JPH0781985B2 - 空燃比検出装置 - Google Patents
空燃比検出装置Info
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- JPH0781985B2 JPH0781985B2 JP61221208A JP22120886A JPH0781985B2 JP H0781985 B2 JPH0781985 B2 JP H0781985B2 JP 61221208 A JP61221208 A JP 61221208A JP 22120886 A JP22120886 A JP 22120886A JP H0781985 B2 JPH0781985 B2 JP H0781985B2
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は被測定気体中から供給された混合気の空燃比に
比例した出力を発生する空燃比検出装置に関する。
比例した出力を発生する空燃比検出装置に関する。
背景技術 一般に、内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目
的として、排気ガス中から供給された混合気の空燃比を
検出し、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
が行なわれている。
的として、排気ガス中から供給された混合気の空燃比を
検出し、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
が行なわれている。
このような空燃比制御に用いられる空燃比検出装置とし
て、２つの平板状の酸素イオン伝導性固体電解質部材の
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
極面に被測定気体が滞留し、一方の固体電解質部材の他
方の電極面が大気に連通するように構成して被測定気体
中の成分濃度から空燃比に比例した出力を発生する装置
がある（例えば、特開昭59−192955号公報）。
て、２つの平板状の酸素イオン伝導性固体電解質部材の
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
極面に被測定気体が滞留し、一方の固体電解質部材の他
方の電極面が大気に連通するように構成して被測定気体
中の成分濃度から空燃比に比例した出力を発生する装置
がある（例えば、特開昭59−192955号公報）。
かかる空燃比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被測
定気体滞留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被測定
気体滞留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において
酸素ポンプ素子に流れるポンプ電流値Ipは第１図に示す
ように空燃比に比例するのである。このポンプ電流値Ip
は、通常、酸素ポンプ素子に直列に電流検出用抵抗を接
続することにより電流検出用抵抗の両端電圧として検出
される。その両端電圧はA/D変換器によってA/D変換され
て空燃比制御回路に供給され、空燃比制御回路において
ディジタル信号として得られた空燃比検出値に応じてデ
ィジタル演算が行なわれ燃料供給量に対する空燃比制御
値が決定される。
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被測
定気体滞留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被測定
気体滞留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において
酸素ポンプ素子に流れるポンプ電流値Ipは第１図に示す
ように空燃比に比例するのである。このポンプ電流値Ip
は、通常、酸素ポンプ素子に直列に電流検出用抵抗を接
続することにより電流検出用抵抗の両端電圧として検出
される。その両端電圧はA/D変換器によってA/D変換され
て空燃比制御回路に供給され、空燃比制御回路において
ディジタル信号として得られた空燃比検出値に応じてデ
ィジタル演算が行なわれ燃料供給量に対する空燃比制御
値が決定される。
しかしながら、空燃比検出値を高精度のディジタル信号
として得るためには高価な数十ビットのA/D変換器が必
要となり、また抵抗、コンデンサ等の部品によって構成
すれば大変複雑な回路になるという問題点があった。
として得るためには高価な数十ビットのA/D変換器が必
要となり、また抵抗、コンデンサ等の部品によって構成
すれば大変複雑な回路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、空燃比検出値をディジタル信
号によって高精度でかつ低コストで得ることができる空
燃比検出装置を提供することである。
号によって高精度でかつ低コストで得ることができる空
燃比検出装置を提供することである。
本発明の空燃比検出装置は、各々が酸素イオン導電性固
体電解質部材と該固体電解質を挟んで対向する電極対と
からなる電池素子及びポンプ素子と、電池素子及びポン
プ素子各々の電極対の一方を被測定気体と連通させる気
体拡散制限手段と、電池素子の電極対間の電圧と基準電
圧との差電圧に応じた電圧をポンプ素子に印加する電圧
供給手段と、ポンプ素子の電極対間に流れる電流に応じ
た電圧を出力する電流電圧変換手段と、該電流電圧変換
手段の出力電圧が正電圧のときその出力電圧の大きさが
大なるほど短い周期で第１所定パルスを発生し電圧変換
手段の出力電圧が負電圧のときその出力電圧の大きさが
大なるほど短い周期で第２所定パルスを発生する電圧周
波数変換手段と、第１所定パルスの発生数及び第２所定
パルスの発生数を個別に計数して出力するカウンタ手
段、と、カウンタ手段による第１所定パルスの発生数及
び第２所定パルスの発生数に基づいて被測定気体の空燃
比を検出する空燃比検出手段とからなることを特徴とし
ている。
体電解質部材と該固体電解質を挟んで対向する電極対と
からなる電池素子及びポンプ素子と、電池素子及びポン
プ素子各々の電極対の一方を被測定気体と連通させる気
体拡散制限手段と、電池素子の電極対間の電圧と基準電
圧との差電圧に応じた電圧をポンプ素子に印加する電圧
供給手段と、ポンプ素子の電極対間に流れる電流に応じ
た電圧を出力する電流電圧変換手段と、該電流電圧変換
手段の出力電圧が正電圧のときその出力電圧の大きさが
大なるほど短い周期で第１所定パルスを発生し電圧変換
手段の出力電圧が負電圧のときその出力電圧の大きさが
大なるほど短い周期で第２所定パルスを発生する電圧周
波数変換手段と、第１所定パルスの発生数及び第２所定
パルスの発生数を個別に計数して出力するカウンタ手
段、と、カウンタ手段による第１所定パルスの発生数及
び第２所定パルスの発生数に基づいて被測定気体の空燃
比を検出する空燃比検出手段とからなることを特徴とし
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２図及び第３図に示した本発明の一実施例たる内燃エ
ンジン用空燃比検出装置において、検出部10は内燃エン
ジンの排気管（図示せず）に配設され、この検出部10の
入出力はコネクタ11を介して空燃比制御装置のECU（Ele
ctronic Control Unit）12に接続されている。
ンジン用空燃比検出装置において、検出部10は内燃エン
ジンの排気管（図示せず）に配設され、この検出部10の
入出力はコネクタ11を介して空燃比制御装置のECU（Ele
ctronic Control Unit）12に接続されている。
検出部10の保護ケース13内には、第３図に示すように、
ほぼ立方体状の酸素イオン伝導性固体電解質部材１を有
しており、この酸素イオン伝導性固体電解質部材１内に
は気体滞留室２が形成されている。気体滞留室２は被測
定気体である排気ガスを導入する導入孔４を介して外部
に連通し、導入孔４は排気管内において排気ガスが気体
滞留室２内に流入し易いように位置される。また酸素イ
オン伝導性固体電解質部材１には大気を導入する大気基
準室５が気体滞留室２と壁を隔てるように形成されてい
る。気体滞留室２と大気基準室５との間の壁部及び大気
基準室５とは反対側の壁部には電極対7a,7b,6a,6bが各
々設けられている。そして、固体電解質部材１及び電極
対6a,6bが酸素ポンプ素子８として作用し、固体電解質
部材１及び電極対7a,7bが電池素子９として作用する。
大気基準室５の外壁面にはヒータ素子３が設けられてい
る。
ほぼ立方体状の酸素イオン伝導性固体電解質部材１を有
しており、この酸素イオン伝導性固体電解質部材１内に
は気体滞留室２が形成されている。気体滞留室２は被測
定気体である排気ガスを導入する導入孔４を介して外部
に連通し、導入孔４は排気管内において排気ガスが気体
滞留室２内に流入し易いように位置される。また酸素イ
オン伝導性固体電解質部材１には大気を導入する大気基
準室５が気体滞留室２と壁を隔てるように形成されてい
る。気体滞留室２と大気基準室５との間の壁部及び大気
基準室５とは反対側の壁部には電極対7a,7b,6a,6bが各
々設けられている。そして、固体電解質部材１及び電極
対6a,6bが酸素ポンプ素子８として作用し、固体電解質
部材１及び電極対7a,7bが電池素子９として作用する。
大気基準室５の外壁面にはヒータ素子３が設けられてい
る。
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6a,6b,7a,7bとし
てはPt（白金）が用いられる。
酸化ジルコニウム）が用いられ、電極6a,6b,7a,7bとし
てはPt（白金）が用いられる。
ECU12は、差動増幅器15、基準電圧源16、電流検出用抵
抗17、増幅器18、積分回路19、コンパレータ20,21、ワ
ンショットマルチバイブレータ22,23、カウンタ24,25、
OR回路26、クロックパルス発生回路27及び制御回路28に
よって構成されている。検出部10における酸素ポンプ素
子８の電極6b及び電池素子９の電極7bはアースされてい
る。電池素子９の電極7aには差動増幅器15の反転入力端
が接続されており、この差動増幅器15は電池素子９の電
極7a,7b間の発生電圧と基準電圧源16から非反転入力端
に印加される基準電圧Vrとの差電圧に応じた電圧を出力
する。基準電圧源16によって与えられる基準電圧Vrは理
論空燃比に相当する電圧（例えば、0.4V）に設定され
る。差動増幅器15の出力端は電流検出用抵抗17を介して
酸素ポンプ素子８の電極6aに接続されている。電流検出
用抵抗17の両端電圧は増幅器18によって電圧増幅されて
積分回路19に供給される。積分回路19は演算増幅器31、
抵抗32、コンデンサ33及びスイッチ34からなる。抵抗32
は増幅器18の出力端と演算増幅器31の反転入力端との間
に接続され、コンデンサ33及びスイッチ34は互いに並列
にされて演算増幅器31の反転入力端と出力端との間に接
続され、また演算増幅器31の非反転入力端はアースされ
ている。積分回路19の出力端、すなわち演算増幅器31の
出力端にはコンパレータ20,21が接続されている。コン
パレータ20は積分回路19の出力電圧と基準電圧V1（例え
ば2.5V）とを比較し、その比較結果をワンショットマル
チバイブレータ22に供給し、またコンパレータ21は積分
回路19の出力電圧と基準電圧V2（例えば、−2.5V）とを
比較し、その比較結果をワンショットマルチバイブレー
タ23に供給する。ワンショットマルチバイブレータ22,2
3の論理和がOR回路26によって採られ、OR回路26の出力
信号に応じて積分回路19のスイッチ34がオン駆動され
る。またワンショットマルチバイブレータ22,23の各出
力端にはディジタルカウンタ24,25が接続されている。
カウンタ24はワンショットマルチバイブレータ22から出
力されるパルスを計数し、カウンタ25はワンショットマ
ルチバイブレータ23から出力されるパルスを計数する。
カウンタ24,25の計数値は複数ビットのディジタル信号
としてマイクロコンピュータからなる制御回路28に供給
される。
抗17、増幅器18、積分回路19、コンパレータ20,21、ワ
ンショットマルチバイブレータ22,23、カウンタ24,25、
OR回路26、クロックパルス発生回路27及び制御回路28に
よって構成されている。検出部10における酸素ポンプ素
子８の電極6b及び電池素子９の電極7bはアースされてい
る。電池素子９の電極7aには差動増幅器15の反転入力端
が接続されており、この差動増幅器15は電池素子９の電
極7a,7b間の発生電圧と基準電圧源16から非反転入力端
に印加される基準電圧Vrとの差電圧に応じた電圧を出力
する。基準電圧源16によって与えられる基準電圧Vrは理
論空燃比に相当する電圧（例えば、0.4V）に設定され
る。差動増幅器15の出力端は電流検出用抵抗17を介して
酸素ポンプ素子８の電極6aに接続されている。電流検出
用抵抗17の両端電圧は増幅器18によって電圧増幅されて
積分回路19に供給される。積分回路19は演算増幅器31、
抵抗32、コンデンサ33及びスイッチ34からなる。抵抗32
は増幅器18の出力端と演算増幅器31の反転入力端との間
に接続され、コンデンサ33及びスイッチ34は互いに並列
にされて演算増幅器31の反転入力端と出力端との間に接
続され、また演算増幅器31の非反転入力端はアースされ
ている。積分回路19の出力端、すなわち演算増幅器31の
出力端にはコンパレータ20,21が接続されている。コン
パレータ20は積分回路19の出力電圧と基準電圧V1（例え
ば2.5V）とを比較し、その比較結果をワンショットマル
チバイブレータ22に供給し、またコンパレータ21は積分
回路19の出力電圧と基準電圧V2（例えば、−2.5V）とを
比較し、その比較結果をワンショットマルチバイブレー
タ23に供給する。ワンショットマルチバイブレータ22,2
3の論理和がOR回路26によって採られ、OR回路26の出力
信号に応じて積分回路19のスイッチ34がオン駆動され
る。またワンショットマルチバイブレータ22,23の各出
力端にはディジタルカウンタ24,25が接続されている。
カウンタ24はワンショットマルチバイブレータ22から出
力されるパルスを計数し、カウンタ25はワンショットマ
ルチバイブレータ23から出力されるパルスを計数する。
カウンタ24,25の計数値は複数ビットのディジタル信号
としてマイクロコンピュータからなる制御回路28に供給
される。
かかる構成の本発明による空燃比検出装置において、
今、酸素ポンプ素子８へのポンプ電流の供給が開始さ
れ、そのときエンジンに供給された混合気の空燃比がリ
ーン領域にあれば、電池素子９の電極7a,7b間に発生す
る電圧が基準電圧源16の基準電圧よりも低くなるので、
差動増幅器15の出力レベルが正レベルになり、この正レ
ベルの電圧が抵抗17を介して酸素ポンプ素子８の電極6a
に印加される。これにより、酸素ポンプ素子８には電極
6aから電極6bに向ってポンプ電流が流れるので、気体滞
留室２内の酸素が電極6bにてイオン化し酸素ポンプ素子
８内を移動して電極6aから酸素ガスとして放出され、よ
って気体滞留室２内の酸素が汲み出されることになる。
今、酸素ポンプ素子８へのポンプ電流の供給が開始さ
れ、そのときエンジンに供給された混合気の空燃比がリ
ーン領域にあれば、電池素子９の電極7a,7b間に発生す
る電圧が基準電圧源16の基準電圧よりも低くなるので、
差動増幅器15の出力レベルが正レベルになり、この正レ
ベルの電圧が抵抗17を介して酸素ポンプ素子８の電極6a
に印加される。これにより、酸素ポンプ素子８には電極
6aから電極6bに向ってポンプ電流が流れるので、気体滞
留室２内の酸素が電極6bにてイオン化し酸素ポンプ素子
８内を移動して電極6aから酸素ガスとして放出され、よ
って気体滞留室２内の酸素が汲み出されることになる。
気体滞留室２内の酸素の汲み出しにより気体滞留室２内
の排気ガスと大気基準室５内の大気との間に酸素濃度差
が生ずる。この酸素濃度差に応じた電圧Vsが電池素子９
の電極7a,7b間に発生し、この電圧Vsは差動増幅器15の
反転入力端に供給される。差動増幅器15の出力電圧は電
圧Vsと基準電圧Vrとの差電圧に比例した値となるので、
ポンプ電流値は排気ガス中酸素濃度に比例し、ポンプ電
流値は抵抗17の両端電圧として出力される。
の排気ガスと大気基準室５内の大気との間に酸素濃度差
が生ずる。この酸素濃度差に応じた電圧Vsが電池素子９
の電極7a,7b間に発生し、この電圧Vsは差動増幅器15の
反転入力端に供給される。差動増幅器15の出力電圧は電
圧Vsと基準電圧Vrとの差電圧に比例した値となるので、
ポンプ電流値は排気ガス中酸素濃度に比例し、ポンプ電
流値は抵抗17の両端電圧として出力される。
一方、リッチ領域の空燃比のときには、電圧Vsが基準電
圧Vrを越えるので、差動増幅器15の出力レベルが正レベ
ルから負レベルに遷移する。この負レベルにより酸素ポ
ンプ素子８の電極6a,6b間に流れるポンプ電流の方向が
反転する。すなわち、ポンプ電流は電極6bから電極6aの
方向に流れるので、外部の酸素が電極6aにてイオン化し
酸素ポンプ素子８内を移動して電極6bから酸素ガスとし
て気体滞留室２内に放出され、酸素が気体滞留室２内に
汲み込まれる。従って、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Ipはリーン及びリッチ領域にて空燃比に各々比例す
る出力値として得ることができる。
圧Vrを越えるので、差動増幅器15の出力レベルが正レベ
ルから負レベルに遷移する。この負レベルにより酸素ポ
ンプ素子８の電極6a,6b間に流れるポンプ電流の方向が
反転する。すなわち、ポンプ電流は電極6bから電極6aの
方向に流れるので、外部の酸素が電極6aにてイオン化し
酸素ポンプ素子８内を移動して電極6bから酸素ガスとし
て気体滞留室２内に放出され、酸素が気体滞留室２内に
汲み込まれる。従って、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Ipはリーン及びリッチ領域にて空燃比に各々比例す
る出力値として得ることができる。
電流検出用抵抗17の両端電圧は増幅器18によって電圧増
幅されて積分回路19に供給される。増幅器18から電圧が
供給されると、積分回路19の出力電圧は抵抗32及びコン
デンサ33による積分時定数によって定まる変化率にて上
昇、又は降下する。積分回路19の出力電圧が基準電圧V1
に達するとコンパレータ20の出力レベルが低レベルから
高レベルに反転し、この高レベルによりワンショットマ
ルチバイブレータ22から所定幅の第１所定パルスが発生
する。この第１所定パルスはOR回路26を介してスイッチ
34をオン駆動する。一方、積分回路19の出力電圧が基準
電圧V2に達するとコンパレータ21の出力レベルが低レベ
ルから高レベルに反転し、この高レベルによりワンショ
ットマルチバイブレータ23から所定幅の第２所定パルス
が発生する。この第２所定パルスはOR回路26を介してス
イッチ34をオン駆動する。スイッチ34のオンにより積分
回路19のコンデンサ33の両端間が短絡され、コンデンサ
33の蓄積電荷が放電されるので積分回路19の出力電圧は
0Vに低下する。第１又は第２所定パルスが消滅すると、
積分回路19の出力電圧は増幅器18から供給される電圧に
応じて上昇、又は降下する。
幅されて積分回路19に供給される。増幅器18から電圧が
供給されると、積分回路19の出力電圧は抵抗32及びコン
デンサ33による積分時定数によって定まる変化率にて上
昇、又は降下する。積分回路19の出力電圧が基準電圧V1
に達するとコンパレータ20の出力レベルが低レベルから
高レベルに反転し、この高レベルによりワンショットマ
ルチバイブレータ22から所定幅の第１所定パルスが発生
する。この第１所定パルスはOR回路26を介してスイッチ
34をオン駆動する。一方、積分回路19の出力電圧が基準
電圧V2に達するとコンパレータ21の出力レベルが低レベ
ルから高レベルに反転し、この高レベルによりワンショ
ットマルチバイブレータ23から所定幅の第２所定パルス
が発生する。この第２所定パルスはOR回路26を介してス
イッチ34をオン駆動する。スイッチ34のオンにより積分
回路19のコンデンサ33の両端間が短絡され、コンデンサ
33の蓄積電荷が放電されるので積分回路19の出力電圧は
0Vに低下する。第１又は第２所定パルスが消滅すると、
積分回路19の出力電圧は増幅器18から供給される電圧に
応じて上昇、又は降下する。
第４図は回路各部の信号波形を示している。増幅器18の
出力電圧が第４図（ａ）に示すように変化すると、積分
回路19の出力電圧は第４図（ｂ）に示すように増幅器18
の出力電圧が正レベルであるときには負電圧側に変化
し、基準電圧V2に達するとスイッチ34のオンにより急速
に0Vに上昇する。また増幅器18の出力電圧が負レベルで
あるときには正電圧側に変化し、基準電圧V1を上回ると
スイッチ34のオンにより急速に0Vに低下する。コンパレ
ータ21の出力に第４図（ｄ）に示すように積分回路19の
出力電圧が基準電圧V2に達した時点だけ高レベルとな
り、この高レベルによって第４図（ｆ）に示すようにワ
ンショットマルチバイブレータ23から所定幅の第１所定
パルスが発生する。同様に、コンパレータ20の出力は第
４図（ｃ）に示すように積分回路19の出力電圧が基準電
圧V1に達した時点だけ高レベルとなり、この高レベルに
よって第４図（ｅ）に示すようにワンショットマルチバ
イブレータ22から所定幅の第２所定パルスが発生する。
出力電圧が第４図（ａ）に示すように変化すると、積分
回路19の出力電圧は第４図（ｂ）に示すように増幅器18
の出力電圧が正レベルであるときには負電圧側に変化
し、基準電圧V2に達するとスイッチ34のオンにより急速
に0Vに上昇する。また増幅器18の出力電圧が負レベルで
あるときには正電圧側に変化し、基準電圧V1を上回ると
スイッチ34のオンにより急速に0Vに低下する。コンパレ
ータ21の出力に第４図（ｄ）に示すように積分回路19の
出力電圧が基準電圧V2に達した時点だけ高レベルとな
り、この高レベルによって第４図（ｆ）に示すようにワ
ンショットマルチバイブレータ23から所定幅の第１所定
パルスが発生する。同様に、コンパレータ20の出力は第
４図（ｃ）に示すように積分回路19の出力電圧が基準電
圧V1に達した時点だけ高レベルとなり、この高レベルに
よって第４図（ｅ）に示すようにワンショットマルチバ
イブレータ22から所定幅の第２所定パルスが発生する。
ワンショットマルチバイブレータ23から出力される第１
所定パルスの発生間隔は電流検出用抵抗17の両端電圧が
正電圧で大きくなるほど、すなわち空燃比がリーンであ
るほど短くなり、空燃比が理論空燃比よりリッチでは第
１所定パルスが発生しないのでカウンタ25の計数値はリ
ーンほど増加速度が速くなる。またワンショットマルチ
バイブレータ22から出力される第２所定パルスの発生間
隔は電流検出用抵抗17の両端電圧が負電圧で大きくなる
ほど、すなわちリッチであるほど短くなり、空燃比が理
論空燃比よりリーンでは第２所定パルスが発生しないの
でカウンタ24の計数値はリッチほど増加速度が速くな
る。カウンタ24,25の計数値が制御回路28に供給され、
制御回路28はカウンタ24,25の計数値が等しければ、空
燃比が理論空燃比と判断する。またカウンタ24の計数値
がカウンタ25の計数値より大ならば、空燃比が理論空燃
比よりリッチと判断し、カウンタ24の計数値がカウンタ
25の計数値より小ならば、空燃比が理論空燃比よりリー
ンと判断するのである。なお、カウンタ24、25は例え
ば、第１及び第２所定パルスが所定時間以上発生しない
空燃比が理論空燃比のときに初期化される。
所定パルスの発生間隔は電流検出用抵抗17の両端電圧が
正電圧で大きくなるほど、すなわち空燃比がリーンであ
るほど短くなり、空燃比が理論空燃比よりリッチでは第
１所定パルスが発生しないのでカウンタ25の計数値はリ
ーンほど増加速度が速くなる。またワンショットマルチ
バイブレータ22から出力される第２所定パルスの発生間
隔は電流検出用抵抗17の両端電圧が負電圧で大きくなる
ほど、すなわちリッチであるほど短くなり、空燃比が理
論空燃比よりリーンでは第２所定パルスが発生しないの
でカウンタ24の計数値はリッチほど増加速度が速くな
る。カウンタ24,25の計数値が制御回路28に供給され、
制御回路28はカウンタ24,25の計数値が等しければ、空
燃比が理論空燃比と判断する。またカウンタ24の計数値
がカウンタ25の計数値より大ならば、空燃比が理論空燃
比よりリッチと判断し、カウンタ24の計数値がカウンタ
25の計数値より小ならば、空燃比が理論空燃比よりリー
ンと判断するのである。なお、カウンタ24、25は例え
ば、第１及び第２所定パルスが所定時間以上発生しない
空燃比が理論空燃比のときに初期化される。
かかる本発明による空燃比検出装置においては、積分回
路19の時定数を決定するコンデンサ33は第２図に示すよ
うに検出部10側のコネクタ11の接続部11aに外部からプ
ラグ等により接続可能にされている。コンデンサ33の容
量は次のように決定される。先ず、検出部10の検査時
に、所定空燃比状態において電池素子９の出力電圧Vsが
所定電圧になるように酸素ポンプ素子８の電極間にポン
プ電流を供給し、そのポンプ電流値Ipを測定する。そし
て、測定したポンプ電流値Ipと基準電流値との差に応じ
て予め定められた容量をコンデンサ33の容量と決定す
る。決定した容量のコンデンサ33を接続部11aに取り付
けるのである。
路19の時定数を決定するコンデンサ33は第２図に示すよ
うに検出部10側のコネクタ11の接続部11aに外部からプ
ラグ等により接続可能にされている。コンデンサ33の容
量は次のように決定される。先ず、検出部10の検査時
に、所定空燃比状態において電池素子９の出力電圧Vsが
所定電圧になるように酸素ポンプ素子８の電極間にポン
プ電流を供給し、そのポンプ電流値Ipを測定する。そし
て、測定したポンプ電流値Ipと基準電流値との差に応じ
て予め定められた容量をコンデンサ33の容量と決定す
る。決定した容量のコンデンサ33を接続部11aに取り付
けるのである。
酸素ポンプ素子及び電池素子からなる検出素子自体の製
造上のばらつきが第１図に破線で示したように生じ易
く、空燃比が理論空燃比から離れるほど大きなばらつき
となることが通常である。しかしながら、上記のように
積分回路19の時定数を空燃比検出装置毎に、又は製造ロ
ット毎に定めることはにより素子のばらつきがあっても
被測定気体中の空燃比に対するカウンタ24,25の出力計
数値特性を常に所定特性にすることができ、供給混合気
の空燃比を正確に判別できるのである。
造上のばらつきが第１図に破線で示したように生じ易
く、空燃比が理論空燃比から離れるほど大きなばらつき
となることが通常である。しかしながら、上記のように
積分回路19の時定数を空燃比検出装置毎に、又は製造ロ
ット毎に定めることはにより素子のばらつきがあっても
被測定気体中の空燃比に対するカウンタ24,25の出力計
数値特性を常に所定特性にすることができ、供給混合気
の空燃比を正確に判別できるのである。
なお、上記した本発明の実施例においては、積分回路19
のコンデンサ33の容量を素子のばらつきに応じて設定す
るようにしたが、抵抗32の抵抗値を設定しても良いし、
更にはコイルを用いた積分回路の場合にはコイルのイン
ダクタンスを素子のばらつきに応じて設定するようにし
ても良い。また可変コンデンサ、可変抵抗器等によって
積分回路の時定数を定めても良い。
のコンデンサ33の容量を素子のばらつきに応じて設定す
るようにしたが、抵抗32の抵抗値を設定しても良いし、
更にはコイルを用いた積分回路の場合にはコイルのイン
ダクタンスを素子のばらつきに応じて設定するようにし
ても良い。また可変コンデンサ、可変抵抗器等によって
積分回路の時定数を定めても良い。
発明の効果 以上の如く、本発明の空燃比検出装置においては、酸素
ポンプ素子の電極対間に流れる電流に応じた出力電圧を
得て、その出力電圧が正電圧のときには出力電圧の大き
さが大なるほど短い周期で第１所定パルスを発生し、負
電圧のときには出力電圧の大きさが大なるほど短い周期
で第２所定パルスを発生し、第１及び第２所定パルスの
各発生数を個別に計数してその各計数値に基づいて被測
定気体中の空燃比を検出することが行なわれる。よっ
て、A/D変換器を用いなくても空燃比検出値に応じたデ
ィジタル信号を高精度で得ることができ、また回路構成
が簡単であり低コストで済むという利点がある。
ポンプ素子の電極対間に流れる電流に応じた出力電圧を
得て、その出力電圧が正電圧のときには出力電圧の大き
さが大なるほど短い周期で第１所定パルスを発生し、負
電圧のときには出力電圧の大きさが大なるほど短い周期
で第２所定パルスを発生し、第１及び第２所定パルスの
各発生数を個別に計数してその各計数値に基づいて被測
定気体中の空燃比を検出することが行なわれる。よっ
て、A/D変換器を用いなくても空燃比検出値に応じたデ
ィジタル信号を高精度で得ることができ、また回路構成
が簡単であり低コストで済むという利点がある。
第１図は空燃比検出装置の出力特性を示す図、第２図は
本発明の空燃比検出装置を示す概略図、第３図は第２図
の装置の検出部の構造及び電気回路を示す回路図、第４
図は第２図の装置中の各部の動作を示す信号波形図であ
る。 主要部分の符号の説明 １……酸素イオン導電性固体電解質部材 ２……気体滞留室 ４……導入孔 ５……大気基準室 ８……酸素ポンプ素子 ９……電池素子 10……検出部 13……ECU 28……制御回路
本発明の空燃比検出装置を示す概略図、第３図は第２図
の装置の検出部の構造及び電気回路を示す回路図、第４
図は第２図の装置中の各部の動作を示す信号波形図であ
る。 主要部分の符号の説明 １……酸素イオン導電性固体電解質部材 ２……気体滞留室 ４……導入孔 ５……大気基準室 ８……酸素ポンプ素子 ９……電池素子 10……検出部 13……ECU 28……制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三重野 敏幸 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−192955（ＪＰ，Ａ) トランジスタ技術編集部編「実用電子回 路ハンドブック（３）」，ＣＱ出版（1978 年８月10日初版発行），第119〜120頁
Claims (2)
- 【請求項１】各々が酸素イオン導電性固体電解質部材と
該固体電解質を挟んで対向する電極対とからなる電池素
子及びポンプ素子と、前記電池素子及びポンプ素子各々
の電極対の一方を被測定気体と連通させる気体拡散制限
手段と、前記電池素子の電極対間の電圧と基準電圧との
差電圧に応じた電圧を前記ポンプ素子に印加する電圧供
給手段と、前記ポンプ素子の電極対間に流れる電流に応
じた電圧を出力する電流電圧変換手段と、該電流電圧変
換手段の出力電圧が正電圧のときその出力電圧の大きさ
が大なるほど短い周期で第１所定パルスを発生し前記電
圧変換手段の出力電圧が負電圧のときその出力電圧の大
きさが大なるほど短い周期で第２所定パルスを発生する
電圧周波数変換手段と、前記第１所定パルスの発生数及
び前記第２所定パルスの発生数を個別に計数して出力す
るカウンタ手段と、前記カウンタ手段による前記第１所
定パルスの発生数及び前記第２所定パルスの発生数に基
づいて被測定気体の空燃比を検出する空燃比検出手段と
からなることを特徴とする空燃比検出装置。 - 【請求項２】前記電圧周波数変換手段は、前記電流電圧
変換手段の出力電圧を積分する積分手段と、該積分手段
の出力電圧が第１基準電圧に達すると前記第１所定パル
スを発生する第１比較手段と、前記積分手段の出力電圧
が前記第１基準電圧とは正負が異なる第２基準電圧に達
すると前記第２所定パルスを発生する第２比較手段と、
前記第１又は第２所定パルスに応じて前記積分手段を初
期状態にリセットせしめるリセット手段とからなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空燃比検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61221208A JPH0781985B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 空燃比検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61221208A JPH0781985B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 空燃比検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6375553A JPS6375553A (ja) | 1988-04-05 |
| JPH0781985B2 true JPH0781985B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=16763157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61221208A Expired - Fee Related JPH0781985B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 空燃比検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781985B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6248067B1 (en) * | 1999-02-05 | 2001-06-19 | Minimed Inc. | Analyte sensor and holter-type monitor system and method of using the same |
| US6978655B2 (en) | 2003-01-30 | 2005-12-27 | Innovate! Technology, Inc. | System, apparatus, and method for measuring an oxygen concentration of a gas |
| US8029656B2 (en) * | 2003-01-30 | 2011-10-04 | Emisense Technologies Llc | System, apparatus, and method for measuring an ion concentration of a measured fluid |
| US8671736B2 (en) | 2011-05-26 | 2014-03-18 | Emisense Technologies, Llc | Agglomeration and charge loss sensor for measuring particulate matter |
| US8713991B2 (en) | 2011-05-26 | 2014-05-06 | Emisense Technologies, Llc | Agglomeration and charge loss sensor for measuring particulate matter |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59192955A (ja) * | 1984-03-06 | 1984-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 空燃比センサ |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP61221208A patent/JPH0781985B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| トランジスタ技術編集部編「実用電子回路ハンドブック（３）」，ＣＱ出版（１９７８年８月１０日初版発行），第１１９〜１２０頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6375553A (ja) | 1988-04-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |