JPH063432B2 - 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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- JPH063432B2 JPH063432B2 JP59023223A JP2322384A JPH063432B2 JP H063432 B2 JPH063432 B2 JP H063432B2 JP 59023223 A JP59023223 A JP 59023223A JP 2322384 A JP2322384 A JP 2322384A JP H063432 B2 JPH063432 B2 JP H063432B2
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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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- 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
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- 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
酸素センサは空気の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
素センサの出力の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
酸素センサは空気の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
素センサの出力の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質酸素ポンプ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
給源である直流電源Ｂから供給されるポンプ電流ＩPに
対応した出力信号を得るための抵抗ＲSを備えている。
この抵抗ＲSは直流電源Ｂと対応してポンプ電流ＩP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質酸素ポンプ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
給源である直流電源Ｂから供給されるポンプ電流ＩPに
対応した出力信号を得るための抵抗ＲSを備えている。
この抵抗ＲSは直流電源Ｂと対応してポンプ電流ＩP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性固体電解質
３，７の温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性固体電解質
３，７の温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。
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。１
３は２チヤンネルのＡＤ変換器、14は抵抗ＲSの端子間
電圧v1−v2を算出する演算部、１５はv1−v2を抵抗ＲS
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ＩP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、１８はポンプ
電流ＩPを内部抵抗値Ｒで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。１
３は２チヤンネルのＡＤ変換器、14は抵抗ＲSの端子間
電圧v1−v2を算出する演算部、１５はv1−v2を抵抗ＲS
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ＩP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、１８はポンプ
電流ＩPを内部抵抗値Ｒで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ＲSの端子電圧v1，v2は次式で
与えられる。
与えられる。
v1＝ＩP（ＲS＋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ＲSで除する。従つて、演算部
１５の出力は式(1)，(2)より（v1−v2）÷ＲS＝｛Ｉ
P（ＲS＋Ｒ）−ＩP・Ｒ｝÷ＲS＝ＩPとなり、ポンプ電
流ＩPが算出される。演算部１６では端子電圧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１５で得たポンプ電流ＩPとともに演算部
１８に与えられる。演算部１８ではポンプ電流ＩPを基
準の温度ＴOにおけるポンプ電流値ＩPOに校正する。こ
の校正は以下に説明する関係に基づいて行う。
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ＲSで除する。従つて、演算部
１５の出力は式(1)，(2)より（v1−v2）÷ＲS＝｛Ｉ
P（ＲS＋Ｒ）−ＩP・Ｒ｝÷ＲS＝ＩPとなり、ポンプ電
流ＩPが算出される。演算部１６では端子電圧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１５で得たポンプ電流ＩPとともに演算部
１８に与えられる。演算部１８ではポンプ電流ＩPを基
準の温度ＴOにおけるポンプ電流値ＩPOに校正する。こ
の校正は以下に説明する関係に基づいて行う。
酸素センサ１０の起電力ｅSを一定と値にするようにポ
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ｄ
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は間隙ｄの開孔断面積、Ｋはポルツマン定数、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。
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ｄ
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は間隙ｄの開孔断面積、Ｋはポルツマン定数、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ＴOのときのポンプ電流をＩPOとす
ると、 ＩPO＝（4eδA/Kl）ＴO 0.75・ＰA …(7) となる。(6)，(7)式より ＩPO＝ＩＰ（ＴO／Ｔ）0.75 …(7) 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ＴO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＝（ＴO／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ＴOのときのポンプ電流をＩPOとす
ると、 ＩPO＝（4eδA/Kl）ＴO 0.75・ＰA …(7) となる。(6)，(7)式より ＩPO＝ＩＰ（ＴO／Ｔ）0.75 …(7) 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ＴO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＝（ＴO／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。
一方、固体電解質の内部抵抗Ｒと温度Ｔは …(10) なる関係にあることが知られている。ここに、ＲOは固
体電解質が基準温度ＴOのときに示す抵抗値、Ｂは定数
である。(10)式を(9)に代入すると …(11) なる関係が求まる。但し、Ｋ＝ＴO／Ｂである。そこ
で、演算部１８は演算部１５の出力であるポンプ電流Ｉ
Pと演算部１６の出力である抵抗値Ｒによつて(11)式の
演算を行い、基準温度ＴOのときのポンプ電流ＩPOを求
めるものである。
体電解質が基準温度ＴOのときに示す抵抗値、Ｂは定数
である。(10)式を(9)に代入すると …(11) なる関係が求まる。但し、Ｋ＝ＴO／Ｂである。そこ
で、演算部１８は演算部１５の出力であるポンプ電流Ｉ
Pと演算部１６の出力である抵抗値Ｒによつて(11)式の
演算を行い、基準温度ＴO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(11)式を１次
近似した(12)式 の演算を行い、基準温度ＴOにおけるポンプ電流ＩPOを
求めるようにしても良い。
マイクロプロセツサなどを用いる場合には(11)式を１次
近似した(12)式 の演算を行い、基準温度ＴOにおけるポンプ電流ＩPOを
求めるようにしても良い。
又、演算部１８として第６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６図のマ
ツプデータは横軸に抵抗Ｒの代表点Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，…
Ｒn，Ｒn+1，…を縦軸にポンプ電流ＩPの代表点ＩP1，I
P2，ＩP3，…，ＩPn，IPn+1，…をとり、縦横各代表て
の交点に基準の抵抗値ＲO即ち基準の温度ＴO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、まず抵抗値Ｒより小
さくかつ最も近い代表点Ｒn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（Ｉpon+1，ｎ）を検索す
る。そして、この検索値の組合わせ（Ｉpn，Ｉpon，
ｎ）および（Ｉpn+1，Ｉpon+1，ｎ）により補間演算を
してポンプ電流（Ｉpo，ｎ）を求める。補間演算の方法
は公知であるので説明を省略する。次に、抵抗値Ｒより
大きくかつ最も近い代表点Ｒn+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）および（Ｉpon+1，n+1）を
検索する。そして、この検索値の組合せ（Ｉpn，
Ｉpon，n+1）および（Ｉpn+1，Ｉpon+1，n+1）により補
間演算をしてポンプ電流（Ｉpo，n+1）を求める。次
に、抵抗値Ｒnに対応するポンプ電流（Ｉpo，ｎ）の組
合せ（Ｒn，Ｉpo，ｎ）および抵抗値Ｒn+1に対応するポ
ンプ電流（Ｉpo，n+1）組合せ（Ｒn+1，Ｉpo，n+1）に
より補間演算して抵抗値Ｒ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Ｔo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式空燃比センサ
を設けても何ら不都合はない。
を使用して補間演算するようにしても良い。第６図のマ
ツプデータは横軸に抵抗Ｒの代表点Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，…
Ｒn，Ｒn+1，…を縦軸にポンプ電流ＩPの代表点ＩP1，I
P2，ＩP3，…，ＩPn，IPn+1，…をとり、縦横各代表て
の交点に基準の抵抗値ＲO即ち基準の温度ＴO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、まず抵抗値Ｒより小
さくかつ最も近い代表点Ｒn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（Ｉpon+1，ｎ）を検索す
る。そして、この検索値の組合わせ（Ｉpn，Ｉpon，
ｎ）および（Ｉpn+1，Ｉpon+1，ｎ）により補間演算を
してポンプ電流（Ｉpo，ｎ）を求める。補間演算の方法
は公知であるので説明を省略する。次に、抵抗値Ｒより
大きくかつ最も近い代表点Ｒn+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）および（Ｉpon+1，n+1）を
検索する。そして、この検索値の組合せ（Ｉpn，
Ｉpon，n+1）および（Ｉpn+1，Ｉpon+1，n+1）により補
間演算をしてポンプ電流（Ｉpo，n+1）を求める。次
に、抵抗値Ｒnに対応するポンプ電流（Ｉpo，ｎ）の組
合せ（Ｒn，Ｉpo，ｎ）および抵抗値Ｒn+1に対応するポ
ンプ電流（Ｉpo，n+1）組合せ（Ｒn+1，Ｉpo，n+1）に
より補間演算して抵抗値Ｒ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Ｔo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式空燃比センサ
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
と温度とは一定の関係を有し、従って、この内部抵抗に
基づいて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
と温度とは一定の関係を有し、従って、この内部抵抗に
基づいて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、
１４〜１６，１８…演算部、Ａ…演算増幅器、ｄ…間隙
部、ＲS…抵抗。 尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
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、
１４〜１６，１８…演算部、Ａ…演算増幅器、ｄ…間隙
部、ＲS…抵抗。 尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (5)
- 【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
に従って前記第１の出力を校正した第３の出力の発生す
る校正手段と を備え、前記第３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】校正手段は、第１の出力および第２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２の出
力値を挟む夫々２つの代表値の組み合わせに対応する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の出力および第２の出力の組み合わせに
対応する数値を演算し、この数値を第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】校正手段は、第１の出力（Ｉｐ）、第２の
出力（Ｒ）、基準温度の時の第２の出力（Ｒｏ）、およ
び定数のＫ、Ｃを使用して第３の出力（Ｉｐｏ）をＩｐ
ｏ＝Ｉｐ｛１＋Ｋｌｎ（Ｒ／Ｒｏ）｝Cなる換算式で演
算して出力するようにした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（Ｉｐ）、第２の
出力（Ｒ）、基準温度の時の第２の出力（Ｒｏ）、およ
び定数のＣ、Ｋを使用して第３の出力（Ｉｐ）をＩｐｏ
＝Ｉｐ｛１＋（ＣＫ（Ｒ−Ｒｏ）／Ｒｏ）｝なる近似換
算式で演算して出力するようにした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５】定数Ｃが約0.75〜1.0の範囲内の値である
ことを特徴とする特徴とする特許請求の範囲第３項また
は第４項記載の機関の空燃比センサ。
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