JPS59208451A - 機関の空燃比センサ - Google Patents
機関の空燃比センサInfo
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- JPS59208451A JPS59208451A JP58083587A JP8358783A JPS59208451A JP S59208451 A JPS59208451 A JP S59208451A JP 58083587 A JP58083587 A JP 58083587A JP 8358783 A JP8358783 A JP 8358783A JP S59208451 A JPS59208451 A JP S59208451A
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- Japan
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- air
- oxygen
- pump
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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
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- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
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- G—PHYSICS
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (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】
この発明は内燃機関等の排気ガス中の酸素濃度を測定し
て空燃比を検知するのに使用する測定装置に関するもの
であり、特にイオン伝導性固体電解質で構成された酸素
ポンプ式の空燃比センサの改良に関するものである。
て空燃比を検知するのに使用する測定装置に関するもの
であり、特にイオン伝導性固体電解質で構成された酸素
ポンプ式の空燃比センサの改良に関するものである。
従来より、イオン伝導性固体電解質（例えば安定化ジル
コニア）で構成された酸素センサを用い、排気ガスの酸
素分圧と空気の酸素分圧との差によって生じる起電力の
変化によって理論空燃比での燃焼状態を検知することに
より、例えば自動車の機関を理論空燃比で運転するよう
に制御することは衆知の通りである。ところで、上記酸
素センサは空気と燃料との重量比率である空燃比Ａ／Ｆ
が理論空燃比１４．７である時は大きな変化出力が得ら
れるが、他の運転空燃比域では出力変化がほとんどなく
、理論空燃比以外の空燃比で機関を運転する場合には上
記酸素センサの出力を利用することができない。
コニア）で構成された酸素センサを用い、排気ガスの酸
素分圧と空気の酸素分圧との差によって生じる起電力の
変化によって理論空燃比での燃焼状態を検知することに
より、例えば自動車の機関を理論空燃比で運転するよう
に制御することは衆知の通りである。ところで、上記酸
素センサは空気と燃料との重量比率である空燃比Ａ／Ｆ
が理論空燃比１４．７である時は大きな変化出力が得ら
れるが、他の運転空燃比域では出力変化がほとんどなく
、理論空燃比以外の空燃比で機関を運転する場合には上
記酸素センサの出力を利用することができない。
この発明は理論空燃比の正確な検知が困難であると言わ
れていた特開昭５６−１３０６４９号で提案されている
ような固体電解質酸素ポンプ式の酸素濃度測定装置を用
い、正確な理論空燃比の検知と理論空燃比よシ大きい空
燃比の検知が可能な機関の空燃比センサを提供するもの
である。以下、この発明の一実施例について説明する。
れていた特開昭５６−１３０６４９号で提案されている
ような固体電解質酸素ポンプ式の酸素濃度測定装置を用
い、正確な理論空燃比の検知と理論空燃比よシ大きい空
燃比の検知が可能な機関の空燃比センサを提供するもの
である。以下、この発明の一実施例について説明する。
第１図はこの宅明の一実施例を示す構成図であり、第２
図は第１図の■−■線に沿う断面図である。
図は第１図の■−■線に沿う断面図である。
図中、（１）は機関の排気管、（２）は排気管（１）内
に配設された空燃比センサである。空燃比センサ（２）
は厚さが約０．５ｍｍの平板状のイオン伝導性固体電解
質（安定化ジルコニア）（３）の両側面にそれぞれ白金
電極（４）および（５）を設けて構成された固体電解質
酸素ポンプ（６）と該酸素ポンプ（６）と同じように平
板状のイオン伝導性固体電解質（７）の両側面にそれぞ
れ白金電極（８）および（９）を設けて構成された固体
電解質酸素センサαＱと、上記酸素ポンプ（６）と上記
酸素センサαＱをＯ，１ｍｍ程度の微小間隙ｄを介して
対向配置するだめの支持台（０）で構成されている。（
１２）は電子制御装置であシ、上記酸素センサ００が電
極（８）。
に配設された空燃比センサである。空燃比センサ（２）
は厚さが約０．５ｍｍの平板状のイオン伝導性固体電解
質（安定化ジルコニア）（３）の両側面にそれぞれ白金
電極（４）および（５）を設けて構成された固体電解質
酸素ポンプ（６）と該酸素ポンプ（６）と同じように平
板状のイオン伝導性固体電解質（７）の両側面にそれぞ
れ白金電極（８）および（９）を設けて構成された固体
電解質酸素センサαＱと、上記酸素ポンプ（６）と上記
酸素センサαＱをＯ，１ｍｍ程度の微小間隙ｄを介して
対向配置するだめの支持台（０）で構成されている。（
１２）は電子制御装置であシ、上記酸素センサ００が電
極（８）。
（９）間に発生する起電力ｅを抵抗Ｒ５を介して演算増
幅器Ａの反転入力端子に印加し、上記演算増幅器Ａの非
反転入力端子に印加されている基準電圧ｖＲと上記起電
力ｅの差異に比例した上記演算増幅器Ａの出力によりト
ランジスタＴＲを駆動して上記酸素ポンプ（６）の電極
（４） 、 （５）間に流すポンプ電流ＩＰを制御する
機能を備えている。すなわち、上記起電力ｅを一定値（
ＶＲ）に保つのに必要な上記ポンプ電流Ｉｐを供給する
作用をする。また、直流電源Ｂから供給される上記ポン
プ電流ＩＰに対応した出力信号を得るための抵抗Ｊ（、
を備えている。との抵抗Ｒｏは上記直流電源Ｂと対応し
て上記ポンプＩＰが過大に流れないような所望の抵抗値
が選ばれている。Ｃはコンデンサである。
幅器Ａの反転入力端子に印加し、上記演算増幅器Ａの非
反転入力端子に印加されている基準電圧ｖＲと上記起電
力ｅの差異に比例した上記演算増幅器Ａの出力によりト
ランジスタＴＲを駆動して上記酸素ポンプ（６）の電極
（４） 、 （５）間に流すポンプ電流ＩＰを制御する
機能を備えている。すなわち、上記起電力ｅを一定値（
ＶＲ）に保つのに必要な上記ポンプ電流Ｉｐを供給する
作用をする。また、直流電源Ｂから供給される上記ポン
プ電流ＩＰに対応した出力信号を得るための抵抗Ｊ（、
を備えている。との抵抗Ｒｏは上記直流電源Ｂと対応し
て上記ポンプＩＰが過大に流れないような所望の抵抗値
が選ばれている。Ｃはコンデンサである。
以上のように構成されたこの発明の空燃比センサを国産
乗用車用２０００ＣＣのガソリン機関に装着して試験し
た結果を第３図に示す。過大なポンプ電流Ｔ、が流れる
と上記酸素ポンプ（６）が破壊するので上記ポンプ電流
工、は１００ｍＡ以上流れないように上記直流電源Ｂに
より制限した。上記酸素センサ００の起電力ｅを５５ｍ
Ｖ一定とした場合はポンプ電流工、は空燃比Ａ／ｌｉ”
の変化釦従って７字形の特性を示すが上記起電力ｅを２
００ｍＶ一定とすると理論空燃比１４．’ｉ＋でポンプ
電流工、は急激に変化し、空燃比Ａ／Ｆが上記理論空燃
比より大きい範囲では空燃比の変化に比例して上記ポン
プ電流工Ｐが変化する特性が得られた。上記起電力ｅを
５５ｍＶ一定とした場合のＶ字形特性では理論空燃比近
傍におけるポンプ電流１ｐの変化が少なく、正確な理論
空燃比の検知は困難であるが、上記起電力ｅを２００ｍ
Ｖ一定とした場合の特性ではポンプ電流エアの変化が大
きいので正確に理論空燃比を検知することができると同
時に理論空燃比よシ大きい空燃比も上記ポンプ電流工ｐ
Ｋ対応した出力信号により検知することができるのであ
る。上記のように理論空燃比近傍でポンプ電流工、の変
化を大きくし、理論空燃比の検知を正確にするには第３
図の特性が示すように起電力ｅ ｆｔｌｏｏｍＶ程度以
上とする必要があるのがわかった。
乗用車用２０００ＣＣのガソリン機関に装着して試験し
た結果を第３図に示す。過大なポンプ電流Ｔ、が流れる
と上記酸素ポンプ（６）が破壊するので上記ポンプ電流
工、は１００ｍＡ以上流れないように上記直流電源Ｂに
より制限した。上記酸素センサ００の起電力ｅを５５ｍ
Ｖ一定とした場合はポンプ電流工、は空燃比Ａ／ｌｉ”
の変化釦従って７字形の特性を示すが上記起電力ｅを２
００ｍＶ一定とすると理論空燃比１４．’ｉ＋でポンプ
電流工、は急激に変化し、空燃比Ａ／Ｆが上記理論空燃
比より大きい範囲では空燃比の変化に比例して上記ポン
プ電流工Ｐが変化する特性が得られた。上記起電力ｅを
５５ｍＶ一定とした場合のＶ字形特性では理論空燃比近
傍におけるポンプ電流１ｐの変化が少なく、正確な理論
空燃比の検知は困難であるが、上記起電力ｅを２００ｍ
Ｖ一定とした場合の特性ではポンプ電流エアの変化が大
きいので正確に理論空燃比を検知することができると同
時に理論空燃比よシ大きい空燃比も上記ポンプ電流工ｐ
Ｋ対応した出力信号により検知することができるのであ
る。上記のように理論空燃比近傍でポンプ電流工、の変
化を大きくし、理論空燃比の検知を正確にするには第３
図の特性が示すように起電力ｅ ｆｔｌｏｏｍＶ程度以
上とする必要があるのがわかった。
上記のように空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よシ大きい範囲
でポンプ電流ＩＰが空燃比に比例して変化する理由は特
開昭５６−１３０６４９号に記載されている。
でポンプ電流ＩＰが空燃比に比例して変化する理由は特
開昭５６−１３０６４９号に記載されている。
すなわち、微小間隙部ｄ内に導入された排気ガスの酸素
分圧を上記酸素ポンプ（６）の作用によシ変更すること
により、排気管（１）内を流れる排気ガスの酸素分圧と
差異をもたせ、この酸素分圧の差異に応じて発生する上
記酸素センサ０１の起電力ｅが一定となるように上記酸
素ポンプ（６）に供給されるポンプ電流ＩＰを制御する
時、このポンプ電流ＩＰは上記排気ガス中の酸素濃度に
比例して変化するのである。そして、空燃比は上記酸素
温度にほぼ比例するので、結果的に上記ポンプ電流ＩＰ
は空燃比Ａ／Ｆに比例して変化するのである。ところで
、理論空燃比より小さい範囲で上記ポンプ電流ＩＰが変
化するのは排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度に上記
空燃比センサ（２）が感応しているように考えられる０ 以上のようにこの発明は機関の排気ガスを導入する間隙
部と、この間隙部内の酸素分圧を制御する固体電解質酸
素ポンプと、上記間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の
排気ガス中の酸素分圧に対応した起電力を発生する固体
電解質酸素センサを備え、該酸素センサが発生する起電
力を所定値に保つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電
流に対応した出力信号により、上記機関の空燃比を検知
するようにした空燃比センサにおいて、上記酸素センサ
の起電力を１００ ｍＶ以上の所定値に保つようにした
ので、いままで困難であった理論空燃比の正確な検知が
容易となったのである。
分圧を上記酸素ポンプ（６）の作用によシ変更すること
により、排気管（１）内を流れる排気ガスの酸素分圧と
差異をもたせ、この酸素分圧の差異に応じて発生する上
記酸素センサ０１の起電力ｅが一定となるように上記酸
素ポンプ（６）に供給されるポンプ電流ＩＰを制御する
時、このポンプ電流ＩＰは上記排気ガス中の酸素濃度に
比例して変化するのである。そして、空燃比は上記酸素
温度にほぼ比例するので、結果的に上記ポンプ電流ＩＰ
は空燃比Ａ／Ｆに比例して変化するのである。ところで
、理論空燃比より小さい範囲で上記ポンプ電流ＩＰが変
化するのは排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度に上記
空燃比センサ（２）が感応しているように考えられる０ 以上のようにこの発明は機関の排気ガスを導入する間隙
部と、この間隙部内の酸素分圧を制御する固体電解質酸
素ポンプと、上記間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の
排気ガス中の酸素分圧に対応した起電力を発生する固体
電解質酸素センサを備え、該酸素センサが発生する起電
力を所定値に保つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電
流に対応した出力信号により、上記機関の空燃比を検知
するようにした空燃比センサにおいて、上記酸素センサ
の起電力を１００ ｍＶ以上の所定値に保つようにした
ので、いままで困難であった理論空燃比の正確な検知が
容易となったのである。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は第
１図の■−■線に沿う断面図、第３図は起電力ｅを変え
た場合のポンプ電流を示す特性図である。 図中の符号、（１）は排気管、（６）は固体電解質酸素
ポンプ、αＱは固体電解質酸素センサ、（”）は電子制
御装置である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 （７） 第３図 を爪；比（Ａ／ Ｆ ） 手続補正値自発） ５８７１９ 昭和 年 月 日 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の桐。 ６、補正の内容 （１） 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正
する。 特許請求の範囲 （１）機関の排気ガスを導入する間隙部と、この間隙部
内の酸素分圧を制御する固体電解質酸素ポンプと、上記
間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の排気ガス中の酸素
分圧に対応した起電力を発生する固体電解質酸素センサ
とを備え、該酸素センサが発生する起電力を所定値に保
つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電流に対応した出
力信号により上記機関の空燃比を検知するようにした空
燃比センサにおいて、上記酸素センサの起電力゛を１０
０ｍＶ以上の所定値に保ち、上記ポンプ電流が理論空燃
比近傍で急激に変化するようにして正確な理論空燃比を
検知するようにした機関の空燃比センサ。 （２）酸素ポンプに供給されるポンプ電流が所望値以上
とならないようにする手段を備えた特許請求の範囲第１
項記載の機関の空燃比センサ。
１図の■−■線に沿う断面図、第３図は起電力ｅを変え
た場合のポンプ電流を示す特性図である。 図中の符号、（１）は排気管、（６）は固体電解質酸素
ポンプ、αＱは固体電解質酸素センサ、（”）は電子制
御装置である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 （７） 第３図 を爪；比（Ａ／ Ｆ ） 手続補正値自発） ５８７１９ 昭和 年 月 日 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の桐。 ６、補正の内容 （１） 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正
する。 特許請求の範囲 （１）機関の排気ガスを導入する間隙部と、この間隙部
内の酸素分圧を制御する固体電解質酸素ポンプと、上記
間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の排気ガス中の酸素
分圧に対応した起電力を発生する固体電解質酸素センサ
とを備え、該酸素センサが発生する起電力を所定値に保
つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電流に対応した出
力信号により上記機関の空燃比を検知するようにした空
燃比センサにおいて、上記酸素センサの起電力゛を１０
０ｍＶ以上の所定値に保ち、上記ポンプ電流が理論空燃
比近傍で急激に変化するようにして正確な理論空燃比を
検知するようにした機関の空燃比センサ。 （２）酸素ポンプに供給されるポンプ電流が所望値以上
とならないようにする手段を備えた特許請求の範囲第１
項記載の機関の空燃比センサ。
Claims (2)
- （１）機関の排気ガスを導入する間隙部と、この間隙部
内の酸素分圧を制御する固体電解質酸素ポンプと、上記
間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の排気ガス中の酸素
分圧に対応した起電力を発生する固体電解質酸素センサ
とを備え、該酸素センサが発生する起電力を所定値に保
つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電流に対応した出
力信号によシ上記機関の空燃比を検知するようにした空
燃比センサにおいて、上記酸素センサの起電力を１００
ｍＶ以上の所定値に保ち、上記ポンプ電流が理論空燃比
近傍で急激に変化するようにして正確な理論空燃比を検
知するようにした機関の空燃比センサ。 - （２）酸素ポンプに供給されるポンプ電流が１００ｍＡ
以上とならないようにする手段を備えた特許請求の範囲
第１項記載の機関の空燃比センサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58083587A JPS59208451A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 機関の空燃比センサ |
| CA000453840A CA1214520A (en) | 1983-05-11 | 1984-05-08 | Air-to-fuel ratio sensor for engine |
| DE8484303157T DE3474722D1 (en) | 1983-05-11 | 1984-05-10 | Air-to-fuel ratio sensor for engine |
| EP84303157A EP0126590B1 (en) | 1983-05-11 | 1984-05-10 | Air-to-fuel ratio sensor for engine |
| US06/770,655 US4657640A (en) | 1983-05-11 | 1985-08-28 | Method of sensing air-to-fuel ratio sensor of an engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58083587A JPS59208451A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 機関の空燃比センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59208451A true JPS59208451A (ja) | 1984-11-26 |
Family
ID=13806622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58083587A Pending JPS59208451A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 機関の空燃比センサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4657640A (ja) |
| EP (1) | EP0126590B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59208451A (ja) |
| CA (1) | CA1214520A (ja) |
| DE (1) | DE3474722D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3606045A1 (de) * | 1985-02-25 | 1986-08-28 | Ngk Spark Plug Co | Luft/kraftstoff-verhaeltnissensor fuer brennkraftmaschinen |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS61138156A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検出装置 |
| JP2509905B2 (ja) * | 1985-02-06 | 1996-06-26 | 株式会社日立製作所 | 空燃比センサ |
| DE3702838A1 (de) * | 1986-02-01 | 1987-08-13 | Fuji Electric Co Ltd | Sauerstoffsensor und verfahren zu seiner herstellung |
| KR20150063555A (ko) * | 2013-01-29 | 2015-06-09 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 내연 기관의 제어 장치 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL6710038A (ja) * | 1967-07-20 | 1969-01-22 | ||
| US3699032A (en) * | 1969-06-20 | 1972-10-17 | Univ Ohio | Devices for the control of agents in fluids |
| US3691023A (en) * | 1970-12-15 | 1972-09-12 | Westinghouse Electric Corp | Method for polarographic measurement of oxygen partial pressure |
| JPS55154450A (en) * | 1979-05-19 | 1980-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel-ratio detector |
| JPS6029066B2 (ja) * | 1979-07-28 | 1985-07-08 | 日産自動車株式会社 | 空燃比制御信号発生装置 |
| US4272331A (en) * | 1980-03-03 | 1981-06-09 | Ford Motor Company | Oscillatory mode oxygen sensor and method |
| US4272329A (en) * | 1980-03-03 | 1981-06-09 | Ford Motor Company | Steady state mode oxygen sensor and method |
| DE3010632A1 (de) * | 1980-03-20 | 1981-10-01 | Bosch Gmbh Robert | Polarographischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehalts in gasen |
| JPS57131046A (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-13 | Hitachi Ltd | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
| JPS57192849A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Detecting device for limit current system oxygen concentration performing temperature compensation of measuring output |
| JPS5832156A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-25 | Shimadzu Corp | 特定物質の濃度センサ− |
| JPS5893862U (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-25 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素センサ |
| JPS5943348A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Hitachi Ltd | 空燃比センサ |
-
1983
- 1983-05-11 JP JP58083587A patent/JPS59208451A/ja active Pending
-
1984
- 1984-05-08 CA CA000453840A patent/CA1214520A/en not_active Expired
- 1984-05-10 DE DE8484303157T patent/DE3474722D1/de not_active Expired
- 1984-05-10 EP EP84303157A patent/EP0126590B1/en not_active Expired
-
1985
- 1985-08-28 US US06/770,655 patent/US4657640A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| DE3606045A1 (de) * | 1985-02-25 | 1986-08-28 | Ngk Spark Plug Co | Luft/kraftstoff-verhaeltnissensor fuer brennkraftmaschinen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1214520A (en) | 1986-11-25 |
| EP0126590A2 (en) | 1984-11-28 |
| DE3474722D1 (en) | 1988-11-24 |
| US4657640A (en) | 1987-04-14 |
| EP0126590A3 (en) | 1985-09-11 |
| EP0126590B1 (en) | 1988-10-19 |
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