JPS58179351A - 酸素濃度検出装置 - Google Patents
酸素濃度検出装置Info
- Publication number
- JPS58179351A JPS58179351A JP57062688A JP6268882A JPS58179351A JP S58179351 A JPS58179351 A JP S58179351A JP 57062688 A JP57062688 A JP 57062688A JP 6268882 A JP6268882 A JP 6268882A JP S58179351 A JPS58179351 A JP S58179351A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- oxygen
- fuel ratio
- oxygen concentration
- sensor
- 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.)
- Granted
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
- F02D41/1473—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
-
- 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
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
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】
理論空燃比、リーン領域の酸素濃度を検知する、検出方
法に関する。
法に関する。
内燃機関においては機関側に供給される燃料の混合比、
つまシ空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比であれば排ガス中
の有害ガス成分がきわめて少くなることは広く知られて
おシ、したがって機関の全運転中に亘って理論空燃比で
運転すれば排ガス対策の点では理想的といえる。しかし
ながら機関の全運転中に亘って理論空燃比で運転すると
燃料消ａｍの増大を招き、燃比対策の面で得策でない。
つまシ空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比であれば排ガス中
の有害ガス成分がきわめて少くなることは広く知られて
おシ、したがって機関の全運転中に亘って理論空燃比で
運転すれば排ガス対策の点では理想的といえる。しかし
ながら機関の全運転中に亘って理論空燃比で運転すると
燃料消ａｍの増大を招き、燃比対策の面で得策でない。
現実ＫＦｉ、機関の加速（高負荷）運転時などではＡ／
Ｆを濃い状態にして運転しておシ、定常（部分負荷）運
転中などではＡ／Ｆを薄くして運転しているものである
。
Ｆを濃い状態にして運転しておシ、定常（部分負荷）運
転中などではＡ／Ｆを薄くして運転しているものである
。
したがって機関の運転中において、高負荷運転などのど
と（Ａ／Ｆを濃くして運転する場合にＡ／Ｆｋｉ！ｌ論
空燃比に近づければ排ガス対策の点で有利になシ、また
部分負荷運転などのようにＡ／Ｆを博くして（リーン混
合）運転する場合には排ガス中に残存している酸素の濃
度に応じて燃料を少くしてやれと排ガス対策の点でも有
利になるばかシでなく、燃費のｒｐｉ？１を可能にする
。
と（Ａ／Ｆを濃くして運転する場合にＡ／Ｆｋｉ！ｌ論
空燃比に近づければ排ガス対策の点で有利になシ、また
部分負荷運転などのようにＡ／Ｆを博くして（リーン混
合）運転する場合には排ガス中に残存している酸素の濃
度に応じて燃料を少くしてやれと排ガス対策の点でも有
利になるばかシでなく、燃費のｒｐｉ？１を可能にする
。
このように機関の運転状況に応じて燃料供給を制御する
丸め、排ガス中のガス成分を検出し、この検出に応じて
燃料噴射装置から噴出される燃料を増減する手段が考え
られている。上記排ガス中のガス成分を検出するための
センサとして取細空燃比センサと、リーン領域における
酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（リーンセンサと称
す）が開発されている。
丸め、排ガス中のガス成分を検出し、この検出に応じて
燃料噴射装置から噴出される燃料を増減する手段が考え
られている。上記排ガス中のガス成分を検出するための
センサとして取細空燃比センサと、リーン領域における
酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（リーンセンサと称
す）が開発されている。
珈論空燃比センサ鉱、排ガス中のガス成分の酸素濃度に
応じた起電力を生じる酸素イオン伝導性金属酸化物焼結
体の１ｉ１１１面にｔ極を設けてなる固体電解質素子を
有し、この素子が示す起電力を、電極間で取９出すよう
Ｋし友ものである。そして電極は触媒作用を有する物質
、九とえばＰｔで構成されておル、特に排ガスに晒され
る側Ｏ′ｌｔｆＭの触媒作用にもとづき排ガス中の酸素
と一酸化訳素ｃＯ１Ｈｅ等を反応させて酸化せしめ、菓
子の排ガスに晒される情の表面におけるガス成分の酸素
濃度に変化を生じさせ、素子の酸素濃度に対する感応性
′ｆｒ高めて急激な起電力変化を得るようになっている
。この急激な起電力変化がほぼ理論空燃比を境にして行
われることから、この部分における起電力をもとに内燃
機関の空燃比を検出して理論空燃比になるように制御す
ることができるものである。
応じた起電力を生じる酸素イオン伝導性金属酸化物焼結
体の１ｉ１１１面にｔ極を設けてなる固体電解質素子を
有し、この素子が示す起電力を、電極間で取９出すよう
Ｋし友ものである。そして電極は触媒作用を有する物質
、九とえばＰｔで構成されておル、特に排ガスに晒され
る側Ｏ′ｌｔｆＭの触媒作用にもとづき排ガス中の酸素
と一酸化訳素ｃＯ１Ｈｅ等を反応させて酸化せしめ、菓
子の排ガスに晒される情の表面におけるガス成分の酸素
濃度に変化を生じさせ、素子の酸素濃度に対する感応性
′ｆｒ高めて急激な起電力変化を得るようになっている
。この急激な起電力変化がほぼ理論空燃比を境にして行
われることから、この部分における起電力をもとに内燃
機関の空燃比を検出して理論空燃比になるように制御す
ることができるものである。
一方、リーンセンサは、上記センサと同材料の固体電解
質素子を備え、この素子の表裏両面に多孔質の［−を設
け、これら両電極間に通電することによって排ガス中の
酸素をイオンとして一方の電極から他、方の′＃を極へ
向けて上記菓子中に酸素イオンを拡散させ、このとき印
加電圧を変化させても電極間を流れる電流値が変化しな
い領域、すなわち限界電流が発生することが知られてお
夛、そこで所定電圧印加時の限界電流値を測定すること
で排ガス中の酸素濃度を知ることができるから、この酸
素濃度をもとにしてリーン領域の最適空燃比を制御する
ことができるものである。
質素子を備え、この素子の表裏両面に多孔質の［−を設
け、これら両電極間に通電することによって排ガス中の
酸素をイオンとして一方の電極から他、方の′＃を極へ
向けて上記菓子中に酸素イオンを拡散させ、このとき印
加電圧を変化させても電極間を流れる電流値が変化しな
い領域、すなわち限界電流が発生することが知られてお
夛、そこで所定電圧印加時の限界電流値を測定すること
で排ガス中の酸素濃度を知ることができるから、この酸
素濃度をもとにしてリーン領域の最適空燃比を制御する
ことができるものである。
このように、理論空燃比、リーン領域の空燃比における
酸素濃度を検出するには異なった原理に基づいて行なわ
れるため、各空燃比の酸素濃度を検出する際は、その酸
素濃度に基づく出力を切換えなければならず、従って非
常に面倒であシ、理論空燃比からリーン領域の空燃比ま
での酸素濃度を連続的に検出するととはできないという
不都合がある。
酸素濃度を検出するには異なった原理に基づいて行なわ
れるため、各空燃比の酸素濃度を検出する際は、その酸
素濃度に基づく出力を切換えなければならず、従って非
常に面倒であシ、理論空燃比からリーン領域の空燃比ま
での酸素濃度を連続的に検出するととはできないという
不都合がある。
そこで１本発明は上述の点に着目して案出されたもので
あって、その目的とするところは、理論空燃比からリー
ン領域の空燃比までの酸素濃度を、異なった検出原理に
もかかわらず出方取り出しの切９換えと云った面倒な操
作を必要としないで連続的に検出し得る酸素濃度検出方
法を提供することを目的とするものである。
あって、その目的とするところは、理論空燃比からリー
ン領域の空燃比までの酸素濃度を、異なった検出原理に
もかかわらず出方取り出しの切９換えと云った面倒な操
作を必要としないで連続的に検出し得る酸素濃度検出方
法を提供することを目的とするものである。
以下本発明の−＊施例を図面にもとづき説明する。まず
、センサ構造について説明すると、第１図において、ｌ
は酸素センサである。Ｉａは固体−Ｎ質本子で、一端が
開口され他端が閉艦されたカッ１伏をなしている。この
菓子Ｈａは、酸素イオン伝導電性金属酸化物焼結体のカ
ップの内側を１Ｋｆｍ２を介し大気等の基準酸素に晒し
、外側を電ｆＭ３、拡散抵抗層４を介し検出ガスに晒し
た構造によシ禰成しである。
、センサ構造について説明すると、第１図において、ｌ
は酸素センサである。Ｉａは固体−Ｎ質本子で、一端が
開口され他端が閉艦されたカッ１伏をなしている。この
菓子Ｈａは、酸素イオン伝導電性金属酸化物焼結体のカ
ップの内側を１Ｋｆｍ２を介し大気等の基準酸素に晒し
、外側を電ｆＭ３、拡散抵抗層４を介し検出ガスに晒し
た構造によシ禰成しである。
ここで、ｉＵ記センサｌが理論空燃比点にて濃淡起電力
を発生し、理論空燃比点よりリーン領域の酸素濃度に応
じた限界電流を発生するように、例えば単一の電極にて
検出する場合、検出ガス側室（叡３の面積ＦｉＩＯ−１
００−１厚さは０．５〜２．０μ程度とし、大気側電極
２は面積は１０−以上、厚さは０．５〜２．０μ程度で
あシ、共に、たとえば白金等の触媒活性の高い貴金属を
化学メッキ、スパッタリング、ベーヌトスクリーン印Ｊ
ｌｉｌｌＫより、光分ポーラスに形成しである。拡散抵
抗層４は、ｆ（ト（ハＡ １２０３ ％Ａ ｌ ２０
ａ−Ｍ ｇＯ、Ｚ ｒ ０２のプラズマ溶射法等によシ
形成され、１００〜７００μ、気孔率７〜１５％、平均
細孔径６００〜１２０ＵＡに形成されている。ここで、
酸素濃度に対応する限界型０１ε値は電極３０面横１拡
散抵抗層４の厚さ、気孔率、平均細孔径によシ決まるた
め、これらは高柄度に管理・規定されねばならない。５
Ｌヒータである。ζ°♂・、λ虹３α、憾（１゛ノード
稗又＾ろ。
を発生し、理論空燃比点よりリーン領域の酸素濃度に応
じた限界電流を発生するように、例えば単一の電極にて
検出する場合、検出ガス側室（叡３の面積ＦｉＩＯ−１
００−１厚さは０．５〜２．０μ程度とし、大気側電極
２は面積は１０−以上、厚さは０．５〜２．０μ程度で
あシ、共に、たとえば白金等の触媒活性の高い貴金属を
化学メッキ、スパッタリング、ベーヌトスクリーン印Ｊ
ｌｉｌｌＫより、光分ポーラスに形成しである。拡散抵
抗層４は、ｆ（ト（ハＡ １２０３ ％Ａ ｌ ２０
ａ−Ｍ ｇＯ、Ｚ ｒ ０２のプラズマ溶射法等によシ
形成され、１００〜７００μ、気孔率７〜１５％、平均
細孔径６００〜１２０ＵＡに形成されている。ここで、
酸素濃度に対応する限界型０１ε値は電極３０面横１拡
散抵抗層４の厚さ、気孔率、平均細孔径によシ決まるた
め、これらは高柄度に管理・規定されねばならない。５
Ｌヒータである。ζ°♂・、λ虹３α、憾（１゛ノード
稗又＾ろ。
次に、上ｔＢｍ成における酸素センサ１を用いた際の理
論空燃比センサ、リーンセンサとしての作動説明をする
。
論空燃比センサ、リーンセンサとしての作動説明をする
。
素子１ａを内燃機関の排気管に取着する。ここで排ガス
は周知のとと＜０２．Ｃｏ、ＨＣ等のガス成分から構成
されており、この各成分の濃＆は燃焼側の空燃比によっ
て変化する。そして、素子１ａは排ガス中のガス成分の
酸素濃度と、基準となる大気側の酸素濃度との差に応じ
た起電力を示す。索子１ａの排ガスに晒される側の表面
に付着させた電極３は、触媒物質よりなるｐｔで構成し
であるためその触媒作用によシ、素子１ａの排ガスに晒
される側の表面ではガス成分中の酸素０２がｃｏ、Ｈｅ
等の酸化に供せられる。このため、理論空燃比よシも濃
いＡ／Ｆにおいては素子１ａの排ガスに晒される側の表
面におけるガス成分中の酸素ｔＩｋ／ｉ′は博くなシ、
また逆に理論空燃比よりも４いＡ／Ｆでは素子Ｈａの排
ガスに晒される側の表向におけるガス成分中の酸素濃度
は濃くなる。
は周知のとと＜０２．Ｃｏ、ＨＣ等のガス成分から構成
されており、この各成分の濃＆は燃焼側の空燃比によっ
て変化する。そして、素子１ａは排ガス中のガス成分の
酸素濃度と、基準となる大気側の酸素濃度との差に応じ
た起電力を示す。索子１ａの排ガスに晒される側の表面
に付着させた電極３は、触媒物質よりなるｐｔで構成し
であるためその触媒作用によシ、素子１ａの排ガスに晒
される側の表面ではガス成分中の酸素０２がｃｏ、Ｈｅ
等の酸化に供せられる。このため、理論空燃比よシも濃
いＡ／Ｆにおいては素子１ａの排ガスに晒される側の表
面におけるガス成分中の酸素ｔＩｋ／ｉ′は博くなシ、
また逆に理論空燃比よりも４いＡ／Ｆでは素子Ｈａの排
ガスに晒される側の表向におけるガス成分中の酸素濃度
は濃くなる。
索子１ａの内側に設けた対向電極２は、素子１ａの内部
空間が大気に開放されているため大気中の酸素に晒され
ている。従って、素子１ａにおいては内部空間側に大気
の酸素濃度と、外部の排ガス中の酸素濃１度との差に応
じた起電力を生じる。この起電力は理論空燃比を境に急
激に変化する性質をもっておシ、第２図に示す起電力特
性を示す。
空間が大気に開放されているため大気中の酸素に晒され
ている。従って、素子１ａにおいては内部空間側に大気
の酸素濃度と、外部の排ガス中の酸素濃１度との差に応
じた起電力を生じる。この起電力は理論空燃比を境に急
激に変化する性質をもっておシ、第２図に示す起電力特
性を示す。
次に、リーンセンサを検出する限界電流式酸素センサと
しての作動について説明する。電極２．３間にＶｌ！、
極２が■（すなわち、酸素イオンが検出ガス側電極３か
ら大気側電極２側に流れる）となるように螺圧を印加す
ると、電流が電極３がら２へ流れる。ここで索子１ａは
酸素イオン伝導性の固体（＃賀であるため、排ガス中の
酸素は拡散抵抗層４を経て電極３に至シ、この電ａｉｉ
３にて電子の供給を受けて酸素イオンとなる。この酸素
イオンは素子１ａの内部を拡散していき、電極２にて電
子を放出して酸素分子に戻る。したがって電極３から２
へ電流が流れるものである。電極２の酸素分子は大気中
に放出される。
しての作動について説明する。電極２．３間にＶｌ！、
極２が■（すなわち、酸素イオンが検出ガス側電極３か
ら大気側電極２側に流れる）となるように螺圧を印加す
ると、電流が電極３がら２へ流れる。ここで索子１ａは
酸素イオン伝導性の固体（＃賀であるため、排ガス中の
酸素は拡散抵抗層４を経て電極３に至シ、この電ａｉｉ
３にて電子の供給を受けて酸素イオンとなる。この酸素
イオンは素子１ａの内部を拡散していき、電極２にて電
子を放出して酸素分子に戻る。したがって電極３から２
へ電流が流れるものである。電極２の酸素分子は大気中
に放出される。
しかして、上記反応において、拡散抵抗層４の厚さを一
定以上の厚さ、たとえば６００μとし、電４１３０面積
を６０−と小さくして電圧を徐々に上げていくと、拡散
抵抗層４０影１で電圧を変化させても電流が変化しない
領埴、すなわち限界電流が発生する。この限界電流［１
１１は、ただし Ｆ・−ファラデ一定数 Ｒ・・・気体定数Ｄ Ｏｘ・・
・酸素の拡散率 Ｔ −、絶対温度Ｓ・−電極面積 Ｉ・・・拡散抵抗層の有効拡散距離 ＰＯ２・−酸素分圧 で表わされ、この限界電極ｔｌｒｌｌは排ガス中の酸素
濃度（分圧）に応じて変化するため、第３図れ）に示す
特性が得られ一定電圧を印加しこの限界電流を一定する
ことによシ、排ガス中の酸素分圧を測定することができ
る。したがってｉ［４Ｍ２．３間で検出した限界電流を
検出し、この限界電流を検知して電流値が大きい場合に
は排ガス中の酸素分圧が大きいがら空燃比が薄いことが
判シ、また逆の場合には空燃比が濃いことが判る（第３
図（６）参照）。このためリーン領域における空燃比を
制御して燃費を節約しかつ排ガス中の有害成分を減少さ
せるなどの制御が可能になる。なお、前記（１）式から
明らかなごとく、限界電流値は温度によっても変わるた
め、その温度補償を前記ヒータ５の通電、加熱によ多累
子１ａを暖めることで行なうようにしである。
定以上の厚さ、たとえば６００μとし、電４１３０面積
を６０−と小さくして電圧を徐々に上げていくと、拡散
抵抗層４０影１で電圧を変化させても電流が変化しない
領埴、すなわち限界電流が発生する。この限界電流［１
１１は、ただし Ｆ・−ファラデ一定数 Ｒ・・・気体定数Ｄ Ｏｘ・・
・酸素の拡散率 Ｔ −、絶対温度Ｓ・−電極面積 Ｉ・・・拡散抵抗層の有効拡散距離 ＰＯ２・−酸素分圧 で表わされ、この限界電極ｔｌｒｌｌは排ガス中の酸素
濃度（分圧）に応じて変化するため、第３図れ）に示す
特性が得られ一定電圧を印加しこの限界電流を一定する
ことによシ、排ガス中の酸素分圧を測定することができ
る。したがってｉ［４Ｍ２．３間で検出した限界電流を
検出し、この限界電流を検知して電流値が大きい場合に
は排ガス中の酸素分圧が大きいがら空燃比が薄いことが
判シ、また逆の場合には空燃比が濃いことが判る（第３
図（６）参照）。このためリーン領域における空燃比を
制御して燃費を節約しかつ排ガス中の有害成分を減少さ
せるなどの制御が可能になる。なお、前記（１）式から
明らかなごとく、限界電流値は温度によっても変わるた
め、その温度補償を前記ヒータ５の通電、加熱によ多累
子１ａを暖めることで行なうようにしである。
以上が理論空燃比センサ、リーンセンサトシテの作動原
理でるるか、かかるセンサの示す出力を切換えないで連
続的に理論空燃比←リーン領域の空燃比を検出し、判定
する方法につき以下詳述する。
理でるるか、かかるセンサの示す出力を切換えないで連
続的に理論空燃比←リーン領域の空燃比を検出し、判定
する方法につき以下詳述する。
■の起電力を発生する。一方、リーン領域の酸素ａ度を
検出する限界電流を示すＶ−１特性は、第３図に記載し
九通９である。
検出する限界電流を示すＶ−１特性は、第３図に記載し
九通９である。
ここで、第３図より限界電流は一定電圧以上印加しない
と得られない。従って、例えば最大酸素濃度１０％まで
測定する場合、第３図において、１０％で限界電流が発
生するＢ点以上の電圧を両電極２．３の間に印加してお
く必要がある。Ｂ点分の印加電圧Ｃとなり、酸素濃度１
０％時の正しい限界電流を示さなくなるからである。今
、例えば、第４図に示す回路にて説明すると、１は前記
酸素センサ、６は限界電流等を得るための印加電圧電源
である。
と得られない。従って、例えば最大酸素濃度１０％まで
測定する場合、第３図において、１０％で限界電流が発
生するＢ点以上の電圧を両電極２．３の間に印加してお
く必要がある。Ｂ点分の印加電圧Ｃとなり、酸素濃度１
０％時の正しい限界電流を示さなくなるからである。今
、例えば、第４図に示す回路にて説明すると、１は前記
酸素センサ、６は限界電流等を得るための印加電圧電源
である。
７は限界電流値への影響がほとんど無視できる程度に小
さい抵抗（例えば１０Ω）であり、電流値を検出するた
めセンサｌに直列に接続し、センサｌと抵抗７とを直列
に接続した両端間に前記、電１ＩＡ６の電圧を印加しで
ある。８は差動増幅器で藺 例えば０．６ｖを印加し九場合、酸素濃度２％の時は第
３図に示すように２ｍＡの電流が第４図の抵抗７を流れ
、この値に抵抗７の抵抗値ｌＯΩを乗じ九２０ｍＶの出
力電圧が得られる。これを増幅ｅ。
さい抵抗（例えば１０Ω）であり、電流値を検出するた
めセンサｌに直列に接続し、センサｌと抵抗７とを直列
に接続した両端間に前記、電１ＩＡ６の電圧を印加しで
ある。８は差動増幅器で藺 例えば０．６ｖを印加し九場合、酸素濃度２％の時は第
３図に示すように２ｍＡの電流が第４図の抵抗７を流れ
、この値に抵抗７の抵抗値ｌＯΩを乗じ九２０ｍＶの出
力電圧が得られる。これを増幅ｅ。
器８にて増幅し、酸素濃度に対応した出力電圧岐が得ら
れる。一方、リッチ領域の場合、０．６ｖの印加電圧に
対し、センｔｌにて逆向きの起電力０．９Ｖ（第２図の
Ａ点参ｊｌ）が発生し、すなわちこの差０．３ ｖＫ応
じ九逆向きの′電流が流れ、抵抗７の応じた比較電圧、
−例を示すと理論空燃比点は例えばＯｖｓ’） ７狽
域抹＃素ｔＭ度に応じた出方電圧を増幅した値により比
較制御し、フィードバックコントロールを行うことによ
ｎｍ−空燃比から１は酸素センサで、６は基革になる印
加電圧１＠生ずる装置である。印加電圧ｅは、直流でも
オフセット付交流でも―わない。９ＦＡ加算！！論増＠
麺で、出力がｅｌ＝ ８！＋４３となるように構成され
ており、センサｈｏ両端に常に一定印加電圧ｅが印加さ
れるように−＜１．１ｔｌＦｉオフセツシ用抵抗で、酸
素センサＩＫ濃淡起電力が尭生じ、電流が逆向きＫＭれ
ても検出電圧ｅ！がｊｌＬＫ、ならない丸めに付いてお
）、回路全体が単電源で使えるようになっている。酸素
センサ１の出力電流性検出抵抗７に廊かれ、電圧ｅ２と
なって検出され、差動ｊｗ幅器８によって増巾され、出
力電圧ＳＯとなる。友だし、印加電圧ｅがオフセット付
交流のＭ１合は、ｃｌす電圧【ＸＰ−均化するためのロ
ーバスフイｋｆｌｌｌが必要となる。
れる。一方、リッチ領域の場合、０．６ｖの印加電圧に
対し、センｔｌにて逆向きの起電力０．９Ｖ（第２図の
Ａ点参ｊｌ）が発生し、すなわちこの差０．３ ｖＫ応
じ九逆向きの′電流が流れ、抵抗７の応じた比較電圧、
−例を示すと理論空燃比点は例えばＯｖｓ’） ７狽
域抹＃素ｔＭ度に応じた出方電圧を増幅した値により比
較制御し、フィードバックコントロールを行うことによ
ｎｍ−空燃比から１は酸素センサで、６は基革になる印
加電圧１＠生ずる装置である。印加電圧ｅは、直流でも
オフセット付交流でも―わない。９ＦＡ加算！！論増＠
麺で、出力がｅｌ＝ ８！＋４３となるように構成され
ており、センサｈｏ両端に常に一定印加電圧ｅが印加さ
れるように−＜１．１ｔｌＦｉオフセツシ用抵抗で、酸
素センサＩＫ濃淡起電力が尭生じ、電流が逆向きＫＭれ
ても検出電圧ｅ！がｊｌＬＫ、ならない丸めに付いてお
）、回路全体が単電源で使えるようになっている。酸素
センサ１の出力電流性検出抵抗７に廊かれ、電圧ｅ２と
なって検出され、差動ｊｗ幅器８によって増巾され、出
力電圧ＳＯとなる。友だし、印加電圧ｅがオフセット付
交流のＭ１合は、ｃｌす電圧【ＸＰ−均化するためのロ
ーバスフイｋｆｌｌｌが必要となる。
以上説明し九−ように、理論空燃比点の検出は一般に外
部電圧を印加するのでなく、主としてセンサの濃淡起電
力にて検出し、一方、リーン領域は外部電圧を印加して
限界電流値から酸Ｘ濃度を検出するという、異つ九原珈
で検出する。
部電圧を印加するのでなく、主としてセンサの濃淡起電
力にて検出し、一方、リーン領域は外部電圧を印加して
限界電流値から酸Ｘ濃度を検出するという、異つ九原珈
で検出する。
しかしながら、第２図、第３図の特性を比較検討してわ
かるようにリーン領域では限界電流特性ンサに印加すれ
ば、リーン領域は限界電流値によことができる。従って
、出力電流を検出処理することによシ、真なった検出原
理で生じる出力を連続的かつ確実に処理でき、理論空燃
比点からリーン領域までのすべてのポイントでの連続的
々空燃比の検出、ならびにフィードバック制御が何なえ
る。
かるようにリーン領域では限界電流特性ンサに印加すれ
ば、リーン領域は限界電流値によことができる。従って
、出力電流を検出処理することによシ、真なった検出原
理で生じる出力を連続的かつ確実に処理でき、理論空燃
比点からリーン領域までのすべてのポイントでの連続的
々空燃比の検出、ならびにフィードバック制御が何なえ
る。
なお、本発明は上述の実施例に限定されず、以下のとと
く櫨々の変形が可能である。
く櫨々の変形が可能である。
（１）素子１ａのＸ極２，３は酸素濃淡起電力ならび限
界ｉｔ流値の両方を検出する機能をもたせているが、こ
れらを検出する独立した電極を素子１ａに設けるように
してもよい。
界ｉｔ流値の両方を検出する機能をもたせているが、こ
れらを検出する独立した電極を素子１ａに設けるように
してもよい。
（２）理論空燃比センサ、リーンセンサをそれぞれ独立
に備え、これを組合せるようにしても勿論よい。
に備え、これを組合せるようにしても勿論よい。
（３）前記第４図における出力電圧ｅｏの処理方法は電
圧比較としたが、ディジタルで処理したり、他の方式で
処理しても勿論よい。
圧比較としたが、ディジタルで処理したり、他の方式で
処理しても勿論よい。
（４）本発明は内燃機関の排ガス中の酸素濃度を検出す
るものに用途限定されず、例えば熱効率を高めるために
溶鉱炉の燃焼機構よシ排出される排ガス中の酸素濃度を
検出するものにも適用できる。
るものに用途限定されず、例えば熱効率を高めるために
溶鉱炉の燃焼機構よシ排出される排ガス中の酸素濃度を
検出するものにも適用できる。
（５）素子１ａはカップ状でなくて板状でもよい。
以上詳述したことから明白なごとく、本発明によれば、
理論空燃比、リーン領埴の空燃比の各空燃比における酸
素濃度を連続的にでき、従ってこれらの空燃比における
酸素濃度を検出するのに各空燃比における酸素ａ度に対
応する出力を切換乏−ると云った面倒な操作を必要とし
ないという極イ）で優れた効果を奏する。
理論空燃比、リーン領埴の空燃比の各空燃比における酸
素濃度を連続的にでき、従ってこれらの空燃比における
酸素濃度を検出するのに各空燃比における酸素ａ度に対
応する出力を切換乏−ると云った面倒な操作を必要とし
ないという極イ）で優れた効果を奏する。
第１図は本発明方法に使用する酸素センサの購造を模式
的に示す断面図、第２図、第３図←）、（ｂ）、第５図
、第６図社本発明方法の作用説明に供する特性図、第４
図および第７図は本発明方法に用いる電気回路図である
。 ｌ・・・酸素センサ、Ｉａ・・・固体電解質素子、２゜
３・・・を極。 代理人弁理士 間部 隆
的に示す断面図、第２図、第３図←）、（ｂ）、第５図
、第６図社本発明方法の作用説明に供する特性図、第４
図および第７図は本発明方法に用いる電気回路図である
。 ｌ・・・酸素センサ、Ｉａ・・・固体電解質素子、２゜
３・・・を極。 代理人弁理士 間部 隆
Claims (1)
- 電極間に、酸素イオン伝導性金属酸化物焼結体を挾んだ
構造の固体電解質素子を有し、この素子を理論空燃比を
境に酸素濃淡電池として作用せしめて排気ガス中の酸素
濃度を前記素子が示す起電力によシ理論空燃比を判定す
るようになし、かつ前配素子の前記電極間に対し一定電
圧を印加して排気ガス中の酸素を酸素イオンとして前記
素子内部を強制的に拡散させ、この拡散する酸素イオン
濃度に対する限界電流値を求めて排気ガス中の酸素濃度
を検出して理論空燃比よシリーン領域の空燃比を判定す
るようになした酸素センサ装置を用＋ｉＦ＋＝Ｆしかも
前記限界電流値が発生する印加電圧よシ高い特定電圧を
印加し、理論空燃比よシリーン領域は前記限界電流値を
用いて酸素濃度を検出して判定し、理論空燃比よりリッ
チ領域は、このそのリッチ領域を判別して酸素濃度を検
出して判定するようにした酸素濃度検出方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57062688A JPS58179351A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 酸素濃度検出装置 |
| DE19833313783 DE3313783A1 (de) | 1982-04-15 | 1983-04-15 | Fuehlvorrichtung fuer die sauerstoffkonzentration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57062688A JPS58179351A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 酸素濃度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58179351A true JPS58179351A (ja) | 1983-10-20 |
| JPH0245819B2 JPH0245819B2 (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=13207468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57062688A Granted JPS58179351A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 酸素濃度検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58179351A (ja) |
| DE (1) | DE3313783A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3728335A1 (de) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Hitachi Ltd | Messsystem zur bestimmung des luft-kraftstoff-verhaeltnisses |
| WO2018020814A1 (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 株式会社デンソー | ガス濃度検出装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0156766B1 (en) * | 1984-03-05 | 1989-05-31 | Honda Motor Company Ltd. | A method and a device for generating an electric signal linearly dependent upon the oxygen content of a gaseous mixture |
| JPS6321549A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-29 | Ngk Insulators Ltd | 限界電流測定回路 |
| IT1245011B (it) * | 1991-01-29 | 1994-09-13 | Weber Srl | Sistema di comando di un dispositivo di regolazione del titolo di una miscela di carburante per un motore a combustione interna |
| TW338094B (en) * | 1996-05-22 | 1998-08-11 | Toyota Motor Co Ltd | Method and device of burning control of an oxygen sensor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154450A (en) * | 1979-05-19 | 1980-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel-ratio detector |
-
1982
- 1982-04-15 JP JP57062688A patent/JPS58179351A/ja active Granted
-
1983
- 1983-04-15 DE DE19833313783 patent/DE3313783A1/de active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3728335A1 (de) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Hitachi Ltd | Messsystem zur bestimmung des luft-kraftstoff-verhaeltnisses |
| US4799018A (en) * | 1986-08-27 | 1989-01-17 | Hitachi, Ltd. | Air fuel ratio measuring system |
| WO2018020814A1 (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 株式会社デンソー | ガス濃度検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0245819B2 (ja) | 1990-10-11 |
| DE3313783C2 (ja) | 1990-07-19 |
| DE3313783A1 (de) | 1983-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3090479B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JP2636883B2 (ja) | ＮＯｘ濃度測定装置 | |
| US4839018A (en) | Air/fuel ratio detector | |
| KR910006224B1 (ko) | 공연비 검출장치 | |
| JP3272215B2 (ja) | ＮＯｘセンサ及びＮＯｘ測定方法 | |
| JPS6156779B2 (ja) | ||
| EP0928965A2 (en) | NOx concentration-measuring apparatus | |
| JPH0814570B2 (ja) | 空燃比センサ | |
| JPS6228422B2 (ja) | ||
| JPH09113484A (ja) | 被測定ガス中の所定ガス成分の測定方法及び測定装置 | |
| RU2143679C1 (ru) | Способ измерения концентрации газа в газовой смеси, а также электрохимический чувствительный элемент для определения концентрации газа | |
| JP3671109B2 (ja) | ガスセンサ | |
| EP0147988B1 (en) | Air/fuel ratio detector | |
| JPS60128349A (ja) | 空燃比検知装置 | |
| US4844788A (en) | Wide-range air/fuel ratio sensor and detector using the same | |
| JP2788511B2 (ja) | 酸素濃度検出器の処理方法 | |
| US4664773A (en) | Air-to-fuel ratio sensor for an automobile | |
| JPS58179351A (ja) | 酸素濃度検出装置 | |
| JP2509905B2 (ja) | 空燃比センサ | |
| JP3540177B2 (ja) | ガスセンサ及びそれを用いた可燃性ガス成分濃度測定装置 | |
| JPH087179B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JP2007101201A (ja) | 空燃比センサ及び空燃比検出装置 | |
| JPH05240829A (ja) | 空燃比センサ | |
| JP3431493B2 (ja) | 窒素酸化物濃度検出器 | |
| JP3395957B2 (ja) | 一酸化炭素検出センサ及びそれを用いた一酸化炭素検出方法 |