JPH0713616B2

JPH0713616B2 - 酸素濃度検出装置

Info

Publication number: JPH0713616B2
Application number: JP1865186A
Authority: JP
Inventors: 豊平中島; 泰仕岡田; 敏幸三重野; 信之大野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPS62174648A; JPH0713617B2; JPS62174647A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明はエンジン排気ガス等の気体中の酸素濃度を検出
する酸素濃度検出装置に関する。

背景技術内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的とし
て、排気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出結果に応
じてエンジンへの供給混合気の空燃比を目標空燃比にフ
ィードバック制御する空燃比制御装置がある。

このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度検出装
置として被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生
するものがある。例えば、平板状の酸素イオン伝導性固
体電解質部材の両主面に電極対を設けて固体電解質部材
の一方の電極面が気体滞留室の一部をなしてその気体滞
留室が被測定気体と導入孔を介して連通するようにした
限界電流方式の酸素濃度検出装置が特開昭52−72286号
公報に開示されている。この酸素濃度検出装置において
は、酸素イオン伝導性固体電解質部材と電極対とが酸素
ポンプ素子として作用して間隙室側電極が負極になるよ
うに電極間に電流を供給すると、負極面側にて気体滞留
室内気体中の酸素ガスがイオン化して固体電解質部材内
を正極面側に移動し正極面から酸素ガスとして放出され
る。このときの電極間に流れ得る限界電流値は印加電圧
に拘らずほぼ一定となりかつ被測定気体中の酸素濃度に
比例するのでその限界電流値を検出すれば被測定気体中
の酸素濃度を測定することができる。しかしながら、か
かる酸素濃度検出装置を用いて空燃比を制御する場合に
排気ガス中の酸素濃度からは混合気の空燃比が理論空燃
比よりリーンの範囲でしか酸素濃度に比例した出力が得
られないので目標空燃比をリッチ領域に設定した空燃比
制御は不可能であった。また空燃比がリーン及びリッチ
領域にて排気ガス中の酸素濃度に比例した出力が得られ
る酸素濃度検出装置としては２つの平板状の酸素イオン
伝導性固体電解質部材各々に電極対を設けて２つの固体
電解質部材の一方の電極面各々が気体滞留室の一部をな
してその気体滞留室が被測定気体と導入孔を介して連通
し一方の固体電解質部材の他方の電極面が大気室に面す
るようにした装置が特開昭59−192955号に開示されてい
る。この酸素濃度検出装置においては一方の酸素イオン
伝導性固体電解質部材と電極対とが酸素濃度比検出電池
素子として作用し他方の酸素イオン伝導性固体電解質材
と電極対とが酸素ポンプ素子として作用するようになっ
ている。酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が
基準電圧以上のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気
体滞留室側電極に向って移動するように電流を供給し、
酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧
以下のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室
側とは反対側の電極に向って移動するように電流を供給
することによりリーン及びリッチ領域の空燃比において
電流値は酸素濃度に比例するのである。しかしながら、
かかる酸素濃度検出装置においては、リッチ側とリーン
側とでは酸素濃度検出特性が異なり、広領域において直
線性の良好な酸素濃度検出出力が得られないのでリッチ
側又はリーン側の酸素濃度検出出力を補正しなければな
らず空燃比制御が複雑になるという問題点があった。

発明の概要そこで、本発明の目的は空燃比のリーン及びリッチ領域
に渡って良好な直線性にて酸素濃度検出出力を得ること
ができる酸素濃度検出装置を提供することである。

本発明の酸素濃度検出装置は各々が酸素イオン伝導性固
体電解質壁部を有する第１及び第２気体滞留室を形成す
る基体と、第１気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上に
これを挟んで対向するが如く設けられた２つの第１電極
対と、第２気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上にこれ
を挟んで対向するが如く設けられた２つの第２電極対
と、２つの第１電極対のうち外壁面上に設けられた２つ
の電極の一方及び２つの第２電極対のうち外壁面上に設
けられた２つの電極の一方を基準酸素源に露出させる基
準酸素部と、２つの第１電極対のうち外壁面上に設けら
れた２つの電極の他方及び２つの第２電極対のうち外壁
面上に設けられた２つの電極の他方を外部に露出させる
外部露出部と、２つの第１電極対の一方の電極対間に発
生した電圧と第１基準電圧との差電圧に応じた値の電流
を２つの第１電極対の他方の電極対間に供給しかつ２つ
の第２電極対の一方の電極対間に発生した電圧と第２基
準電圧との差電圧に応じた値の電流を２つの第２電極対
の他方の電極対間に供給する電流供給手段とを含み、第
１気体滞留室が第１気体拡散制限手段を介して外部に連
通しかつ第２気体滞留室が第２気体拡散制限手段を介し
て第１気体滞留室に連通し、電流供給手段による供給電
流値に応じた酸素濃度検出値を得ることを特徴としてい
る。

実施例以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明による酸素濃度検出装置を用
いた空燃比制御装置を示している。本装置においては、
ほぼ立方体状の酸素イオン伝導性固体電解質部材１が設
けられている。酸素イオン伝導性固体電解質部材１内に
は第１及び第２気体滞留室2,3が形成されている。第１
気体滞留室２は固体電解質部材１外部から被測定気体の
排気ガスを導入する導入孔４に連通し、導入孔４は内燃
エンジンの排気管（図示せず）内において排気ガスが第
１気体滞留室２内に流入し易いように位置される。第１
気体滞留室２と第２気体滞留室３との間の壁部には連通
孔５が形成され、第２気体滞留室３内に排気ガスが導入
孔４、第１気体滞留室３、そして連通孔５を介して導入
されるようになっている。また酸素イオン伝導性固体電
解質部材１には外気等を導入する参照気体室６が第１及
び第２気体滞留室2,3と壁を隔てるように形成されてい
る。後述するように参照気体室６内の気体と第１及び気
体滞留室2,3内の排気ガスとの酸素濃度差を得るための
基準酸素部として参照気体室６は形成されている。第１
及び第２気体滞留室2,3の参照気体室６とは反対側の壁
部内には後述の２つの電極11a,13aを外部に露出させる
外部露出部として使用する電極保護孔７が形成されてい
る。第１気体滞留室２と参照気体室６との間の壁部及び
第１気体滞留室２と電極保護孔７との間の壁部には電極
対11a,11b,12a,12bが各々形成され、また第２気体滞留
室３と参照気体室６との間の壁部及び第２気体滞留室３
と電極保護孔７との間の壁部には電極対13a,13b,14a,14
bが各々形成されている。固体電解質部材１及び電極対1
1a,11bが第１酸素ポンプ素子15として、固体電解質部材
１及び電極対12a,12bが第１電池素子16として各々作用
する。また固体電解質部材１及び電極対13a,13bが第２
酸素ポンプ素子17として、固体電解質部材１及び電極対
14a,14bが第２電池素子18として各々作用する。また参
照気体室６の外壁面及び電極保護孔７の外壁面にヒータ
素子19,20が各々設けられている。ヒータ素子19,20は電
気的に互いに並列に接続されており、第１及び第２酸素
ポンプ素子15,17並びに第１及び第２電池素子16,18を均
等に加熱すると共に固体電解質部材１内の保温性の向上
を図っている。なお、酸素イオン伝導性固体電解質部材
１は複数の断片から一体に形成される。また第１及び第
２気体滞留室の壁部を全て酸素イオン伝導性固体電解質
から形成する必要はなく、少なくとも電極対を設ける部
分だけがその固体電解質からなれば良い。

酸素イオン伝導性固体電解質部材１としては、ZrO₂（二
酸化ジルコニウム）が用いられ、電極11aないし14bとし
てはPt（白金）が用いられる。

第１及び第２酸素ポンプ素子15,17並びに第１及び第２
電池素子16,18には電流供給回路21が接続されている。
第２図に示すように電流供給回路21は差動増幅回路22,2
3,電流検出抵抗24,25,基準電圧源26,27及び切替回路28,
29からなる。第１酸素ポンプ素子15の外側電極11aは切
替回路28のスイッチ28a、電流検出抵抗24を介して差動
増幅回路22の出力端に接続され、内側電極11bは切替回
路29のスイッチ29aを介してアースされるようになって
いる。第１電池素子16の外側電極12aは差動増幅回路22
の反転入力端に接続され、内側電極12bは切替回路29の
スイッチ29bを介してアースされるようになっている。
同様に第２酸素ポンプ素子17の外側電極13aは切替回路2
8のスイッチ28b、電流検出抵抗25を介して差動増幅回路
23の出力端に接続され、内側電極13bは切替回路29のス
イッチ29aを介してアースされるようになっている。第
２電池素子18の外側電極14aは差動増幅回路23の反転入
力端に接続され、内側電極14bは切替回路29のスイッチ2
9bを介してアースされるようになっている。差動増幅回
路22の非反転入力端には基準電圧源26が接続され、差動
増幅回路23の非反転入力端には基準電圧源27が接続され
ている。基準電圧源26,27の出力電圧は理論空燃比に相
当する電圧（例えば、0.4V）である。電流検出抵抗24の
両端間が第１センサの出力をなし、電流検出抵抗25の両
端間が第２センサの出力をなしている。電流検出抵抗2
4,25の両端電圧は差動入力のA/D変換器31を介して空燃
比制御回路32に供給され、電流検出抵抗24,25を流れる
ポンプ電流値I_P（１）、I_P（２）が空燃比制御回路32に
読み込まれる。空燃比制御回路32はマイクロコンピュー
タからなる。空燃比制御回路32にはエンジン回転数、吸
気管内絶対圧、冷却水温等を検出する複数の運転パラメ
ータ検出センサ（図示せず）が接続されると共に、また
駆動回路33を介して電磁弁34が接続されている。電磁弁
34はエンジン気化器絞り弁下流の吸気マニホールド内に
連通する吸気２次空気供給通路（図示せず）に設けられ
ている。また空燃比制御回路32は切替回路28,29のスイ
ッチ切替動作を制御し、空燃比制御回路32からの指令に
応じて駆動回路30が切替回路28,29を駆動する。なお、
差動増幅回路22,23には正負の電源電圧が供給される。

一方、ヒータ素子19,20には電流がヒータ電流供給回路3
5から供給されてヒータ素子19,20が発熱して酸素ポンプ
素子15,17及び電池素子16,18を排気ガスより高い適温に
加熱する。

かかる構成においては、排気管内の排気ガスが導入孔４
から第１気体滞留室２内に流入し拡散する。また第１気
体滞留室２内の排気ガスは連通孔５から第２気体滞留室
３内に流入し拡散する。

切替回路28,29において、第２図の如くスイッチ28aが電
極11aを電流検出抵抗24に接続し、スイッチ28bが電極13
aの接続ラインを開放し、スイッチ29aが電極11bをアー
スしかつ電極13bの接続ラインを開放し、またスイッチ2
9bが電極12bをアースしかつ電極14bの接続ラインを開放
する選択位置にされると、第１センサの選択状態にな
る。

この第１センサの選択状態には、先ず、エンジン供給混
合気の空燃比がリーン領域のときには差動増幅回路22の
出力レベルが正レベルになり、この正レベル電圧が抵抗
24及び第１酸素ポンプ素子15の直列回路に供給される。
よって、第１酸素ポンプ素子15の電極11a,11b間にポン
プ電流が流れる。このポンプ電流は電極11aから電極11b
に向って流れるので第１気体滞留室２内の酸素が電極11
bにてイオン化して第１酸素ポンプ素子15内を移動して
電極11aから酸素ガスとして放出され、第１気体滞留室
２内の酸素が汲み出される。

第１気体滞留室２内の酸素の汲み出しにより第１気体滞
留室２内の排気ガスと参照気体室６内の気体の間に酸素
濃度差が生ずる。この酸素濃度差によって電池素子16の
電極12a,12b間に電圧Vsが発生する。この電圧Vsは差動
増幅回路22の反転入力端に供給される。差動増幅回路22
の出力電圧は電圧Vsと基準電圧源26の出力電圧Vr₁との
差電圧に比例した電圧となるのでポンプ電流値は排気ガ
ス中の酸素濃度に比例する。

リッチ領域の空燃比のときには電圧Vsが基準電圧源26の
出力電圧Vr₁を越える。よって、差動増幅回路22の出力
レベルが正レベルから負レベルに反転する。この負レベ
ルにより第１酸素ポンプ素子15の電極11a,11b間に流れ
るポンプ電流が減少し、電流方向が反転する。すなわ
ち、ポンプ電流は電極11bから電極11a方向に流れるので
外部の酸素が電極11aにてイオン化して第１酸素ポンプ
素子15内を移動して電極11bから酸素ガスとして第１気
体滞留室２内に放出され、酸素が第１気体滞留室２内に
汲み込まれる。従って、第１気体滞留室２内の酸素濃度
が常に一定になるようにポンプ電流を供給することによ
り酸素を汲み込んだり、汲み出したりするのでポンプ電
流値I_P及び差動増幅回路22の出力電圧はリーン及びリッ
チ領域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例するのであ
る。第３図の実線ａはそのポンプ電流値I_Pを示してい
る。

ポンプ電流値I_Pは電荷をｅ、導入孔４による排気ガスに
対する拡散係数をσ_Ｏ、排気ガス中の酸素濃度をP_Oex
h、第１気体滞留室２内の酸素濃度をP_Ovとすると、次式
の如くで表わすことができる。

I_P＝4eσ_Ｏ（P_Oexh−P_Ov ……（１）ここで、拡散係数σ_Ｏは導入孔４の面積をＡ、ボルツマ
ン定数をｋ、絶対温度をＴ、導入孔４の長さをｌ、拡散
定数をＤとすると、次式の如く表わすことができる。

σ_Ｏ＝Ｄ・A/kTl ……（２）次に、スイッチ28aが電極11aの接続ラインを開放し、ス
イッチ28bが電極13aを電流検出抵抗25に接続し、スイッ
チ29aが電極13bをアースしかつ電極11bの接続ラインを
開放し、またスイッチ29bが電極14bをアースしかつ電極
12bの接続ラインを開放する選択位置にされると、第２
センサの選択状態となる。

この第２センサの選択状態には上記した第１センサの選
択状態と同様の動作により第２気体滞留室３内の酸素濃
度が常に一定になるようにポンプ電流が第２酸素ポンプ
素子17の電極13a,13b間に供給されて酸素が汲み込まれ
たり、汲み出されたりするのでポンプ電流値I_P及び差動
増幅回路23の出力電圧はリーン及びリッチ領域にて排気
ガス中の酸素濃度に各々比例するのである。この第２セ
ンサ選択状態のポンプ電流値I_Pは上記した式（１）にお
いて拡散係数σ_Ｏを導入孔４及び連通孔５によるものと
し、またP_Ovを第２気体滞留室３内の酸素濃度とするこ
とにより表わされる。ポンプ電流値I_Pの大きさは第４図
に示すように空燃比のリーン及びリッチ領域において拡
散係数σ_Ｏの大きさに反比例する拡散抵抗が大きくなる
ほど小さくなることが明らかになっている。よって、第
２センサ選択状態には第１センサ選択状態よりも拡散抵
抗が大となるので第３図の破線ｂの如くポンプ電流値I_P
の大きさはリーン及びリッチ領域において小さくなり、
連通孔５の大きさ及び長さを調整することにより第３図
に示すように第２センサ選択状態におけるリッチ領域の
ポンプ電流値特性が第１センサ選択状態におけるリーン
領域のポンプ電流値特性にI_P＝０にて直線的に連続する
のである。また差動増幅回路22、23の出力電圧特性も０
〔Ｖ〕にて直線的に連続したものになる。

このように直線的に連続した出力特性を得るために空燃
比制御回路32は次の如く動作する。空燃比制御回路32は
第５図に示すように先ず、第１及び第２センサの選択状
態を表わすフラグFsが“1"であるか否かを判別する（ス
テップ51）。Fs＝０の場合、第１センサ選択状態にある
のでA/D変換器31から出力される第１センサのポンプ電
流値I_P（１）を読み込んでそのポンプ電流値I_P（１）に
対応する酸素濃度検出出力値L_O2が差動増幅回路22の出
力電圧Vs₁の０〔Ｖ〕に対応する基準値Ｌref0以上であ
るか否かを判別する（ステップ52）。L_O2≧Ｌref０（Vs
₁≧０）ならば、リーン領域であるので第１センサ選択
状態が継続され、L_O2＜Ｌref0（Vs₁＜０）ならば、リッ
チ領域であるので第２センサ選択指令を駆動回路30に対
して発生し（ステップ53）、第２センサが選択されたこ
とを表わすためにフラグFsに“1"がセットされる（ステ
ップ54）。一方、Fs＝１の場合、第２センサ選択状態に
あるのでA/D変換器31から出力される第２センサをポン
プ電流値I_P（２）を読み込んでそのポンプ電流値I
_P（２）に対応する酸素濃度検出出力値L_O2が差動増幅回
路23の出力電圧Vs₂の０〔Ｖ〕に対応する基準値Ｌref0
以下であるか否かを判別する（ステップ５）。L_O2≦Ｌr
ef0（Vs₂≦０）ならば、リッチ領域であるので第２セン
サ選択状態が継続され、L_O2＞Ｌref0（Vs₂＞０）なら
ば、リーン領域であるので第１センサ選択指令を駆動回
路30に対して発生し（ステップ56）、第１センサが選択
されたことを表わすためにフラグFsに“0"がセットされ
る（ステップ57）。駆動回路30は第１センサ選択指令に
応じてスイッチ28a,28b,29a,29bを上記した第１センサ
選択位置に駆動し、その駆動状態は第２センサ選択指令
が空燃比制御回路32から供給されるまで維持される。ま
た第２センサ選択指令に応じてスイッチ28a,28b,29a,29
bを上記した第２センサ選択位置に駆動し、その駆動状
態は第１センサ選択指令が空燃比制御回路32から供給さ
れるまで維持される。このように第１又は第２センサを
選択すると、空燃比制御回路32はA/D変換器31から出力
される第１又は第２センサの酸素濃度検出出力値L_O2が
目標空燃比に対応する目標値Ｌrefより大であるか否か
を判別する（ステップ58）。L_O2≦Ｌrefならば、供給混
合気の空燃比がリッチであるので駆動回路33に対して電
磁弁31の開弁駆動指令を発生し（ステップ59）、L_O2＞
Ｌrefならば、供給混合気の空燃比がリーンであるので
駆動回路33に対して電磁弁34の開弁駆動停止指令を発生
する（ステップ60）。駆動回路33は開弁駆動指令に応じ
て電磁弁34を開弁駆動して２次空気をエンジン吸気マニ
ホールド内に供給することにより空燃比をリーン化さ
せ、開弁駆動停止指令に応じて電磁弁34の開弁駆動を停
止して空燃比をリッチ化させる。かかる動作を所定周期
毎に繰り返し実行することにより供給混合気の空燃比を
目標空燃比に制御するのである。なお、ステップ52,55
においては基準値Ｌref0、すなわち電圧Vs₁、Vs₂の判別
基準電圧が共に０〔Ｖ〕に設定されているが、ヒステリ
シスを持たせるために電圧Vs₁の判別基準電圧を０
〔Ｖ〕より若干小さく設定し、Vs₂の判別基準電圧を０
〔Ｖ〕より若干大きく設定しても良い。

第６図は第１図及び第２図示した本発明による酸素濃度
検出装置を用いた空燃比制御回路32の他の動作フローを
示している。この場合、空燃比制御回路32は、先ず、エ
ンジンが過度運転状態であるか否かを複数の運転パラメ
ータ検出センサの出力レベルに応じて判別する（ステッ
プ61）。加速等の過度運転状態には応答性の向上のため
に第１センサ選択指令を駆動回路30に対して発生し（ス
テップ62）、第１センサが選択されたことを表わすため
にフラグFsに“0"がセットされる（ステップ63）。次い
で、A/D変換器31から出力される第１センサのポンプ電
流値I_P（１）を読み込んでそのポンプ電流値I_P（１）に
対応する酸素濃度検出出力値L_O2が上限値L_Hより大であ
るか、又は下限値L_Lより小であるか否かを判別する（ス
テップ64,65）。L_L≦L_O2≦L_Hならば、供給混合気の空燃
比が超リーン、又超リッチでもないので第１センサの酸
素濃度検出出力値L_O2が理論空燃比より小なるリッチ目
標空燃比に対応する目標値Ｌref1より大であるか否かを
判別する（ステップ66）。L_O2≦Ｌref1ならば、供給混
合気の空燃比がリッチ目標空燃比よりリッチであるので
駆動回路33に対して電磁弁34の開弁駆動指令を発生し
（ステップ67）、L_O2＞Ｌref1ならば、供給混合気の空
燃比がリッチ目標空燃比よりリーンであるので駆動回路
33に対して電磁弁34の開弁駆動停止指令を発生する（ス
テップ68）。

一方、過渡運転状態ではないときにはエンジンが定常運
転状態であるか否かを複数の運転パラメータ検出センサ
の出力レベルに応じて判別する（ステップ69）。定常運
転状態には排気浄化性能の向上のために精密な空燃比制
御が望ましいので第２センサ選択指令を駆動回路30に対
して発生し（ステップ70）、第２センサが選択されたこ
とを表わすためにフラグFsに“1"がセットされる（ステ
ップ71）。上記したステップ64,65においてL_O2＜L_L、又
はL_O2＞L_Hならば、超リーン又は超リッチであるのでブ
ラックニング現象の発生を防止するためにステップ70を
実行して第２センサを選択する。次いで、A/D変換器31
から出力される第２センサのポンプ電流値I_P（２）を読
み込んでそのポンプ電流値I_P（２）に対応する酸素濃度
検出出力値L_O2が理論空燃比より大なるリーン目標空燃
比に対応する目標値Ｌtef2より大であるか否かを判別す
る（ステップ72）。L_O2≦Ｌref2ならば、供給混合気の
空燃比がリーン目標空燃比よりリッチであるので駆動回
路33に対して電磁弁34の開弁駆動指令を発生し（ステッ
プ67）、L_O2＞Ｌref2ならば、供給混合気の空燃比がリ
ーン目標空燃比よりリーンであるので駆動回路33に対し
て電磁弁34の開弁駆動停止指令を発生する（ステップ6
8）。

定常運転状態でないときにはフラグFsが“0"であるか否
かを判別する（ステップ73）。Fs＝０ならば、ステップ
64を実行し、Fs＝１ならば、ステップ72を実行する。

かかる動作を所定周期毎に繰り返し実行することにより
供給混合気の空燃比を過渡運転状態にはリッチ目標空燃
比に制御し、定常運転状態にはリーン目標空燃比に制御
するのである。

かかる本発明による酸素濃度検出装置においては、第７
図に示すように導入孔４及び連通孔５による拡散抵抗が
小さくなるほど空燃比のリッチ及びリーン領域において
応答性が良くなるので過渡運転状態に拡散抵抗の小なる
第１センサを選択することにより良好な運転性を確保す
ることができる。

また第８図に示すように拡散抵抗が大なるほど空燃比の
リッチ及びリーン領域において酸素濃度検出誤差が小さ
くなる。これは拡散抵抗の大なるほど排気ガス温度、排
気ガスの脈動及び排気ガス流量による影響が小さくなる
からである。よって、定常運転状態に拡散抵抗の大なる
第２センサを選択することにより供給混合気の空燃比を
高精度で目標空燃比に制御することができ、排気浄化性
能の向上を図ることができる。

また第９図に示すように所定の運転状態において空燃比
が超リーンのときに拡散抵抗が小なるとポンプ電流がブ
ラックニング現象発生領域の値になる。これは空燃比が
超リッチのときにも同様である。よって、空燃比が超リ
ーン及び超リッチのときには拡散抵抗の大なる第２セン
サを選択することによりブラックニング現象の発生を回
避することができ、酸素ポンプ素子及び電池素子の急速
な劣化を防止することができる。

上記した本発明の実施例においては、第１気体拡散制限
手段として導入孔４が、また第２気体拡散制限手段とし
て連通孔５が用いられているが、これに限らず、第10図
に示すように第１気体滞留室２内の２つの第１電極対間
にギャップを形成しても良く、また第11図に示すように
アルミナ（Al₂O₃）等の多孔質体38,39を導入孔４及び連
通孔５に充填し多孔質拡散層を形成しても良いのであ
る。

また、上記した本発明の実施例においては、第１又は第
２センサの出力に応じて２次空気を供給することにより
供給混合気の空燃比を目標空燃比に制御しているが、こ
れに限らず、第１又は第２センサの出力に応じて燃料供
給量を調整することにより空燃比を制御しても良い。

発明の効果以上の如く、本発明の酸素濃度検出装置においては、流
入する排気ガス等の被測定気体に対する拡散抵抗が異な
りかつ気体拡散制限手段を介して互いに連通する第１及
び第２気体滞留室を有して第１及び第２気体滞留室各々
の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟んで対向するが如
く第１及び第２電極対を設けたので拡散抵抗を調整する
ことによりリーン及びリッチの広い領域において被測定
気体中の酸素濃度に比例したリニアリティの良好な酸素
濃度検出出力特性を得ることができる。よって、酸素濃
度検出出力を補正する必要がなく空燃比制御が容易とな
り、空燃比制御精度の向上が図れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明による酸素濃度検出装置の実施例
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のI b−I b
部分の断面図、第２図は空燃比制御装置を含む電流供給
回路を示す回路図、第３図は第１図の装置の出力特性を
示す図、第４図は拡散抵抗とポンプ電流値との関係を示
す特性図、第５及び第６図は空燃比制御回路の動作を示
すフロー図、第７図ないし第９図は拡散抵抗に係わる各
種関係を示す図、第10図は本発明の他の実施例を示す断
面図、第11図は本発明の他の実施例を示す平面図、第11
図（ｂ）は第11図（ａ）のXI b−XI b部分の断面図であ
る。主要部分の符号の説明１……酸素イオン伝導性固体電解質部材 2,3……気体滞留室４……導入孔５……連通孔６……気体参照室 15,17……酸素ポンプ素子 16,18……電池素子 19,20……ヒータ素子 21……電流供給回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々が酸素イオン伝導性固体電解質壁部を
有する第１及び第２気体滞留室を形成する基体と、前記
第１気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟ん
で対向するが如く設けられた２つの第１電極対と、前記
第２気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟ん
で対向するが如く設けられた２つの第２電極対と、前記
２つの第１電極対のうち外壁面上に設けられた２つの電
極の一方及び前記２つの第２電極対のうち外壁面上に設
けられた２つの電極の一方を基準酸素源に露出させる基
準酸素部と、前記２つの第１電極対のうち外壁面上に設
けられた２つの電極の他方及び前記２つの第２電極対の
うち外壁面上に設けられた２つの電極の他方を外部に露
出させる外部露出部と、前記２つの第１電極対の一方の
電極対間に発生した電圧と第１基準電圧との差電圧に応
じた値の電流を前記２つの第１電極対の他方の電極対間
に供給しかつ前記２つの第２電極対の一方の電極対間に
発生した電圧と第２基準電圧との差電圧に応じた値の電
流を前記２つの第２電極対の他方の電極対間に供給する
電流供給手段とを含み、前記第１気体滞留室が第１気体
拡散制限手段を介して外部に連通しかつ前記第２気体滞
留室が第２気体拡散制限手段を介して前記第１気体滞留
室に連通し、前記電流供給手段による供給電流値に応じ
た酸素濃度検出値を得ることを特徴とする酸素濃度検出
装置。
【請求項２】前記第１気体滞留室内の２つの第１電極対
間にギャップが形成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の酸素濃度検出装置。
【請求項３】前記電流供給手段は前記酸素濃度検出値に
応じて前記他方の第１電極対間及び他方の第２電極対間
のいづれか一方に選択的に電流を供給してその供給電流
値に応じた酸素濃度検出値を出力することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の酸素濃度検出装置。