JPS58105014A - エンジンの空燃比測定装置 - Google Patents
エンジンの空燃比測定装置Info
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- JPS58105014A JPS58105014A JP56204779A JP20477981A JPS58105014A JP S58105014 A JPS58105014 A JP S58105014A JP 56204779 A JP56204779 A JP 56204779A JP 20477981 A JP20477981 A JP 20477981A JP S58105014 A JPS58105014 A JP S58105014A
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- JP
- Japan
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- oxygen
- voltage
- air
- fuel ratio
- output
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- 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
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
-
- 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
- F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
- F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
- F02D41/1476—Biasing of the sensor
-
- 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
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- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
- F02D41/1479—Using a comparator with variable reference
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- 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
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主として自動車エンジンの排気中の酸素濃度を
検出することにより、吸入混合気の空燃比を測定する装
置の改良に関1vる。
検出することにより、吸入混合気の空燃比を測定する装
置の改良に関1vる。
エンジンの排気中の酸素a度は、吸入混合気の空燃比と
密接な相関関係をもっており、理論空燃比J−りも薄い
混合気を機関に供給すると、排気中には燃焼に関与しな
い酸素が希薄状態に応じて存在するし、逆に濃い混合気
を供給したときは燃料の燃焼に必要な酸素が不足するの
で排気中の酸素はほどんど皆無になる。
密接な相関関係をもっており、理論空燃比J−りも薄い
混合気を機関に供給すると、排気中には燃焼に関与しな
い酸素が希薄状態に応じて存在するし、逆に濃い混合気
を供給したときは燃料の燃焼に必要な酸素が不足するの
で排気中の酸素はほどんど皆無になる。
したがって、排気中の酸素濃隘を検出りることにより、
結果的に空燃比を判別することが可能と−2− なるのてあり、ぞこでJJI気系に酸素セン4ノを取り
何+1 、機関に供給する混合気の空燃化を理論空燃比
に正確にフィードバック制御覆るようにした空燃比制御
1Rが提案された。
結果的に空燃比を判別することが可能と−2− なるのてあり、ぞこでJJI気系に酸素セン4ノを取り
何+1 、機関に供給する混合気の空燃化を理論空燃比
に正確にフィードバック制御覆るようにした空燃比制御
1Rが提案された。
とくに、ごの空燃比制御1R回は、す1気中のl−I
C。
C。
COなと未燃物質を酸化する機能と、NOxを還元覆る
機能とを併有する三元触媒を備える場合に不可欠であっ
て、三元触媒の作動点である理論空燃比となるように排
気の総合空燃比を制御し、エンジンから排出される有害
成分の大幅なid減を実現】るもので゛ある。
機能とを併有する三元触媒を備える場合に不可欠であっ
て、三元触媒の作動点である理論空燃比となるように排
気の総合空燃比を制御し、エンジンから排出される有害
成分の大幅なid減を実現】るもので゛ある。
口の酸素′a磨を測定するセンサとして、理論空燃比を
境として出力特性が急激に変化し、すなわち、月1気中
に酸素が含まれるか否かによって出力電圧が鋭・(〜γ
らあがる特性をもつ酸素センサが本出粕人によって開発
されており、このうち、とくにセンサーが薄い膜j(Q
で゛あって、内部に基準酸素電極を〜bつヒータ付き膜
構造型酸素センサは、−1−常に小型で高性能であるた
め、現在、広範囲に利用されコニうとしている。
境として出力特性が急激に変化し、すなわち、月1気中
に酸素が含まれるか否かによって出力電圧が鋭・(〜γ
らあがる特性をもつ酸素センサが本出粕人によって開発
されており、このうち、とくにセンサーが薄い膜j(Q
で゛あって、内部に基準酸素電極を〜bつヒータ付き膜
構造型酸素センサは、−1−常に小型で高性能であるた
め、現在、広範囲に利用されコニうとしている。
−3−
いj:、例えば特ff)][If−154164191
号などに開示されているこの酸素セン(Jについて、第
1図へ・第3図によ−)て説明りる。
号などに開示されているこの酸素セン(Jについて、第
1図へ・第3図によ−)て説明りる。
第1図において、排気ガスの流入する小孔1を備λたル
ーバ2の内部にセンサ本体3が設置され、センサ本体3
からヒータ用リード線4、センサ用リード線5及びアー
ス用リード線6が取り出されている。各リード線4〜6
はムライ1へ絶縁筒7、充填剤8等によってホルダ10
に対して絶縁さね、二Iネタタ9まで到達ゴる。このじ
−タ(J M素pンリのうちの先端部分、tなわら△−
八へ 線からh側の部分のみが1」1気管に挿入される
。第2図Δ。
ーバ2の内部にセンサ本体3が設置され、センサ本体3
からヒータ用リード線4、センサ用リード線5及びアー
ス用リード線6が取り出されている。各リード線4〜6
はムライ1へ絶縁筒7、充填剤8等によってホルダ10
に対して絶縁さね、二Iネタタ9まで到達ゴる。このじ
−タ(J M素pンリのうちの先端部分、tなわら△−
八へ 線からh側の部分のみが1」1気管に挿入される
。第2図Δ。
Bはl?ンリ本体3の拡大図であ−)で、下部アルミナ
基板12ど下部アルミナ基板13との間に後述する固体
電解質16の活着を促ずために加熱する白金線ヒータ1
4(ヒータ用リード線4及びアース用リード線6に接続
)が設置され−Cいる。また土部アルミナ基板12の上
に基準酸素極15(センサ用リード1ItA5に接続>
l粟イΔン電導1’tの固体電解質16、白金電極(酸
素測定極)17(アー 4 − 一ス用リード#6に接続)が順次病状に構成されている
。
基板12ど下部アルミナ基板13との間に後述する固体
電解質16の活着を促ずために加熱する白金線ヒータ1
4(ヒータ用リード線4及びアース用リード線6に接続
)が設置され−Cいる。また土部アルミナ基板12の上
に基準酸素極15(センサ用リード1ItA5に接続>
l粟イΔン電導1’tの固体電解質16、白金電極(酸
素測定極)17(アー 4 − 一ス用リード#6に接続)が順次病状に構成されている
。
そし゛(、暴tfll!索4U 15 、固体電解質1
6及び白金N極17を保護層18が覆っている。なお保
護層18は、白金電極17等を有効に保護しかつ排気ガ
ス中のM素分子が容易に通過できる程度の細孔が多数存
在1−るものであり、例えばカルシウム、ジル1ネート
の粉体をブラズン溶射して作る。
6及び白金N極17を保護層18が覆っている。なお保
護層18は、白金電極17等を有効に保護しかつ排気ガ
ス中のM素分子が容易に通過できる程度の細孔が多数存
在1−るものであり、例えばカルシウム、ジル1ネート
の粉体をブラズン溶射して作る。
このようなヒータ付酸素セン十)においては、セン1ブ
周囲の被検ガス中((j1気ガス)の酸素分圧と基準酸
素極15の酸素分圧との比較により、被検ガス中のM索
濃度を検出すなわち、比較酸素濃度に応じ゛C固体電解
質16が大きな起電力を発生するが、この際基準酸素極
15に、被検ガス側から基準となる酸素を供給する必要
がある。このために、逆に白金電極17から基準酸素極
15へ上記固体電解質16に電流を流すこ、とにJ、す
、被検ガス中から酸素イオンを取り込む性質を利用し、
セン4」−用リード線5〈+側)とアース用リード線6
(−側)どの間に微小電流を流すことにより、被検が−
5 − ス側に含まれるFi!素イAンを基11!−11!I極
15に取り込み、基準酸素極15のN素分圧を、はぼ一
定に保つJ、うに構成されている。
周囲の被検ガス中((j1気ガス)の酸素分圧と基準酸
素極15の酸素分圧との比較により、被検ガス中のM索
濃度を検出すなわち、比較酸素濃度に応じ゛C固体電解
質16が大きな起電力を発生するが、この際基準酸素極
15に、被検ガス側から基準となる酸素を供給する必要
がある。このために、逆に白金電極17から基準酸素極
15へ上記固体電解質16に電流を流すこ、とにJ、す
、被検ガス中から酸素イオンを取り込む性質を利用し、
セン4」−用リード線5〈+側)とアース用リード線6
(−側)どの間に微小電流を流すことにより、被検が−
5 − ス側に含まれるFi!素イAンを基11!−11!I極
15に取り込み、基準酸素極15のN素分圧を、はぼ一
定に保つJ、うに構成されている。
第53図は、このようなヒータ(=3酸素セン4Jに対
1)てヒータ電圧及びセンサー流し込み電流を制御−す
る回路を示すものである。19は12V電源、20はヒ
ータ付酸素センサーのヒータ部(第2図の14に相当)
21(よヒータ伺き酸素センサのセンサ部(w12図の
15〜17に相当)、22はエンジンの運転状態を検知
し制御する制御回路で、エンジンの回転速度、燃利噴躬
のパルス幅、吸入室気早、吸入負圧、絞り弁開度等の情
報から、高負荷運転状態であるか、その他の中、低負荷
運転状態であるかを判別して端子23から出ノJづる。
1)てヒータ電圧及びセンサー流し込み電流を制御−す
る回路を示すものである。19は12V電源、20はヒ
ータ付酸素センサーのヒータ部(第2図の14に相当)
21(よヒータ伺き酸素センサのセンサ部(w12図の
15〜17に相当)、22はエンジンの運転状態を検知
し制御する制御回路で、エンジンの回転速度、燃利噴躬
のパルス幅、吸入室気早、吸入負圧、絞り弁開度等の情
報から、高負荷運転状態であるか、その他の中、低負荷
運転状態であるかを判別して端子23から出ノJづる。
まずヒータ電圧について言えば、高負旬運転のど2\は
端子23がハイレベルどなり、トランジスタ24は轡通
しC1−ランジスタ25がOFFとなる1゜従ってこの
高負荷時には酸素センサヒータ部20へは、電源19か
らの電圧が抵抗26を介して印加され、これにより高排
気温時にヒータ発熱量を−〇 − 減じてセン号素子部の過胃温を防ぐ。これに対しで中、
低負荷運転時には、端子23からの出力はローレベルど
41す、1〜ランジスタ24がOFFとなり、1ヘラン
ジスタ25のベース電位はハイインピーダンスとなって
導通する。このため、電源19のYi圧は、1〜ランジ
スタ25を経由する分と、抵抗26を経由する分に分流
されるが、双方ともヒータ部20へ印加される。このた
めヒータ発熱量は高負荷運転時よりも増大し、エンジン
負荷の小さい低排気温時においても、酸素センサが充分
作#Jづるようセン号素子部の温度を^渇(600℃以
ト)に保持する。
端子23がハイレベルどなり、トランジスタ24は轡通
しC1−ランジスタ25がOFFとなる1゜従ってこの
高負荷時には酸素センサヒータ部20へは、電源19か
らの電圧が抵抗26を介して印加され、これにより高排
気温時にヒータ発熱量を−〇 − 減じてセン号素子部の過胃温を防ぐ。これに対しで中、
低負荷運転時には、端子23からの出力はローレベルど
41す、1〜ランジスタ24がOFFとなり、1ヘラン
ジスタ25のベース電位はハイインピーダンスとなって
導通する。このため、電源19のYi圧は、1〜ランジ
スタ25を経由する分と、抵抗26を経由する分に分流
されるが、双方ともヒータ部20へ印加される。このた
めヒータ発熱量は高負荷運転時よりも増大し、エンジン
負荷の小さい低排気温時においても、酸素センサが充分
作#Jづるようセン号素子部の温度を^渇(600℃以
ト)に保持する。
一方、Fif2素レンリ一部21への流し込み電流はυ
1気中に含まれる酸素ゼオ211度並びに排気温度によ
り増減され、基準酸素極15に取り込んだ酸素イオンの
拡散度合いの大きいときほど電流値を増加し、基準酸素
分圧をほぼ一定に保つのである。
1気中に含まれる酸素ゼオ211度並びに排気温度によ
り増減され、基準酸素極15に取り込んだ酸素イオンの
拡散度合いの大きいときほど電流値を増加し、基準酸素
分圧をほぼ一定に保つのである。
このため制御回路22の端子27から出ツノされる運転
状態を高負荷・中負荷・低負荷の3種類に判別した信号
によって、まず比較側に多くの酸素が−7− 存在づるためkM素拡散度合いの低い希薄空燃比時には
一定の小電流、これに対して拡散しゃすい過濃側空燃比
時にはでのうちでも比較的拡散しにくい排気イに温時す
なわち低0荷時がら順々に温度が高まるに従−)て電流
値を段階的に増づ−1っj:り第4図に示すように酸素
上ンサ流し込み電流が決定される。先ず、低負荷時に(
よ端子27の出力はハイレベルとなり、トランジスタ2
8が導通し、n、た電源29の電圧はダイオード3oの
)I J#通にJ:、りそのまま1−ランジスタ31の
ベースに印加され、これを導通させる。これによってセ
ンナ部21へは、電源32からの電圧を、抵抗33と抵
抗3/1.35.36の並列合成抵抗で分圧した電Iモ
(VR1)をもとに、次の式で表わされる電流が供給さ
れる ISl・・(VRl−センサ出力)/抵抗37ト(電源
32−センナ出力)/抵抗38・・・・・・・・・(1
)次に中負荷運転状態時には端子27の出力はハイイン
ピーダンスどなる。このため、電Wlii 29の電圧
は、トランジスタ31を導通さlる。しかし、−8− 1〜ランジスタ28のベース電位は、トランジスタ28
が導通するにWる電圧が印加されないため!ヘラレジス
タ28はOFFどなる。従ってVR2は、電源32の電
圧を抵抗33と抵抗35.36の並列合成抵抗で分圧し
た電圧となる。ここで電流l52Lt、前記(1) 式
’7) V R1ヲV R2ニM キ換λた箭どなる。
状態を高負荷・中負荷・低負荷の3種類に判別した信号
によって、まず比較側に多くの酸素が−7− 存在づるためkM素拡散度合いの低い希薄空燃比時には
一定の小電流、これに対して拡散しゃすい過濃側空燃比
時にはでのうちでも比較的拡散しにくい排気イに温時す
なわち低0荷時がら順々に温度が高まるに従−)て電流
値を段階的に増づ−1っj:り第4図に示すように酸素
上ンサ流し込み電流が決定される。先ず、低負荷時に(
よ端子27の出力はハイレベルとなり、トランジスタ2
8が導通し、n、た電源29の電圧はダイオード3oの
)I J#通にJ:、りそのまま1−ランジスタ31の
ベースに印加され、これを導通させる。これによってセ
ンナ部21へは、電源32からの電圧を、抵抗33と抵
抗3/1.35.36の並列合成抵抗で分圧した電Iモ
(VR1)をもとに、次の式で表わされる電流が供給さ
れる ISl・・(VRl−センサ出力)/抵抗37ト(電源
32−センナ出力)/抵抗38・・・・・・・・・(1
)次に中負荷運転状態時には端子27の出力はハイイン
ピーダンスどなる。このため、電Wlii 29の電圧
は、トランジスタ31を導通さlる。しかし、−8− 1〜ランジスタ28のベース電位は、トランジスタ28
が導通するにWる電圧が印加されないため!ヘラレジス
タ28はOFFどなる。従ってVR2は、電源32の電
圧を抵抗33と抵抗35.36の並列合成抵抗で分圧し
た電圧となる。ここで電流l52Lt、前記(1) 式
’7) V R1ヲV R2ニM キ換λた箭どなる。
高負荷運転時には端子27の出力はローレベルとなり、
電源2つの電圧は、ダイオード30を介して、抵抗39
.40で分圧され1−ランジスタ28のベースに印加さ
れるが、電圧不足のためトランジスタ28はOFFとな
り、またトランジスタ31は2つのN源電圧がダイオー
ド30を介して流れた分だしり低下するためOF Fと
なる。従っT V R,3ハ、’Mm32+7)lIE
を抵抗33と36で分圧した電圧となる。rs3は(1
)式のVRIをVtで3に画き換えた値となる。
電源2つの電圧は、ダイオード30を介して、抵抗39
.40で分圧され1−ランジスタ28のベースに印加さ
れるが、電圧不足のためトランジスタ28はOFFとな
り、またトランジスタ31は2つのN源電圧がダイオー
ド30を介して流れた分だしり低下するためOF Fと
なる。従っT V R,3ハ、’Mm32+7)lIE
を抵抗33と36で分圧した電圧となる。rs3は(1
)式のVRIをVtで3に画き換えた値となる。
ココ’r:、VR1<VR2<VR3であるから、流し
込み電流は Isl <: ls2
<l53− 9 − (低負荷時)(中負荷時) (^負荷時)となり、第4
図で・示す通りとなる。
込み電流は Isl <: ls2
<l53− 9 − (低負荷時)(中負荷時) (^負荷時)となり、第4
図で・示す通りとなる。
どころでwS4図て゛は、酸素センリ出カ(センυ相リ
ード線5からの出力)が過濃側出力のどきは、前述のよ
うに制御した流し込み電流を供給し、希薄側では、常に
一定の流()込み電流を供給していることを示している
。これは前にも述べたJ:うに、希薄側では被検ガス中
に酸素が充分に存在して、基準酸素分圧に取り込んだ酸
素イオンが逃げ出しにくいためで、取り込みに必要な流
し込み電流は少なくてすむ。
ード線5からの出力)が過濃側出力のどきは、前述のよ
うに制御した流し込み電流を供給し、希薄側では、常に
一定の流()込み電流を供給していることを示している
。これは前にも述べたJ:うに、希薄側では被検ガス中
に酸素が充分に存在して、基準酸素分圧に取り込んだ酸
素イオンが逃げ出しにくいためで、取り込みに必要な流
し込み電流は少なくてすむ。
第3図の回路において、制御回路22の端子41から蓼
、裏、酸素Lンサの出カカ臼う現在過濃側出力(n−レ
ベル)であるが希薄側出力(ハイレベル)かの判別信5
コが出力され、1ヘランジスタ42(まこれに応じて希
薄側で導通となり、前記(1)式のセンサ流し込み電流
付加分をアースに落1′。
、裏、酸素Lンサの出カカ臼う現在過濃側出力(n−レ
ベル)であるが希薄側出力(ハイレベル)かの判別信5
コが出力され、1ヘランジスタ42(まこれに応じて希
薄側で導通となり、前記(1)式のセンサ流し込み電流
付加分をアースに落1′。
これに対して過濃側ではトランジスタ42はOFFとな
り、上記作用を行なわず、電流をセンナへ流t、。
り、上記作用を行なわず、電流をセンナへ流t、。
−10−
したがって空燃比過濃側でのみセンナ流し込み電流が0
荷に応じて制御される。なお、空燃比過濃側て・あ−)
Cも、111気中に(J微小の酸素イオンが必ず存在し
く全ての混合気の燃焼が完全かつ確実に行なわれるどは
限らないため)、かつ基型F1索極15の必要酸素は微
量であるため、固体電解質16は微小の流し込み電流i
sにJ、す、所定の酸素イオンを111気中から取り込
むことができる。
荷に応じて制御される。なお、空燃比過濃側て・あ−)
Cも、111気中に(J微小の酸素イオンが必ず存在し
く全ての混合気の燃焼が完全かつ確実に行なわれるどは
限らないため)、かつ基型F1索極15の必要酸素は微
量であるため、固体電解質16は微小の流し込み電流i
sにJ、す、所定の酸素イオンを111気中から取り込
むことができる。
そして、Jjl気中の酸素温度が空燃比の希薄側と過1
農側で大きく変化すると、M準酸素極15の基t%!酸
素分nと被検ガス(υ1気)中の醗39 aft! 1
.fの比較にdういて、比較酸素が存在しないときに基
準酸素1fi 15と白金電極17との間に大きな起電
力を発生し、これが酸素センサ検出値として取り出され
る。流し込み電流lsは発生起電力に比べて微小のため
、これによるセンサ出力の変化は無視できるほど小さく
、出力特性に及ぽ゛す影響はない。
農側で大きく変化すると、M準酸素極15の基t%!酸
素分nと被検ガス(υ1気)中の醗39 aft! 1
.fの比較にdういて、比較酸素が存在しないときに基
準酸素1fi 15と白金電極17との間に大きな起電
力を発生し、これが酸素センサ検出値として取り出され
る。流し込み電流lsは発生起電力に比べて微小のため
、これによるセンサ出力の変化は無視できるほど小さく
、出力特性に及ぽ゛す影響はない。
なd31−ランジスタ43とツ1ナーダイオード44
L、J端子41からの出力を反転し、■−ニタランブ/
I6を過濃側で点灯し、希薄側でOFFとなる− 1
1 − J:うに作動さける。
L、J端子41からの出力を反転し、■−ニタランブ/
I6を過濃側で点灯し、希薄側でOFFとなる− 1
1 − J:うに作動さける。
しかしながら、このJ、うな従来の」ンジンの空燃化測
定装置にあ−)では、測定側の白金電極17から基準酸
素極15へ絶えず微小電流を流し込んで酸素〜イオンを
取り込むようにな−)でいたため、とくにli+気中の
酸素ali!度が高い減速運転が長時間継続したような
ときは、基準酸素極15側が取り込まれた酸素分子にj
:って内圧が上がりJさ、基準酸素極近傍においてアル
ミナ基板部分からセンサ部分が場合ににっては剥頗1を
起こし、酸素tごンリどしての機能をなさなくなるとい
う問題点があった。
定装置にあ−)では、測定側の白金電極17から基準酸
素極15へ絶えず微小電流を流し込んで酸素〜イオンを
取り込むようにな−)でいたため、とくにli+気中の
酸素ali!度が高い減速運転が長時間継続したような
ときは、基準酸素極15側が取り込まれた酸素分子にj
:って内圧が上がりJさ、基準酸素極近傍においてアル
ミナ基板部分からセンサ部分が場合ににっては剥頗1を
起こし、酸素tごンリどしての機能をなさなくなるとい
う問題点があった。
この発明【、Il、このような問題を解決Jる、Jなわ
ち酸素ヒン+1部の剥離を防止することを目的とするも
ので、酸素セン1ノの出力にもとづき、空燃比が理論空
燃比よりもillいときは酸素センサ出力から一定電圧
を差し引いたものを、J:た薄いとさは酸素センサ出力
に一定電圧を加えたものをイれぞれ平滑し、この平滑電
圧が11−のどさは平滑電圧に比例した電流を酸素しン
リ−から流し出し、負の−12− どき(j平滑電圧の絶対値に比例りる電流を逆に酸素し
ンリに流し込むことにより、基準酸素極側のFF1tt
(分圧を常に一定に保つようにしたものである。
ち酸素ヒン+1部の剥離を防止することを目的とするも
ので、酸素セン1ノの出力にもとづき、空燃比が理論空
燃比よりもillいときは酸素センサ出力から一定電圧
を差し引いたものを、J:た薄いとさは酸素センサ出力
に一定電圧を加えたものをイれぞれ平滑し、この平滑電
圧が11−のどさは平滑電圧に比例した電流を酸素しン
リ−から流し出し、負の−12− どき(j平滑電圧の絶対値に比例りる電流を逆に酸素し
ンリに流し込むことにより、基準酸素極側のFF1tt
(分圧を常に一定に保つようにしたものである。
以下、本発明を実施例に基づいで説明する。
第5図の実施例にaメいて、60は酸素Lンザ基準酷索
極15と白金電極(1!i素測定極)17側との間に発
生Jるセンサ出力を増幅゛する増幅器で、この増幅値を
比較器61によって基準設定値と比較する。
極15と白金電極(1!i素測定極)17側との間に発
生Jるセンサ出力を増幅゛する増幅器で、この増幅値を
比較器61によって基準設定値と比較する。
比較器61は設定値どの比較により、酸素センサ出力が
濃側でハイレベルの信号、薄側でローレベルの信号をそ
れぞれ出力する。
濃側でハイレベルの信号、薄側でローレベルの信号をそ
れぞれ出力する。
この比較器61の出ノ〕は、分圧抵抗68を介して増幅
器69と70によって取り出され、これら両111幅器
69.70の増幅用ツノはフィードバック増幅器71に
イれぞれ入力する。
器69と70によって取り出され、これら両111幅器
69.70の増幅用ツノはフィードバック増幅器71に
イれぞれ入力する。
フィードバック増幅器71の負側端子には増幅器690
出力△が、また正側端子にtま増幅器70の出力13が
それぞれ入力するのであるが、同時に1111記センリ
出力を取り出1増幅器60の出力VS−13− もこの正側GK:了に入力さける。
出力△が、また正側端子にtま増幅器70の出力13が
それぞれ入力するのであるが、同時に1111記センリ
出力を取り出1増幅器60の出力VS−13− もこの正側GK:了に入力さける。
ぞしで、増幅器71の出力は入力側へフィードバック抵
抗72を介してフィードバックされ、したがってフィー
ドバック増幅器71の出力値と()では、Lンυ出力V
Sに一定電圧ΔV(分IF抵抗68にJ、る差分)を加
えたものとなり、これが抵抗73を介してIンデンサ7
/Iに充電される。
抗72を介してフィードバックされ、したがってフィー
ドバック増幅器71の出力値と()では、Lンυ出力V
Sに一定電圧ΔV(分IF抵抗68にJ、る差分)を加
えたものとなり、これが抵抗73を介してIンデンサ7
/Iに充電される。
この充電電圧Vaは」−記(V+△V)を11清しIこ
電F1−となる。
電F1−となる。
ここで、一定電圧△Vは、空燃比の過濃側と希薄側で変
化する。これは第6図にも示すが、比較器61の出力が
ハイレベルとなるとき(J増幅器69の出力Δが他方の
増幅器70の出力BJ、りも人きくなり、逆にI]−レ
ベル(マイブス)のどさ(まB >△どなるためで△V
=B−Aは空燃比濃側でマイナス、薄側でプラスと<i
るのである。
化する。これは第6図にも示すが、比較器61の出力が
ハイレベルとなるとき(J増幅器69の出力Δが他方の
増幅器70の出力BJ、りも人きくなり、逆にI]−レ
ベル(マイブス)のどさ(まB >△どなるためで△V
=B−Aは空燃比濃側でマイナス、薄側でプラスと<i
るのである。
したがって平滑電流Vaは、空燃比濃側で、センリ出カ
ー(△V>、S側でセンサ出力→(△V)どなる。(た
だしく△v):絶対値を示す。尚、トン4ノ出力の絶対
値は、濃側と薄側とで常に同じ−14− (1自にイ「るどは限Iうく丁い。) 一方、基準酸素極155に8![素イオンを取り込むl
Jめに、−1b1シ電極15ど17間に演算増幅器6F
〕からけン1す流し込み電流ISが供給される。
ー(△V>、S側でセンサ出力→(△V)どなる。(た
だしく△v):絶対値を示す。尚、トン4ノ出力の絶対
値は、濃側と薄側とで常に同じ−14− (1自にイ「るどは限Iうく丁い。) 一方、基準酸素極155に8![素イオンを取り込むl
Jめに、−1b1シ電極15ど17間に演算増幅器6F
〕からけン1す流し込み電流ISが供給される。
この増幅器65(j前記−]ンデンリ74からのili
ン骨電ff、 V aが1=ンリアースにり・1してプ
ラスのどきはでの宵月\/ン1に比例づる負の電流(−
11sを出力、づなわち酸素センサ電極15.17間か
ら電流を流し出し、ンイナスのどきは同じく電圧V8の
絶ズ・1値(=1L例づるalの電流(L−>Isを出
力、”J <jわら電(セ15.17間に電流を流し込
む3゜このときの流し込1ノ、流し出し電流を平滑電圧
Vaに比例さUるめに、2つの増幅器62と633が電
流Isの分n:抵抗67を経てのArt II出力を検
出し、この出力差分を差動増幅器64で増幅し−(前記
増幅器615(こフィードバックしている。
ン骨電ff、 V aが1=ンリアースにり・1してプ
ラスのどきはでの宵月\/ン1に比例づる負の電流(−
11sを出力、づなわち酸素センサ電極15.17間か
ら電流を流し出し、ンイナスのどきは同じく電圧V8の
絶ズ・1値(=1L例づるalの電流(L−>Isを出
力、”J <jわら電(セ15.17間に電流を流し込
む3゜このときの流し込1ノ、流し出し電流を平滑電圧
Vaに比例さUるめに、2つの増幅器62と633が電
流Isの分n:抵抗67を経てのArt II出力を検
出し、この出力差分を差動増幅器64で増幅し−(前記
増幅器615(こフィードバックしている。
41お、この平揖電f「V aど流し込みあるい1.1
流し出し電流Isの比例定数1〈は、例えば第7図のJ
、うに、O−・K 〉−1の範1川どする、。
流し出し電流Isの比例定数1〈は、例えば第7図のJ
、うに、O−・K 〉−1の範1川どする、。
次(こ第6図を参照しながJう作用をシ2明する。
−15−
JJI気中のM索11度に応じて、ヒシ勺出ノiVsは
、空燃比南側(高< 、 iiJ側(゛低くなる。
、空燃比南側(高< 、 iiJ側(゛低くなる。
化較器61 t、+:これを検出して濃側でハイしノベ
ル、薄側で゛[1−レベルの電圧を出力づ−る。
ル、薄側で゛[1−レベルの電圧を出力づ−る。
したか−)でフィードバック増幅器71の出力【J1空
燃比濶側でゼンリー電j、*:、 V sから一定電圧
△Vを差し引いた・bの、薄側では逆にセンリ電JTF
I V sに一定電圧△Vを加えた゛重圧を出力でる。
燃比濶側でゼンリー電j、*:、 V sから一定電圧
△Vを差し引いた・bの、薄側では逆にセンリ電JTF
I V sに一定電圧△Vを加えた゛重圧を出力でる。
この出力を]ンデンリ7/Iで平滑づると点線で示4よ
う41平81電圧Va/J<冑られる。
う41平81電圧Va/J<冑られる。
甲?l′l電月−V aが1イーノースのどきはこれに
−しどづ゛いて演c?増幅器65は正の電at、すなわ
ち差動増幅器64からのフィー1−バックに」、すVa
t、1比例制御される流し込み電流(+)Isを基準酸
素極15へど出ノ〕Jる。
−しどづ゛いて演c?増幅器65は正の電at、すなわ
ち差動増幅器64からのフィー1−バックに」、すVa
t、1比例制御される流し込み電流(+)Isを基準酸
素極15へど出ノ〕Jる。
また、平滑電圧VaがプラスのときIJi、演τ塁増幅
器6!′5は負の電流、寸なわら基1II−酸素極15
から逆にvaの絶対舶に比例する電流(−)ISf−流
し出す。
器6!′5は負の電流、寸なわら基1II−酸素極15
から逆にvaの絶対舶に比例する電流(−)ISf−流
し出す。
この酸素セン1ノの出力に−t)とづい−C空燃比をノ
ー 1G − イードバック制御しCいるときは、制御される空燃比は
]II!論空論比燃比にして濃薄を繰り返すので、結局
、基甲酸素極15にtJニ一定電流が交りに流し込まれ
たり、流し出されたりする。
ー 1G − イードバック制御しCいるときは、制御される空燃比は
]II!論空論比燃比にして濃薄を繰り返すので、結局
、基甲酸素極15にtJニ一定電流が交りに流し込まれ
たり、流し出されたりする。
前にも述べた通り、M準酸素極15への電流の流し込・
7ノににり酸素分子が取り込まれるのであるが、逆に流
1ノ出Jことは酸素イオンを放出(拡散)させることを
愚昧し、この結果、上記のように交ひに電流の流し込み
、流し出しを行うど、基準酸素極15におし」る酸素分
圧の増大を防止できるのである。
7ノににり酸素分子が取り込まれるのであるが、逆に流
1ノ出Jことは酸素イオンを放出(拡散)させることを
愚昧し、この結果、上記のように交ひに電流の流し込み
、流し出しを行うど、基準酸素極15におし」る酸素分
圧の増大を防止できるのである。
とくにこの場合、MUM素極15のM索分圧が小さくイ
すれば、酸素セン4ノの出ノJの平均(平滑型F1−V
aに3・(応)はマイJス側に出るため、これをVaよ
り検知して基準酸素極15に酸素を流し込み、基準酸素
1iii 15の酸素分圧が人になれば酸素センサの出
力の平均(平滑電圧Va )はプラス側に出るため、こ
れをVaより検知して基¥酸素極コ55よりI9晃を流
し出すことにより、基準酸素極]5の酸素弁F1を常に
一定に保つことができる。
すれば、酸素セン4ノの出ノJの平均(平滑型F1−V
aに3・(応)はマイJス側に出るため、これをVaよ
り検知して基準酸素極15に酸素を流し込み、基準酸素
1iii 15の酸素分圧が人になれば酸素センサの出
力の平均(平滑電圧Va )はプラス側に出るため、こ
れをVaより検知して基¥酸素極コ55よりI9晃を流
し出すことにより、基準酸素極]5の酸素弁F1を常に
一定に保つことができる。
−17−
このため、酸素ヒンVの出力レベルが−1−干【こ変動
することもなくなる。
することもなくなる。
<rお、甲ifj電圧Vaに対りる流し込み電流1sの
関係は、第7図の一次的tlVa−1s特1ノ1に変え
て第8図のように二次的に変化りる開数にもどづ<Va
−Is特1gをuFl (=Jづることもできる。
関係は、第7図の一次的tlVa−1s特1ノ1に変え
て第8図のように二次的に変化りる開数にもどづ<Va
−Is特1gをuFl (=Jづることもできる。
また、第0図のにうに、Q?r t!1線の原貞をつ1
)シ、平滑電圧Vaに対して、電流Isの流し出しJ、
りも流し込み領域を若干拡大すると、拮準F19素極1
5)の酸素濶庭を確実にゼl]よりもわずかに高い一定
110に保−(る1゜ どころで十配甲滑電Iモvaの決定部分(こ変え−(、
空燃比濃側判111i時に1ユセン号電圧Vsと一定の
負電圧−’J rどのh[1締平均、希辞側判断時には
同じ<VSど一定の正電圧VL との加算平均を平滑
化するこ−とによ−)てVaを決定してもにい。
)シ、平滑電圧Vaに対して、電流Isの流し出しJ、
りも流し込み領域を若干拡大すると、拮準F19素極1
5)の酸素濶庭を確実にゼl]よりもわずかに高い一定
110に保−(る1゜ どころで十配甲滑電Iモvaの決定部分(こ変え−(、
空燃比濃側判111i時に1ユセン号電圧Vsと一定の
負電圧−’J rどのh[1締平均、希辞側判断時には
同じ<VSど一定の正電圧VL との加算平均を平滑
化するこ−とによ−)てVaを決定してもにい。
なお、この実施例ではアナログ回路を用いたがデジタル
回路を用いて、空燃比の判定、平滑型11Va及び流し
込み、流し出し電流Isの決定をおこなっても同じ効采
が得られる。
回路を用いて、空燃比の判定、平滑型11Va及び流し
込み、流し出し電流Isの決定をおこなっても同じ効采
が得られる。
−18−
以−1説明のJ、うにこの光間は、廿ンリー出力を比較
電i=と比較した結果に基づいて廿ンサ出ノJプラス
定電圧、またはし・ンナ出力マイナス一定電圧を過去か
ら現在まで平滑化して得られる平滑電圧を求め、これに
応じて連続的にセン号への電流流し込み、まIこは、電
流流し出しをおこなうようにしたため、酸素レン+Jの
基準酸素極側の酸素分圧を(、[ぼ一定に保ち、内l[
増大による基板部分とセン号部分どの剥離を防ぐことが
でき、長期にわた−)で安定したセンサ出力特性を発揮
できるという効梁が得られる。
電i=と比較した結果に基づいて廿ンサ出ノJプラス
定電圧、またはし・ンナ出力マイナス一定電圧を過去か
ら現在まで平滑化して得られる平滑電圧を求め、これに
応じて連続的にセン号への電流流し込み、まIこは、電
流流し出しをおこなうようにしたため、酸素レン+Jの
基準酸素極側の酸素分圧を(、[ぼ一定に保ち、内l[
増大による基板部分とセン号部分どの剥離を防ぐことが
でき、長期にわた−)で安定したセンサ出力特性を発揮
できるという効梁が得られる。
第1図は従来の酸素センサの全体構造を示す断面図、第
2図Aはセンリ゛部分の拡大正面図、第2図Bは同じく
断面図、第3図はセンサ電流制御回路図、第4図はピン
リ流し込み電流の特性説明図である1、第5)図1et
本発明の実施例のセン号流し込み(流し出し)電流の制
御回路図、第6図はその111■11特竹の説明図、第
7図へ一第9図はぞれぞれ平滑N圧どセンリ流し込み電
流の特性説明図である。 −19− 3・・・ヒンリ本体、12.13・・・アルミプM板1
、15・・・M準酸素極、16・・・固体電解質、17
・・・白金電極(酸素測定1iIi)20・・・センサ
部、61・・・化較器、60,62.63・・・増幅器
、65・・・演算増幅器、69.70・・・増幅器、7
1・・・フィードバック増幅器、7/I川]ンfンリ −20− 第7図 5糺し込2+電i牝(工s) 5?it、し肥し電a紀 第8図 第9図 s 十 一2°O−100100200va
2図Aはセンリ゛部分の拡大正面図、第2図Bは同じく
断面図、第3図はセンサ電流制御回路図、第4図はピン
リ流し込み電流の特性説明図である1、第5)図1et
本発明の実施例のセン号流し込み(流し出し)電流の制
御回路図、第6図はその111■11特竹の説明図、第
7図へ一第9図はぞれぞれ平滑N圧どセンリ流し込み電
流の特性説明図である。 −19− 3・・・ヒンリ本体、12.13・・・アルミプM板1
、15・・・M準酸素極、16・・・固体電解質、17
・・・白金電極(酸素測定1iIi)20・・・センサ
部、61・・・化較器、60,62.63・・・増幅器
、65・・・演算増幅器、69.70・・・増幅器、7
1・・・フィードバック増幅器、7/I川]ンfンリ −20− 第7図 5糺し込2+電i牝(工s) 5?it、し肥し電a紀 第8図 第9図 s 十 一2°O−100100200va
Claims (2)
- (1)酸素測定極と基準酸素極との間に酸素イオン導電
性の固体電解質を挟持し、酸素測定極側を排気中にさら
した酸素センサを設【プ、酸素センサの発生起電力にも
とづいてエンジン空燃比を測定覆るようにした装置にお
いて、酸素センサの出力VSから空燃比が濃側か薄側か
を判別する手段と、空燃比濃側と判断したときは上記V
sよりも所定値だけ小さな値を、また薄側と判断したと
きはVSよりも所定値だり大きな値をそれぞれ平滑する
手段と、この平滑電圧Vaが基準レベルよりも大きいと
きLJ: V aに応じた電流を基準酸素極から流し出
し、逆に小ざいどきはVaに応じた電流を同じく流し込
む電流11611手段とを備えたことを特徴どするlr
−ンジンの空燃比測定装置。 - (2)電流制御1段は、空燃比が濃側か材側かを判断す
る手段かCうの信号を入力すると共に、酸素−1− センサの出力VSを入力するフィードバック増幅器と、
1j滑する1段の出力に応じて、この平滑電圧がセンサ
アースに対してプラスの時に平滑電圧に比例する負の電
流を出力し、マイナスの時に平滑電圧に比例する正の電
流を出力覆る演算増幅器とか1う構成されることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載のエンジンの空燃比測
定装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56204779A JPS58105014A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | エンジンの空燃比測定装置 |
US06/446,315 US4440621A (en) | 1981-12-18 | 1982-12-02 | System for detection of air/fuel ratio in IC engine by using oxygen sensor operated with supply of current |
EP82111193A EP0082372A3 (en) | 1981-12-18 | 1982-12-03 | System for detection of air/fuel ratio in ic engine by using oxygen sensor operated with supply of current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56204779A JPS58105014A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | エンジンの空燃比測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58105014A true JPS58105014A (ja) | 1983-06-22 |
Family
ID=16496202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56204779A Pending JPS58105014A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | エンジンの空燃比測定装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4440621A (ja) |
EP (1) | EP0082372A3 (ja) |
JP (1) | JPS58105014A (ja) |
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KR880000160B1 (ko) * | 1983-10-14 | 1988-03-12 | 미쓰비시전기 주식회사 | 기관의 공연비 제어 장치 |
JPS60171447A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-04 | Hitachi Ltd | 空燃比検出方法 |
US4694809A (en) * | 1984-05-07 | 1987-09-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and system for internal combustion engine oxygen sensor heating control with time smoothing |
JPS60235050A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Toyota Motor Corp | 酸素センサの電気ヒ−タの通電制御方法 |
JPS60259952A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-23 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的素子 |
US5169513A (en) * | 1984-06-06 | 1992-12-08 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical element and method of making |
JPS6147553A (ja) * | 1984-08-13 | 1986-03-08 | Hitachi Ltd | 空燃比センサ |
JPS61180427A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-13 | Canon Inc | 集積回路基板 |
JP2509905B2 (ja) * | 1985-02-06 | 1996-06-26 | 株式会社日立製作所 | 空燃比センサ |
GB2174812B (en) * | 1985-03-19 | 1989-06-21 | Honda Motor Co Ltd | Oxygen concentration system |
JP2513458B2 (ja) * | 1985-05-27 | 1996-07-03 | 本田技研工業株式会社 | エンジンの空燃比検出装置 |
JPS62123350A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-04 | Mitsubishi Motors Corp | 空燃比検出装置 |
JPH0672866B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1994-09-14 | 本田技研工業株式会社 | 酸素濃度検出装置 |
US4818362A (en) * | 1986-03-19 | 1989-04-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Oxygen concentration sensing apparatus |
JPH0672867B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1994-09-14 | 本田技研工業株式会社 | 酸素濃度検出装置 |
DE4333231A1 (de) * | 1993-09-30 | 1995-04-06 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Betrieb einer Sauerstoffsonde mit interner Referenzatmosphäre |
DE4408021A1 (de) * | 1994-03-10 | 1995-09-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Erfassung des Sauerstoffgehalts in Gasen |
DE4447033C2 (de) * | 1994-12-28 | 1998-04-30 | Bosch Gmbh Robert | Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasgemischen |
JP3257319B2 (ja) * | 1995-01-30 | 2002-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比検出装置および方法 |
JPH09196889A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Toyota Motor Corp | 空燃比検出装置 |
JP3304763B2 (ja) * | 1996-06-06 | 2002-07-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比検出装置 |
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JP2005208045A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Hitachi Ltd | 酸素濃度検出装置 |
WO2008103192A1 (en) * | 2007-02-23 | 2008-08-28 | Robert Bosch Gmbh | Exhaust gas sensor |
US20100277392A1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Yen-Wei Hsu | Capacitor |
US8586394B2 (en) * | 2010-01-29 | 2013-11-19 | Kerdea Technologies, Inc. | Method for producing a subminiature “micro-chip” oxygen sensor for control of internal combustion engines or other combustion processes, oxygen sensor and an exhaust safety switch |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS562548A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-12 | Nissan Motor Co Ltd | Controller for air fuel ratio of internal combustion engine |
JPS56122950A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-26 | Nissan Motor Co Ltd | Supplying circuit for controlling current for oxygen partial pressure on reference pole for oxygen sensor element |
US4272329A (en) * | 1980-03-03 | 1981-06-09 | Ford Motor Company | Steady state mode oxygen sensor and method |
JPS5748649A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-20 | Nissan Motor Co Ltd | Controller for air-to-fuel ratio of internal combustion engine |
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1981
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1982
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- 1982-12-03 EP EP82111193A patent/EP0082372A3/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0082372A3 (en) | 1984-11-21 |
US4440621A (en) | 1984-04-03 |
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