JPH063431B2 - 機関の空燃比センサ - Google Patents
機関の空燃比センサInfo
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- JPH063431B2 JPH063431B2 JP59023222A JP2322284A JPH063431B2 JP H063431 B2 JPH063431 B2 JP H063431B2 JP 59023222 A JP59023222 A JP 59023222A JP 2322284 A JP2322284 A JP 2322284A JP H063431 B2 JPH063431 B2 JP H063431B2
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- 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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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は内燃機関等の排気ガス中の酸素濃度を測定して
空燃比を検知する装置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。
空燃比を検知する装置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
変化に基づいて理論空燃比で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周知の通りである。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は出力変化がほとんどなく、
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、
かかる不都合を解消し任意の空燃比で機関を運転可能に
する酸素ポンプ式空燃比センサが提案されているが、特
性が温度によつて著しく変化するために実用に至らなか
つた。
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
変化に基づいて理論空燃比で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周知の通りである。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は出力変化がほとんどなく、
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、
かかる不都合を解消し任意の空燃比で機関を運転可能に
する酸素ポンプ式空燃比センサが提案されているが、特
性が温度によつて著しく変化するために実用に至らなか
つた。
第１図および第２図は従来の酸素ポンプ式空燃比センサ
を示し、１は機関の排気管、２は排気管１内に配設され
た空燃比センサ部である。空燃比センサ部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４，５を設け
て構成された固体電解室酸素ポンプ６と、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，
９を設けて構成された固体電解質酸素センサ１０と、酸
素センサ６と酸素ポンプン１０を0.1mm程度の微小間隙
ｄを介して対向するよう排気管１に取付けるための支持
台１１とから構成される。１２は制御装置であり、酸素
センサ１０が電極８，９間に発生する起電力ｅＳ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、こ
の演算増幅器Ａの非反転入力端子に印加されている基準
電圧Ｖと起電力ｅｓとの差異に比例した演算増幅器Ａの
出力によりトランジスタＴＲを駆動し、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。即ち、起電力ｅｓを所定値Ｖに保つのに必要
なポンプ電流Ｉｐを供給する作用をする。又、ポンプ電
流供給源である電流電源Ｂから供給されるポンプ電流Ｉ
ｐに対応した出力信号を得るための抵抗Ｒ０を備えてい
る。この抵抗Ｒ０は直流電源Ｂと対応してポンプ電流Ｉ
ｐが過大に流れないように抵抗値が選ばれている。Ｃは
コンデンサであつて、演算増幅器Ａと共に積分器を構成
し、起電力ｅｓを所定値Ｖに正確に一致させるように作
用する。
を示し、１は機関の排気管、２は排気管１内に配設され
た空燃比センサ部である。空燃比センサ部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４，５を設け
て構成された固体電解室酸素ポンプ６と、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，
９を設けて構成された固体電解質酸素センサ１０と、酸
素センサ６と酸素ポンプン１０を0.1mm程度の微小間隙
ｄを介して対向するよう排気管１に取付けるための支持
台１１とから構成される。１２は制御装置であり、酸素
センサ１０が電極８，９間に発生する起電力ｅＳ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、こ
の演算増幅器Ａの非反転入力端子に印加されている基準
電圧Ｖと起電力ｅｓとの差異に比例した演算増幅器Ａの
出力によりトランジスタＴＲを駆動し、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。即ち、起電力ｅｓを所定値Ｖに保つのに必要
なポンプ電流Ｉｐを供給する作用をする。又、ポンプ電
流供給源である電流電源Ｂから供給されるポンプ電流Ｉ
ｐに対応した出力信号を得るための抵抗Ｒ０を備えてい
る。この抵抗Ｒ０は直流電源Ｂと対応してポンプ電流Ｉ
ｐが過大に流れないように抵抗値が選ばれている。Ｃは
コンデンサであつて、演算増幅器Ａと共に積分器を構成
し、起電力ｅｓを所定値Ｖに正確に一致させるように作
用する。
上記構成の従来の酸素ポンプ式空燃比センサの特性例を
第３図に示す。第３図において、実線は空燃比センサの
温度が例えば６００℃のときの空燃比とポンプ電流Ｉｐ
との関係を示しており、破線は同様にして８００℃のと
きの関係を示している。このような特性変動は酸素ポン
プ６および酸素センサ１０を構成するイオン伝導固体電
解質３，７のお度が変化するとイオン伝導度が変化する
ことによつて生じるものと考えられる。実験によれば、
空燃比センサの温度を機関排気の温度範囲にわたつて変
化させると同一の空燃比に対応する酸素ポンプ６の電流
は数１０％に及んで変化することが判明しており、空燃
比センサとしての実用に耐えられない。
第３図に示す。第３図において、実線は空燃比センサの
温度が例えば６００℃のときの空燃比とポンプ電流Ｉｐ
との関係を示しており、破線は同様にして８００℃のと
きの関係を示している。このような特性変動は酸素ポン
プ６および酸素センサ１０を構成するイオン伝導固体電
解質３，７のお度が変化するとイオン伝導度が変化する
ことによつて生じるものと考えられる。実験によれば、
空燃比センサの温度を機関排気の温度範囲にわたつて変
化させると同一の空燃比に対応する酸素ポンプ６の電流
は数１０％に及んで変化することが判明しており、空燃
比センサとしての実用に耐えられない。
又、第４図はイオン伝導性固体電解質３，７が有する電
気抵抗の温度依存性を示し、各種固体電解質に共通の特
性であり、この第４図に示した特性を応用すれば、空燃
比センサの温度依存性を補正することができる。
気抵抗の温度依存性を示し、各種固体電解質に共通の特
性であり、この第４図に示した特性を応用すれば、空燃
比センサの温度依存性を補正することができる。
本発明は上記のことを考慮して成されたものであり、温
度による特性の変化を空燃比センサ自身の内部抵抗によ
り検出して補正を行い、温度による特性変化のない酸素
ポンプ方式の機関の空燃比センサを提供することを目的
とする。
度による特性の変化を空燃比センサ自身の内部抵抗によ
り検出して補正を行い、温度による特性変化のない酸素
ポンプ方式の機関の空燃比センサを提供することを目的
とする。
〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。第５図
において、１２′は制御装置であり、下記に詳述する。
１３は２チヤンネルのＡＤ変換器、１４は抵抗Ｒ０の端
子間電圧ｖ１−ｖ２を算出する演算部、１５はｖ１−ｖ
２を抵抗Ｒ０で除してポンプ電流Ｉｐを算出する演算
部、１６は酸素ポンプ６の端子電圧ｖ２をポンプ電流Ｉ
ｐで除して酸素ポンプ６の内部抵抗値Ｒを算出する演算
部、１７は内部抵抗値Ｒから温度Ｔを算出する演算部、
１８はポンプ電流Ｉｐを温度Ｔによつて校正してポンプ
電流値Ｉｐｏを算出する演算部である。他の構成は従来
と同様である。
において、１２′は制御装置であり、下記に詳述する。
１３は２チヤンネルのＡＤ変換器、１４は抵抗Ｒ０の端
子間電圧ｖ１−ｖ２を算出する演算部、１５はｖ１−ｖ
２を抵抗Ｒ０で除してポンプ電流Ｉｐを算出する演算
部、１６は酸素ポンプ６の端子電圧ｖ２をポンプ電流Ｉ
ｐで除して酸素ポンプ６の内部抵抗値Ｒを算出する演算
部、１７は内部抵抗値Ｒから温度Ｔを算出する演算部、
１８はポンプ電流Ｉｐを温度Ｔによつて校正してポンプ
電流値Ｉｐｏを算出する演算部である。他の構成は従来
と同様である。
上記構成において、抵抗Ｒ０の端子電圧ｖ１，ｖ２は次
式で与えられる。
式で与えられる。
ｖ１＝Ｉｐ（Ｒ０＋Ｒ） ……(1) ｖ２＝Ｉｐ・Ｒ ……
(2) 端子電圧ｖ１，ｖ２は演算処理を容易にするためにＡＤ
変換器１３によつてデイジタル信号に変換され、デイジ
タル化された端子電圧ｖ１，ｖ２は演算部１４に与えら
れる。演算部１４では端子電圧ｖ１，ｖ２の差が演算さ
れ、次にこの差を演算部１５で抵抗値Ｒ０で除する。従
つて、演算部１５の出力は式(1)，(2)より（ｖ１−
ｖ２）÷Ｒ０＝｛Ｉｐ（Ｒ０＋Ｒ）−Ｉｐ・Ｒ｝÷Ｒ０
＝Ｉｐとなり、ポンプ電流Ｉｐが算出される。演算部１
６で端子電圧ｖ２を演算部１５の出力即ちＩｐで除す
る。従つて、式(2)より演算部１６の出力はｖ２÷Ｉｐ
＝Ｉｐ・Ｒ÷Ｉｐ＝Ｒとなり、酸素ポンプ６の内部抵抗
値Ｒが算出される。この内部抵抗値Ｒは演算部１７によ
つて酸素ポンプ６の温度Ｔに変換される。演算部１７は
第４図に示した特性を表わす関数Ｔ＝Ｂ／ln(A・R)によ
つて演算するもので、内部抵抗Ｒと定数Ａ，Ｂによつて
温度Ｔを演算出力する。
(2) 端子電圧ｖ１，ｖ２は演算処理を容易にするためにＡＤ
変換器１３によつてデイジタル信号に変換され、デイジ
タル化された端子電圧ｖ１，ｖ２は演算部１４に与えら
れる。演算部１４では端子電圧ｖ１，ｖ２の差が演算さ
れ、次にこの差を演算部１５で抵抗値Ｒ０で除する。従
つて、演算部１５の出力は式(1)，(2)より（ｖ１−
ｖ２）÷Ｒ０＝｛Ｉｐ（Ｒ０＋Ｒ）−Ｉｐ・Ｒ｝÷Ｒ０
＝Ｉｐとなり、ポンプ電流Ｉｐが算出される。演算部１
６で端子電圧ｖ２を演算部１５の出力即ちＩｐで除す
る。従つて、式(2)より演算部１６の出力はｖ２÷Ｉｐ
＝Ｉｐ・Ｒ÷Ｉｐ＝Ｒとなり、酸素ポンプ６の内部抵抗
値Ｒが算出される。この内部抵抗値Ｒは演算部１７によ
つて酸素ポンプ６の温度Ｔに変換される。演算部１７は
第４図に示した特性を表わす関数Ｔ＝Ｂ／ln(A・R)によ
つて演算するもので、内部抵抗Ｒと定数Ａ，Ｂによつて
温度Ｔを演算出力する。
尚、第４図の特性が構造上の諸条件によつて単純な関数
形で表現不可能な場合、又は対数演算を不向きとするマ
イクロプロセツサなどによつて演算する場合にあつて
は、演算部１７は第６図に示すようなマツプデータを使
用して演算するもので構成するのが有効である。このマ
ツプデータによる演算について簡単に説明すると、第６
図に示すように酸素ポンプ６の内部抵抗値Ｒの代表的な
抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…，Ｒｎ，Ｒｎ＋１，…に対
応して温度の実測値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…，Ｔｎ，Ｔ
ｎ＋１，…を予め記憶しておく。ここで、内部抵抗Ｒが
与えられるとこれを挾む代表点Ｒｎ，Ｒｎ＋１に対応す
る温度Ｔｎ，Ｔｎ＋１を検索する。次に、この検索値の
組合せ（Ｒｎ，Ｔｎ）および（Ｒｎ＋１，Ｔｎ＋１）を
使つて なる演算によつて内部抵抗Ｒに対応する温度Ｔが近似的
に算出される。この方法は簡単な四則演算のみを使用し
ているため、マイクロプロセツサによつても容易に演算
可能である。
形で表現不可能な場合、又は対数演算を不向きとするマ
イクロプロセツサなどによつて演算する場合にあつて
は、演算部１７は第６図に示すようなマツプデータを使
用して演算するもので構成するのが有効である。このマ
ツプデータによる演算について簡単に説明すると、第６
図に示すように酸素ポンプ６の内部抵抗値Ｒの代表的な
抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…，Ｒｎ，Ｒｎ＋１，…に対
応して温度の実測値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…，Ｔｎ，Ｔ
ｎ＋１，…を予め記憶しておく。ここで、内部抵抗Ｒが
与えられるとこれを挾む代表点Ｒｎ，Ｒｎ＋１に対応す
る温度Ｔｎ，Ｔｎ＋１を検索する。次に、この検索値の
組合せ（Ｒｎ，Ｔｎ）および（Ｒｎ＋１，Ｔｎ＋１）を
使つて なる演算によつて内部抵抗Ｒに対応する温度Ｔが近似的
に算出される。この方法は簡単な四則演算のみを使用し
ているため、マイクロプロセツサによつても容易に演算
可能である。
次に、演算部１８は演算部１５によつて得たポンプ電流
Ｉｐを演算部１７によつて得た温度Ｔによつて一定の温
度Ｔ０におけるポンプ電流Ｉｐｏに校正する。酸素セン
サ１０の超電力ｅｓを一定の値にするようにポンプ電流
Ｉｐを制御しているとき、 ｅｓ（ＲＴ／４Ｆ）ｌｎ（ＰＡ／ＰＶ） ……
(3) Ｉｐ＝（４ｅ・Ｄ・Ａ／ＫＴｌ）（ＰＡ−ＰＶ） …
…(4) なる関係式が成立する。式(3)は著名なネルンストの式
であつてＰＡ，ＰＶは間隙ｄ内外の酸素分圧値であり、
空燃比を代表するパラメータとなつている。又、Ｒは気
体定数、Ｆはフアラデー定数、Ｔは温度である。式(4)
は間隙ｄ内の酸素をポンプ電流Ｉｐで汲出す速度と間隙
２内へ酸素が拡散によつて流入する速度が平衡している
ときの関係式であつて、ｅは電子の電荷量、Ｄは拡散係
数、Ａ間隙の開孔断面積、Ｋはボルツマン定数、ｌは有
効拡散経路長である。又、式(3)，(4)より Ｉｐ＝（４ｅ・Ｄ・Ａ／ｋＴｌ）ＰＡ ……
(5) なる関係式が求められる。
Ｉｐを演算部１７によつて得た温度Ｔによつて一定の温
度Ｔ０におけるポンプ電流Ｉｐｏに校正する。酸素セン
サ１０の超電力ｅｓを一定の値にするようにポンプ電流
Ｉｐを制御しているとき、 ｅｓ（ＲＴ／４Ｆ）ｌｎ（ＰＡ／ＰＶ） ……
(3) Ｉｐ＝（４ｅ・Ｄ・Ａ／ＫＴｌ）（ＰＡ−ＰＶ） …
…(4) なる関係式が成立する。式(3)は著名なネルンストの式
であつてＰＡ，ＰＶは間隙ｄ内外の酸素分圧値であり、
空燃比を代表するパラメータとなつている。又、Ｒは気
体定数、Ｆはフアラデー定数、Ｔは温度である。式(4)
は間隙ｄ内の酸素をポンプ電流Ｉｐで汲出す速度と間隙
２内へ酸素が拡散によつて流入する速度が平衡している
ときの関係式であつて、ｅは電子の電荷量、Ｄは拡散係
数、Ａ間隙の開孔断面積、Ｋはボルツマン定数、ｌは有
効拡散経路長である。又、式(3)，(4)より Ｉｐ＝（４ｅ・Ｄ・Ａ／ｋＴｌ）ＰＡ ……
(5) なる関係式が求められる。
一方、気体の拡散係数Ｄは温度の1.75乗に比例すること
が知られており、比例定数をδとしてＤ＝δＴ１．７５
と表わしてこれを(5)式に代入すると、 Ｉｐ＝（４ｅδＡ／ｋｌ）Ｔ０．７５・ＰＡ …
…(6) となる。即ち、ポンプ電流Ｉｐは酸素分圧ＰＡすなわち
空燃比と温度Ｔの0.75乗に比例することになる。(6)式
において、基準の温度Ｔ０のときのポンプ電流をＩｐｏ
とすると、 Ｉｐｏ＝（４ｅδＡ／ｋｌ）Ｔ０ ０．７５・ＰＡ
……(7) となる。(6)，(7)式より Ｉｐｏ＝Ｉｐ（Ｔ０／Ｔ）０．７５ ……
(8) となる。(8)式は任意の温度Ｔにおけるポンプ電流Ｉｐ
を基準の温度Ｔ０におけるポンプ電流Ｉｐｏに校正可能
であることを示している。尚、種々の実験によれば、構
造や温度の均一性などが若干の影響を与えるため(8)式
では厳密な校正ができず、 Ｉｐｏ＝Ｉｐ（Ｔ０／Ｔ）ｃ ……(9) と表わして指数ｃを実測データに基づき決定するのが望
ましい。又、第５図の構成においては、ｃ＝0.75〜1.0
程度の値が妥当であることが実験により求められてい
る。
が知られており、比例定数をδとしてＤ＝δＴ１．７５
と表わしてこれを(5)式に代入すると、 Ｉｐ＝（４ｅδＡ／ｋｌ）Ｔ０．７５・ＰＡ …
…(6) となる。即ち、ポンプ電流Ｉｐは酸素分圧ＰＡすなわち
空燃比と温度Ｔの0.75乗に比例することになる。(6)式
において、基準の温度Ｔ０のときのポンプ電流をＩｐｏ
とすると、 Ｉｐｏ＝（４ｅδＡ／ｋｌ）Ｔ０ ０．７５・ＰＡ
……(7) となる。(6)，(7)式より Ｉｐｏ＝Ｉｐ（Ｔ０／Ｔ）０．７５ ……
(8) となる。(8)式は任意の温度Ｔにおけるポンプ電流Ｉｐ
を基準の温度Ｔ０におけるポンプ電流Ｉｐｏに校正可能
であることを示している。尚、種々の実験によれば、構
造や温度の均一性などが若干の影響を与えるため(8)式
では厳密な校正ができず、 Ｉｐｏ＝Ｉｐ（Ｔ０／Ｔ）ｃ ……(9) と表わして指数ｃを実測データに基づき決定するのが望
ましい。又、第５図の構成においては、ｃ＝0.75〜1.0
程度の値が妥当であることが実験により求められてい
る。
そこで、演算部１８は演算部１５の出力であるポンプ電
流Ｉｐと演算部１７の出力である温度Ｔによつて(9)式
の演算を行い、基準温度Ｔ０のときのポンプ電流Ｉｐｏ
を求めるものである。
流Ｉｐと演算部１７の出力である温度Ｔによつて(9)式
の演算を行い、基準温度Ｔ０のときのポンプ電流Ｉｐｏ
を求めるものである。
尚、演算部１８として対数あるいは指数演算が不向きな
マイクロプロセツサなどを用いる場合には(9)式の１次
近似式 の演算を行い、基準温度Ｔ０におけるポンプ電流Ｉｐｏ
を求めるようにしても良い。この場合は広い温度範囲に
適用することは困難であるが、通常の機関の排気ガス温
度においては充分に実用可能である。
マイクロプロセツサなどを用いる場合には(9)式の１次
近似式 の演算を行い、基準温度Ｔ０におけるポンプ電流Ｉｐｏ
を求めるようにしても良い。この場合は広い温度範囲に
適用することは困難であるが、通常の機関の排気ガス温
度においては充分に実用可能である。
又、演算部１８として第７図に示すようなマツプデータ
を使用して補間演算するようにしても良い。第７図のマ
ツプデータは横軸に温度Ｔの代表点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，
…，Ｔｎ，Ｔｎ＋１…を縦軸にポンプ電流Ｉｐの代表点
Ｉｐ１，Ｉｐ２，Ｉｐ３，…，Ｉｐｎ，Ｉｐｎ＋１，…
をとり、縦横各代表点の交点に基準の温度Ｔ０に対応す
る校正したポンプ電流Ｉｐｏを予め記憶したものであ
る。このマツプデータの使用においては、まず温度Ｔよ
り小さくかつ最も近い代表点Ｔｎおよびポンプ電流Ｉｐ
を挾む代表点Ｉｐｎ，Ｉｐｎ＋１の各組合せにより２つ
の校正したポンプ電流（Ｉｐｏｎ，ｎ）および（Ｉ
ｐｏｎ＋１，ｎ）を検索する。そして、この検索値の組
合せ（Ｉｐｏ，Ｉｐｏｎ，ｎ）および（Ｉｐｎ＋１，Ｉ
ｐｏｎ＋１，ｎ）により補間演算をしてポンプ電流（Ｉ
ｐｏ，ｎ）を求める。補間演算の方法については第６図
で説明したので省略する。次に、温度Ｔより大きくかつ
最も近い代表点Ｉｎ＋１およびポンプ電流Ｉｐを挾む代
表点Ｉｐｎ，Ｉｐｎ＋１の各組合せにより２つの校正し
たポンプ電流（Ｉｐｏｎ，ｎ＋１）を求める。次に、温
度Ｔｎに対応するポンプ電流（Ｉｐｏ，ｎ）の組合せ
（Ｔｎ，Ｉｐｏ，ｎ）および温度Ｔｎ＋１に対応するポ
ンプ電流（Ｉｐｏ，ｎ＋１の組合せ（Ｔｎ＋１，
Ｉｐｏ，ｎ＋１）により補間演算して温度Ｔに対応する
校正したポンプ電流Ｉｐｏを求める。この校正したポン
プ電流Ｉｐｏは上述したようにポンプ電流Ｉｐを基準の
温度Ｔ０における値に校正したものである。
を使用して補間演算するようにしても良い。第７図のマ
ツプデータは横軸に温度Ｔの代表点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，
…，Ｔｎ，Ｔｎ＋１…を縦軸にポンプ電流Ｉｐの代表点
Ｉｐ１，Ｉｐ２，Ｉｐ３，…，Ｉｐｎ，Ｉｐｎ＋１，…
をとり、縦横各代表点の交点に基準の温度Ｔ０に対応す
る校正したポンプ電流Ｉｐｏを予め記憶したものであ
る。このマツプデータの使用においては、まず温度Ｔよ
り小さくかつ最も近い代表点Ｔｎおよびポンプ電流Ｉｐ
を挾む代表点Ｉｐｎ，Ｉｐｎ＋１の各組合せにより２つ
の校正したポンプ電流（Ｉｐｏｎ，ｎ）および（Ｉ
ｐｏｎ＋１，ｎ）を検索する。そして、この検索値の組
合せ（Ｉｐｏ，Ｉｐｏｎ，ｎ）および（Ｉｐｎ＋１，Ｉ
ｐｏｎ＋１，ｎ）により補間演算をしてポンプ電流（Ｉ
ｐｏ，ｎ）を求める。補間演算の方法については第６図
で説明したので省略する。次に、温度Ｔより大きくかつ
最も近い代表点Ｉｎ＋１およびポンプ電流Ｉｐを挾む代
表点Ｉｐｎ，Ｉｐｎ＋１の各組合せにより２つの校正し
たポンプ電流（Ｉｐｏｎ，ｎ＋１）を求める。次に、温
度Ｔｎに対応するポンプ電流（Ｉｐｏ，ｎ）の組合せ
（Ｔｎ，Ｉｐｏ，ｎ）および温度Ｔｎ＋１に対応するポ
ンプ電流（Ｉｐｏ，ｎ＋１の組合せ（Ｔｎ＋１，
Ｉｐｏ，ｎ＋１）により補間演算して温度Ｔに対応する
校正したポンプ電流Ｉｐｏを求める。この校正したポン
プ電流Ｉｐｏは上述したようにポンプ電流Ｉｐを基準の
温度Ｔ０における値に校正したものである。
以上のようにして校正したポンプ電流Ｉｐｏを求め、こ
れを空燃比を代表する信号として使用することにより、
温度が一定しない機関の排気ガス通路中に温度の影響を
強く受ける酸素ポンプ空燃比センサを設けても何ら不都
合はない。
れを空燃比を代表する信号として使用することにより、
温度が一定しない機関の排気ガス通路中に温度の影響を
強く受ける酸素ポンプ空燃比センサを設けても何ら不都
合はない。
以上のように本発明の空燃比センサにおいては、空燃比
即ち酸素濃度をポンプ電流により測定し、同時にその時
のポンプ電圧と電流に基づいて内部抵抗の測定を行い、
酸素センサと電流増幅器と酸素ポンプとで間隙部内外の
酸素分圧比を所定値に保つようにしているので内部抵抗
から温度を知ることができ、酸素濃度の温度補正をする
ようにしているため、温度補正をしながら酸素濃度を連
続的に測定できるので応答性がよく、絶えず変動する機
関の空燃比の測定に適したものが得られるという効果が
ある。
即ち酸素濃度をポンプ電流により測定し、同時にその時
のポンプ電圧と電流に基づいて内部抵抗の測定を行い、
酸素センサと電流増幅器と酸素ポンプとで間隙部内外の
酸素分圧比を所定値に保つようにしているので内部抵抗
から温度を知ることができ、酸素濃度の温度補正をする
ようにしているため、温度補正をしながら酸素濃度を連
続的に測定できるので応答性がよく、絶えず変動する機
関の空燃比の測定に適したものが得られるという効果が
ある。
第１図および第２図は夫々従来の酸素ポンプ式空燃比セ
ンサの構成図およびそのII−II線断面図、第３図および
第４図は従来の空燃比センサの特性図、第５図は本発明
に係る酸素ポンプ式空燃比センサの構成図、第６図は本
発明に係る演算部１７で用いるマツプデータの一覧図、
第７図は本発明に係る演算部１８で用いるマツプデータ
の一覧図である。 １…排気管、２…空燃比センサ部、６…酸素ポンプ、１
０…酸素センサ、１２′…制御装置、１３…ＡＤ変換
器、１４〜１８…演算部、Ａ…演算増幅器、ｄ…間隙
部、Ｒ０…抵抗。 尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
ンサの構成図およびそのII−II線断面図、第３図および
第４図は従来の空燃比センサの特性図、第５図は本発明
に係る酸素ポンプ式空燃比センサの構成図、第６図は本
発明に係る演算部１７で用いるマツプデータの一覧図、
第７図は本発明に係る演算部１８で用いるマツプデータ
の一覧図である。 １…排気管、２…空燃比センサ部、６…酸素ポンプ、１
０…酸素センサ、１２′…制御装置、１３…ＡＤ変換
器、１４〜１８…演算部、Ａ…演算増幅器、ｄ…間隙
部、Ｒ０…抵抗。 尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (7)
- 【請求項１】機関の排気ガスを導入する間隙部と、 この間隙部内の酸素分圧を制御する固体電解質酸素ポン
プと、 前記間隙部内の酸素分圧と前記間隙部外の酸素分圧に対
応した起電力を発生する固体電解質酸素センサと、 該起電力を所定値に保つのに必要なポンプ電流を前記酸
素ポンプに供給する電流増幅器と、 前記ポンプ電流を測定し、そのポンプ電流に対応する第
１の出力を出力する電流測定手段と、 前記酸素ポンプの端子間電圧を測定する電圧測定手段
と、 前記第１の出力と前記電圧測定手段の出力から前記酸素
ポンプの内部抵抗に対応する第２の出力を演算出力する
演算手段と、 前記第２の出力を入力パラメータとして予め定めた関係
により酸素ポンプの温度に対する第３の出力を発生する
温度換算手段と、 前記第３の出力を入力パラメータとして予め定めた関係
に従って前記第１の出力を校正した第４の出力を発生す
る校正手段と を備え、この第４の出力を空燃比信号としたことを特徴
とする機関の空燃比センサ。 - 【請求項２】温度換算手段は、第２の出力の複数の代表
値を定め、該代表値に対応する数値を記憶する手段と、
第２の出力値を挟む２つの代表値に対応する前記数値を
検索し、これらの数値から補間演算によって前記第２の
出力に対応する数値を演算し、第３の出力とする演算手
段とから構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の機関の空燃比センサ。 - 【請求項３】温度換算手段は、第２の出力（Ｒ）および
定数Ａ、Ｂを使用して第３の出力（Ｔ）をＴ＝Ｂ／ln
（Ａ・Ｒ）なる換算式で演算して出力するようにされる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の機関の空
燃比センサ。 - 【請求項４】校正手段は、第１の出力および第３の出力
に夫々複数の代表値を定め、各代表値の組み合わせに夫
々対応する数値を記憶する手段と、第１および第３の出
力値を挟む夫々２つの代表値の組合せに対応する４つの
前記数値を検索し、この４つの数値から補間演算によっ
て前記第１の出力および前記第３の出力の組合せに対応
する数値を演算し、この数値を第４の出力とする演算手
段とから構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項〜第３項のいずれかに記載の機関の空燃比センサ。 - 【請求項５】校正手段は、第１の出力（Ｉｐ）、第３の
出力（Ｔ）および定数Ｃを使用して基準の温度Ｔｏの時
の第４の出力（Ｉｐｏ）をＩｐｏ＝Ｉｐ（Ｔｏ／Ｔ）ｃ
なる換算式で演算して出力するようにされることを特徴
とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載
の機関の空燃比センサ。 - 【請求項６】校正手段は、第１の出力（Ｉｐ）、第３の
出力（Ｔ）および定数Ｃを使用して基準の温度Ｔｏの時
の第４の出力（Ｉｐｏ）をＩｐｏ＝Ｉｐ｛１−（Ｃ（Ｔ
−Ｔｏ）／Ｔｏ）｝なる近似換算式で演算して出力する
ようにされることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
第３項のいずれかに記載の機関の空燃比センサ。 - 【請求項７】定数Ｃが概ね0.75〜1.0の範囲内の値であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項記
載の機関の空燃比センサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59023222A JPH063431B2 (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 機関の空燃比センサ |
| AU38411/85A AU557088B2 (en) | 1984-02-08 | 1985-02-04 | Engine air/fuel ratio sensing device |
| US06/698,016 US4609452A (en) | 1984-02-08 | 1985-02-04 | Engine air/fuel ratio sensing device |
| DE8585300871T DE3563122D1 (en) | 1984-02-08 | 1985-02-08 | Engine air/fuel ratio sensing device |
| EP85300871A EP0153830B1 (en) | 1984-02-08 | 1985-02-08 | Engine air/fuel ratio sensing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59023222A JPH063431B2 (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 機関の空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165541A JPS60165541A (ja) | 1985-08-28 |
| JPH063431B2 true JPH063431B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=12104616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59023222A Expired - Lifetime JPH063431B2 (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 機関の空燃比センサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4609452A (ja) |
| EP (1) | EP0153830B1 (ja) |
| JP (1) | JPH063431B2 (ja) |
| AU (1) | AU557088B2 (ja) |
| DE (1) | DE3563122D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9060341B2 (en) | 1996-09-09 | 2015-06-16 | Tracbeam, Llc | System and method for hybriding wireless location techniques |
| US9134398B2 (en) | 1996-09-09 | 2015-09-15 | Tracbeam Llc | Wireless location using network centric location estimators |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2174812B (en) * | 1985-03-19 | 1989-06-21 | Honda Motor Co Ltd | Oxygen concentration system |
| JPH0625747B2 (ja) * | 1985-06-21 | 1994-04-06 | 本田技研工業株式会社 | 酸素濃度検出装置 |
| JPH0799365B2 (ja) * | 1985-09-30 | 1995-10-25 | 本田技研工業株式会社 | 酸素濃度検出装置 |
| US4762605A (en) * | 1986-02-01 | 1988-08-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Oxygen sensor |
| US4818362A (en) * | 1986-03-19 | 1989-04-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Oxygen concentration sensing apparatus |
| JPH0672866B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1994-09-14 | 本田技研工業株式会社 | 酸素濃度検出装置 |
| JPH0672867B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1994-09-14 | 本田技研工業株式会社 | 酸素濃度検出装置 |
| JPH0635955B2 (ja) * | 1986-07-30 | 1994-05-11 | 三菱自動車工業株式会社 | 空燃比検出装置 |
| DE3637304A1 (de) * | 1986-08-23 | 1988-05-05 | Vdo Schindling | Verfahren und schaltungsanordnung zur erkennung der betriebsbereitschaft einer sauerstoffmesssonde |
| DE3903314A1 (de) * | 1989-02-04 | 1990-08-09 | Bosch Gmbh Robert | Schaltung zum messen des innenwiderstandes einer lambdasonde |
| US5106481A (en) * | 1991-02-19 | 1992-04-21 | Ford Motor Company | Linear air/fuel sensor |
| JP3521170B2 (ja) * | 1996-03-19 | 2004-04-19 | 日本特殊陶業株式会社 | 排気ガスセンサ及びそれを用いたセンサシステム |
| DE19625899C2 (de) * | 1996-06-27 | 2002-11-28 | Siemens Ag | Verfahren zum Betreiben einer Sauerstoffsonde |
| EP0822326B1 (en) * | 1996-07-31 | 2003-11-05 | NGK Spark Plug Co. Ltd. | Temperature control for a wide range oxygen sensor |
| FR2759168B1 (fr) * | 1997-01-31 | 1999-04-02 | Sagem | Dispositif de mesure de la teneur d'un milieu gazeux en oxygene |
| DE10027900B4 (de) * | 2000-06-06 | 2018-11-15 | Delphi Technologies, Inc. | Anordnung zum Bestimmen der Betriebstemperatur einer Abgassonde |
| DE10311816B4 (de) * | 2003-03-18 | 2005-12-29 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Messung der NOx-Konzentration in einem Messgas |
| US7664607B2 (en) * | 2005-10-04 | 2010-02-16 | Teledyne Technologies Incorporated | Pre-calibrated gas sensor |
| JP2007177767A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Ibiden Co Ltd | 排気ガス処理体用の保持シール材、排気ガス処理装置及び保持シール材の製造方法 |
| DE102009001840A1 (de) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Sensorelements und Sensorelement |
| DE102009001843A1 (de) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Sensorelements und Sensorelement |
| DE102009050224B4 (de) * | 2009-10-22 | 2016-03-31 | Continental Automotive Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung eines Abgassensors |
| JP6155949B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2017-07-05 | 株式会社デンソー | ガスセンサ制御装置 |
| JP6923345B2 (ja) * | 2017-04-14 | 2021-08-18 | 日本特殊陶業株式会社 | センサ装置およびセンサユニット |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49918B1 (ja) * | 1970-02-28 | 1974-01-10 | ||
| DE2612915C2 (de) * | 1976-03-26 | 1986-05-28 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und Vorrichtung einer unter der Führung einer λ-Sonde arbeitenden Regelung |
| JPS5542078A (en) * | 1978-09-21 | 1980-03-25 | Tokyo Keiso Kk | Device for measuring flow rate |
| JPS56122950A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-26 | Nissan Motor Co Ltd | Supplying circuit for controlling current for oxygen partial pressure on reference pole for oxygen sensor element |
| US4272329A (en) * | 1980-03-03 | 1981-06-09 | Ford Motor Company | Steady state mode oxygen sensor and method |
| DE3030448A1 (de) * | 1980-08-12 | 1982-03-11 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren und vorrichtung fuer die von temperaturschwankungen unbeeinflusste bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen |
| DE3117790A1 (de) * | 1981-05-06 | 1982-11-25 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und vorrichtung zur temperaturmessung bei sauerstoffsonden |
| JPS57192849A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Detecting device for limit current system oxygen concentration performing temperature compensation of measuring output |
| JPS57211543A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-25 | Nissan Motor Co Ltd | Electric current control device for oxygen sensor |
| JPS5882130A (ja) * | 1981-11-10 | 1983-05-17 | Ishida Scales Mfg Co Ltd | 電子秤に於ける温度誤差補正方法及び装置 |
| JPS5882040A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-17 | Hitachi Ltd | 空燃比制御装置 |
| JPS58153155A (ja) * | 1982-03-09 | 1983-09-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素センサ |
| EP0108141A1 (en) * | 1982-05-07 | 1984-05-16 | Marathon Medical Equipment Corporation | Oxygen analyzer |
| JPS59178354A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素センサ |
| JPS59208452A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 機関の空燃比センサ |
-
1984
- 1984-02-08 JP JP59023222A patent/JPH063431B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-02-04 AU AU38411/85A patent/AU557088B2/en not_active Ceased
- 1985-02-04 US US06/698,016 patent/US4609452A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-02-08 EP EP85300871A patent/EP0153830B1/en not_active Expired
- 1985-02-08 DE DE8585300871T patent/DE3563122D1/de not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9060341B2 (en) | 1996-09-09 | 2015-06-16 | Tracbeam, Llc | System and method for hybriding wireless location techniques |
| US9134398B2 (en) | 1996-09-09 | 2015-09-15 | Tracbeam Llc | Wireless location using network centric location estimators |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0153830B1 (en) | 1988-06-01 |
| DE3563122D1 (en) | 1988-07-07 |
| AU557088B2 (en) | 1986-12-04 |
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