JPH09274008A - 酸素濃度センサにおけるカーボン除去方法及びその装置 - Google Patents
酸素濃度センサにおけるカーボン除去方法及びその装置Info
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- JPH09274008A JPH09274008A JP8081297A JP8129796A JPH09274008A JP H09274008 A JPH09274008 A JP H09274008A JP 8081297 A JP8081297 A JP 8081297A JP 8129796 A JP8129796 A JP 8129796A JP H09274008 A JPH09274008 A JP H09274008A
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Abstract
本来的に持つ酸素ポンピング反応の方向を、センサ出力
非測定状態で逆にして、雰囲気側酸素反応電極8側で保
護層11の近傍の酸素濃度を高め、保護層11に付着し
たカーボンの燃焼を低温度で生じ易くして促進する。こ
の場合、センサ素子2をヒータ3により加熱して燃焼促
進を助長する。センサ出力測定状態とセンサ出力非測定
状態とに切り換えるための正負切換え回路13を既存の
センサ出力回路12に付加するだけの簡単な構成によ
り、カーボンの堆積や析出に対する対策を行う。
Description
ンサにおいて、その雰囲気側酸素反応電極や電極保護層
に付着するカーボンを除去する方法及び装置に関するも
のである。
酸素濃度センサをエンジン吸気系に搭載した場合、吸気
温度雰囲気では始動直後などセンサ素子温度が十分に上
昇していない時、始動時に発生したカーボンの堆積や、
未燃成分の分解によるカーボンの析出により、センサ素
子に電極保護層の亀裂及び剥離などが生じ易くなり、セ
ンサ出力等に悪影響を及ぼす。そのため、カーボンの堆
積や析出に対する対策を行う必要がある。
す従来の酸素濃度センサにおいては、センサ素子を囲う
保護カバー(同公報の第1,2図に示す保護チューブ
4)に付着したカーボンを除去する手段は開示されてい
るが、センサ素子自体に付着したカーボンの除去につい
ては十分な効果を発揮しない。
を防止することを目的にしている。
度センサのカーボン除去方法は、燃焼ガス雰囲気に接触
し得る固体電解質部の雰囲気側面に雰囲気側酸素反応電
極を形成するとともに、燃焼ガス雰囲気と遮断した大気
側に面する固体電解質部の大気側面に大気側酸素反応電
極を形成したセンサ素子を備えた酸素濃度センサにあっ
て、その固体電解質部に電圧を加えて電流を流すことに
より、固体電解質部を通して酸素の移動を起こし、固体
電解質部を挟んで一方の酸素反応電極側から他方の酸素
反応電極側へ酸素を汲み出す酸素ポンピング反応を惹起
させる場合、その酸素ポンピング方向を大気側酸素反応
電極側から雰囲気側酸素反応電極側へ設定して酸素を雰
囲気側酸素反応電極側へ送り、雰囲気側酸素反応電極側
に付着したカーボンの燃焼を促進するものである。
ン除去装置は、前記第一発明にかかるカーボン除去方法
を実施するためのものであり、燃焼ガス雰囲気に接触し
得る固体電解質部の雰囲気側面に雰囲気側酸素反応電極
を形成するとともに、燃焼ガス雰囲気と遮断した大気側
に面する固体電解質部の大気側面に大気側酸素反応電極
を形成したセンサ素子を備えた酸素濃度センサにおい
て、下記のセンサ出力回路を備えている。このセンサ出
力回路は、前記雰囲気側酸素反応電極を陰極にするとと
もに大気側酸素反応電極を陽極にするセンサ出力測定状
態と、雰囲気側酸素反応電極を陽極にするとともに大気
側酸素反応電極を陰極にするセンサ出力非測定状態とに
切り換え得る切換え回路を有し、このいずれの状態にあ
っても固体電解質部に電圧を加えて電流を流すものであ
る。
ン除去方法は、前記第一発明にかかるカーボン除去方法
にあって、センサ素子を加熱しながら、酸素ポンピング
反応を起こさせるものである。
ン除去装置は、前記第三発明にかかるカーボン除去方法
を実施するためのものであり、第二発明にかかるカーボ
ン除去装置あって、センサ素子を加熱するヒータを備え
ている。
試験管型酸素濃度センサを図1〜3を参照して説明す
る。
ンサ本体1について)このセンサ本体1は、後述するセ
ンサ素子2とヒータ3とを備えている。このセンサ素子
2は、その先端部で閉塞されて試験管状をなし、ハウジ
ング4内で支持されている。このハウジング4にはセン
サ素子2の先端部を囲う保護カバー5が取着され、この
保護カバー5にはその内部の反応室6に連通する多数の
反応孔5aが貫設されている。
びヒータ3について)固体電解質部7は有底円筒状をな
し、酸素イオン導電性ジルコニア(ZrO2)とイット
リア(Y2 O3 )とからなる原料により成形されてい
る。この固体電解質部7の内外両面のうち、前記反応室
6で燃焼ガス雰囲気に接触し得る雰囲気側面(外面)に
白金(Pt)製の雰囲気側酸素反応電極8が形成されて
いるとともに、燃焼ガス雰囲気と遮断した大気導入孔1
0に面する大気側面(内面)に白金(Pt)製の大気側
酸素反応電極9が形成されている。保護層11は、雰囲
気側酸素反応電極8に被覆され、スピネル(MgAl2
O4 )からなる。
入され、前記センサ素子2を加熱するようになってい
る。 (前記センサ素子2に接続したセンサ出力回路12につ
いて)図1に概略的に示すセンサ出力回路12におい
て、その陰極側が正負切換え回路13を介して前記雰囲
気側酸素反応電極8に接続され、その陽極側が正負切換
え回路13を介して前記大気側酸素反応電極9に接続さ
れている。また、オンオフ回路14及び電流計15がセ
ンサ素子2に対し直列接続されているとともに、電圧計
16がセンサ素子2に対し並列接続されている。この正
負切換え回路13においては、前記雰囲気側酸素反応電
極8を陰極にするとともに大気側酸素反応電極9を陽極
にするセンサ出力測定状態と、逆に、雰囲気側酸素反応
電極8を陽極にするとともに大気側酸素反応電極9を陰
極にするセンサ出力非測定状態とに切り換え得る。そし
て、このいずれの状態にあっても、固体電解質部7に電
圧を加えて電流を流すことができるようになっている。
について)図1に概略的に示すヒータ回路17におい
て、その陽極側及び陰極側がヒータ3に接続され、オン
オフ回路18及び電流計19がヒータ3に対し直列接続
されているとともに、電圧計20がヒータ3に対し並列
接続されている。
17に対する制御手段について)前記センサ出力回路1
2の電流計15及び電圧計16、並びに前記ヒータ回路
17の電流計19及び電圧計20が、コントローラ21
に接続されている。また、コントローラ21には、エン
ジンの冷却水温等を検出する水温センサ22と、エンジ
ンが吸入する空気の温度を検出する吸気温センサ23と
が接続されている。コントローラ21は、前記センサ出
力回路12のオンオフ回路14と前記ヒータ回路17の
オンオフ回路18とを駆動制御する。
素子電流をコントローラ21に入力する。センサ出力回
路12の電圧計16は、素子電圧をコントローラ21に
入力する。コントローラ21は、この素子電流と素子電
圧とにより素子抵抗を演算する。
タ電流をコントローラ21に入力する。ヒータ回路17
の電圧計20は、ヒータ電圧をコントローラ21に入力
する。コントローラ21は、このヒータ電流とヒータ電
圧とによりヒータ抵抗を演算する。
をコントローラ21に入力する。前記吸気温センサ23
は、エンジン吸気温をコントローラ21に入力する。コ
ントローラ21は、電流計15,19と電圧計16,2
0と水温センサ22と吸気温センサ23とからの入力信
号データ、オンオフ回路14,18への出力信号の有
無、センサ出力による制御を行っているか否かについて
の信号の有無に基づき、前記センサ出力回路12の正負
切換え回路13を駆動制御し、前記測定状態と非測定状
態とのうちいずれの状態に切り換えるかを判別する。
ついて)図示しないが、前記試験管型酸素濃度センサ本
体1は、エンジンの吸気系に搭載されている。
始動時、前記コントローラ21が図示の所定条件1)か否
かを判別する。コントローラ21は、NO(エンジン始
動直後のために素子温度が十分に上昇していない状態)
と判別した場合、前記正負切換え回路13を後記詳述の
センサ出力非測定状態に切り換える。また、コントロー
ラ21は、YES(エンジン始動後にセンサ素子温度が
十分に上昇している状態)と判別した場合、前記正負切
換え回路13を後記詳述のセンサ出力測定状態に切り換
える。
ジン始動時経過後、前記コントローラ21が図示の所定
条件2)か否かを判別する。コントローラ21がYES
(エンジン始動後に暖気運転が十分に終わっていない状
態)と判別した場合、前記正負切換え回路13を後記詳
述のセンサ出力非測定状態に切り換える。また、コント
ローラ21がNO(エンジン始動後に暖気運転が十分に
終わっている状態)と判別した場合、前記正負切換え回
路13を後記詳述のセンサ出力測定状態に切り換える。
センサ素子2の作用)この非測定状態では、前述したよ
うに、雰囲気側酸素反応電極8が陽極になっているとと
もに、大気側酸素反応電極9が陰極になっている。
と、固体電解質部7を通して酸素の移動が起こり、固体
電解質部7を挟んで大気側酸素反応電極9側から雰囲気
側酸素反応電極8側へ酸素を汲み出す酸素ポンピング反
応が惹起される。そのため、センサ素子2がヒータ3に
より加熱されながら、この酸素ポンピング方向が大気側
酸素反応電極9側から雰囲気側酸素反応電極8側へ設定
されて酸素が雰囲気側酸素反応電極8側へ送られ、雰囲
気側酸素反応電極8側で保護層11の近傍の酸素濃度が
高まる。従って、保護層11に付着したカーボンの燃焼
は、低温度で生じ易くなって促進される。
ンサ素子2の作用)この測定状態では、前述したよう
に、雰囲気側酸素反応電極8が陰極になっているととも
に、大気側酸素反応電極9が陽極になっている。
と、固体電解質部7を通して酸素の移動が起こり、固体
電解質部7を挟んで雰囲気側酸素反応電極8側から大気
側酸素反応電極9側へ酸素を汲み出す酸素ポンピング反
応が惹起される。そのため、センサ素子2がヒータ3に
より加熱されながら、この酸素ポンピング方向が雰囲気
側酸素反応電極8側から大気側酸素反応電極9側へ設定
されて酸素が大気側酸素反応電極9側へ送られ、この両
電極8,9間で酸素分圧差が生じてその分圧差による起
電力が発生する。従って、この起電力変化に基づき、酸
素濃度を検出することができる。
(後記する他の技術的思想以外)を有する。 (イ) センサ出力測定状態で酸素濃度センサが本来的
に持つ酸素ポンピング反応の方向を、センサ出力非測定
状態で逆にして、雰囲気側酸素反応電極8側で保護層1
1の近傍の酸素濃度を高め、保護層11に付着したカー
ボンの燃焼を低温度で生じ易くして促進することができ
る。従って、既存のセンサ出力回路12に正負切換え回
路13を付加するだけの簡単な構成により、カーボンの
堆積や析出に対する対策を行って、センサ素子2へのカ
ーボンの付着を防止することができる。
熱しながら、上記(イ)にかかるセンサ出力非測定状態
での酸素ポンピング反応を行っているので、カーボンの
燃焼をより一層促進することができる。
吸気系に搭載した場合、エンジン始動直後のためにセン
サ素子温度が十分に上昇していない状態や、エンジン始
動後に暖気運転が十分に終わっていない状態で、上記
(イ)にかかるセンサ出力非測定状態での酸素ポンピン
グ反応を行っている。従って、カーボンの堆積や析出が
生じ易いこのような状態で、カーボンの燃焼をより一層
促進してセンサ素子2へのカーボンの付着を防止するこ
とができる。
も下記(イ)〜(ハ)のように構成してもよい。 (イ) 図4に示す第二実施形態の試験管型酸素濃度セ
ンサは、下記の点で前記第一実施形態と異なる。
層11内に埋設され、この保護層11自体がヒータ3と
しての機能をも果たしている。そのため、カーボン付着
部分である保護層11に加熱線3aが内蔵され、保護層
11の加熱効果を高めることができる。従って、カーボ
ンの燃焼をより一層促進することができる。
濃度センサに代えて積層型酸素濃度センサに応用する。
この積層型酸素濃度センサにおいては、固体電解質シー
トと大気導入孔用中間シートと基底材用シートとが順次
互いに重合され、固体電解質シートの雰囲気側面(外
面)に雰囲気側酸素反応電極が印刷されているととも
に、大気導入孔に面する固体電解質シートの大気側面
(内面)に大気側酸素反応電極が印刷されている。この
雰囲気側酸素反応電極は保護層により被覆されている。
る所定条件1)の諸条件を任意に組み合わせてコントロー
ラ21を駆動制御する。また、図3に示すフローチャー
トにおける所定条件2)の諸条件を任意に組み合わせてコ
ントローラ21を駆動制御する。
きる技術的思想(請求項以外)を効果と共に記載する。 (イ) 請求項1または請求項3にかかる酸素濃度セン
サのカーボン除去方法において、センサ素子2は雰囲気
側酸素反応電極8を被覆する保護層11を有している。
従って、電極8を保護することができるとともに、この
保護層11へのカーボンの付着を防止することができ
る。
酸素濃度センサのカーボン除去装置において、センサ素
子2は雰囲気側酸素反応電極8を被覆する保護層11を
有している。従って、電極8を保護することができると
ともに、この保護層11へのカーボンの付着を防止する
ことができる。
て、所定条件に応じて切換え回路13をセンサ出力測定
状態とセンサ出力非測定状態とのうちいずれの状態に切
り換えるかを判別する制御手段を備えた。従って、カー
ボンの堆積や析出が生じ易い状態で、カーボンの燃焼を
より一層促進してセンサ素子2へのカーボンの付着を防
止することができる。
は雰囲気側酸素反応電極8を被覆する保護層11を有
し、ヒータ3はこの保護層11内に埋設されている。従
って、電極8を保護することができるとともに、カーボ
ンの燃焼をより一層促進することができる。
ン除去方法及びその装置によれば、センサ出力測定状態
で酸素濃度センサが本来的に持つ酸素ポンピング反応の
方向を、センサ出力非測定状態で逆にして、雰囲気側酸
素反応電極側で酸素濃度を高め、雰囲気側酸素反応電極
側に付着したカーボンの燃焼を低温度で生じ易くして促
進し、センサ素子へのカーボンの付着を防止することが
できる。また、センサ素子をヒータにより加熱した場合
には、カーボンの燃焼をより一層促進することができ
る。さらに、センサ出力測定状態とセンサ出力非測定状
態とに切り換えるための切換え回路を既存のセンサ出力
回路に付加するだけの簡単な構成により、カーボンの堆
積や析出に対する対策を行うことができる。
いてセンサ素子及びヒータを示す概略断面図並びにそれ
らに接続した電気ブロック回路図である。
トローラによる制御用フローチャートである。
トローラによる制御用フローチャートである。
いてセンサ素子及びヒータを示す概略断面図である。
タ、7…固体電解質部、8…雰囲気側酸素反応電極、9
…大気側酸素反応電極、11…保護層、12…センサ出
力回路、13…切換え回路。
Claims (4)
- 【請求項1】 燃焼ガス雰囲気に接触し得る固体電解質
部の雰囲気側面に雰囲気側酸素反応電極を形成するとと
もに、燃焼ガス雰囲気と遮断した大気側に面する固体電
解質部の大気側面に大気側酸素反応電極を形成したセン
サ素子を備えた酸素濃度センサにあって、その固体電解
質部に電圧を加えて電流を流すことにより、固体電解質
部を通して酸素の移動を起こし、固体電解質部を挟んで
一方の酸素反応電極側から他方の酸素反応電極側へ酸素
を汲み出す酸素ポンピング反応を惹起させる場合、 その酸素ポンピング方向を大気側酸素反応電極側から雰
囲気側酸素反応電極側へ設定して酸素を雰囲気側酸素反
応電極側へ送り、雰囲気側酸素反応電極側に付着したカ
ーボンの燃焼を促進することを特徴とする酸素濃度セン
サにおけるカーボン除去方法。 - 【請求項2】 燃焼ガス雰囲気に接触し得る固体電解質
部の雰囲気側面に雰囲気側酸素反応電極を形成するとと
もに、燃焼ガス雰囲気と遮断した大気側に面する固体電
解質部の大気側面に大気側酸素反応電極を形成したセン
サ素子を備えた酸素濃度センサにおいて、 前記雰囲気側酸素反応電極を陰極にするとともに大気側
酸素反応電極を陽極にするセンサ出力測定状態と、雰囲
気側酸素反応電極を陽極にするとともに大気側酸素反応
電極を陰極にするセンサ出力非測定状態とに切り換え得
る切換え回路を有し、このいずれの状態にあっても固体
電解質部に電圧を加えて電流を流すセンサ出力回路を備
えたことを特徴とする酸素濃度センサにおけるカーボン
除去装置。 - 【請求項3】 燃焼ガス雰囲気に接触し得る固体電解質
部の雰囲気側面に雰囲気側酸素反応電極を形成するとと
もに、燃焼ガス雰囲気と遮断した大気側に面する固体電
解質部の大気側面に大気側酸素反応電極を形成したセン
サ素子を備えた酸素濃度センサにあって、その固体電解
質部に電圧を加えて電流を流すことにより、固体電解質
部を通して酸素の移動を起こし、固体電解質部を挟んで
一方の酸素反応電極側から他方の酸素反応電極側へ酸素
を汲み出す酸素ポンピング反応を惹起させる場合、 前記センサ素子を加熱しながら、この酸素ポンピング方
向を大気側酸素反応電極側から雰囲気側酸素反応電極側
へ設定して酸素を雰囲気側酸素反応電極側へ送り、雰囲
気側酸素反応電極側に付着したカーボンの燃焼を促進す
ることを特徴とする酸素濃度センサにおけるカーボン除
去方法。 - 【請求項4】 請求項2に記載した酸素濃度センサは、
センサ素子を加熱するヒータを備えていることを特徴と
する酸素濃度センサにおけるカーボン除去装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8081297A JPH09274008A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 酸素濃度センサにおけるカーボン除去方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8081297A JPH09274008A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 酸素濃度センサにおけるカーボン除去方法及びその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09274008A true JPH09274008A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13742466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8081297A Pending JPH09274008A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 酸素濃度センサにおけるカーボン除去方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09274008A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10844767B2 (en) * | 2018-11-13 | 2020-11-24 | Hyundai Motor Company | Device and method for removing carbon from oxygen sensor |
-
1996
- 1996-04-03 JP JP8081297A patent/JPH09274008A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10844767B2 (en) * | 2018-11-13 | 2020-11-24 | Hyundai Motor Company | Device and method for removing carbon from oxygen sensor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20040323 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20080711 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081209 |