JPH07104319B2 - 空燃比センサ - Google Patents
空燃比センサInfo
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- JPH07104319B2 JPH07104319B2 JP61211642A JP21164286A JPH07104319B2 JP H07104319 B2 JPH07104319 B2 JP H07104319B2 JP 61211642 A JP61211642 A JP 61211642A JP 21164286 A JP21164286 A JP 21164286A JP H07104319 B2 JPH07104319 B2 JP H07104319B2
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- air
- fuel ratio
- diffusion resistor
- electrode
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- Prior art date
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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
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の排ガス中より空燃比を測定する空
燃比センサに係り、特に拡散抵抗体の目づまりによる出
力の経時変化を防止するのに好適なセンサに関する。
燃比センサに係り、特に拡散抵抗体の目づまりによる出
力の経時変化を防止するのに好適なセンサに関する。
従来の装置は、特開昭58−57050号公報に記載されてい
るように大気を測定した時の検出値により出力特性を補
正するようになっているものであった。また、特開昭60
−90938号公報に記載されているようにリッチ運転域に
おいてセンサの動作を停止するようにしていた。
るように大気を測定した時の検出値により出力特性を補
正するようになっているものであった。また、特開昭60
−90938号公報に記載されているようにリッチ運転域に
おいてセンサの動作を停止するようにしていた。
上記従来技術は、拡散抵抗体に付着した汚れ粒子を積極
的に取り除く方策については配慮されておらず、経時変
化を出力補正のみで精度を確保するには問題があった。
また、従来のように出力を補正する場合、空燃比に対す
る出力特性が非線形なので、実際的には精度良く補正す
ることは困難であるという問題があった。
的に取り除く方策については配慮されておらず、経時変
化を出力補正のみで精度を確保するには問題があった。
また、従来のように出力を補正する場合、空燃比に対す
る出力特性が非線形なので、実際的には精度良く補正す
ることは困難であるという問題があった。
本発明の目的は、拡散抵抗体の目づまりによる出力の経
時変化を防止することができる空燃比センサを提供する
ことにある。
時変化を防止することができる空燃比センサを提供する
ことにある。
上記目的は、酸素イオン伝導性の固体電解質と、前記固
体電解質の排気側に設けられた第一の電極と、前記固体
電解質の大気側に設けられた第二の電極と、前記第一の
電極の表面に形成された多孔質の拡散抵抗体と、前記拡
散抵抗体に酸素を供給する供給手段とを備え、内燃機関
の排ガスより空燃比を検出する空燃比センサにおいて、
前記供給手段は機関の燃料カット時に前記拡散抵抗体に
流入する排気ガスの空燃比を測定し、その測定された空
燃比が一定値以下であるかを判断する手段と、その判断
された結果一定値以下である場合に一定期間前記第一の
電極から前記第二の電極へ電流を流す手段とを有するこ
とによって達成される。
体電解質の排気側に設けられた第一の電極と、前記固体
電解質の大気側に設けられた第二の電極と、前記第一の
電極の表面に形成された多孔質の拡散抵抗体と、前記拡
散抵抗体に酸素を供給する供給手段とを備え、内燃機関
の排ガスより空燃比を検出する空燃比センサにおいて、
前記供給手段は機関の燃料カット時に前記拡散抵抗体に
流入する排気ガスの空燃比を測定し、その測定された空
燃比が一定値以下であるかを判断する手段と、その判断
された結果一定値以下である場合に一定期間前記第一の
電極から前記第二の電極へ電流を流す手段とを有するこ
とによって達成される。
燃料カット時のある一定期間、拡散抵抗体に酸素を供給
することにより、拡散抵抗体に付着した汚れ粒子（炭
素，イオウ，ゴミ等）を酸化させて除去しているため、
経時変化に伴う精度低下を防ぐことができる。
することにより、拡散抵抗体に付着した汚れ粒子（炭
素，イオウ，ゴミ等）を酸化させて除去しているため、
経時変化に伴う精度低下を防ぐことができる。
以下、本発明の一実施例を示す。第２図（ａ）は空燃比
センサ１の構成図である。２は酸素イオン伝導性の固体
電解質、３は多孔質の拡散抵抗体、４はヒーター、5a,5
bは大気側，排気側の電極である。第２図（ａ）は丸印
部の拡大図を第２図（ｂ）に示す。
センサ１の構成図である。２は酸素イオン伝導性の固体
電解質、３は多孔質の拡散抵抗体、４はヒーター、5a,5
bは大気側，排気側の電極である。第２図（ａ）は丸印
部の拡大図を第２図（ｂ）に示す。
固体電解質２は、ヒーター４により、600℃〜900℃に加
熱してある。また、固体電解質２のヒーター４側の内側
には大気が、もう一方側には排気が導かれている。
熱してある。また、固体電解質２のヒーター４側の内側
には大気が、もう一方側には排気が導かれている。
第３図（ａ）に示したように、電極5aを正、電極5bを負
極となるように電圧Ｖを印加すると、矢印の方向に電流
Ｉが流れ、酸素が大気側に移動される。この時、拡散抵
抗体３により酸素の拡散が妨げられ、Ｉは限界電流値と
呼ばれる。排気中の酸素濃度に比例した値となる。本セ
ンサは、このＩを測定する。この時の、Ｉと、λの関係
を第３図（ｃ）の（イ）に示した。
極となるように電圧Ｖを印加すると、矢印の方向に電流
Ｉが流れ、酸素が大気側に移動される。この時、拡散抵
抗体３により酸素の拡散が妨げられ、Ｉは限界電流値と
呼ばれる。排気中の酸素濃度に比例した値となる。本セ
ンサは、このＩを測定する。この時の、Ｉと、λの関係
を第３図（ｃ）の（イ）に示した。
以上のような構成のセンサにおいて、第３図（ｂ）に示
したような、拡散抵抗体３に、汚れ粒子６（例えば、炭
素，イオン，油分等）が付着すると、酸素の拡散が悪く
なり、Ｉは、第３図（ｃ）の（ロ）のように低下してし
まう。この場合、低下分を検出して補正を加える方法が
あるが、λ−Ｉ特性が非線形であるので、正確な補正が
困難であり、またシステムも複雑となるなど問題が多
い。
したような、拡散抵抗体３に、汚れ粒子６（例えば、炭
素，イオン，油分等）が付着すると、酸素の拡散が悪く
なり、Ｉは、第３図（ｃ）の（ロ）のように低下してし
まう。この場合、低下分を検出して補正を加える方法が
あるが、λ−Ｉ特性が非線形であるので、正確な補正が
困難であり、またシステムも複雑となるなど問題が多
い。
そこで、本発明では、汚れ粒子を積極的に取り除くこと
により、出力の経時変化を防止した。
により、出力の経時変化を防止した。
第４図は、その原理図である。運転中のある一定期間
に、第４図（ａ）に示したように、電極5aが負、電極5b
が正になるように電圧Ｖ′を印加し、酸素を拡散抵抗体
３側に移動させる。ここでは固体電解質２が600℃〜900
℃に加熱されていることや、電極5bが例えばPtで形成さ
れていて触媒作用があることなどで、移動された酸素に
より、汚れ粒子６が酸化されて、除去されて、拡散抵抗
体３は、汚れ付着前の状態に戻ることができる。このた
め、出力特性も、第４図（ｂ）に示したように、（ロ）
のように低下していても、汚れ付着前の（イ）の特性に
もどることができる。
に、第４図（ａ）に示したように、電極5aが負、電極5b
が正になるように電圧Ｖ′を印加し、酸素を拡散抵抗体
３側に移動させる。ここでは固体電解質２が600℃〜900
℃に加熱されていることや、電極5bが例えばPtで形成さ
れていて触媒作用があることなどで、移動された酸素に
より、汚れ粒子６が酸化されて、除去されて、拡散抵抗
体３は、汚れ付着前の状態に戻ることができる。このた
め、出力特性も、第４図（ｂ）に示したように、（ロ）
のように低下していても、汚れ付着前の（イ）の特性に
もどることができる。
このようにすれば、初期の特性が維持できるので、特に
出力を補正する必要はない。
出力を補正する必要はない。
第１図に、以上の動作を実現するための実際の回路の一
実施例を示した。
実施例を示した。
第１図の回路において、空燃比を測定する動作の場合
は、マイクロコンピュータ７からの信号により、D1をO
N、D2をOFF信号として、スイツチS1を導通、スイツチS2
を非導通状態とする。これにより、電源８の電圧Ｖは固
体電解質２に印加され、第１図中の実線の矢印の方向に
電流Ｉが流れる。この時のＩを、バツフアアンプ９を介
して、出力Voutとして取り出す。このVoutがλに比例す
る。
は、マイクロコンピュータ７からの信号により、D1をO
N、D2をOFF信号として、スイツチS1を導通、スイツチS2
を非導通状態とする。これにより、電源８の電圧Ｖは固
体電解質２に印加され、第１図中の実線の矢印の方向に
電流Ｉが流れる。この時のＩを、バツフアアンプ９を介
して、出力Voutとして取り出す。このVoutがλに比例す
る。
次に、運転中のある一定期間、例えば、キーON後のある
一定期間とか、リツチ運転域とか、アイドル運転時と
か、始動暖機時とか、に拡散抵抗体３に酸素を供給する
場合には、マイクロコンピユータ７により、D1をOFF、D
2をON信号として、スイツチS1を非導通状態、スイツチS
2を導通状態にする。この時、Ｖが印加されるが、前記
の測定動作時とは極性が反転しているので、第１図中の
点線の矢印の方向に電流Ｉ′が流れる。このため、酸素
が拡散抵抗体３側に移動され、汚れ粒子の酸化が実行さ
れる。
一定期間とか、リツチ運転域とか、アイドル運転時と
か、始動暖機時とか、に拡散抵抗体３に酸素を供給する
場合には、マイクロコンピユータ７により、D1をOFF、D
2をON信号として、スイツチS1を非導通状態、スイツチS
2を導通状態にする。この時、Ｖが印加されるが、前記
の測定動作時とは極性が反転しているので、第１図中の
点線の矢印の方向に電流Ｉ′が流れる。このため、酸素
が拡散抵抗体３側に移動され、汚れ粒子の酸化が実行さ
れる。
第５図には、別の回路例を示した。測定動作では、D1を
ON、D2をOFFとして、Ｖを印加するが、拡散抵抗体３に
酸素を供給するパージ動作時は、D1をOFF、D2をONとし
て、電源10の電圧Ｖ′を印加する。このときは、第５図
中の点線の矢印の方向に電流Ｉ′が流れる。つまり、測
定時と、パージ時で、印加電圧を変化させるもので、パ
ージ時は大気より酸素を供給するので、Ｖ′＞ＶとＶ′
を大きくするのが効果的である。
ON、D2をOFFとして、Ｖを印加するが、拡散抵抗体３に
酸素を供給するパージ動作時は、D1をOFF、D2をONとし
て、電源10の電圧Ｖ′を印加する。このときは、第５図
中の点線の矢印の方向に電流Ｉ′が流れる。つまり、測
定時と、パージ時で、印加電圧を変化させるもので、パ
ージ時は大気より酸素を供給するので、Ｖ′＞ＶとＶ′
を大きくするのが効果的である。
第６図には、動作のフローを示した。初めに、パージモ
ードかどうかを判定して、パージモードでない場合は、
D1をON、D2をOFF信号として、Voutを読み取る。またパ
ージモードの場合には、D1をOFF、D2をONとして、パー
ジする。パージモードとは、前述したように、例えば、
キーON後のある一定時間とか、リツチ運転域とか、アイ
ドル運転時とか、始動暖機時とかの場合を示す。
ードかどうかを判定して、パージモードでない場合は、
D1をON、D2をOFF信号として、Voutを読み取る。またパ
ージモードの場合には、D1をOFF、D2をONとして、パー
ジする。パージモードとは、前述したように、例えば、
キーON後のある一定時間とか、リツチ運転域とか、アイ
ドル運転時とか、始動暖機時とかの場合を示す。
次に、第７図に他の実施例を示した。
拡散抵抗体３に目づまりが生じた場合には、第７図
（ａ）に示したように、基準ガスとして、燃料カツト時
に入る大気を測定すると、（ロ）のようにVa′となり、
初期状態の時のVaより小さくなるので、目づまりが検出
できる。
（ａ）に示したように、基準ガスとして、燃料カツト時
に入る大気を測定すると、（ロ）のようにVa′となり、
初期状態の時のVaより小さくなるので、目づまりが検出
できる。
第７図（ｂ）に、この時の動作を示した。（ハ）は、絞
り弁を空急閉さした状態を示し、この時、減速燃料カツ
ト状態が生じる。（ニ）は機関の回転数であり、減少す
る。（ホ）は、Voutを示しており、減速後の燃料カツト
時に大気センサ部に到達するので、Voutは、大きくなり
Vaに収束する。この時、拡散抵抗体３に目づまりが生じ
た場合には、第７図（ｂ）（ホ）の点線の特性のよう
に、低い値を示し、大気到達時も、Va′とVaより低い値
を示す。このVa′により目づまりが検出できる。第８図
に、この時のフローを示した。回路は、第１図，第５図
を使用すれば良い。初めに、燃料カツトが生じたら、大
気到達時のVoutつまりVaをリードし、Vaがある値Vrefよ
り大きいかどうかを判定する。ここで、NO（Va＜Vref）
の場合には、パージモードに入る。パージモードは、あ
る一定時間、tp.r、D1をOFF、D2をON信号として、酸素
を拡散抵抗体３側に流す。一方、燃料カツト域でない場
合や、Va≧Vrefの場合には、通常の測定モードに入り、
D1をON、D2をOFF信号として、Voutをリードする。
り弁を空急閉さした状態を示し、この時、減速燃料カツ
ト状態が生じる。（ニ）は機関の回転数であり、減少す
る。（ホ）は、Voutを示しており、減速後の燃料カツト
時に大気センサ部に到達するので、Voutは、大きくなり
Vaに収束する。この時、拡散抵抗体３に目づまりが生じ
た場合には、第７図（ｂ）（ホ）の点線の特性のよう
に、低い値を示し、大気到達時も、Va′とVaより低い値
を示す。このVa′により目づまりが検出できる。第８図
に、この時のフローを示した。回路は、第１図，第５図
を使用すれば良い。初めに、燃料カツトが生じたら、大
気到達時のVoutつまりVaをリードし、Vaがある値Vrefよ
り大きいかどうかを判定する。ここで、NO（Va＜Vref）
の場合には、パージモードに入る。パージモードは、あ
る一定時間、tp.r、D1をOFF、D2をON信号として、酸素
を拡散抵抗体３側に流す。一方、燃料カツト域でない場
合や、Va≧Vrefの場合には、通常の測定モードに入り、
D1をON、D2をOFF信号として、Voutをリードする。
以上の動作により、目づまりを検出して、目づまりが生
じた場合のみパージすることが可能となる。
じた場合のみパージすることが可能となる。
第９図，第10図には、パージモードと、測定モードを常
に交互に実行する実施例を示した。
に交互に実行する実施例を示した。
第10図に示したように、D1とD2を交互に一定時間ON,OFF
させる。このことにより、固体電解質２に印加される電
圧が、ＶとＶ′で交互に変化する。Ｖ′が印加される時
がパージモードである。この場合には、測定モード時の
電極5aの電圧VIをコンデンサC1にホールドして、アンプ
９を介してVoutとして出力する必要がある。
させる。このことにより、固体電解質２に印加される電
圧が、ＶとＶ′で交互に変化する。Ｖ′が印加される時
がパージモードである。この場合には、測定モード時の
電極5aの電圧VIをコンデンサC1にホールドして、アンプ
９を介してVoutとして出力する必要がある。
この方法では、常にパージモードが実行されるので、拡
散抵抗体３は目づまりせずに、常に初期状態が維持さ
れ、出力の経時変化はなくなる。
散抵抗体３は目づまりせずに、常に初期状態が維持さ
れ、出力の経時変化はなくなる。
第11図には、リツチからリーンまでの広い範囲のA/Fが
測定できるワイドレンジA/Fセンサの原理，構成を示し
た。
測定できるワイドレンジA/Fセンサの原理，構成を示し
た。
排気側電極5bにポテンシヤルグランドとしてVpの電圧を
与える。大気側電極5aには、Vpより0.5Vだけは高い電圧
を与える。ここで、両端の電圧は、リーン時は、 大気（5a）……Ｖ＋0.5（Ｖ） …（１） 排気（5b）……Vp（Ｖ） …（２） となる。
与える。大気側電極5aには、Vpより0.5Vだけは高い電圧
を与える。ここで、両端の電圧は、リーン時は、 大気（5a）……Ｖ＋0.5（Ｖ） …（１） 排気（5b）……Vp（Ｖ） …（２） となる。
また、リツチ時には、固体電解質２に起動力Ｅ（≒1.0
V）が発生するので、 大気（5a）……Vp＋0.5（Ｖ） …（３） 排気（5b）……Vp＋Ｅ（Ｖ） …（４） となる。
V）が発生するので、 大気（5a）……Vp＋0.5（Ｖ） …（３） 排気（5b）……Vp＋Ｅ（Ｖ） …（４） となる。
つまりリーン時には、 大気側電圧＞排気側電圧 …（５） となるので、電流Ｉは、第11図（ａ）中の実線方向に流
れ、O2は、排気側から大気側に流れる。これは、通常の
リーンセンサと同じ方向である。
れ、O2は、排気側から大気側に流れる。これは、通常の
リーンセンサと同じ方向である。
またリツチ時には、 大気側電圧＜排気側電圧 …（６） となるので、電流Ｉは、第11図（ａ）の点線の方向に流
れ、O2は大気側から排気側に流れる。ここでは、このO2
が排気中の未燃成分（CO,HC,H2）と反応するため、この
時のO2量つまりは電流ＩがリツチでのA/Fに比例するこ
とになる。
れ、O2は大気側から排気側に流れる。ここでは、このO2
が排気中の未燃成分（CO,HC,H2）と反応するため、この
時のO2量つまりは電流ＩがリツチでのA/Fに比例するこ
とになる。
第11図（ｂ）は、この特性を示した。出力Voutは、
（イ）の特性のように、λ＝1.0でVp（ポテンシヤルグ
ランド）を示し、リーンではVpより大きく、リツチで
は、Vpより小さい特性を示す。
（イ）の特性のように、λ＝1.0でVp（ポテンシヤルグ
ランド）を示し、リーンではVpより大きく、リツチで
は、Vpより小さい特性を示す。
ここで、拡散抵抗体３が、カーボン等により、目づまり
した場合には、（ロ）特性のように変化してしまう。
した場合には、（ロ）特性のように変化してしまう。
第12図に、測定状態における、拡散抵抗体３内のO2濃度
分布を示した。
分布を示した。
第12図（ａ）はリーン状態の場合で、拡散抵抗体の排気
側のO2濃度は、排気中のO2濃度O2（ｅ）と同じになる。
一方、電極（5b）側は、測定中はO2濃度がほぼゼロとな
るように電流Ｉを制御するので、第12図（ａ）のような
分布となる。このようなリーン状態では、拡散抵抗体３
内にO2が存在するので、カーボン等が付着したとして
も、O2により酸化されて、目づまりは全く生じない。
側のO2濃度は、排気中のO2濃度O2（ｅ）と同じになる。
一方、電極（5b）側は、測定中はO2濃度がほぼゼロとな
るように電流Ｉを制御するので、第12図（ａ）のような
分布となる。このようなリーン状態では、拡散抵抗体３
内にO2が存在するので、カーボン等が付着したとして
も、O2により酸化されて、目づまりは全く生じない。
第12図（ｂ）は、リーン状態のO2濃度分布を示したもの
である。拡散抵抗体３の排気側は、未燃成分（例えばC
O）が存在する。一方、電極5b側では、測定中は、固体
電解質２により供給されるO2とCOが反応して、CO濃度が
ゼロになるように制御するために、第12図（ｂ）のよう
な分布になる。また、ここでは、拡散抵抗体３内にCOが
存在するので、O2濃度はゼロとなり、O2は存在しない。
このため、拡散抵抗体３にカーボンが付着しても、酸化
することはできずに、残つてしまう。カーボン付着量が
増加すると、第11図（ｂ）の点線のように特性が変化し
てしまう。
である。拡散抵抗体３の排気側は、未燃成分（例えばC
O）が存在する。一方、電極5b側では、測定中は、固体
電解質２により供給されるO2とCOが反応して、CO濃度が
ゼロになるように制御するために、第12図（ｂ）のよう
な分布になる。また、ここでは、拡散抵抗体３内にCOが
存在するので、O2濃度はゼロとなり、O2は存在しない。
このため、拡散抵抗体３にカーボンが付着しても、酸化
することはできずに、残つてしまう。カーボン付着量が
増加すると、第11図（ｂ）の点線のように特性が変化し
てしまう。
第13図に、付着したカーボンを取り去る実験を行つた結
果を示した。第13図（ａ）は、リーン状態でA/Fを一定
にしエンジンを運転しつづけた場合の、センサのVoutを
経過時間とともに示したものである。ここでは、センサ
のドリフトは生じない。
果を示した。第13図（ａ）は、リーン状態でA/Fを一定
にしエンジンを運転しつづけた場合の、センサのVoutを
経過時間とともに示したものである。ここでは、センサ
のドリフトは生じない。
第13図（ｂ）には、リツチ状態の場合を示した。センサ
出力Voutは、時間とともに上昇し、ドリフトしている。
これは、拡散抵抗体３内にカーボンが付着したためであ
る。そこで、Vout十分変化した、（イ）の時点で、ある
時間だけリーン状態にもどして、再び、リツチ運転をつ
づけると、Voutは、元の値に復起して、正しいAFが測定
できる。
出力Voutは、時間とともに上昇し、ドリフトしている。
これは、拡散抵抗体３内にカーボンが付着したためであ
る。そこで、Vout十分変化した、（イ）の時点で、ある
時間だけリーン状態にもどして、再び、リツチ運転をつ
づけると、Voutは、元の値に復起して、正しいAFが測定
できる。
つまり、拡散抵抗体３内に、O2が存在すれば、あるい
は、時々O2を供給してやれば、目づまりは防止できる。
これは、センサ温度600〜900℃であることと、O2がある
ことにより、カーボンが全て酸化されるためである。
は、時々O2を供給してやれば、目づまりは防止できる。
これは、センサ温度600〜900℃であることと、O2がある
ことにより、カーボンが全て酸化されるためである。
そこで、リツチ時に、一時リーン状態にもどすかわり
に、拡散抵抗体３自身でO2を供給してやる方法を考え
た。
に、拡散抵抗体３自身でO2を供給してやる方法を考え
た。
第14図には、リツチ運転時に、一時、電流Ｉを図中の方
向に流して、O2を強せい的に拡散抵抵抗体３側に流した
場合のO2濃度分布を示した。O2は大気側から供給するた
めに、電流Ｉの分だけ、任意の量が供給できる。
向に流して、O2を強せい的に拡散抵抵抗体３側に流した
場合のO2濃度分布を示した。O2は大気側から供給するた
めに、電流Ｉの分だけ、任意の量が供給できる。
そこで、リツチ時のCOと反応しても、十分あまるだけの
O2を供給してやると、拡散抵抗体３中のO2濃度分布は、
第14図のようになる。つまり、拡散抵抗体３中にO2が存
在する。このため、カーボンが付着しても、高温とO2に
より酸化されてしまい、ちく積されることはない。この
ように、リツチ運転時の目づまり対策には、時々O2を拡
散抵抗体３側に強制的に流してやれば良いことがわか
る。
O2を供給してやると、拡散抵抗体３中のO2濃度分布は、
第14図のようになる。つまり、拡散抵抗体３中にO2が存
在する。このため、カーボンが付着しても、高温とO2に
より酸化されてしまい、ちく積されることはない。この
ように、リツチ運転時の目づまり対策には、時々O2を拡
散抵抗体３側に強制的に流してやれば良いことがわか
る。
第15図は、上記の方法を実現するための回路の一実施例
である。また、第16図には、各部の動作を示した。さら
に第17図には、フローチヤートを示した。初めに、リツ
チ運転であるかどうかを判断して、Vout＜Vpとなりリツ
チのときは、D1からのON信号で、SW1をON状態にし、D2
の信号でSW2をOFF状態にする。ここで、スイツチング直
後の、電圧のサージ現象をうけないように、時間t1だけ
まつて、D3のON信号により、SW3をONさせて、アンプ12
からの出力をサンプルホールド回線９により出力しVout
とする。さらに一定時間（t2−t1）経過後、SW1,SW3をO
FF状態にして、SW2をONとし、VBにより一定量のO2を拡
散抵抗体３側に流してやり、カーボン等を酸化とせる。
その後、SW2をOFFとして、先の動作をくり返す。
である。また、第16図には、各部の動作を示した。さら
に第17図には、フローチヤートを示した。初めに、リツ
チ運転であるかどうかを判断して、Vout＜Vpとなりリツ
チのときは、D1からのON信号で、SW1をON状態にし、D2
の信号でSW2をOFF状態にする。ここで、スイツチング直
後の、電圧のサージ現象をうけないように、時間t1だけ
まつて、D3のON信号により、SW3をONさせて、アンプ12
からの出力をサンプルホールド回線９により出力しVout
とする。さらに一定時間（t2−t1）経過後、SW1,SW3をO
FF状態にして、SW2をONとし、VBにより一定量のO2を拡
散抵抗体３側に流してやり、カーボン等を酸化とせる。
その後、SW2をOFFとして、先の動作をくり返す。
また、リツチでなり、リーン状態の時は、第17図に示し
たように、SW1,SW3をON、SW2をOFFのままにして、通常
の測定を行う。
たように、SW1,SW3をON、SW2をOFFのままにして、通常
の測定を行う。
以上により、リツチ時のO2パージ動作が実行できる。
第18図は、第15図〜第17図の回路と動作により、リツチ
運転で実験を行つた結果である。エンジンのA/Fは、固
定して行つた。第18図中の（イ）の特性は、O2パージ動
作を行わなかつた第13図（ｂ）に示したもので、第18図
の（ロ）の特性は、第18図〜第17図の手法による結果で
ある。第18図からわかるように、O2パージ動作を付加す
れば、カーボンは酸化されて、目づまりはなくなり、一
定したドリフトのない出力が得られる。
運転で実験を行つた結果である。エンジンのA/Fは、固
定して行つた。第18図中の（イ）の特性は、O2パージ動
作を行わなかつた第13図（ｂ）に示したもので、第18図
の（ロ）の特性は、第18図〜第17図の手法による結果で
ある。第18図からわかるように、O2パージ動作を付加す
れば、カーボンは酸化されて、目づまりはなくなり、一
定したドリフトのない出力が得られる。
第19図は、A/Fセンサのドリフトを検出するための原理
を示したものである。
を示したものである。
第19図（ａ）でエンジンのアイドル運転時に、絞り弁13
をバイパスする音速エアを電磁弁14,オリフイス15を介
してエンジンに供給する。この時、このバイパスエア
は、音速となるようにすれば、エア量ａは、オリフイス
15の開口面積のみにより決定される量となる。電磁弁OF
F時のエンジンに入るエア量をＡ、燃料費をＦとすると
して、電磁弁OFF時エンジンの状態をA/F＝14.7でアイド
ルすると、 電磁弁OFF時のA/F,（A/F）OFFは、 電磁弁ON時のA/F,（A/F）ONは、 となり、その差、ΔA/Fは となり、Ｆが一定だとすれば、ΔA/Fも一定になる。こ
こで、Ｆを一定にするために、電磁弁をONする前に、λ
＝1.0に閉ループ制御する。λ＝1.0のセンサ１の出力V
outは、ポテンシヤルグランドVPとなり、目づまり等に
よつては全く変化しない値となる。つまり、Ｆは常に一
定の値となるわけであり、ΔA/Fも常に一定となる。
をバイパスする音速エアを電磁弁14,オリフイス15を介
してエンジンに供給する。この時、このバイパスエア
は、音速となるようにすれば、エア量ａは、オリフイス
15の開口面積のみにより決定される量となる。電磁弁OF
F時のエンジンに入るエア量をＡ、燃料費をＦとすると
して、電磁弁OFF時エンジンの状態をA/F＝14.7でアイド
ルすると、 電磁弁OFF時のA/F,（A/F）OFFは、 電磁弁ON時のA/F,（A/F）ONは、 となり、その差、ΔA/Fは となり、Ｆが一定だとすれば、ΔA/Fも一定になる。こ
こで、Ｆを一定にするために、電磁弁をONする前に、λ
＝1.0に閉ループ制御する。λ＝1.0のセンサ１の出力V
outは、ポテンシヤルグランドVPとなり、目づまり等に
よつては全く変化しない値となる。つまり、Ｆは常に一
定の値となるわけであり、ΔA/Fも常に一定となる。
つまり、エンジン運転中に、時々ΔA/F分だけA/Fを移動
させて、その時の出力Voutよりセンサのドラフトを検出
する。第19図（ｂ）に示したように、λ＝1.0から、一
定のΔA/Fだけ移動させた場合に、特性が変化する前の
出力は（イ）のようにVout1となり、ドリフトした
（ロ）のような時は、Vout2となる。この、Vout1−Vout
2の値により、ドリフト量が正確に検出できる。
させて、その時の出力Voutよりセンサのドラフトを検出
する。第19図（ｂ）に示したように、λ＝1.0から、一
定のΔA/Fだけ移動させた場合に、特性が変化する前の
出力は（イ）のようにVout1となり、ドリフトした
（ロ）のような時は、Vout2となる。この、Vout1−Vout
2の値により、ドリフト量が正確に検出できる。
第20図は、第19図で示した動作中の実際のA/Fの変化を
示した実験結果である。ドリフト前は（イ）、ドリフト
後は（ロ）のように変化する。初め、λ＝1.0のVpで閉
ループ制御し、電磁弁をONすると、出力は、Vout1,Vout
2のように変化し、電磁弁をOFFすると元のVPにもどる。
示した実験結果である。ドリフト前は（イ）、ドリフト
後は（ロ）のように変化する。初め、λ＝1.0のVpで閉
ループ制御し、電磁弁をONすると、出力は、Vout1,Vout
2のように変化し、電磁弁をOFFすると元のVPにもどる。
次に、上記方法で、ドリフトを検出した後に、O2パージ
動作を実行するための回路，動作の一実施例を第21図，
第22図に示す。つまり、この実施例は、ドリフトが生じ
たらO2パージを行うという考えに基づいたものである。
動作を実行するための回路，動作の一実施例を第21図，
第22図に示す。つまり、この実施例は、ドリフトが生じ
たらO2パージを行うという考えに基づいたものである。
初めにアイドル状態かどうかを判断して、アイドルの場
合には、λ＝1.0に閉ループ制御を行う。一定時間後
に、Ｆを固定して、電磁弁をONさせる。次にVout2を一
定時間リードしつづけ、Vout2を平均値化処理して、電
磁弁をOFFにする。Vout1−Vout2がある一定値ε以上に
なつたら、SW1をOFF、SW2をONにして一定時間だけ、VB
によりO2を拡散抵抗体３側にパージして、カーボン等の
付着物を酸化させる。
合には、λ＝1.0に閉ループ制御を行う。一定時間後
に、Ｆを固定して、電磁弁をONさせる。次にVout2を一
定時間リードしつづけ、Vout2を平均値化処理して、電
磁弁をOFFにする。Vout1−Vout2がある一定値ε以上に
なつたら、SW1をOFF、SW2をONにして一定時間だけ、VB
によりO2を拡散抵抗体３側にパージして、カーボン等の
付着物を酸化させる。
その後、SW2をOFF、SW1をONして、通常の動作にもど
る。
る。
本発明によれば、拡散抵抗体の目づまりの原因となる汚
れ粒子を取り除くことができ、出力の経時変化のない空
燃比センサが提供できる。
れ粒子を取り除くことができ、出力の経時変化のない空
燃比センサが提供できる。
第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図はセンサの
構成図、第３図，第４図は動作の原理図、第５図は一実
施例の回路図、第６図は動作のフローチヤート、第７図
は特性図、第８図は一実施例のフローチヤート、第９図
は回路図、第10図は動作のチヤート図、第11図，第12
図、第14図はセンサの動作図、第13図は特性図、第15図
は回路図、第16図はタイムチヤート図、第17図はフロー
チヤート図、第18図は特性図、第19図は吸気系の構成
図、第20図は特性図、第21図は回路図、第22図はフロー
チヤート図である。 １……空燃比センサ、２……固体電解質、３……拡散抵
抗体、４……ヒーター、５……電極、６汚れ粒子、７…
…マイクロコンピユータ。
構成図、第３図，第４図は動作の原理図、第５図は一実
施例の回路図、第６図は動作のフローチヤート、第７図
は特性図、第８図は一実施例のフローチヤート、第９図
は回路図、第10図は動作のチヤート図、第11図，第12
図、第14図はセンサの動作図、第13図は特性図、第15図
は回路図、第16図はタイムチヤート図、第17図はフロー
チヤート図、第18図は特性図、第19図は吸気系の構成
図、第20図は特性図、第21図は回路図、第22図はフロー
チヤート図である。 １……空燃比センサ、２……固体電解質、３……拡散抵
抗体、４……ヒーター、５……電極、６汚れ粒子、７…
…マイクロコンピユータ。
Claims (1)
- 【請求項１】酸素イオン伝導性の固体電解質と、前記固
体電解質の排気側に設けられた第一の電極と、前記固体
電解質の大気側に設けられた第二の電極と、前記第一の
電極の表面に形成された多孔質の拡散抵抗体と、前記拡
散抵抗体に酸素を供給する供給手段とを備え、内燃機関
の排ガスより空燃比を検出する空燃比センサにおいて、
前記供給手段は機関の燃料カット時に前記拡散抵抗体に
流入する排気ガスの空燃比を測定し、その測定された空
燃比が一定値以下であるかを判断する手段と、その判断
された結果一定値以下である場合に一定期間前記第一の
電極から前記第二の電極へ電流を流す手段とを有するこ
とを特徴とする空燃比センサ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61211642A JPH07104319B2 (ja) | 1986-09-10 | 1986-09-10 | 空燃比センサ |
| KR1019870009542A KR910004155B1 (ko) | 1986-09-10 | 1987-08-31 | 공연비 센서 |
| FR8712129A FR2603697B1 (fr) | 1986-09-10 | 1987-09-01 | Capteur de detection du rapport air/carburant pour un moteur a combustion interne |
| US07/092,222 US4814045A (en) | 1986-09-10 | 1987-09-02 | Method for detecting air-fuel ratio |
| GB8721019A GB2195772B (en) | 1986-09-10 | 1987-09-07 | Air-fuel ratio sensor |
| DE19873730079 DE3730079A1 (de) | 1986-09-10 | 1987-09-08 | Luft/kraftstoff-verhaeltnis-messfuehler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61211642A JPH07104319B2 (ja) | 1986-09-10 | 1986-09-10 | 空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6367561A JPS6367561A (ja) | 1988-03-26 |
| JPH07104319B2 true JPH07104319B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16609157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61211642A Expired - Fee Related JPH07104319B2 (ja) | 1986-09-10 | 1986-09-10 | 空燃比センサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4814045A (ja) |
| JP (1) | JPH07104319B2 (ja) |
| KR (1) | KR910004155B1 (ja) |
| DE (1) | DE3730079A1 (ja) |
| FR (1) | FR2603697B1 (ja) |
| GB (1) | GB2195772B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2512548B2 (ja) * | 1988-03-29 | 1996-07-03 | 日本碍子株式会社 | 酸素センサの多孔質保護層の検査方法 |
| JPH0760141B2 (ja) * | 1988-10-11 | 1995-06-28 | 株式会社日立製作所 | エンジンの空燃比制御装置 |
| DE4311985C2 (de) * | 1993-04-07 | 1996-02-08 | Mannesmann Ag | Festelektrolyt-Sensor |
| JPH09257746A (ja) * | 1996-03-21 | 1997-10-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 限界電流式ガスセンサのクリーニング方法とその方法を利用したガス濃度検出装置 |
| JP3694377B2 (ja) * | 1996-11-29 | 2005-09-14 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素センサ及び空燃比検出方法 |
| DE19947239B4 (de) * | 1999-09-30 | 2004-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Funktionsüberwachung und/oder Regenerierung einer Gassonde |
| JP4569034B2 (ja) * | 2000-06-20 | 2010-10-27 | 株式会社デンソー | ガスセンサ素子の出力特性調整方法 |
| JP4640390B2 (ja) * | 2007-07-31 | 2011-03-02 | 株式会社デンソー | 内燃機関排気系の制御装置及び情報取得装置 |
| JP5163663B2 (ja) * | 2010-01-29 | 2013-03-13 | トヨタ自動車株式会社 | 微粒子検知用センサ及び微粒子検知装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US3928161A (en) * | 1972-04-25 | 1975-12-23 | Westinghouse Electric Corp | Gas measuring probe for industrial applications |
| US4088543A (en) * | 1976-09-10 | 1978-05-09 | Westinghouse Electric Corp. | Technique for protecting sensing electrodes in sulfiding environments |
| DE2711880C2 (de) * | 1977-03-18 | 1985-01-17 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Polarographischer Meßfühler zum Messen der Sauerstoffkonzentration und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US4294668A (en) * | 1978-09-13 | 1981-10-13 | Bendix Autolite Corporation | Method of measuring oxygen and process for pretreating a solid electrolyte oxygen gas sensing element |
| DE3023337A1 (de) * | 1980-06-21 | 1982-01-14 | Bosch Gmbh Robert | Elektrochemischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen, insbesondere in abgasen von brennkraftmaschinen |
| DE3131103A1 (de) * | 1981-08-06 | 1983-02-24 | Bbc Brown Boveri & Cie | "elektrochemische messvorrichtung" |
| JPS59163556A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-14 | Nippon Denso Co Ltd | 酸素濃度検出装置 |
| JPS60123759A (ja) * | 1983-12-07 | 1985-07-02 | Fuji Electric Co Ltd | 酸素ガスセンサの汚損検出方法 |
| DE3405162A1 (de) * | 1984-02-14 | 1985-08-22 | Bosch Gmbh Robert | Polarographischer sauerstoffmessfuehler |
| JPS60171447A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-04 | Hitachi Ltd | 空燃比検出方法 |
-
1986
- 1986-09-10 JP JP61211642A patent/JPH07104319B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-08-31 KR KR1019870009542A patent/KR910004155B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1987-09-01 FR FR8712129A patent/FR2603697B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-02 US US07/092,222 patent/US4814045A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-07 GB GB8721019A patent/GB2195772B/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-08 DE DE19873730079 patent/DE3730079A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2603697A1 (fr) | 1988-03-11 |
| GB2195772A (en) | 1988-04-13 |
| GB2195772B (en) | 1991-06-26 |
| DE3730079A1 (de) | 1988-03-24 |
| FR2603697B1 (fr) | 1993-04-02 |
| US4814045A (en) | 1989-03-21 |
| KR910004155B1 (ko) | 1991-06-22 |
| KR880004308A (ko) | 1988-06-07 |
| GB8721019D0 (en) | 1987-10-14 |
| JPS6367561A (ja) | 1988-03-26 |
| DE3730079C2 (ja) | 1992-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |