JPH07167831A - 内燃機関の空燃比センサ - Google Patents
内燃機関の空燃比センサInfo
- Publication number
- JPH07167831A JPH07167831A JP6218782A JP21878294A JPH07167831A JP H07167831 A JPH07167831 A JP H07167831A JP 6218782 A JP6218782 A JP 6218782A JP 21878294 A JP21878294 A JP 21878294A JP H07167831 A JPH07167831 A JP H07167831A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- sensor
- electrodes
- oxygen diffusion
- sensor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
-
- 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
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
- G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】構造が簡単で、安価な、そして内燃機関に使用
するのに一層効果的な酸素センサを提供する。 【構成】内燃機関からの排気ガスの空燃比を検出するた
めのセンサである。このセンサは、電解質材料から構成
され、一方の側部が排気ガスに露出されている酸素拡散
セルと、同じく電解質材料から構成され、一方の側部が
排気ガスに露出されている検知セルと、酸素拡散セルと
検知セルの間でイオン転送を可能にさせる多孔アルミナ
と、検知セルを通過する酸素イオン流の方向および大き
さを検出し、それらを表わす電気出力信号を発生する電
子回路から構成されている。
するのに一層効果的な酸素センサを提供する。 【構成】内燃機関からの排気ガスの空燃比を検出するた
めのセンサである。このセンサは、電解質材料から構成
され、一方の側部が排気ガスに露出されている酸素拡散
セルと、同じく電解質材料から構成され、一方の側部が
排気ガスに露出されている検知セルと、酸素拡散セルと
検知セルの間でイオン転送を可能にさせる多孔アルミナ
と、検知セルを通過する酸素イオン流の方向および大き
さを検出し、それらを表わす電気出力信号を発生する電
子回路から構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子センサに係り、さ
らに詳細には、内燃機関の排気ガス内の空燃比を検出す
るためのセンサに関する。
らに詳細には、内燃機関の排気ガス内の空燃比を検出す
るためのセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車などにおいて使用されるような内
燃機関の作動特性は、Ａ／Ｆ混合物の空気／燃料（Ａ／
Ｆ）比に強く依存している。エンジンの通常作動中に
は、Ａ／Ｆ比は、エンジンの動作状態によって、リ−ン
とリッチの間で変化する。理想的には、エンジンの燃料
管理システムが燃料混合物のＡ／Ｆ比を調節することで
ある。
燃機関の作動特性は、Ａ／Ｆ混合物の空気／燃料（Ａ／
Ｆ）比に強く依存している。エンジンの通常作動中に
は、Ａ／Ｆ比は、エンジンの動作状態によって、リ−ン
とリッチの間で変化する。理想的には、エンジンの燃料
管理システムが燃料混合物のＡ／Ｆ比を調節することで
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最適なエンジン性能を
得るためには、燃料管理システムがエンジンからの排気
ガス流のＡ／Ｆ比をモニタすることが望ましい。
得るためには、燃料管理システムがエンジンからの排気
ガス流のＡ／Ｆ比をモニタすることが望ましい。
【０００４】これまで、エンジンのＡ／Ｆ比に従って変
化するエンジンからの排気ガス流内の酸素含有量を検出
する多くのＡ／Ｆ比センサが公知になっている。これら
公知のセンサは、実質的に一定の酸素含有量を持つ大気
に対して開かれた第２の側部と拡散側部を有する固体電
解質から構成されている。拡散層自体は、エンジンから
の排気ガス流に露出されている多孔開口を有する。そし
て、固体電解質を通る酸素イオン流の大きさと方向を検
出し、イオン転送を表わす電気出力信号を与えるため
に、電子回路が用いられている。その電子回路からの出
力信号は、エンジンの燃料管理システムの入力信号とし
て利用される。
化するエンジンからの排気ガス流内の酸素含有量を検出
する多くのＡ／Ｆ比センサが公知になっている。これら
公知のセンサは、実質的に一定の酸素含有量を持つ大気
に対して開かれた第２の側部と拡散側部を有する固体電
解質から構成されている。拡散層自体は、エンジンから
の排気ガス流に露出されている多孔開口を有する。そし
て、固体電解質を通る酸素イオン流の大きさと方向を検
出し、イオン転送を表わす電気出力信号を与えるため
に、電子回路が用いられている。その電子回路からの出
力信号は、エンジンの燃料管理システムの入力信号とし
て利用される。
【０００５】これら公知のＡ／Ｆ比センサの主な欠点
は、センサの固体電解質と排気ガス放出との間の開口が
汚染され、排気ガス流内の粒子によって塞がれるという
ことにある。固体電解質セルヘの開口が一度塞がれる
と、そのセンサは最終的には故障し、交換が必要とな
る。
は、センサの固体電解質と排気ガス放出との間の開口が
汚染され、排気ガス流内の粒子によって塞がれるという
ことにある。固体電解質セルヘの開口が一度塞がれる
と、そのセンサは最終的には故障し、交換が必要とな
る。
【０００６】本発明の目的は、公知装置の上述した問題
点を解消するＡ／Ｆ比センサ−を提供することにある。
点を解消するＡ／Ｆ比センサ−を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】簡潔には、本発明のＡ／
Ｆ比センサは、電解質材料で構成され、かつ第１及び第
２の側部を有する酸素拡散セルを有する。その酸素拡散
セルの第１の側部は、排気ガス流に露出されている。そ
の酸素拡散セルはジルコニアから構成されているのが望
ましいが、他の材料も使用できる。
Ｆ比センサは、電解質材料で構成され、かつ第１及び第
２の側部を有する酸素拡散セルを有する。その酸素拡散
セルの第１の側部は、排気ガス流に露出されている。そ
の酸素拡散セルはジルコニアから構成されているのが望
ましいが、他の材料も使用できる。
【０００８】同様に検知セルもまたジルコニアなどの電
解質材料で構成され、かつ第１および第２の側部を有す
る。検知セルの第１の側部は、エンジンからの排気ガス
流に露出されている。さらに、本発明の好適な実施例に
おいては、酸素拡散セル電解質材料と検知セル電解質材
料がともに一体構造になっている。
解質材料で構成され、かつ第１および第２の側部を有す
る。検知セルの第１の側部は、エンジンからの排気ガス
流に露出されている。さらに、本発明の好適な実施例に
おいては、酸素拡散セル電解質材料と検知セル電解質材
料がともに一体構造になっている。
【０００９】好ましくは、多孔プラチナから構成された
一対の電極が、拡散セル用の電解質材料の両側に設けら
れている。同様に、検知セル用の電解質材料の両側にも
電極が取り付けられている。したがって、それらの２つ
の電極は、ガス流に露出されているとともに、互いに空
間的に離されている。他方の電極間でイオン転送を可能
にさせるため、多孔アルミナの多孔材料が、検知セルと
酸素拡散セルの両方の第２の側部にあるこれら２つの電
極間に置かれている。
一対の電極が、拡散セル用の電解質材料の両側に設けら
れている。同様に、検知セル用の電解質材料の両側にも
電極が取り付けられている。したがって、それらの２つ
の電極は、ガス流に露出されているとともに、互いに空
間的に離されている。他方の電極間でイオン転送を可能
にさせるため、多孔アルミナの多孔材料が、検知セルと
酸素拡散セルの両方の第２の側部にあるこれら２つの電
極間に置かれている。
【００１０】酸素拡散セルに接続された２つの電極に
は、抵抗が電気的に接続されている。同様に、検知セル
を通るイオン流の大きさと方向の両方を検出するため、
電子回路が検知セル上の２つの電極に電気的に接続され
ている。この回路はまた、検知セル間に電圧バイアスを
与える。この電子回路は、エンジンの燃料管理システム
に対して、検知セルを通るイオン流の大きさと方向を表
わす出力信号を与える。
は、抵抗が電気的に接続されている。同様に、検知セル
を通るイオン流の大きさと方向の両方を検出するため、
電子回路が検知セル上の２つの電極に電気的に接続され
ている。この回路はまた、検知セル間に電圧バイアスを
与える。この電子回路は、エンジンの燃料管理システム
に対して、検知セルを通るイオン流の大きさと方向を表
わす出力信号を与える。
【００１１】検知セルおよび拡散セルを実質的に一定の
温度に保つため、ヒ−タを設けることもできる。このヒ
−タは、検知セルおよび拡散セルの温度を摂氏７００度
またはその付近に保つことによって、センサ全体の正確
性を維持する。さらに、イオン交換が行なわれる前にジ
ルコニアはおよそ摂氏４００度の温度になっている必要
があるので、そのヒ−タによってエンジン始動時のセン
サの急速作動ができるようになる。
温度に保つため、ヒ−タを設けることもできる。このヒ
−タは、検知セルおよび拡散セルの温度を摂氏７００度
またはその付近に保つことによって、センサ全体の正確
性を維持する。さらに、イオン交換が行なわれる前にジ
ルコニアはおよそ摂氏４００度の温度になっている必要
があるので、そのヒ−タによってエンジン始動時のセン
サの急速作動ができるようになる。
【００１２】本発明の好適な実施例において、酸素拡散
セルおよび検知セルの両方の電解質材料は、一体構造に
なっている。もちろん、そのような構造を取ることによ
り、構造コストが引き下げられ、信頼性が最大となる。
セルおよび検知セルの両方の電解質材料は、一体構造に
なっている。もちろん、そのような構造を取ることによ
り、構造コストが引き下げられ、信頼性が最大となる。
【００１３】
【作用】実際に、リ−ンなＡ／Ｆ排気ガス状態下では、
過剰な酸素イオンが排気ガス流から酸素拡散セルを通し
て拡散する。酸素拡散セルを通して拡散した後、これら
のイオンは、多孔材料を介して検知セルの第２の側部に
ある電極に流れる。そのようなイオン流は、電子回路に
よって検出され、次にエンジンの燃料管理システムに出
力信号を与える検知セルを通して電流を流させる。
過剰な酸素イオンが排気ガス流から酸素拡散セルを通し
て拡散する。酸素拡散セルを通して拡散した後、これら
のイオンは、多孔材料を介して検知セルの第２の側部に
ある電極に流れる。そのようなイオン流は、電子回路に
よって検出され、次にエンジンの燃料管理システムに出
力信号を与える検知セルを通して電流を流させる。
【００１４】逆に、リッチなＡ／Ｆ比では、酸素イオン
が拡散セルを介して排気ガス流中に拡散する。同時に、
検知セルを通して逆イオン転送が起こり、リ−ンなＡ／
Ｆ比とは逆に検知セルを通る電流の方向を逆転させる。
が拡散セルを介して排気ガス流中に拡散する。同時に、
検知セルを通して逆イオン転送が起こり、リ−ンなＡ／
Ｆ比とは逆に検知セルを通る電流の方向を逆転させる。
【００１５】所望する場合には、検知セルの両側にある
電極間に直列に、内部対数特性を有するダイオ−ドを設
けても良い。検知セルを通るイオン転送は、その性質が
指数関数であるので、対数ダイオ−ドを検知セル電極と
直列に接続することによって、検知セル電子回路からの
一般的に線形の出力が作り出される。
電極間に直列に、内部対数特性を有するダイオ−ドを設
けても良い。検知セルを通るイオン転送は、その性質が
指数関数であるので、対数ダイオ−ドを検知セル電極と
直列に接続することによって、検知セル電子回路からの
一般的に線形の出力が作り出される。
【００１６】
【実施例】図１を参照する。図１は本発明のＡ／Ｆ比セ
ンサの好適な実施例を示している。そのセンサ１０は、
電解質材料の基板１２を備えている。電解質基板１２
は、イットリアをド−プしたジルコニアで構成されるこ
とが望ましいが、他の材料も同様に使用され得る。
ンサの好適な実施例を示している。そのセンサ１０は、
電解質材料の基板１２を備えている。電解質基板１２
は、イットリアをド−プしたジルコニアで構成されるこ
とが望ましいが、他の材料も同様に使用され得る。
【００１７】センサ１０は酸素拡散セル１４および検知
セル１６の両方を含む。その酸素拡散セル１４は、電解
質基板１２の一方側から形成される。一方、検知セル
は、基板１２の反対側から形成される。
セル１６の両方を含む。その酸素拡散セル１４は、電解
質基板１２の一方側から形成される。一方、検知セル
は、基板１２の反対側から形成される。
【００１８】酸素拡散セル１４用の電解質基板１２の第
１の側部２２および第２の側部２４には一対の電極１８
および２０がそれぞれ配置されている。これらの電極１
８および２０は、多孔プラチナなどの多孔材料で構成さ
れ、抵抗２６によって電気的に一緒に接続されている。
１の側部２２および第２の側部２４には一対の電極１８
および２０がそれぞれ配置されている。これらの電極１
８および２０は、多孔プラチナなどの多孔材料で構成さ
れ、抵抗２６によって電気的に一緒に接続されている。
【００１９】同様に、検知セル１６は、それぞれ電解質
基板１２の第１の側部２２および第２の側部２４に配置
されている２つの電極３０および３２を含んでいる。電
子回路３４が、それらの電極３０および３２に電気的に
接続され、検知セル１６間におよそ０．５Ｖのバイアス
電圧を与えている。この電子回路３４の動作について
は、以下に説明する。
基板１２の第１の側部２２および第２の側部２４に配置
されている２つの電極３０および３２を含んでいる。電
子回路３４が、それらの電極３０および３２に電気的に
接続され、検知セル１６間におよそ０．５Ｖのバイアス
電圧を与えている。この電子回路３４の動作について
は、以下に説明する。
【００２０】酸素拡散セル１４上の電極１８および２０
は、互いに整列している。同様に、検知セル上の電極１
８および２０も、互いに整列している。電解質基板１２
の第１の側部２２上の電極１８および３０は、内燃機関
からのガス流に露出されている。一方、多孔アルミナな
どの多孔の非導電性材料３６が、電解質基板１２の第２
の側部２４上にある電極２０および３２間に配置されて
いる。この多孔材料３６は、電極２０および３２間にイ
オン交換を生じさせる。
は、互いに整列している。同様に、検知セル上の電極１
８および２０も、互いに整列している。電解質基板１２
の第１の側部２２上の電極１８および３０は、内燃機関
からのガス流に露出されている。一方、多孔アルミナな
どの多孔の非導電性材料３６が、電解質基板１２の第２
の側部２４上にある電極２０および３２間に配置されて
いる。この多孔材料３６は、電極２０および３２間にイ
オン交換を生じさせる。
【００２１】センサ１０を保護するために、電解質基板
１２の第２の側部３６は、その電極２０および３２並び
に多孔材料３６と一緒に密封される。如何なる手段によ
ってもセンサ１０を密封することができるが、例えばフ
ラッシングなどの従来手段によって、非多孔アルミナ層
３８を電解質基板１２の第２の側部を覆うように設ける
ことが好ましい。
１２の第２の側部３６は、その電極２０および３２並び
に多孔材料３６と一緒に密封される。如何なる手段によ
ってもセンサ１０を密封することができるが、例えばフ
ラッシングなどの従来手段によって、非多孔アルミナ層
３８を電解質基板１２の第２の側部を覆うように設ける
ことが好ましい。
【００２２】センサ１０はまた、電解質基板１２を加熱
するための電気ヒ−タ４０を有するのが好ましい。この
電気ヒ−タ４０は、センサ１０を実質的に一定の温度に
保持することによって、そのセンサの正確さを増大させ
るだけでなく、エンジンの暖気運転中センサ１０を急速
に作動させるため、その電解質基板を加熱するためにも
使用できる。
するための電気ヒ−タ４０を有するのが好ましい。この
電気ヒ−タ４０は、センサ１０を実質的に一定の温度に
保持することによって、そのセンサの正確さを増大させ
るだけでなく、エンジンの暖気運転中センサ１０を急速
に作動させるため、その電解質基板を加熱するためにも
使用できる。
【００２３】図１をさらに参照する。電子回路３４に
は、一対のダイオ−ド４２を設けることが好ましい。ダ
イオ−ド４２は、一般に、検知セル１２からの指数関数
出力を、線形電気出力に変換する。
は、一対のダイオ−ド４２を設けることが好ましい。ダ
イオ−ド４２は、一般に、検知セル１２からの指数関数
出力を、線形電気出力に変換する。
【００２４】センサ１０の動作について、リッチなＡ／
Ｆ比との関連で説明する。リッチなＡ／Ｆ比の間、エン
ジンからの排気ガス流内で酸素が必然的に使い果たされ
る。この場合、電子回路３４によって与えられるバイア
ス電圧によって、矢印５０によって示されるように、電
極３２から検知セル１６の電極３０への酸素イオンのイ
オン転送が生ずる。検知セル１６を通る酸素イオンのイ
オン変換、すなわち電流の大きさが、電子回路３４によ
って検出される。その電子回路３４は、検知セル１６を
通るイオン流の大きさと方向を表わす出力信号を与え
る。
Ｆ比との関連で説明する。リッチなＡ／Ｆ比の間、エン
ジンからの排気ガス流内で酸素が必然的に使い果たされ
る。この場合、電子回路３４によって与えられるバイア
ス電圧によって、矢印５０によって示されるように、電
極３２から検知セル１６の電極３０への酸素イオンのイ
オン転送が生ずる。検知セル１６を通る酸素イオンのイ
オン変換、すなわち電流の大きさが、電子回路３４によ
って検出される。その電子回路３４は、検知セル１６を
通るイオン流の大きさと方向を表わす出力信号を与え
る。
【００２５】検知セル１６を通るイオン転送を平衡させ
るために、矢印５２によって示されるように電極１８か
ら電極２０への酸素イオンの逆イオン転送が、拡散セル
１４を通して生ずる。この転送用の酸素は、排気ガス流
内にある水分から作り出される。拡散セル１４を通る酸
素拡散は、電極２０に過剰な酸素分子を作り出す。これ
らの酸素分子は、多孔材料３６を介して検知セル１６の
電極３２に移行し、検知セル１６を通るイオン転送用の
酸素イオンを与える。
るために、矢印５２によって示されるように電極１８か
ら電極２０への酸素イオンの逆イオン転送が、拡散セル
１４を通して生ずる。この転送用の酸素は、排気ガス流
内にある水分から作り出される。拡散セル１４を通る酸
素拡散は、電極２０に過剰な酸素分子を作り出す。これ
らの酸素分子は、多孔材料３６を介して検知セル１６の
電極３２に移行し、検知セル１６を通るイオン転送用の
酸素イオンを与える。
【００２６】次に、図２を参照する。図２は、リ−ンな
Ａ／Ｆ比中のセンサ１０の動作を表わしている。そのよ
うなエンジン動作状態中には、エンジンからの排気ガス
中に過剰な酸素がある。この場合、酸素イオンは、回路
３４からの電圧バイアスに打ち勝って、検知セルの電極
３０から電極３２に移行し、結果的に、電極３２に酸素
分子が蓄積される。電極３２におけるこの酸素形成は、
多孔層３６を介して拡散セル１４の電極２０に移行す
る。電極２０における過剰酸素分子によって、イオン流
がセル１４を介して矢印５４の方向に生ぜしめられる。
Ａ／Ｆ比中のセンサ１０の動作を表わしている。そのよ
うなエンジン動作状態中には、エンジンからの排気ガス
中に過剰な酸素がある。この場合、酸素イオンは、回路
３４からの電圧バイアスに打ち勝って、検知セルの電極
３０から電極３２に移行し、結果的に、電極３２に酸素
分子が蓄積される。電極３２におけるこの酸素形成は、
多孔層３６を介して拡散セル１４の電極２０に移行す
る。電極２０における過剰酸素分子によって、イオン流
がセル１４を介して矢印５４の方向に生ぜしめられる。
【００２７】矢印５６によって示されるように、検知セ
ル１６を通るイオン流の方向は、図１の矢印５０によっ
て示されるようなリッチなＡ／Ｆ比中に検知セルを介し
て流れるイオン流の方向と反対である。さらに、リ−ン
なＡ／Ｆ比（図２）中のイオン転送の大きさすなわち電
流は、空気／燃料混合物の過剰空燃比にしたがって、比
例的に変化する。
ル１６を通るイオン流の方向は、図１の矢印５０によっ
て示されるようなリッチなＡ／Ｆ比中に検知セルを介し
て流れるイオン流の方向と反対である。さらに、リ−ン
なＡ／Ｆ比（図２）中のイオン転送の大きさすなわち電
流は、空気／燃料混合物の過剰空燃比にしたがって、比
例的に変化する。
【００２８】図１を再び参照する。電解質基板１２を通
る酸素イオンのイオン転送の大きさは、実質的に指数関
数的に変化する。逆に、ダイオ−ド４２内の電流は一般
的に対数関数的である。したがって、感知セル１６につ
いての電子回路３４とダイオ−ドを接続することによっ
て、その電子回路の実質的に線形の出力が得られる。
る酸素イオンのイオン転送の大きさは、実質的に指数関
数的に変化する。逆に、ダイオ−ド４２内の電流は一般
的に対数関数的である。したがって、感知セル１６につ
いての電子回路３４とダイオ−ドを接続することによっ
て、その電子回路の実質的に線形の出力が得られる。
【００２９】次に図３を参照する。図３は、本発明の好
適な実施例の変形例を示している。この実施例において
は、アルミナ基板を形成している。多孔の非伝導性材料
層とともに、電極３２および２０が、アルミナ基板６０
の一方の側部６２に沿って蒸着されている。同様に、薄
いジルコニア層６４がフラッシングなどの従来手段によ
って電極２０および３２２を覆うように蒸着される。一
方、その後、残りの電極３０および１８が、フラッシン
グなどによってジルコニア層６４上に蒸着される。
適な実施例の変形例を示している。この実施例において
は、アルミナ基板を形成している。多孔の非伝導性材料
層とともに、電極３２および２０が、アルミナ基板６０
の一方の側部６２に沿って蒸着されている。同様に、薄
いジルコニア層６４がフラッシングなどの従来手段によ
って電極２０および３２２を覆うように蒸着される。一
方、その後、残りの電極３０および１８が、フラッシン
グなどによってジルコニア層６４上に蒸着される。
【００３０】図３に示されたセンサ１０の実施例もま
た、ヒ−タ４０用の保護被覆６６とともに、ヒ−タ４０
を備えている。
た、ヒ−タ４０用の保護被覆６６とともに、ヒ−タ４０
を備えている。
【００３１】図１および図２に示された実施例に対し
て、図３に示されたセンサの利点は、図３の実施例によ
って必要とされるものが非常に薄いジルコニア層のみで
あるという点にある。図３の実施例では、付加的アルミ
ナ基板６０を必要とするが、アルミナはジルコニアより
格段に安値である。さらに図３の実施例において非常に
薄いジルコニア層のみを使用することによって、ジルコ
ニア層を通る急速なイオン転送が生じ得る。
て、図３に示されたセンサの利点は、図３の実施例によ
って必要とされるものが非常に薄いジルコニア層のみで
あるという点にある。図３の実施例では、付加的アルミ
ナ基板６０を必要とするが、アルミナはジルコニアより
格段に安値である。さらに図３の実施例において非常に
薄いジルコニア層のみを使用することによって、ジルコ
ニア層を通る急速なイオン転送が生じ得る。
【００３２】さた、図４を参照する。図４は本発明のさ
らに他の変形例を示している。図４の変形例において、
ヒ−タ４０がアルミナ層３８内に入れられていることを
除いて、センサ１０は図１および図２に示されたセンサ
と同じものである。この方法では、アルミナ層３８は、
電極３２および３０を密封するだけでなく、ヒ−タ４０
を保護する働きもする。
らに他の変形例を示している。図４の変形例において、
ヒ−タ４０がアルミナ層３８内に入れられていることを
除いて、センサ１０は図１および図２に示されたセンサ
と同じものである。この方法では、アルミナ層３８は、
電極３２および３０を密封するだけでなく、ヒ−タ４０
を保護する働きもする。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明によれば、構造が簡単で、安価な、そして内燃機関に
使用するのに一層効果的な酸素センサが得られる。
明によれば、構造が簡単で、安価な、そして内燃機関に
使用するのに一層効果的な酸素センサが得られる。
【図１】本発明の第１の好適な実施例およびリッチなＡ
／Ｆ比状態にある間のその動作を説明するための断面図
である。
／Ｆ比状態にある間のその動作を説明するための断面図
である。
【図２】図１と同様の図であって、リ−ンＡ／Ｆ比状態
にある間の本発明の好適な実施例の動作を説明するため
の図である。
にある間の本発明の好適な実施例の動作を説明するため
の図である。
【図３】図１と同様の図であって、その変形例を説明す
るための図である。
るための図である。
【図４】図１と同様の図であって、本発明のさらに他の
実施例を説明するための図である。
実施例を説明するための図である。
１０ センサ １２ 検知セル １４ 拡散セル １８、３０、３２、３８ 電極 ３４ 電子回路 ３６ 多孔材料
Claims (14)
- 【請求項１】内燃機関からの排気ガスの空燃比を検出す
るためのセンサにおいて、 電解質材料から構成され、かつ第１の側部と第２の側部
を有する酸素拡散セルであって、上記酸素拡散セルの上
記第１の側部が排気ガスに露出されている上記酸素拡散
セルと、 電解質材料から構成され、かつ第１の側部と第２の側部
を有する検知セルであって、上記検知セルの上記第１の
側部が排気ガスに露出されている上記検知セルと、 上記酸素拡散セルと上記検知セルの上記第２の側部間で
イオン転送を可能にさせる手段と、 上記検知セルを通過する酸素イオン流の方向および大き
さを検出し、それらを表わす電気出力信号を発生する手
段、から構成されていることを特徴とするセンサ。 - 【請求項２】請求項１に記載のセンサにおいて、上記検
知セル電解質材料および上記酸素拡散セル電解質材料
が、それぞれジルコニアであることを特徴とするセン
サ。 - 【請求項３】請求項１に記載のセンサにおいて、単一基
板の電解質材料が、上記検知セル電解質材料および上記
酸素拡散セル電解質材料の両方を形成することを特徴と
するセンサ。 - 【請求項４】請求項３に記載のセンサにおいて、上記基
板がジルコニアから構成されていることを特徴とするセ
ンサ。 - 【請求項５】請求項１に記載のセンサにおいて、さら
に、上記酸素拡散セルの上記第１および第２の側部にそ
れぞれ取り付けられた第１および第２の電極と、上記検
知セルの上記第１および第２の側部にそれぞれ取り付け
られた第３および第４の電極とを備え、上記第３および
第４の電極が、電気的に一緒に接続されているととも
に、上記第１および第２の電極が、上記検出手段に電気
的に接続されていることを特徴とするセンサ。 - 【請求項６】請求項５に記載のセンサにおいて、上記イ
オン転送を可能にさせる手段が、上記第２および第４の
電極の間に配置された、多孔の非導電性材料から構成さ
れていることを特徴とするセンサ。 - 【請求項７】請求項６に記載のセンサにおいて、上記多
孔材料が多孔アルミナであることを特徴とするセンサ。 - 【請求項８】請求項５に記載のセンサにおいて、さら
に、上記検知および酸素拡散セルの上記第２の側部並び
に上記第２および第４電極を密封するための手段を備え
ていることを特徴とするセンサ。 - 【請求項９】請求項８に記載のセンサにおいて、上記密
封手段が、上記検知および酸素拡散セルの上記第２の側
部並びに上記第２および第４電極を、非多孔材料で包囲
する手段を備えていることを特徴とするセンサ。 - 【請求項１０】請求項９に記載のセンサにおいて、上記
非多孔材料がアルミナであることを特徴とするセンサ。 - 【請求項１１】請求項１に記載のセンサにおいて、さら
に、上記電解質材料を加熱するための手段を備えている
ことを特徴とするセンサ。 - 【請求項１２】請求項１に記載のセンサにおいて、上記
検出手段が、上記検知セルの上記第１および第２の側部
間に電気的に接続されたダイオ−ドであることを特徴と
するセンサ。 - 【請求項１３】請求項１に記載のセンサにおいて、さら
に、上記酸素拡散セルの上記第１および第２の側部間に
電気的に接続された抵抗を備えていることを特徴とする
センサ。 - 【請求項１４】請求項５に記載のセンサにおいて、上記
電極が多孔プラチナから構成されていることを特徴とす
るセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11966693A | 1993-09-13 | 1993-09-13 | |
| US08/119,666 | 1993-09-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167831A true JPH07167831A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=22385631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6218782A Pending JPH07167831A (ja) | 1993-09-13 | 1994-09-13 | 内燃機関の空燃比センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07167831A (ja) |
| KR (1) | KR950008951A (ja) |
| DE (1) | DE4432592A1 (ja) |
-
1994
- 1994-09-12 KR KR1019940022890A patent/KR950008951A/ko not_active Application Discontinuation
- 1994-09-13 JP JP6218782A patent/JPH07167831A/ja active Pending
- 1994-09-13 DE DE4432592A patent/DE4432592A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950008951A (ko) | 1995-04-19 |
| DE4432592A1 (de) | 1995-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4574627A (en) | Air-fuel ratio detector and method of measuring air-fuel ratio | |
| US4824549A (en) | Exhaust gas sensor for determining A/F ratio | |
| US4902400A (en) | Gas sensing element | |
| US4882033A (en) | Electrochemical device | |
| JPS6156779B2 (ja) | ||
| JPS6228422B2 (ja) | ||
| JPH07508100A (ja) | ガス混合気のガス成分及び／又はガス濃度検出用センサ装置 | |
| US6562215B1 (en) | Planar exhaust sensor element with enhanced geometry | |
| US4302312A (en) | Device for producing control signal for feedback control of air/fuel mixing ratio | |
| US4400260A (en) | Shielded, heated electrochemical gas sensor | |
| KR100355133B1 (ko) | 가스혼합물들내의람다값을결정하기위한한계전류센서 | |
| JP3827721B2 (ja) | 混合気中の窒素酸化物を測定するための電気化学センサ | |
| JP2005504961A (ja) | 固体ポテンショメトリック気体酸化物センサ | |
| EP0227257B1 (en) | Electrochemical device | |
| EP0059933B1 (en) | Solid electrolyte oxygen sensing element of laminated structure with gas diffusion layer on outer electrode | |
| Soejima et al. | Multi-layered zirconia oxygen sensor for lean burn engine application | |
| US4786476A (en) | Gas sensor element using porously fired mass of titania | |
| US4915815A (en) | Sensor incorporating a heater | |
| US4795544A (en) | Electrochemical gas sensor | |
| KR100260651B1 (ko) | 내연엔진의 공연비 센서 | |
| US4666566A (en) | Method of detecting oxygen partial pressure | |
| JPH07167831A (ja) | 内燃機関の空燃比センサ | |
| JPH0682417A (ja) | 空燃比センサ | |
| EP0320502B1 (en) | Method of detecting oxygen partial pressure | |
| US5702580A (en) | Measuring sensor for determining the oxygen content of gas mixtures |