傷して
しまうと言う問題があった。ＬＡＦセンサセル１０が一
旦ブラックニング現象を起こすと、再生は殆ど不可能で
あり、使用不能になってしまう。
は、ＬＡＦ１０の温度が比較的高い範囲では正常な動作
をするので、何ら問題はない。しかし、その温度が低く
なると、酸素センサセル２０の抵抗分が大きくなるた
め、その両側の電極２０ａ、２０ｂ間の電圧が設定値ま
で低下しなくなり、このためにポンプ電流Ｉｐが空燃比
のリッチ側に異常に増大したり、また同時に酸素ポンプ
セル２２の抵抗も大きくなるので、その両側電極２２
ａ、２２ｂ間の電位差が過大になってＬＡＦセンサセル
１０がブラックニング（黒化）現象を起こして損傷して
しまうと言う問題があった。ＬＡＦセンサセル１０が一
旦ブラックニング現象を起こすと、再生は殆ど不可能で
あり、使用不能になってしまう。
【０００９】このような問題の解決策として、従来は、
ブラックニング現象を起こす恐れのあるような状態（低
温）になったことを、図３に示したように、酸素センサ
セル２０の出力電圧や酸素ポンプセル２２の電極２２a
、２２b間のポンプ電圧などの少なくとも１つの動作パ
ラメ−タを入力とする判別回路３０で判別し、その判別
出力ＦＳで電源スイッチＳ0 を開放してセンサ１０およ
び駆動回路の動作電源Ｅ0 を遮断し、酸素センサセル２
０の両側電極２２ａ、２２ｂ間の電位差、したがってポ
ンプ電流Ｉｐがブラックニング限界を超えないようにし
ていた。
ブラックニング現象を起こす恐れのあるような状態（低
温）になったことを、図３に示したように、酸素センサ
セル２０の出力電圧や酸素ポンプセル２２の電極２２a
、２２b間のポンプ電圧などの少なくとも１つの動作パ
ラメ−タを入力とする判別回路３０で判別し、その判別
出力ＦＳで電源スイッチＳ0 を開放してセンサ１０およ
び駆動回路の動作電源Ｅ0 を遮断し、酸素センサセル２
０の両側電極２２ａ、２２ｂ間の電位差、したがってポ
ンプ電流Ｉｐがブラックニング限界を超えないようにし
ていた。
【００１０】この場合の判別法としては、主に次のよう
な手法が可能である。 (1) 電極２０ａ、２０ｂの間の電位差すなわち検出出力
がある設定値より高いことを検知する。 (2) 酸素ポンプセル２２の抵抗値を（ポンプ電圧／ポン
プ電流Ｉｐ）の演算で求め、設定値と比較する。 (3) センサ１０を加熱するヒ−タ（図示せず）を付設
し、ヒ−タへの通電時間が予定時間以上継続したことを
判別する。 (4) センサ１０の温度を適宜の方法で直接測定する。 またその代わりに、図４のように、スイッチＳ１の投入
によって、酸素センサセル２０の両側電極２２ａ、２２
ｂの電位をそれぞれのダイオ−ドＤ１、Ｄ２の順方向電
圧にほぼ等しい電位に固定して酸素センサセル２０にか
かる電圧をブラックニング限界値以下に抑えることも考
えられる。なお、図４のそれ以外の部分の構成は図３と
同じである。
な手法が可能である。 (1) 電極２０ａ、２０ｂの間の電位差すなわち検出出力
がある設定値より高いことを検知する。 (2) 酸素ポンプセル２２の抵抗値を（ポンプ電圧／ポン
プ電流Ｉｐ）の演算で求め、設定値と比較する。 (3) センサ１０を加熱するヒ−タ（図示せず）を付設
し、ヒ−タへの通電時間が予定時間以上継続したことを
判別する。 (4) センサ１０の温度を適宜の方法で直接測定する。 またその代わりに、図４のように、スイッチＳ１の投入
によって、酸素センサセル２０の両側電極２２ａ、２２
ｂの電位をそれぞれのダイオ−ドＤ１、Ｄ２の順方向電
圧にほぼ等しい電位に固定して酸素センサセル２０にか
かる電圧をブラックニング限界値以下に抑えることも考
えられる。なお、図４のそれ以外の部分の構成は図３と
同じである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ブラッ
クニング現象を起こす恐れのあるような状態（低温）に
なったときは、ポンプ電流Ｉｐを０またはほぼ０にして
いるので、センサ１０が設置されている雰囲気、例えば
内燃機関の排気ガス中の未燃ガスのカ−ボンなどがセン
サ内部（拡散孔１２やガス拡散制限室１６など）に侵入
付着し、検出性能が低下し易いと言う問題があった。こ
の問題は内燃機関の供給ガスがリッチ状態であると、特
に著しくなる傾向がある。
クニング現象を起こす恐れのあるような状態（低温）に
なったときは、ポンプ電流Ｉｐを０またはほぼ０にして
いるので、センサ１０が設置されている雰囲気、例えば
内燃機関の排気ガス中の未燃ガスのカ−ボンなどがセン
サ内部（拡散孔１２やガス拡散制限室１６など）に侵入
付着し、検出性能が低下し易いと言う問題があった。こ
の問題は内燃機関の供給ガスがリッチ状態であると、特
に著しくなる傾向がある。
【００１２】本発明の目的は、上記の問題を解決し、低
温状態においても、センサが設置されている雰囲気に含
まれる、排気ガス中の未燃ガスのカ−ボンなどがセンサ
内部に侵入付着することがなく、したがって検出性能の
低下を防止することのできる酸素濃度計測装置を提供す
ることにある。
温状態においても、センサが設置されている雰囲気に含
まれる、排気ガス中の未燃ガスのカ−ボンなどがセンサ
内部に侵入付着することがなく、したがって検出性能の
低下を防止することのできる酸素濃度計測装置を提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】ブラックニング現象を起
こす恐れのあるような低温状態が検知されたときは、酸
素センサセルの出力信号とは無関係で、ブラックニング
現象を起こす恐れのない予定値と極性のポンプ電流を、
前記酸素ポンプセルに供給する手段を設けた。具体的に
は、酸素ポンプセルの両電極をそれぞれダイオ−ド列お
よびスイッチを介して固定電位点に接続し、前記低温状
態の検知に応答して前記スイッチを閉成して上記予定値
のポンプ電流を供給する。その代わりに、マイコンを用
いて同様のポンプ電流制御を実行しても良い。
こす恐れのあるような低温状態が検知されたときは、酸
素センサセルの出力信号とは無関係で、ブラックニング
現象を起こす恐れのない予定値と極性のポンプ電流を、
前記酸素ポンプセルに供給する手段を設けた。具体的に
は、酸素ポンプセルの両電極をそれぞれダイオ−ド列お
よびスイッチを介して固定電位点に接続し、前記低温状
態の検知に応答して前記スイッチを閉成して上記予定値
のポンプ電流を供給する。その代わりに、マイコンを用
いて同様のポンプ電流制御を実行しても良い。
【００１４】
【作用】ブラックニング現象を起こす恐れのない僅かな
ポンプ電流を流すことにより、ガス拡散制限室から拡散
孔を通して外部へ向かう気流を生じさせるので、センサ
外部の被測定ガス中に未燃ガスのカ−ボンなどが含まれ
ていても、拡散孔やガス拡散制限室などのセンサ内部に
侵入付着し、検出性能が低下させることがなくなる。こ
れに伴なってさらに、酸素濃度計測装置の検出性能の安
定化と長寿命化を実現することができる。
ポンプ電流を流すことにより、ガス拡散制限室から拡散
孔を通して外部へ向かう気流を生じさせるので、センサ
外部の被測定ガス中に未燃ガスのカ−ボンなどが含まれ
ていても、拡散孔やガス拡散制限室などのセンサ内部に
侵入付着し、検出性能が低下させることがなくなる。こ
れに伴なってさらに、酸素濃度計測装置の検出性能の安
定化と長寿命化を実現することができる。
【００１５】
【実施例】図１を参照して本発明の１実施例を説明す
る。図において図３と同一の符号は同一または同等部分
を表わす。本実施例の構造上の特徴は、酸素ポンプセル
２２の電極２２ａ、２２ｂすなわち増幅器Ａ3 の反転入
力端子および出力端子を、それぞれｎ1 個、ｎ2 個のダ
イオ−ド列Ｄ11、Ｄ21ならびにスイッチＳ2 を介して低
い電位点（この例では「接地点」）に接続し、前記ｎ1
、ｎ2 間にｎ1 ＞ｎ2の関係を持たせた点にある。その
他の構成は図３と同一である。
る。図において図３と同一の符号は同一または同等部分
を表わす。本実施例の構造上の特徴は、酸素ポンプセル
２２の電極２２ａ、２２ｂすなわち増幅器Ａ3 の反転入
力端子および出力端子を、それぞれｎ1 個、ｎ2 個のダ
イオ−ド列Ｄ11、Ｄ21ならびにスイッチＳ2 を介して低
い電位点（この例では「接地点」）に接続し、前記ｎ1
、ｎ2 間にｎ1 ＞ｎ2の関係を持たせた点にある。その
他の構成は図３と同一である。
【００１６】ブラックニング現象を起こす恐れのあるよ
うな状態（低温）になって判別回路３０が出力を発生す
ると、その出力ＦＳに応じてスイッチＳ2 が閉成され、
直列接続されたダイオ−ド個数の違いにより酸素ポンプ
セル２２の電極２２ａと２２ｂの間には（ｎ1 −ｎ2 ）
個分のダイオ−ド順方向電圧にほぼ等しいリッチ方向の
電位差（ポンプ電圧）を生ずる。この電位差はもちろ
ん、ブラックニング現象を起こす恐れのないような値お
よび極性に設定される。その結果、酸素ポンプセル２２
が駆動され、このセルを通して酸素Ｏ2 が拡散室内に取
込まれ、拡散室から拡散孔１２を通ってセンサ外部へ向
かう気相の流れが生成される。
うな状態（低温）になって判別回路３０が出力を発生す
ると、その出力ＦＳに応じてスイッチＳ2 が閉成され、
直列接続されたダイオ−ド個数の違いにより酸素ポンプ
セル２２の電極２２ａと２２ｂの間には（ｎ1 −ｎ2 ）
個分のダイオ−ド順方向電圧にほぼ等しいリッチ方向の
電位差（ポンプ電圧）を生ずる。この電位差はもちろ
ん、ブラックニング現象を起こす恐れのないような値お
よび極性に設定される。その結果、酸素ポンプセル２２
が駆動され、このセルを通して酸素Ｏ2 が拡散室内に取
込まれ、拡散室から拡散孔１２を通ってセンサ外部へ向
かう気相の流れが生成される。
【００１７】これにより、センサ外部にある未燃ガスの
カ−ボンなどの侵入が防止、低減されるので、センサ内
部を清浄に保つて性能劣化を防止、低減することがで
き、酸素濃度計測装置の検出性能の安定化と長寿命化を
実現することができる。
カ−ボンなどの侵入が防止、低減されるので、センサ内
部を清浄に保つて性能劣化を防止、低減することがで
き、酸素濃度計測装置の検出性能の安定化と長寿命化を
実現することができる。
【００１８】なお、図１では、スイッチＳ1 を２つのダ
イオ−ド列Ｄ11、Ｄ21に共用するものとしているが、別
々にスイッチを設けておき、これらを同時に開閉制御し
てもよいことは当然である。
イオ−ド列Ｄ11、Ｄ21に共用するものとしているが、別
々にスイッチを設けておき、これらを同時に開閉制御し
てもよいことは当然である。
【００１９】図６は、ブラックニング現象の発生とポン
プ電流、電圧、温度との関係を示す図であり、ＬＡＦセ
ンサの温度をパラメ−タとして、酸素ポンプセル２２の
対向電極２２a 、２２b に印加されるポンプ電圧とその
時のポンプ電流との関係をプロットし、ポンプ電流がど
の位大きくなったときにブラックニング現象が発生する
かを調べたものである。この図から分かるように、セン
サの温度が低いほど少ない電流レベル、低いポンプ電圧
レベルでブラックニング現象が発生する。
プ電流、電圧、温度との関係を示す図であり、ＬＡＦセ
ンサの温度をパラメ−タとして、酸素ポンプセル２２の
対向電極２２a 、２２b に印加されるポンプ電圧とその
時のポンプ電流との関係をプロットし、ポンプ電流がど
の位大きくなったときにブラックニング現象が発生する
かを調べたものである。この図から分かるように、セン
サの温度が低いほど少ない電流レベル、低いポンプ電圧
レベルでブラックニング現象が発生する。
【００２０】図２は本発明の他の実施例を示すブロック
図であり、図において図１と同一の符号は同一または同
等部分を表わす。本実施例の構造上の特徴は、酸素ポン
プセル２２の電極２２ａ、２２ｂすなわち増幅器Ａ3 の
反転入力端子および出力端子を、それぞれｎ3 個、ｎ4
個のダイオ−ド列Ｄ12、Ｄ22ならびにスイッチＳ3 を介
して高い電位点（この例では「回路動作電源」）に接続
し、前記ｎ3 、ｎ4 間にｎ4 ＞ｎ3 の関係を持たせた点
にある。その他の構成は図１と同一である。
図であり、図において図１と同一の符号は同一または同
等部分を表わす。本実施例の構造上の特徴は、酸素ポン
プセル２２の電極２２ａ、２２ｂすなわち増幅器Ａ3 の
反転入力端子および出力端子を、それぞれｎ3 個、ｎ4
個のダイオ−ド列Ｄ12、Ｄ22ならびにスイッチＳ3 を介
して高い電位点（この例では「回路動作電源」）に接続
し、前記ｎ3 、ｎ4 間にｎ4 ＞ｎ3 の関係を持たせた点
にある。その他の構成は図１と同一である。
【００２１】判別回路３０の出力ＦＳに応じてスイッチ
Ｓ3 が閉成されると、図１の場合と同様に、直列接続さ
れたダイオ−ド個数の違いにより酸素ポンプセル２２の
電極２２ａと２２ｂの間には（ｎ4 −ｎ3 ）個分のダイ
オ−ド順方向電圧にほぼ等しいリッチ方向のポンプ電圧
を生ずるので、前述と同様の効果が達成される。
Ｓ3 が閉成されると、図１の場合と同様に、直列接続さ
れたダイオ−ド個数の違いにより酸素ポンプセル２２の
電極２２ａと２２ｂの間には（ｎ4 −ｎ3 ）個分のダイ
オ−ド順方向電圧にほぼ等しいリッチ方向のポンプ電圧
を生ずるので、前述と同様の効果が達成される。
【００２２】以上の説明から分かるように、本発明は、
ブラックニング現象を起こす恐れのあるような状態（低
温）になって判別回路３０が出力を発生すると、その出
力ＦＳに応じて酸素ポンプセル２２の電極間にブラック
ニング現象を起こす恐れのない予定の電圧を印加する手
段を設けた点に特徴がある。
ブラックニング現象を起こす恐れのあるような状態（低
温）になって判別回路３０が出力を発生すると、その出
力ＦＳに応じて酸素ポンプセル２２の電極間にブラック
ニング現象を起こす恐れのない予定の電圧を印加する手
段を設けた点に特徴がある。
【００２３】なお、図１や図２において、オフセット電
圧Ｅ2 はスイッチＳ2 、Ｓ3 を閉じた場合の電極２２a
の電位よりも高く設定する。また基準電圧Ｅ1 は、電極
２０a の電位点（リッチ電圧とリ−ン電圧の中間点）を
決定する電位となるものであり、次式によって設定され
る。 Ｅ2 −（バランス時の電極２０a 、２０b 間電圧）×
（増幅器Ａ1 の利得） なお、以上では酸素センサセル２０の出力を検出し、こ
れに基づいて酸素ポンプセル２２の電流を制御するため
の各回路手段や、判別回路３０などを全て個別回路で構
成する例について述べたが、検出された酸素センサセル
２０の出力をデジタル化して既知のマイコンに取込み、
演算によってポンプ電流の目標値を演算し、これにした
がってポンプ電流を制御するように構成できることは、
当然である。またブラックニング現象防止のためのポン
プ電流の供給制御も、ＬＡＦセンサの温度を代表する少
なくとも１つのパラメ−タ値と前記酸素ポンプセルに供
給すべき予定値電流との関係を示すテ−ブルを予め設け
ておき、ブラックニング現象を起こす恐れのあるような
状態（低温）が検知された時は、酸素センサセルの検出
電圧とは無関係に、前記パラメ−タ値に基づいて前記テ
−ブルから読出された予定値電流を酸素ポンプセルに供
給するように制御することによって実現できる。
圧Ｅ2 はスイッチＳ2 、Ｓ3 を閉じた場合の電極２２a
の電位よりも高く設定する。また基準電圧Ｅ1 は、電極
２０a の電位点（リッチ電圧とリ−ン電圧の中間点）を
決定する電位となるものであり、次式によって設定され
る。 Ｅ2 −（バランス時の電極２０a 、２０b 間電圧）×
（増幅器Ａ1 の利得） なお、以上では酸素センサセル２０の出力を検出し、こ
れに基づいて酸素ポンプセル２２の電流を制御するため
の各回路手段や、判別回路３０などを全て個別回路で構
成する例について述べたが、検出された酸素センサセル
２０の出力をデジタル化して既知のマイコンに取込み、
演算によってポンプ電流の目標値を演算し、これにした
がってポンプ電流を制御するように構成できることは、
当然である。またブラックニング現象防止のためのポン
プ電流の供給制御も、ＬＡＦセンサの温度を代表する少
なくとも１つのパラメ−タ値と前記酸素ポンプセルに供
給すべき予定値電流との関係を示すテ−ブルを予め設け
ておき、ブラックニング現象を起こす恐れのあるような
状態（低温）が検知された時は、酸素センサセルの検出
電圧とは無関係に、前記パラメ−タ値に基づいて前記テ
−ブルから読出された予定値電流を酸素ポンプセルに供
給するように制御することによって実現できる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、ブラックニング現象を
起こす恐れのあるような状態（低温）になった時は、酸
素ポンプセル２２の電極間にブラックニング現象を起こ
す恐れのない予定のポンプ電圧を印加するようにしたの
で、酸素ポンプセル２２が駆動され、このセルを通して
酸素Ｏ2 が拡散室内に取込まれ、拡散室から拡散孔１２
を通ってセンサ外部へ向かう気相の流れが生成される。
これにより、センサ外部にある未燃ガスのカ−ボンなど
の侵入が防止、低減されるので、センサ内部を清浄に保
つて性能劣化を防止、低減することができる。これに伴
なってさらに、酸素濃度計測装置の検出性能の安定化と
長寿命化を実現することができる。
起こす恐れのあるような状態（低温）になった時は、酸
素ポンプセル２２の電極間にブラックニング現象を起こ
す恐れのない予定のポンプ電圧を印加するようにしたの
で、酸素ポンプセル２２が駆動され、このセルを通して
酸素Ｏ2 が拡散室内に取込まれ、拡散室から拡散孔１２
を通ってセンサ外部へ向かう気相の流れが生成される。
これにより、センサ外部にある未燃ガスのカ−ボンなど
の侵入が防止、低減されるので、センサ内部を清浄に保
つて性能劣化を防止、低減することができる。これに伴
なってさらに、酸素濃度計測装置の検出性能の安定化と
長寿命化を実現することができる。
【図１】 本発明の１実施例を示すブロック図である。
【図２】 本発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】 従来の酸素濃度計測装置の１例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】 従来の酸素濃度計測装置の他の例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】 酸素濃度計測装置におけるポンプ電流と内燃
エンジンへの供給混合気のＡ／Ｆ比との関係を示す図で
ある。
エンジンへの供給混合気のＡ／Ｆ比との関係を示す図で
ある。
【図６】 ブラックニング現象の発生とポンプ電流、温
度との関係を示す図である。
度との関係を示す図である。
１０ ＬＡＦセンサ １２ 拡散孔 １４ 基準酸素室 １６ ガス拡散制限室 １８ スル−ホ−ル ２０ 酸素センサセル ２０a 、２０b 電極 ２２ 酸素ポンプ ２２a 、２２b 電極 ２４ 凹型遮蔽板 ３０ 判別回路
Claims (10)
- 【請求項１】 拡散孔を介して周囲の被測定ガスに連通
するガス拡散制限室を形成するように配置された酸素セ
ンサセルおよび酸素ポンプセルよりなるＬＡＦセンサ
と、 前記酸素センサセルの出力信号に応答して前記酸素ポン
プセルに流れるポンプ電流を制御し、前記ポンプ電流に
基づいて被測定ガス中の酸素濃度を計測する手段とより
なる酸素濃度計測装置において、 前記酸素ポンプセルの温度が予定値以下であることを判
別する判別回路と、 前記判別回路の出力に応答して、前記酸素センサセルの
出力信号とは無関係な予定値の電流を、前記酸素ポンプ
セルに供給する予定値電流供給手段とを具備したことを
特徴とする酸素濃度計測装置。 - 【請求項２】 判別回路は、酸素センサセルの出力電圧
を供給され、前記出力電圧が予定値以上であるとき出力
を生ずることを特徴とする請求項１記載の酸素濃度計測
装置。 - 【請求項３】 判別回路は、酸素ポンプセルのポンプ電
圧を供給され、前記ポンプ電圧が予定値以上であるとき
出力を生ずることを特徴とする請求項１記載の酸素濃度
計測装置。 - 【請求項４】 前記ＬＡＦセンサを加熱するヒ−タをさ
らに具備し、前記ヒ−タがその通電開始から予定時間継
続して付勢されたとき、判別回路が出力を発生すること
を特徴とする請求項１記載の酸素濃度計測装置。 - 【請求項５】 前記予定値電流供給手段は、酸素ポンプ
セルのガス拡散制限室側およびその反対側の各電極にそ
れぞれの一端が接続され、他端がスイッチを介して共通
の固定電位点に接続された１対のダイオ−ド列であり、
前記判別回路の出力に応答して前記スイッチが閉成され
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
の酸素濃度計測装置。 - 【請求項６】 酸素ポンプセルのガス拡散制限室側の電
極に接続されたダイオ−ド列内のダイオ−ドの数が、反
対側電極に接続されたダイオ−ド列内のダイオ−ドの数
よりも多く、固定電位点が接地点であることを特徴とす
る請求項５記載の酸素濃度計測装置。 - 【請求項７】 酸素ポンプセルのガス拡散制限室側の電
極に接続されたダイオ−ド列内のダイオ−ドの数が、反
対側電極に接続されたダイオ−ド列内のダイオ−ドの数
よりも少なく、固定電位点が装置の動作電源電位点であ
ることを特徴とする請求項５記載の酸素濃度計測装置。 - 【請求項８】 前記ＬＡＦセンサの温度を代表するパラ
メ−タ値と前記酸素ポンプセルに供給される予定値電流
との関係を示すテ−ブルと、パラメ−タ値に基づいて前
記テ−ブルから読出された予定値電流を予定値電流供給
手段が供給するように制御する手段とをさらに具備した
ことを特徴とする請求項１記載の酸素濃度計測装置。 - 【請求項９】 前記判別回路の出力に応答して前記酸素
ポンプセルに供給される予定値電流の値は、前記ＬＡＦ
センサがブラックニングを生じない範囲に設定されたこ
とを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の酸
素濃度計測装置。 - 【請求項１０】 前記判別回路の出力に応答して前記酸
素ポンプセルに供給される予定値電流は、ガス拡散制限
室から拡散孔を通して外部へ向かう気流を生じさせる極
性であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか
に記載の酸素濃度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255980A JPH07113622B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 酸素濃度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255980A JPH07113622B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 酸素濃度計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566216A true JPH0566216A (ja) | 1993-03-19 |
| JPH07113622B2 JPH07113622B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=17286237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3255980A Expired - Fee Related JPH07113622B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 酸素濃度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113622B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149927A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-08-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ制御装置 |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3255980A patent/JPH07113622B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149927A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-08-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ制御装置 |
| US8741118B2 (en) | 2009-12-22 | 2014-06-03 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Sensor control apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07113622B2 (ja) | 1995-12-06 |
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