JPH0650300B2 - 空燃比センサ - Google Patents
空燃比センサInfo
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- JPH0650300B2 JPH0650300B2 JP61054405A JP5440586A JPH0650300B2 JP H0650300 B2 JPH0650300 B2 JP H0650300B2 JP 61054405 A JP61054405 A JP 61054405A JP 5440586 A JP5440586 A JP 5440586A JP H0650300 B2 JPH0650300 B2 JP H0650300B2
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- air
- electrode
- fuel ratio
- gas
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、酸素濃度の変化に対応して電気抵抗が変化
する金属酸化物を用いた酸素センサセルと酸素イオン伝
導性固体電解質を用いた酸素ポンプセルとを組み合わせ
た空燃比センサに関し、例えば内燃機関や燃焼装置の空
燃比検出に利用される空燃比センサに関するものであ
る。
する金属酸化物を用いた酸素センサセルと酸素イオン伝
導性固体電解質を用いた酸素ポンプセルとを組み合わせ
た空燃比センサに関し、例えば内燃機関や燃焼装置の空
燃比検出に利用される空燃比センサに関するものであ
る。
（従来の技術） 従来のこの種の空燃比センサとしては、例えば第７図に
示すようなものがある（特願昭５９−９３６２９号）。
示すようなものがある（特願昭５９−９３６２９号）。
この空燃比センサ１０１は、平板状の絶縁基板１０２の
上面に、酸素濃度の変化に対応して電気抵抗が変化する
金属酸化物たとえば遷移金属酸化物１０３を積層すると
共に、前記遷移金属酸化物１０３の電気抵抗の変化を取
り出す第１電極１０４および第２電極１０５を設けて酸
素センサセル１０６を形成し、この酸素センサセル１０
６をガス囲繞体としてのキャップ状酸素イオン伝導性固
体電解質１０７で囲んだ状態として、前記酸素センサセ
ル１０６と固体電解質（ガス囲繞体）１０７との間でガ
ス拡散制御空間１０８を形成し、このガス拡散制御空間
１０８と被測定雰囲気とを連通させる小孔状ガス拡散口
１０９を前記固体電解質１０７に設けると共に、前記ガ
ス拡散口１０９のまわりでかつ前記固体電解質１０７の
両面に環状の第３電極１１０と第４電極１１１とを設け
て酸素ポンプセル１１２を形成させた構成を有するもの
である。
上面に、酸素濃度の変化に対応して電気抵抗が変化する
金属酸化物たとえば遷移金属酸化物１０３を積層すると
共に、前記遷移金属酸化物１０３の電気抵抗の変化を取
り出す第１電極１０４および第２電極１０５を設けて酸
素センサセル１０６を形成し、この酸素センサセル１０
６をガス囲繞体としてのキャップ状酸素イオン伝導性固
体電解質１０７で囲んだ状態として、前記酸素センサセ
ル１０６と固体電解質（ガス囲繞体）１０７との間でガ
ス拡散制御空間１０８を形成し、このガス拡散制御空間
１０８と被測定雰囲気とを連通させる小孔状ガス拡散口
１０９を前記固体電解質１０７に設けると共に、前記ガ
ス拡散口１０９のまわりでかつ前記固体電解質１０７の
両面に環状の第３電極１１０と第４電極１１１とを設け
て酸素ポンプセル１１２を形成させた構成を有するもの
である。
第８図は、第７図に示す空燃比センサ１０１の結線を示
す図であって、酸素センサセル１０６側の第１電極１０
４と第２電極１０５の間にリード線１０４ａ，１０５ａ
を介して抵抗計１１３を接続するとともに、酸素ポンプ
セル１１２側の第３電極１１０と第４電極１１１との間
にリード線１１０ａ，１１１ａを介してポンプ電源１１
４を接続した回路構成を有するものである。
す図であって、酸素センサセル１０６側の第１電極１０
４と第２電極１０５の間にリード線１０４ａ，１０５ａ
を介して抵抗計１１３を接続するとともに、酸素ポンプ
セル１１２側の第３電極１１０と第４電極１１１との間
にリード線１１０ａ，１１１ａを介してポンプ電源１１
４を接続した回路構成を有するものである。
ここで、ポンプ電源１１４からポンプ電流を流さない場
合には、ガス拡散制御空間１０８に流入した被測定ガス
中の酸素濃度に応じて前記遷移金属酸化物１０３の抵抗
値が変化して第９図の曲線Ａに示すような当量比（空気
過剰率）λ＝１付近で急激に抵抗値が変化する特性が抵
抗計１１３により測定される。
合には、ガス拡散制御空間１０８に流入した被測定ガス
中の酸素濃度に応じて前記遷移金属酸化物１０３の抵抗
値が変化して第９図の曲線Ａに示すような当量比（空気
過剰率）λ＝１付近で急激に抵抗値が変化する特性が抵
抗計１１３により測定される。
一方、ポンプ電源１１４よりポンプ電流を図示ｉ１方向
に流した場合には、固体電解質１０７内で第３電極１１
０から第４電極１１１の向きに酸素イオンが流れて第３
電極１１０の近傍で酸素が消費される。このとき、ガス
拡散制御空間１０８および／またはガス拡散口１０９の
内部におけるガスの移動が律速段階となる場合には、被
測定ガスが酸素過剰（以下、「リーン」とする）の状態
でも遷移金属酸化物１０３付近の酸素濃度が特にガス拡
散口１０９から遠い部分で希薄となり、このため第９図
の曲線Ｂに示すような抵抗値変化特性となって、リーン
側での空燃比制御が可能な空燃比センサ１０１となる。
また、反対にポンプ電源１１４よりポンプ電流をｉ２の
向きに流した場合には、固体電解質１０７内で第４電極
１１１から第３電極１１０の向きに酸素イオンが流れて
第３電極１１０の近傍に酸素が供給され、被測定ガスが
酸素不足（以下、「リッチ」とする）の状態でも遷移金
属酸化物１０３付近の酸素濃度が特にガス拡散口１０９
から遠い部分で過濃となり、このため第９図の曲線Ｃに
示す抵抗値変化特性となって、リッチ側での空燃比制御
が可能な空燃比センサ１０１となる。
に流した場合には、固体電解質１０７内で第３電極１１
０から第４電極１１１の向きに酸素イオンが流れて第３
電極１１０の近傍で酸素が消費される。このとき、ガス
拡散制御空間１０８および／またはガス拡散口１０９の
内部におけるガスの移動が律速段階となる場合には、被
測定ガスが酸素過剰（以下、「リーン」とする）の状態
でも遷移金属酸化物１０３付近の酸素濃度が特にガス拡
散口１０９から遠い部分で希薄となり、このため第９図
の曲線Ｂに示すような抵抗値変化特性となって、リーン
側での空燃比制御が可能な空燃比センサ１０１となる。
また、反対にポンプ電源１１４よりポンプ電流をｉ２の
向きに流した場合には、固体電解質１０７内で第４電極
１１１から第３電極１１０の向きに酸素イオンが流れて
第３電極１１０の近傍に酸素が供給され、被測定ガスが
酸素不足（以下、「リッチ」とする）の状態でも遷移金
属酸化物１０３付近の酸素濃度が特にガス拡散口１０９
から遠い部分で過濃となり、このため第９図の曲線Ｃに
示す抵抗値変化特性となって、リッチ側での空燃比制御
が可能な空燃比センサ１０１となる。
ところで、燃焼排ガスの空気過剰率を実際に測定する場
合には、例えば第１０図の等価回路に示すように、前記
遷移金属酸化物１０３からなる酸素センサセル１０６に
抵抗１２０を直列に設け、定電圧Ｖ１を印加して前記酸
素センサセル１０６の抵抗値と抵抗１２０の抵抗値とで
分圧される出力電圧Ｖ２を読むことにより、前記遷移金
属酸化物１０３の抵抗値変化を知る。そして、ポンプ電
源１１４では前記電圧Ｖ２を所定値Ｖａに保つようにポ
ンプ電流ｉｐを流すことにより、被測定ガスの空気過剰
率λの変化に対して第１１図に示すポンプ電流ｉｐ値の
変化が得られる。
合には、例えば第１０図の等価回路に示すように、前記
遷移金属酸化物１０３からなる酸素センサセル１０６に
抵抗１２０を直列に設け、定電圧Ｖ１を印加して前記酸
素センサセル１０６の抵抗値と抵抗１２０の抵抗値とで
分圧される出力電圧Ｖ２を読むことにより、前記遷移金
属酸化物１０３の抵抗値変化を知る。そして、ポンプ電
源１１４では前記電圧Ｖ２を所定値Ｖａに保つようにポ
ンプ電流ｉｐを流すことにより、被測定ガスの空気過剰
率λの変化に対して第１１図に示すポンプ電流ｉｐ値の
変化が得られる。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の空燃比センサ１０１に
あっては、前記酸素センサセル電圧Ｖ２を所定値Ｖａに
保つようにした場合に、被測定ガスがリーンのときに
は、第１２図（ａ）に仮想線で示すように、前記遷移金
属酸化物１０３のうちガス拡散口１０９の投影１０９ａ
から最も遠い部分Ａ１においては低抵抗の状態で保持さ
れているが、被測定ガスがリッチのときには、第１２図
（ｂ）に仮想線で示すように、前記遷移金属酸化物１０
３のうちガス拡散口１０９の投影１０９ａに最も近い部
分Ａ３のみにおいて低抵抗であり、他の部分Ａ４は高抵
抗の状態で保持されるため、前記ガス拡散制御空間１０
８の大部分を酸素過剰な状態とする必要性があり、その
結果としてリッチ側ではリーン側に比べてより過剰な大
きさのポンプ電流を流す必要があるので、酸素ポンプセ
ル１１２の特性劣化につながりやすいという問題点があ
った。また、被測定ガスがリッチからリーンへ、あるい
はリーンからリッチへ過渡的に変化した場合に、特にリ
ッチ側における前記拡散制御空間１０８内部の過剰な酸
素の入れ換えに多大のポンプ電流量を必要とするため、
その結果としてポンプ電流値ｉｐの過渡応答特性曲線に
は第１３図に示すようなオーバーシュートが見られると
いう問題点があった。
あっては、前記酸素センサセル電圧Ｖ２を所定値Ｖａに
保つようにした場合に、被測定ガスがリーンのときに
は、第１２図（ａ）に仮想線で示すように、前記遷移金
属酸化物１０３のうちガス拡散口１０９の投影１０９ａ
から最も遠い部分Ａ１においては低抵抗の状態で保持さ
れているが、被測定ガスがリッチのときには、第１２図
（ｂ）に仮想線で示すように、前記遷移金属酸化物１０
３のうちガス拡散口１０９の投影１０９ａに最も近い部
分Ａ３のみにおいて低抵抗であり、他の部分Ａ４は高抵
抗の状態で保持されるため、前記ガス拡散制御空間１０
８の大部分を酸素過剰な状態とする必要性があり、その
結果としてリッチ側ではリーン側に比べてより過剰な大
きさのポンプ電流を流す必要があるので、酸素ポンプセ
ル１１２の特性劣化につながりやすいという問題点があ
った。また、被測定ガスがリッチからリーンへ、あるい
はリーンからリッチへ過渡的に変化した場合に、特にリ
ッチ側における前記拡散制御空間１０８内部の過剰な酸
素の入れ換えに多大のポンプ電流量を必要とするため、
その結果としてポンプ電流値ｉｐの過渡応答特性曲線に
は第１３図に示すようなオーバーシュートが見られると
いう問題点があった。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、特にリッチ側における酸素ポンプ電流量を低
減して酸素ポンプセルの負担を軽くし、酸素ポンプセル
の特性劣化を防止するとともに、リッチ→リーン間の過
渡応答時のオーバーシュートを解消することが可能であ
る高性能な空燃比センサを提供することを目的としてい
る。
たもので、特にリッチ側における酸素ポンプ電流量を低
減して酸素ポンプセルの負担を軽くし、酸素ポンプセル
の特性劣化を防止するとともに、リッチ→リーン間の過
渡応答時のオーバーシュートを解消することが可能であ
る高性能な空燃比センサを提供することを目的としてい
る。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、酸素濃度の変化に対応して電気抵抗が変化
する金属酸化物に前記電気抵抗の変化を取り出す第１電
極および第２電極を設けて構成した酸素センサセルをガ
ス囲繞体で囲み、前記ガス囲繞体の少なくとも一部に酸
素イオン伝導性固体電解質と第３電極および第４電極と
から構成される酸素ポンプセルを設けると共に、前記ガ
ス囲繞体で囲まれる空間と被測定雰囲気とを連通する少
なくとも１つのガス拡散口を設けた空燃比センサにおい
て、前記ガス拡散口の開口方向における投影部分から外
れたところに前記金属酸化物を設けた構成としたことを
特徴としている。
する金属酸化物に前記電気抵抗の変化を取り出す第１電
極および第２電極を設けて構成した酸素センサセルをガ
ス囲繞体で囲み、前記ガス囲繞体の少なくとも一部に酸
素イオン伝導性固体電解質と第３電極および第４電極と
から構成される酸素ポンプセルを設けると共に、前記ガ
ス囲繞体で囲まれる空間と被測定雰囲気とを連通する少
なくとも１つのガス拡散口を設けた空燃比センサにおい
て、前記ガス拡散口の開口方向における投影部分から外
れたところに前記金属酸化物を設けた構成としたことを
特徴としている。
この発明による空燃比センサを構成する金属酸化物，酸
素イオン伝導性固体電解質および各電極の材質は、従来
のこの種の空燃比センサにおいて採用されもしくは検討
されているものの中から適宜選んで使用することが可能
である。
素イオン伝導性固体電解質および各電極の材質は、従来
のこの種の空燃比センサにおいて採用されもしくは検討
されているものの中から適宜選んで使用することが可能
である。
（実施例） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第１図はこの発明の一実施例による空燃比センサを示す
図である。
図である。
第１図（ａ）（ｂ）に示す空燃比センサ１は、発熱体２
を内蔵した平板状の絶縁基板３の上面に、二つの第１電
極４および第２電極５を平行に設けると共に、前記第１
電極４および第２電極５にまたがった状態でかつ中央に
円形の開口６ａを形成した膜状の金属酸化物たとえば遷
移金属酸化物（Ｓｎ，Ｚｎなどの非遷移金属の酸化物で
あってもよい。）６を設け、この遷移金属酸化物６の電
気抵抗変化を前記第１電極４および第２電極５で取り出
すようにすることにより酸素センサセル７を構成してい
る。また、前記酸素センサセル７の表面をガス囲繞体と
してのキャップ状酸素イオン伝導性固体電解質８で囲む
ようにして前記酸素センサセル７と固体電解質（ガス囲
繞体）８との間でガス拡散制御空間９を形成し、前記固
体電解質８の中央部分には、前記ガス拡散制御空間９と
被測定雰囲気とを連通させるガス拡散口１１を設けてい
る。この場合、ガス拡散口１１と前記遷移金属酸化物６
に形成した円形の開口６ａとの位置関係は、当該ガス拡
散口１１の開口方向における投影部分１１ａ（第１図
（ｂ）参照）が前記遷移金属酸化物６の開口６ａのほぼ
中心に位置するように同心状に配置させるとともに、前
記開口６ａを前記ガス拡散口１１よりも大きなものとし
て、前記ガス拡散口１１の開口方向における投影部分１
１ａから外れたところに前記遷移金属酸化物６を設ける
ようにしている。さらに、前記ガス拡散口１１のまわり
でかつ前記固体電解質８の両面に環状の第３電極１２と
第４電極１３とを設けて酸素ポンプセル１４を形成させ
た構成を有するものである。
を内蔵した平板状の絶縁基板３の上面に、二つの第１電
極４および第２電極５を平行に設けると共に、前記第１
電極４および第２電極５にまたがった状態でかつ中央に
円形の開口６ａを形成した膜状の金属酸化物たとえば遷
移金属酸化物（Ｓｎ，Ｚｎなどの非遷移金属の酸化物で
あってもよい。）６を設け、この遷移金属酸化物６の電
気抵抗変化を前記第１電極４および第２電極５で取り出
すようにすることにより酸素センサセル７を構成してい
る。また、前記酸素センサセル７の表面をガス囲繞体と
してのキャップ状酸素イオン伝導性固体電解質８で囲む
ようにして前記酸素センサセル７と固体電解質（ガス囲
繞体）８との間でガス拡散制御空間９を形成し、前記固
体電解質８の中央部分には、前記ガス拡散制御空間９と
被測定雰囲気とを連通させるガス拡散口１１を設けてい
る。この場合、ガス拡散口１１と前記遷移金属酸化物６
に形成した円形の開口６ａとの位置関係は、当該ガス拡
散口１１の開口方向における投影部分１１ａ（第１図
（ｂ）参照）が前記遷移金属酸化物６の開口６ａのほぼ
中心に位置するように同心状に配置させるとともに、前
記開口６ａを前記ガス拡散口１１よりも大きなものとし
て、前記ガス拡散口１１の開口方向における投影部分１
１ａから外れたところに前記遷移金属酸化物６を設ける
ようにしている。さらに、前記ガス拡散口１１のまわり
でかつ前記固体電解質８の両面に環状の第３電極１２と
第４電極１３とを設けて酸素ポンプセル１４を形成させ
た構成を有するものである。
第２図はこの発明による空燃比センサ１の酸素ポンプ電
流を求めることにより空燃比を検出する方式とした場合
の空燃比制御回路の一例を示す図である。
流を求めることにより空燃比を検出する方式とした場合
の空燃比制御回路の一例を示す図である。
図において、１５は差動増幅器であり、この差動増幅器
１５の一方（マイナス側）は基準電圧Ｖｃに保持されて
おり、遷移金属酸化物６に抵抗Ｒ１を直列に設け、定電
圧Ｖ１を印加して前記金属酸化物６の抵抗値と抵抗Ｒ１
の抵抗値とで分圧された出力電圧Ｖ２を得てこれが前記
差動増幅器１５の他方（プラス側）に入力されるように
し、この出力電圧Ｖ２が前記基準電圧Ｖｃと等しい値と
なるように前記作動増幅器１５は酸素ポンプセル１４に
ポンプ電流ｉｐを供給する。
１５の一方（マイナス側）は基準電圧Ｖｃに保持されて
おり、遷移金属酸化物６に抵抗Ｒ１を直列に設け、定電
圧Ｖ１を印加して前記金属酸化物６の抵抗値と抵抗Ｒ１
の抵抗値とで分圧された出力電圧Ｖ２を得てこれが前記
差動増幅器１５の他方（プラス側）に入力されるように
し、この出力電圧Ｖ２が前記基準電圧Ｖｃと等しい値と
なるように前記作動増幅器１５は酸素ポンプセル１４に
ポンプ電流ｉｐを供給する。
この発明による空燃比センサ１において、前記ポンプ電
流ｉｐは、被測定ガスの空気過剰率λの変化に対して第
３図の実線に示す特性を示し、同じくガス囲繞体の形状
を持つ第７図に示した従来の空燃比センサ１０１に比べ
て、特にリッチ側における電流値の低減がはかられ、こ
れにより酸素ポンプセル１４の負担が低減し、出力特性
の経時変化を小さくおさえることが可能となった。
流ｉｐは、被測定ガスの空気過剰率λの変化に対して第
３図の実線に示す特性を示し、同じくガス囲繞体の形状
を持つ第７図に示した従来の空燃比センサ１０１に比べ
て、特にリッチ側における電流値の低減がはかられ、こ
れにより酸素ポンプセル１４の負担が低減し、出力特性
の経時変化を小さくおさえることが可能となった。
第４図はこの発明による空燃比センサ１の出力特性を示
し、被測定ガスがリッチからリーンへ、あるいはリーン
からリッチへと過渡的に変化した場合の応答波形を示
す。この発明による空燃比センサ１では、遷移金属酸化
物６の形状を変え、ガス拡散口１１の開口方向における
投影部分１１ａの内側には前記遷移金属酸化物６を置か
ないようにしたことにより、第５図に示すごとく、特に
リッチ雰囲気中において遷移金属酸化物６が低抵抗とな
って保持される部分Ａ５がガス拡散口１１の直下からは
ずれるため、ガス拡散制御空間９の内部において酸素濃
度の過剰な部分が少なくなり、その結果として被測定雰
囲気のリッチ，リーン間の変化時におけるガス拡散制御
空間９のガスの入れ換えが微小のポンプ電流量により行
われるようになるため、第４図に示したようにオーバー
シュートが出現しなくなり、良好な過渡応答特性が得ら
れることになった。
し、被測定ガスがリッチからリーンへ、あるいはリーン
からリッチへと過渡的に変化した場合の応答波形を示
す。この発明による空燃比センサ１では、遷移金属酸化
物６の形状を変え、ガス拡散口１１の開口方向における
投影部分１１ａの内側には前記遷移金属酸化物６を置か
ないようにしたことにより、第５図に示すごとく、特に
リッチ雰囲気中において遷移金属酸化物６が低抵抗とな
って保持される部分Ａ５がガス拡散口１１の直下からは
ずれるため、ガス拡散制御空間９の内部において酸素濃
度の過剰な部分が少なくなり、その結果として被測定雰
囲気のリッチ，リーン間の変化時におけるガス拡散制御
空間９のガスの入れ換えが微小のポンプ電流量により行
われるようになるため、第４図に示したようにオーバー
シュートが出現しなくなり、良好な過渡応答特性が得ら
れることになった。
第６図はこの発明の他の実施例による空燃比センサを示
している。
している。
すなわち、第６図（ａ）（ｂ）に示す空燃比センサ１
は、ガス拡散の律速がガス拡散口１１におけるよりもガ
ス拡散制御空間９において優先的に行われるようなガス
囲繞体（酸素イオン伝導性固体電解質８）の構造とした
ものであり、例えば、ガス拡散口１１の開口径を０．６
ｍｍ，ガス拡散制御空間９の第６図（ｂ）における左右
方向の空間幅を２０μｍとしている。そして、酸素セン
サセル７における第１電極４および第２電極５を基板３
とほぼ同一面の状態とするとともに、遷移金属酸化物６
を分割してその形状を図示のように小さくし、またその
位置をガス拡散口１１の開口方向における投影部分１１
ａからある程度距離をおいた場所に設けることにより、
ガス拡散の律速は主にガス拡散口１１の直下から遷移金
属酸化物６ａ，６ｂへ至る部分の間において行われる。
は、ガス拡散の律速がガス拡散口１１におけるよりもガ
ス拡散制御空間９において優先的に行われるようなガス
囲繞体（酸素イオン伝導性固体電解質８）の構造とした
ものであり、例えば、ガス拡散口１１の開口径を０．６
ｍｍ，ガス拡散制御空間９の第６図（ｂ）における左右
方向の空間幅を２０μｍとしている。そして、酸素セン
サセル７における第１電極４および第２電極５を基板３
とほぼ同一面の状態とするとともに、遷移金属酸化物６
を分割してその形状を図示のように小さくし、またその
位置をガス拡散口１１の開口方向における投影部分１１
ａからある程度距離をおいた場所に設けることにより、
ガス拡散の律速は主にガス拡散口１１の直下から遷移金
属酸化物６ａ，６ｂへ至る部分の間において行われる。
このような構造の空燃比センサ１とすることにより、ガ
ス拡散制御空間９の体積はさらに減少し、このため被測
定雰囲気のリッチ，リーン間の変化時において入れ換え
られるガス量がより一層少なくなり、これによってオー
バーシュートが解消するとともに、ポンプ電流ｉｐの過
渡応答が従来品に比べてかなり、例えば約５倍以上速く
なるというすぐれた結果が得られるようになった。
ス拡散制御空間９の体積はさらに減少し、このため被測
定雰囲気のリッチ，リーン間の変化時において入れ換え
られるガス量がより一層少なくなり、これによってオー
バーシュートが解消するとともに、ポンプ電流ｉｐの過
渡応答が従来品に比べてかなり、例えば約５倍以上速く
なるというすぐれた結果が得られるようになった。
［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明によれば、酸素濃度
の変化に対応して電気抵抗が変化する金属酸化物に前記
電気抵抗の変化を取り出す第１電極および第２電極を設
けて構成した酸素センサセルをガス囲繞体で囲み、前記
ガス囲繞体の少なくとも一部に酸素イオン伝導性固体電
解質と第３電極および第４電極とから構成される酸素ポ
ンプセルを設けると共に、前記ガス囲繞体で囲まれる空
間と被測定雰囲気とを連通する少なくとも１つのガス拡
散口を設けた空燃比センサにおいて、前記ガス拡散口の
開口方向における投影部分から外れたところに前記金属
酸化物を設けた構成としたから、特にリッチ側における
酸素ポンプ電流量の低減が可能であって酸素ポンプセル
の負担を軽くし、酸素ポンプセルの特性劣化をおさえる
ことができるとともに、過渡応答時のオーバーシューが
解消し、さらには応答速度も向上するようになるという
非常にすぐれた効果がもたらされる。
の変化に対応して電気抵抗が変化する金属酸化物に前記
電気抵抗の変化を取り出す第１電極および第２電極を設
けて構成した酸素センサセルをガス囲繞体で囲み、前記
ガス囲繞体の少なくとも一部に酸素イオン伝導性固体電
解質と第３電極および第４電極とから構成される酸素ポ
ンプセルを設けると共に、前記ガス囲繞体で囲まれる空
間と被測定雰囲気とを連通する少なくとも１つのガス拡
散口を設けた空燃比センサにおいて、前記ガス拡散口の
開口方向における投影部分から外れたところに前記金属
酸化物を設けた構成としたから、特にリッチ側における
酸素ポンプ電流量の低減が可能であって酸素ポンプセル
の負担を軽くし、酸素ポンプセルの特性劣化をおさえる
ことができるとともに、過渡応答時のオーバーシューが
解消し、さらには応答速度も向上するようになるという
非常にすぐれた効果がもたらされる。
第１図（ａ）（ｂ）はこの発明の一実施例による空燃比
センサの各々第１図（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図およびガス
囲繞体を除いた平面図、第２図は第１図の空燃比センサ
を用いた空燃比制御回路の一例を示す回路図、第３図は
被測定ガスの空気過剰率λの変化に対するポンプ電流ｉ
ｐの変化を示す特性図、第４図は第１図の空燃比センサ
の出力特性を示す説明図、第５図は第１図の空燃比セン
サがリッチ雰囲気中にあるときに遷移金属酸化物が低抵
抗となって保持される部分（Ａ５）を示す平面説明図、
第６図（ａ）（ｂ）はこの発明の他の実施例による空燃
比センサの各々ガス囲繞体を除いた平面図および第６図
（ａ）のII−II線相当位置におけるガス囲繞体を含む断
面図、第７図は従来の空燃比センサの断面図、第８図は
第７図の空燃比センサの結線の一例を示す回路図、第９
図は第１図の空燃比センサの空気過剰率による抵抗値変
化を示すグラフ、第１０図は第７図の空燃比センサで排
ガス中の空気過剰率（当量比）を測定する場合の等価回
路図、第１１図は第１０図の等価回路による空気過剰率
とポンプ電流との関係を示すグラフ、第１２図（ａ）は
第７図の空燃比センサがリーン雰囲気中にあるときに遷
移金属酸化物が低抵抗となって保持されている部分（Ａ
１）を示す平面説明図、第１２図（ｂ）は第７図の空燃
比センサがリッチ雰囲気中にあるときに遷移金属酸化物
が低抵抗となって保持されている部分（Ａ３）を示す平
面説明図、第１３図は第１図の空燃比センサの出力特性
を示す説明図である。 １……空燃比センサ、３……基板、４……第１電極、５
……第２電極、６……金属酸化物、６ａ……金属酸化物
の開口、７……酸素センサセル、８……酸素イオン伝導
性固体電解質（ガス囲繞体）、９……ガス拡散制御空
間、１１……ガス拡散口、１１ａ……ガス拡散口の開口
方向における投影部分、１２……第３電極、１３……第
４電極、１４……酸素ポンプセル。
センサの各々第１図（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図およびガス
囲繞体を除いた平面図、第２図は第１図の空燃比センサ
を用いた空燃比制御回路の一例を示す回路図、第３図は
被測定ガスの空気過剰率λの変化に対するポンプ電流ｉ
ｐの変化を示す特性図、第４図は第１図の空燃比センサ
の出力特性を示す説明図、第５図は第１図の空燃比セン
サがリッチ雰囲気中にあるときに遷移金属酸化物が低抵
抗となって保持される部分（Ａ５）を示す平面説明図、
第６図（ａ）（ｂ）はこの発明の他の実施例による空燃
比センサの各々ガス囲繞体を除いた平面図および第６図
（ａ）のII−II線相当位置におけるガス囲繞体を含む断
面図、第７図は従来の空燃比センサの断面図、第８図は
第７図の空燃比センサの結線の一例を示す回路図、第９
図は第１図の空燃比センサの空気過剰率による抵抗値変
化を示すグラフ、第１０図は第７図の空燃比センサで排
ガス中の空気過剰率（当量比）を測定する場合の等価回
路図、第１１図は第１０図の等価回路による空気過剰率
とポンプ電流との関係を示すグラフ、第１２図（ａ）は
第７図の空燃比センサがリーン雰囲気中にあるときに遷
移金属酸化物が低抵抗となって保持されている部分（Ａ
１）を示す平面説明図、第１２図（ｂ）は第７図の空燃
比センサがリッチ雰囲気中にあるときに遷移金属酸化物
が低抵抗となって保持されている部分（Ａ３）を示す平
面説明図、第１３図は第１図の空燃比センサの出力特性
を示す説明図である。 １……空燃比センサ、３……基板、４……第１電極、５
……第２電極、６……金属酸化物、６ａ……金属酸化物
の開口、７……酸素センサセル、８……酸素イオン伝導
性固体電解質（ガス囲繞体）、９……ガス拡散制御空
間、１１……ガス拡散口、１１ａ……ガス拡散口の開口
方向における投影部分、１２……第３電極、１３……第
４電極、１４……酸素ポンプセル。
フロントページの続き (72)発明者 宗像 文男 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 実開 昭62−192249（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】酸素濃度の変化に対応して電気抵抗が変化
する金属酸化物に前記電気抵抗の変化を取り出す第１電
極および第２電極を設けて構成した酸素センサセルをガ
ス囲繞体で囲み、前記ガス囲繞体の少なくとも一部に酸
素イオン伝導性固体電解質と第３電極および第４電極と
から構成される酸素ポンプセルを設けると共に、前記ガ
ス囲繞体で囲まれる空間と被測定雰囲気とを連通する少
なくとも１つのガス拡散口を設けた空燃比センサにおい
て、前記ガス拡散口の開口方向における投影部分から外
れたところに前記金属酸化物を設けたことを特徴とする
空燃比センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054405A JPH0650300B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | 空燃比センサ |
| US07/023,809 US4772376A (en) | 1986-03-11 | 1987-03-09 | Air/fuel ratio sensor having oxygen sensor cell and oxygen pump cell |
| DE19873707874 DE3707874A1 (de) | 1986-03-11 | 1987-03-11 | Luft/kraftstoffverhaeltnis-sensor mit einer sauerstoffsensorzelle und einer sauerstoffpumpzelle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054405A JPH0650300B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | 空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62209351A JPS62209351A (ja) | 1987-09-14 |
| JPH0650300B2 true JPH0650300B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=12969785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61054405A Expired - Lifetime JPH0650300B2 (ja) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | 空燃比センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650300B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4891151B2 (ja) * | 2007-05-25 | 2012-03-07 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
-
1986
- 1986-03-11 JP JP61054405A patent/JPH0650300B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62209351A (ja) | 1987-09-14 |
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