JPS5967455A - Air/fuel ratio sensor - Google Patents

Air/fuel ratio sensor

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JPS5967455A
JPS5967455A JP57177368A JP17736882A JPS5967455A JP S5967455 A JPS5967455 A JP S5967455A JP 57177368 A JP57177368 A JP 57177368A JP 17736882 A JP17736882 A JP 17736882A JP S5967455 A JPS5967455 A JP S5967455A
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air
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稔 大須賀
Mamoru Fujieda
藤枝 護
Tadashi Kirisawa
桐沢 規
Takashige Ooyama
宜茂 大山
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/417Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes

Abstract

PURPOSE:To enable every possible air/fuel ratio control by providing first and second electrodes on both sides of a solid electrolyte on the exhaust side and third and fourth electrodes on the exhaust and atmospheric side thereof while a diffusion chamber is provided with an orifice on the exhaust side and the electrode side of the first and second electrodes. CONSTITUTION:A platinum electrodes 38a and 38b are provided on both sides of a solid electrolyte 37 and a diffusion chamber 40 is provided with an orifice 39 on the side of the electrode 38b. Current I flowing between I between the electrodes 38a and 38b are made switchable from the normal to opposite direction vice versa. An oridinary oxygen sensor is provided with an electrode 41a on the atmospheric side and an electrode 41b on the exhaust side additionally to prevent changes in the electromotive force when lambda=1.0 (lambda: excessive air rate). A heater 42 is printed on the solid electrolyte 37 to heat the solid electrolyte 37 up to a high temperature. Then, a rich/lean detection sensor 58 is provided as partly composed the electrodes 38a and 38b and an O2 sensor 59 as partly composed of the electrodes 41a and 41b.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は空燃比センサに係り、特に酸素イオン伝導性固
体電解質を用いた自動車エンジンの空燃比制御に好適な
空燃比センサに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an air-fuel ratio sensor, and particularly to an air-fuel ratio sensor suitable for controlling the air-fuel ratio of an automobile engine using an oxygen ion-conducting solid electrolyte.

〔従来技術〕[Prior art]

酸素イオン伝導性固体電解質を用いた酸素濃度検出器に
ついては、すでにSAE paper 810433に
示されており、公知となっている。
An oxygen concentration detector using an oxygen ion conductive solid electrolyte has already been disclosed in SAE paper 810433 and is well known.

しかし、従来のこの種の空燃比センサは、リーン領域の
空燃比しか測定できず、リッチ領域の空燃比の測定が不
可能であυ、自動車エンジンの空燃比制御用としては不
満足なものであった。壕だ、基準酸素濃度を大気の酸素
濃度としているため、固体電解質を高温に保持するだめ
のヒータの容量を小さくできないという欠点があった。
However, this type of conventional air-fuel ratio sensor can only measure the air-fuel ratio in the lean region and cannot measure the air-fuel ratio in the rich region, making it unsatisfactory for use in controlling the air-fuel ratio of automobile engines. Ta. Unfortunately, because the standard oxygen concentration was the atmospheric oxygen concentration, the drawback was that it was impossible to reduce the capacity of the heater used to maintain the solid electrolyte at a high temperature.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、空気過剰率λがλ〉1でもλ〈1でも空燃比
を検出することができ、すべての空燃比制御を可能とす
ることができる空燃比センサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to be able to detect the air-fuel ratio whether the excess air ratio λ is λ>1 or λ<1, and to enable all air-fuel ratio control. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio sensor that can perform

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の特徴は、固体電解質と、この固体電解質の排気
側の両側にそれぞれ設けた第1.第2電極と、」二記固
体電解質の排気側と大気側とにそれぞれ設けた第3.第
4電極と、」二記第1.第2電極のうちの排気側の電極
側に設けた排気に開口するオリフィスを有する拡散室と
より構成してあり、上記第1.第2電極よりなる部分を
リッチ・リーン検出センサとして動作させ、上記第3.
第4電極よりなる部分を02センサとして動作させるよ
うにし、上記第1.第2電極間に流す電流の方向をリッ
チ領域とり一ン領域とで反転させる反転手段と、上記第
1.第2電極間に流す電流の電流値を所定電流値に制御
する電流制御手段と、」二記リッチ・リーン検出センサ
からの出力起電力と上記0□センザからの出力起電力と
をそれぞれ入力して処理し、測定すべき排気の空燃比に
応じた出力を送出する処理手段とを具備させた点にある
The present invention is characterized by a solid electrolyte and a first tube provided on both sides of the solid electrolyte on the exhaust side. a second electrode, and a third electrode provided on the exhaust side and the atmosphere side of the solid electrolyte, respectively. a fourth electrode; and a diffusion chamber having an orifice opening to the exhaust gas provided on the exhaust side electrode of the second electrode. The part consisting of the second electrode is operated as a rich/lean detection sensor, and the part consisting of the second electrode is operated as a rich/lean detection sensor.
The portion consisting of the fourth electrode is operated as the 02 sensor, and the portion consisting of the 4th electrode is operated as the 02 sensor. a reversing means for reversing the direction of the current flowing between the second electrodes between the rich region and the one-in region; a current control means for controlling the current value of the current flowing between the second electrodes to a predetermined current value; and a processing means for processing the air-fuel ratio of the exhaust gas to be measured and outputting an output according to the air-fuel ratio of the exhaust gas to be measured.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を第1図、第2図、第10図〜第13図、第
16図〜第18図、第20図、第24図、第27図、第
29図、第33図、第36図〜第38図に示した実施例
および第3図〜第9図。
The present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 10 to 13, 16 to 18, 20, 24, 27, 29, 33, 36. The embodiment shown in FIGS. 38 to 38 and FIGS. 3 to 9.

第14図、第15図、第19図、第21図〜第23図、
第25図、第26図、第28図、第30図〜第32図、
第34図、第35図を用いて詳細に説明する。
Fig. 14, Fig. 15, Fig. 19, Fig. 21 to Fig. 23,
Fig. 25, Fig. 26, Fig. 28, Fig. 30 to Fig. 32,
This will be explained in detail using FIGS. 34 and 35.

第1図は本発明に係る空燃比センサを備えた自動車エン
ジンの制御システムの一実施例を示す構成図である。第
1図において、1はスロットルチャンバ、2は熱線式吸
入空気量検出器、3は噴射弁、4はスロットルアクチュ
エータ、5は点火プラグ、6は水温センサ、7は本発明
に係る空燃比センサ、8はクランク角センサ、9は感応
コイル、10はマイクロコンピュータ、11は空燃比セ
ンサ7の制御回路、12はヒータ制御回路、13は燃焼
室で、本システムにおいては、空燃比をリッチ領域(λ
く1)からり一ン領域(λ〉1)の広い範囲において空
燃比を検出可能の空燃比センサ7を用いて空燃比を検出
して空燃比制御を行うようにしである。すなわち、回転
数、負荷、水温等により制御したい空燃比がマイクロコ
ンピュータ10で決定されると、それが噴射弁3、スロ
ットアクチュエータ4に出力され、吸入空気量は吸入空
気量検出器2で検出されて閉ループ制御される。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control system for an automobile engine equipped with an air-fuel ratio sensor according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a throttle chamber, 2 is a hot-wire type intake air amount detector, 3 is an injection valve, 4 is a throttle actuator, 5 is a spark plug, 6 is a water temperature sensor, 7 is an air-fuel ratio sensor according to the present invention, 8 is a crank angle sensor, 9 is a sensing coil, 10 is a microcomputer, 11 is a control circuit for the air-fuel ratio sensor 7, 12 is a heater control circuit, and 13 is a combustion chamber.
(1) The air-fuel ratio is detected using the air-fuel ratio sensor 7 which can detect the air-fuel ratio over a wide range (λ>1), and the air-fuel ratio is controlled. That is, when the air-fuel ratio to be controlled is determined by the microcomputer 10 based on the rotational speed, load, water temperature, etc., it is output to the injection valve 3 and the slot actuator 4, and the intake air amount is detected by the intake air amount detector 2. closed-loop control.

スロットルチャンバ1において形成された混合気は、燃
焼室13に入り、点火プラグ5により点火され、その後
、排気ガスが排気管14に流れる。
The air-fuel mixture formed in the throttle chamber 1 enters the combustion chamber 13 and is ignited by the spark plug 5, after which the exhaust gas flows into the exhaust pipe 14.

このとき、空燃比センサ7によって実空燃比を検出し、
その信号をマイクロコンピュータ10に入力して閉ルー
プ制御を行う。なお、空燃比センサ7は、使用している
固体電解質の特性上、高温に加熱しなければならないの
で、ヒータ駆動回路12を設けである。
At this time, the actual air-fuel ratio is detected by the air-fuel ratio sensor 7,
The signal is input to the microcomputer 10 for closed loop control. Note that the air-fuel ratio sensor 7 must be heated to a high temperature due to the characteristics of the solid electrolyte used, so a heater drive circuit 12 is provided.

第2図は第1図のマイクロコンピュータ10の詳細構成
図である。アナログの人力信号としては、熱線式吸入空
気量検出器27A)らの空気量信号AF。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the microcomputer 10 shown in FIG. 1. The analog human input signal is the air amount signal AF from the hot wire intake air amount detector 27A).

水温センサ6からの水温信号T’Jスロットルアクチュ
エータ4からのスロットル開度信号θなどがちplこれ
らの信号はマルチクプレツサ30に入力され、時分割的
に各信号がセレクトされ、ADコンバータ31に送られ
、ここでディジタル信号に変換される。また、オン−オ
フ信号として入力される情報としては、空燃比センサ7
の制御回路11からの信号11bがあり、これらは1ビ
ツトのディジタル信号として扱う。さらに、クランク角
センサ8からのパルス列信号CRP、CPPも入力され
る。32はROM、、33はCPUで、CPU33は、
ディジタル演算処理を行うプロセシングセントラルユニ
ットであり、ROM32は、制御プログラムおよび固定
データを格納する記憶素子である。RAM34は、読み
出しおよび書き込み可能の記憶素子である。I10回路
35はADコンバータ31および各センサからの信号を
CPU33に送ったり、CPU33からの信号を噴射弁
3の駆動回路36、スロノ1込アクチュエータ4、点火
コイル9および空燃比センサ7のヒータ駆動回路12に
送ったり、制御回路11へ制御信号11aを送る機能を
持っている。
The water temperature signal T' from the water temperature sensor 6, the throttle opening signal θ from the throttle actuator 4, etc. These signals are input to the multiplexer 30, and each signal is selected in a time-sharing manner and sent to the AD converter 31. Here it is converted into a digital signal. In addition, information input as an on-off signal includes the air-fuel ratio sensor 7
There is a signal 11b from the control circuit 11, which is treated as a 1-bit digital signal. Furthermore, pulse train signals CRP and CPP from the crank angle sensor 8 are also input. 32 is a ROM, 33 is a CPU, and the CPU 33 is
It is a processing central unit that performs digital arithmetic processing, and the ROM 32 is a storage element that stores control programs and fixed data. RAM 34 is a readable and writable storage element. The I10 circuit 35 sends signals from the AD converter 31 and each sensor to the CPU 33, and sends signals from the CPU 33 to the drive circuit 36 of the injection valve 3, the actuator 4, the ignition coil 9, and the heater drive circuit of the air-fuel ratio sensor 7. 12 and the control signal 11a to the control circuit 11.

ここで、空燃比センサ7はリッチ・リーノの両頭域にお
いて空燃比を検出できるようにしであるが、寸ず、その
原理について説明する。第3図は空燃比センサ7の原理
説明図で、第3図(a)はIJ −ン領域における検出
原理、第3図(1))はリッチ領域における検出原理を
示しである。第3図に示すように、固体電解質37の両
面に陽、陰極の電極33a、38bが設けてあり、さら
に、ガスの拡散抵抗となるオリフィス39を介して拡散
室40を設けである。リーン領域における空燃比を検出
する場合は、第3図(a)に示すように、電極38aを
陽極、電極38bを陰極として、図示の方向に電流工を
流すように電圧を印加する。このとき、電流■に比例し
た酸素が固体電解質37を通シ、拡散室40からくみ出
される。また、リッチ領域の空燃比を検出する場合は、
第3図(b)に示すように、電極38aを陰極、電極3
8bを陽極として上記とは逆の方向に電流工を流すよう
に電圧を印加する。このときには、酸素は排気側より拡
散室40内に流入する。その後、オリフィス39を介し
て流入してきた一酸化炭酸(CO)と拡散室40内で次
式のように反応する。
Here, the air-fuel ratio sensor 7 is designed to be able to detect the air-fuel ratio in the Ricci-Rino double head region, and the principle thereof will be briefly explained. FIG. 3 is an explanatory diagram of the principle of the air-fuel ratio sensor 7, in which FIG. 3(a) shows the detection principle in the IJ-low range, and FIG. 3(1)) shows the detection principle in the rich range. As shown in FIG. 3, positive and negative electrodes 33a and 38b are provided on both sides of the solid electrolyte 37, and a diffusion chamber 40 is further provided via an orifice 39 that serves as a gas diffusion resistance. When detecting the air-fuel ratio in the lean region, as shown in FIG. 3(a), a voltage is applied so that an electric current flows in the direction shown, using the electrode 38a as an anode and the electrode 38b as a cathode. At this time, oxygen proportional to the current (2) passes through the solid electrolyte 37 and is pumped out from the diffusion chamber 40. Also, when detecting the air-fuel ratio in the rich region,
As shown in FIG. 3(b), the electrode 38a is a cathode, and the electrode 38a is a cathode.
Using 8b as an anode, a voltage is applied so as to cause the current to flow in the opposite direction to that described above. At this time, oxygen flows into the diffusion chamber 40 from the exhaust side. After that, carbon monoxide (CO) that has flowed in through the orifice 39 reacts with the carbon monoxide (CO) in the diffusion chamber 40 as shown in the following equation.

このようにして、第3図(a)、 (b)ともに拡散室
40内の酸素分圧が極めて少ない状態(1o−12気圧
)を作り出し、拡散室40内を常にストイキオ(λ=1
.0の排気状態)に保つと、起電力の変化が生じる。
In this way, in both FIGS. 3(a) and 3(b), a state is created in which the oxygen partial pressure inside the diffusion chamber 40 is extremely low (1 o - 12 atm), and the inside of the diffusion chamber 40 is always kept at a stoichiometric pressure (λ=1
.. When the exhaust state is maintained at 0), a change in electromotive force occurs.

以下第4図、第5図を用いて原理をさらに詳しく説明す
る。第4図はり一ン領域での検出原理説明線図である。
The principle will be explained in more detail below using FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram explaining the principle of detection in the beam area.

ガスの拡散によジオリフイス39を介して拡散室40内
に入る酸素の量G+xは、排気中の酸素の濃度N t 
eに比例する。すなわち、G IK =に’ N le
         ・+・(2)ここに、K;常数 このため、第4図(a)に示すように、拡散室40内に
拡散により入る酸素量は、空気過剰率λの増加とともに
多くなる。また、第3図(a)に示しであるように電流
■を流すと、電流1〔第4図(a)の11 。
The amount G+x of oxygen that enters the diffusion chamber 40 via the georifice 39 due to gas diffusion is the concentration of oxygen in the exhaust gas N t
Proportional to e. That is, G IK = ' N le
.+.(2) where, K: constant Therefore, as shown in FIG. 4(a), the amount of oxygen entering the diffusion chamber 40 by diffusion increases as the excess air ratio λ increases. Furthermore, when the current ■ is applied as shown in FIG. 3(a), the current 1 [11 in FIG. 4(a)].

1−2〕に比例した量の酸素が拡散室40よりくみ出さ
れる。すなわち、■、の電流を流した場合は、λ〈λ1
ではくみ出される酸素の量の方が多くなり、第4図(C
)に示すように、拡散室40内の酸素分圧が小さくなp
 (10−12気圧)、通常の酸素センサと同じように
、第4図(b)の如く、起電力が1V程度出力される。
1-2] is pumped out from the diffusion chamber 40. In other words, when a current of ■ is passed, λ〈λ1
The amount of oxygen pumped out is larger than that in Figure 4 (C
), when the oxygen partial pressure inside the diffusion chamber 40 is small, p
(10-12 atmospheres), and as in a normal oxygen sensor, an electromotive force of about 1V is output as shown in FIG. 4(b).

また、λンλ1の領域では、拡散室40に拡散によって
人ってくる酸素の量がくみ出される酸素の量より多くな
るため、拡散室40内の酸素分圧が大きくなり、固体電
解質37の両側の酸素分圧に差がなくなって起電力が出
なくなる。つまり、電流■1により、λ=λ、のときに
起電力の変化が生じる。また、電流1゜では、λ=λ2
のときに起電力の変化が生じる。
In addition, in the region of λ - λ1, the amount of oxygen that enters the diffusion chamber 40 by diffusion is greater than the amount of oxygen that is pumped out, so the oxygen partial pressure within the diffusion chamber 40 increases and the solid electrolyte 37 There is no difference between the oxygen partial pressures on both sides, and no electromotive force is generated. In other words, the current ■1 causes a change in the electromotive force when λ=λ. Also, at a current of 1°, λ=λ2
A change in electromotive force occurs when .

第5図はリッチ領域での検出原理説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the detection principle in a rich region.

リッチ領域では、拡散室40内に拡散により入る一酸化
炭素の量によりλを検出する。このどきは、第3図(1
))に示しであるように、拡散室40内に固体電解質3
7を介して酸素を送り込む。1、に比例した酸素量を拡
散室40内に送り込んだ場合、λ〉λ1では、拡散室4
0内に入る一酸化炭素量の方が少1 < 、(1)式で
示しだ反応により消費される酸素量の方が少なくなり、
第5図(d)に示すように、多量の酸素が拡散室40内
に保持され、拡散室40内の酸素分圧がリッチ領域の排
気中の酸素分圧より高くなシ、固体電解質37の両側に
酸素分圧差が生じ、第5図(b)に示すように、起電力
が発生する。また、λくλlでは、拡散室40内に入る
一酸化炭素量が多くなり、(1)式の反応により拡散室
40内に送り込まれた酸素がほとんど消費され、第5図
(C)に示すように、拡散室40内の酸素分圧が小さく
なり、排気中の酸素分圧と等しくなって、第5図(b)
に示すように、起電力が生じなくなる。また、電流値を
I2に変えると、λ2を検出することになる。
In the rich region, λ is detected based on the amount of carbon monoxide that diffuses into the diffusion chamber 40. Nowadays, Figure 3 (1
)), a solid electrolyte 3 is placed inside the diffusion chamber 40.
Oxygen is delivered via 7. When an amount of oxygen proportional to 1 is sent into the diffusion chamber 40, when λ>λ1, the diffusion chamber 4
The amount of carbon monoxide that falls within 0 is smaller than 1 < , and the amount of oxygen consumed by the reaction is smaller, as shown in equation (1).
As shown in FIG. 5(d), a large amount of oxygen is retained in the diffusion chamber 40, and the oxygen partial pressure in the diffusion chamber 40 is higher than the oxygen partial pressure in the exhaust gas in the rich region. An oxygen partial pressure difference occurs on both sides, and an electromotive force is generated as shown in FIG. 5(b). Further, at λ less λl, the amount of carbon monoxide entering the diffusion chamber 40 increases, and most of the oxygen sent into the diffusion chamber 40 is consumed by the reaction of equation (1), as shown in FIG. 5(C). As shown in FIG. 5(b), the oxygen partial pressure in the diffusion chamber 40 becomes smaller and becomes equal to the oxygen partial pressure in the exhaust gas.
As shown in , no electromotive force is generated. Furthermore, if the current value is changed to I2, λ2 will be detected.

以上のように、固体電解質37に流す電流の方向を変え
ることにより、リーン領域からリッチ領域の広い範囲で
空燃比を検出することができる。
As described above, by changing the direction of the current flowing through the solid electrolyte 37, the air-fuel ratio can be detected over a wide range from the lean region to the rich region.

以上のようにして測定した結果を第6図、第7図に示す
。第6図はり一ン領域における場合で、I=2mAの場
合は、3曲線のように、A/F=15(A;空気量、F
;燃料量)で起電力が変化し、I = 4 m Aの場
合は、5曲線のように、A/F=16で起電力が変化す
る。まだ、酸素分圧差により、λ−1,0においても起
電力が変化し、2位置変化となる。これに対する対応策
については後述する。
The results measured as described above are shown in FIGS. 6 and 7. Fig. 6 In the case of the beam in the 1-in region, when I = 2 mA, A/F = 15 (A: air amount, F
; fuel amount), and in the case of I = 4 mA, the electromotive force changes when A/F = 16, as shown by the 5 curve. However, due to the oxygen partial pressure difference, the electromotive force changes even at λ-1 and 0, resulting in a two-position change. Countermeasures against this will be described later.

第7図はリッチ領域における場合で’v c+d曲線の
ように、I=2mAの場合はA/F=14.3で、I=
4mAの場合はA/F’=13.6で起動力が変化して
いる。まだ、このときもλ−1,0付近でも起電力が変
化してお晩、これに対する対応策については後述する。
Figure 7 shows the case in the rich region, as in the 'v c+d curve, when I=2mA, A/F=14.3, and I=
In the case of 4 mA, the starting force changes at A/F'=13.6. At this time, the electromotive force still changes around λ-1,0, and countermeasures for this will be described later.

上記は電流■を一定にして起電力の変化を見る方法であ
るが、印加電圧■を一定にして電流■の変化よりA/F
を検出するようにしてもよい。第8図、第9図はその場
合の測定例を示す線図である。第8図はり一ン領域にお
ける場合で、電圧■を変化させると、酸素濃度(%)に
比例した限界電流Io2が得られる。第8図(a)は電
圧と限界電流との関係を酸素濃度をパラメータとして示
してあり、曲線e −gはそれぞれ酸素濃度2,4.6
係の場合を示す。第8図(b)は■二0.5 V一定に
保ったときの酸素濃度と限界電流を示してあり、酸素濃
度に比例した電流Io が出力されることがわかる。
The above method is to keep the current ■ constant and observe the change in the electromotive force, but the A/F
may be detected. FIGS. 8 and 9 are diagrams showing measurement examples in that case. FIG. 8 shows the case in the beam range, and when the voltage (2) is changed, a limiting current Io2 proportional to the oxygen concentration (%) is obtained. Figure 8(a) shows the relationship between voltage and limiting current using oxygen concentration as a parameter, and curves e-g represent oxygen concentrations of 2 and 4.6, respectively.
Indicates the case of the person in charge. FIG. 8(b) shows the oxygen concentration and limit current when the voltage is kept constant at 0.5 V, and it can be seen that a current Io proportional to the oxygen concentration is output.

ここで、固体電解質37に印加する電圧を0.5 Vに
保つということは、常に拡散室40内の酸素分圧を10
−12気圧(ストイキオ、λ−1,0の排気状態)に保
つように制御することである。つまり、酸素濃度が増加
して、拡散室40内に入る酸素量が増加すると、電流1
を増加し、その増加分たけの酸素量をくみ出し、酸素分
圧を10−12気圧に保つ。すなわち、排気中の酸素濃
度が増加すると、電流1o2が増加することになる。
Here, keeping the voltage applied to the solid electrolyte 37 at 0.5 V means that the oxygen partial pressure in the diffusion chamber 40 is always kept at 10 V.
It is controlled to maintain the pressure at -12 atmospheres (stoichiometry, exhaust state of λ-1,0). In other words, when the oxygen concentration increases and the amount of oxygen entering the diffusion chamber 40 increases, the current 1
Increase the amount of oxygen, pump out the amount of oxygen corresponding to the increased amount, and maintain the oxygen partial pressure at 10-12 atmospheres. That is, when the oxygen concentration in the exhaust gas increases, the current 1o2 increases.

第9図はリッチ領域における場合の測定結果である。第
9図(a)は電圧と限界電流との関係を一酸化炭素濃度
(チ)をパラメータとして示してあり、曲線h−Jはそ
れぞれ一酸化炭素濃度2,3.4係の場合を示し、第9
図(b)はV−0,5V一定とした場合の一酸化炭素濃
度と限界電流との関係を示しである。ここでは、排気中
の酸素濃度がストイキオ状態であるため、(1)式で消
費されるよりも多くの酸素を拡散室40内に送り込んで
、酸素分圧を高<L、V=0.5Vとなる分圧差を常に
保とうとする。このため、第9図(1))に示すように
、−酸化炭素濃度が増加すると限界電流Icoも増加す
る。
FIG. 9 shows the measurement results in the rich region. FIG. 9(a) shows the relationship between voltage and limiting current using carbon monoxide concentration (ch) as a parameter, and curves h-J show the cases where carbon monoxide concentration is 2 and 3.4, respectively. 9th
Figure (b) shows the relationship between carbon monoxide concentration and limiting current when V-0.5V is constant. Here, since the oxygen concentration in the exhaust gas is in a stoichiometric state, more oxygen than is consumed in equation (1) is sent into the diffusion chamber 40 to raise the oxygen partial pressure to a high value <L, V=0.5V. It always tries to maintain the partial pressure difference. Therefore, as shown in FIG. 9(1)), as the -carbon oxide concentration increases, the limiting current Ico also increases.

第10図は以上説明した原理を実用化するための空燃比
センサの構成の基本概念図である。固体電解質37の両
側に白金電極38a、38bを設け、電極38b側にオ
リフィス39を有する拡散室40を設ける。そして電極
38a、38b間に流す電流1は正、通雨方向に切り換
えるようにする。また、第6図、第7図に示すように、
λ=j、Oのときに起電力変化が生ずるのを回避するた
めに、λ−1,0で起電力が変化する通常の酸素センサ
にさらに大気側の電極41.3と排気側の電極411〕
を図示のように設ける(回避法については後述する。)
。また、固体電解質37を高温に加熱するためのヒータ
42を固体電解質37」二に印刷する。58.59はそ
れぞれ電極38a、381)の部分よりなるリッチ・リ
ーン検出センサ、電極41 a、41bの部分よりなる
02センザを示す。
FIG. 10 is a basic conceptual diagram of the configuration of an air-fuel ratio sensor for putting into practical use the principle explained above. Platinum electrodes 38a and 38b are provided on both sides of the solid electrolyte 37, and a diffusion chamber 40 having an orifice 39 is provided on the electrode 38b side. The current 1 flowing between the electrodes 38a and 38b is switched between the positive direction and the rain direction. In addition, as shown in Figures 6 and 7,
In order to avoid a change in electromotive force when λ=j, O, an electrode 41.3 on the atmosphere side and an electrode 411 on the exhaust side are added to a normal oxygen sensor whose electromotive force changes at λ-1, 0. ]
(A workaround will be described later.)
. Further, a heater 42 for heating the solid electrolyte 37 to a high temperature is printed on the solid electrolyte 37''. Reference numerals 58 and 59 indicate a rich/lean detection sensor consisting of electrodes 38a and 381), and a 02 sensor consisting of electrodes 41a and 41b, respectively.

第11図は本発明の空燃比センサの一実施例を示す縦断
面図である。第11図において、37は固体型角イ質で
、固体電解質37には、第10図に示すように各電極3
8 a、38b、41 a、41bおよびヒータ42が
付加してあり、センサ部43を形成している。センサ部
43はセラミック製のホルダー44の中心部に挿入しで
ある。45はキャップで、キャンプ45にはホルダー4
4の中心の大気室46に大気を導く通気孔45aが設け
である。47はストッパで、センナ部43に設ケタ穴5
3(第12図参照)に差し込んであり、センサ部43を
固定するだめのものである。ストッパ4ニアはセラミッ
ク製で、セラミック製のホルダー48内に組み込んであ
る。センサ部43の先端部(拡散室40を設けである側
)はカバー49により保護してあり、カバー49には通
気孔50が設けてあり、1通気孔50より排気を排気室
51に導入するようにしである。なお、カッ・−49は
、ヒータ42(第12図参照)のふく射による放熱を防
止するためセラミック製としである。そして全体は排気
管に取り付けるだめの外部カバー52で覆ってあり、カ
ッ・−52はかしめ部53でホルダー44に固定してあ
−る。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the air-fuel ratio sensor of the present invention. In FIG. 11, 37 is a solid type keratin, and the solid electrolyte 37 includes each electrode 3 as shown in FIG.
8a, 38b, 41a, 41b and a heater 42 are added to form a sensor section 43. The sensor section 43 is inserted into the center of a ceramic holder 44. 45 is a cap, camp 45 has holder 4
A ventilation hole 45a is provided to introduce the atmosphere to an atmospheric chamber 46 at the center of the air chamber 4. Reference numeral 47 is a stopper, which is provided in the center hole 5 in the senna part 43.
3 (see FIG. 12), and is used to fix the sensor section 43. The stopper 4 near is made of ceramic and is incorporated into a holder 48 made of ceramic. The tip of the sensor section 43 (the side on which the diffusion chamber 40 is provided) is protected by a cover 49, and the cover 49 is provided with a ventilation hole 50, through which exhaust gas is introduced into the exhaust chamber 51. That's how it is. Note that the cap 49 is made of ceramic to prevent heat radiation due to radiation from the heater 42 (see FIG. 12). The entire body is covered with an external cover 52 which is intended to be attached to the exhaust pipe, and the cup 52 is fixed to the holder 44 with a caulked portion 53.

第12図は第11図のセンサ部43の一実施例を示す詳
細構造説明図で、(a)は断面図、(b)は(a)の左
側面図、(C)は(a)の右側面図、(d)は(a)の
A −A線断面図である。センサ部43は長方形の固体
電解質37を主体として構成してあり、一方の片面には
第12図(l〕)に示すように、リッチ・リーン領域の
空燃比検出のだめの電極38aとヒータ42とが図示の
ように印刷してあり、他方の片面は(C)に示すように
、リッチ・リーン領域の空燃比検出のだめの電極381
〕とλ二1,0における起電力を検出するだめの大気側
電極41aと排気側電極41bとが印刷しである。さら
に、センサ部43を固定するだめの第11図のストッパ
47を差し込む穴53が設けである。なお、ヒータ42
が印刷しである部分は、第12図(d)に示すように、
ヒータ42がはがれないようにセラミックコーティング
54を施しである。
12 is a detailed structural explanatory diagram showing one embodiment of the sensor section 43 in FIG. 11, in which (a) is a sectional view, (b) is a left side view of (a), and (C) is a A right side view, (d) is a sectional view taken along the line A-A in (a). The sensor section 43 is mainly composed of a rectangular solid electrolyte 37, and one side has an electrode 38a for detecting the air-fuel ratio in the rich/lean region and a heater 42, as shown in FIG. 12(l). is printed as shown in the figure, and the other side has an electrode 381 for detecting the air-fuel ratio in the rich/lean region, as shown in (C).
] and the atmosphere-side electrode 41a and exhaust-side electrode 41b for detecting the electromotive force at λ21,0 are printed. Furthermore, a hole 53 into which a stopper 47 shown in FIG. 11 for fixing the sensor section 43 is inserted is provided. Note that the heater 42
The part where is printed is as shown in Fig. 12(d),
A ceramic coating 54 is applied to the heater 42 to prevent it from peeling off.

第13図は本発明の空燃比センサの制御回路と信号処理
回路を含めた全体構成の一実施例を示す構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram showing an embodiment of the overall configuration of the air-fuel ratio sensor of the present invention including a control circuit and a signal processing circuit.

14は排気管で、排気管14に空燃比センサ7が取り付
けである。12はヒータ42の制御回路、55は電極3
8a、38b間に流す電流の方向を逆転させるリレー回
路、11は電極38a、38b間に流す電流を定電流と
するとともに、出力信号を処理してリッチ領域において
はVRを、リーン領域においてはVLを出力する制御回
路、56はλ−1,0のときに電極41a。
14 is an exhaust pipe, and the air-fuel ratio sensor 7 is attached to the exhaust pipe 14. 12 is a control circuit for the heater 42; 55 is an electrode 3;
A relay circuit 11 reverses the direction of the current flowing between the electrodes 38a and 38b, and 11 makes the current flowing between the electrodes 38a and 38b a constant current, and processes the output signal to set VR in the rich region and VL in the lean region. A control circuit 56 outputs the electrode 41a when λ-1,0.

41b間に発生する起電力信号56a(Oz)とそれを
反転させた信号56b(02)を出力する反転回路、5
7は(VL +02 )、(VR+O□)の演算を行い
、それぞれそれに応じた信号57a。
an inverting circuit that outputs an electromotive force signal 56a (Oz) generated between 41b and a signal 56b (02) obtained by inverting it;
7 performs calculations of (VL +02) and (VR+O□), and generates signals 57a corresponding thereto.

571)を出力する加算回路である。これにより、第6
図、第7図で説明した2位置問題を回避することができ
る。
571). As a result, the 6th
The two-position problem explained in FIGS. 7 and 7 can be avoided.

次に、第1.4図、第15図を用いて信号処理の概念に
ついて説明する。第14図はり一ン領域での信号処理説
明線図である。(a)はある値の設定電流I(lla)
を制御回路11に入力した場合のリッチ・リーン検出セ
ンサ58からの出力信号VL(11,1))の波形であ
る。この信号V r、は前述したようにリーン領域での
ある空燃比のときに大きさが変化するが、さらにλ=1
0のところでも変化する。(1))は反転回路56より
出力されるλ二1.0で変化している信号56aの波形
である。
Next, the concept of signal processing will be explained using FIGS. 1.4 and 15. FIG. 14 is an explanatory diagram of signal processing in the beam area. (a) is the set current I(lla) at a certain value
This is the waveform of the output signal VL (11, 1)) from the rich/lean detection sensor 58 when input to the control circuit 11. As mentioned above, this signal Vr changes in magnitude at a certain air-fuel ratio in the lean region, but furthermore, when λ=1
It changes even at 0. (1)) is the waveform of the signal 56a outputted from the inverting circuit 56 and changing at λ21.0.

(C)は(a)の信号V 1.と(b)の信号56a(
0□)とを加算回路57で加算した信号57 a (V
L +02 )の波形である。このようにして得られた
信号57aはリーン領域での空燃比以外のところにおい
ては変化がなくなり、これにより上記した2位置問題を
解決することができる。なお、信号V r、は電極38
 a、38bの部分よりなるリッチ・リーン検出センサ
58より出力され、信号56aは電極41a、−41b
の部分よりなる02センザ59より出力される。
(C) is the signal V1. of (a). and (b) signal 56a (
0□) in an adder circuit 57, a signal 57 a (V
L +02 ) waveform. The signal 57a obtained in this way does not change except for the air-fuel ratio in the lean region, thereby making it possible to solve the two-position problem described above. Note that the signal V r is the electrode 38
The signal 56a is output from the rich/lean detection sensor 58 consisting of parts a and 38b, and the signal 56a is output from the electrodes 41a and -41b.
The signal is output from the 02 sensor 59 consisting of the section .

第15図はリッチ領域での信号処理説明線図である。(
a)は信号VRの波形で、この場合は、リレー回路55
により電流Iの流れる方向を逆転させて信号VRを得て
いる。(I))ばo2センザ59からの信号56aを反
転回路56によってスライスレベルで反転させて得た信
号56bの波形である。
FIG. 15 is a diagram illustrating signal processing in a rich region. (
a) is the waveform of the signal VR, in this case, the relay circuit 55
The direction in which the current I flows is reversed to obtain the signal VR. (I)) This is the waveform of a signal 56b obtained by inverting the signal 56a from the O2 sensor 59 at the slice level by the inverting circuit 56.

この2つの信号を加算回路57で加算した信号571)
の波形が(c)に示しである。この場合も、上記と同様
2位置問題が解決されている。
A signal 571) obtained by adding these two signals in an adder circuit 57
The waveform of is shown in (c). In this case as well, the two-position problem is solved as above.

第16図は第13図のリレー回路55と制御回路11の
具体的回路構成図である。制御回路11はリッチ・リー
ン検出センサ58に一定の設定電流Ioを供給する回路
11Aと、センサ58がらの信号(起電力)をスライス
レベルで変化するオン・オフ信号に処理して信号V L
 、 V aを出力する回路11Bとから構成しである
。回路17Aは、DAコンバータより出力されるコンピ
ュータ1゜(第1図参照)からの電流1の設定信号のア
ナログ値11aを入力し、これと抵抗器6oで発生ずる
電流丁○に比例した電圧どを比較器61に入力し、比較
器61の出力でトランジスタ62を動作させ、それによ
りトランジスタ63で電流を制御するようにしである。
FIG. 16 is a specific circuit configuration diagram of the relay circuit 55 and control circuit 11 shown in FIG. 13. The control circuit 11 includes a circuit 11A that supplies a constant set current Io to the rich/lean detection sensor 58, and a circuit 11A that processes the signal (electromotive force) from the sensor 58 into an on/off signal that changes at a slice level and generates a signal VL.
, and a circuit 11B that outputs V a. The circuit 17A inputs the analog value 11a of the current 1 setting signal from the computer 1° (see Figure 1) outputted from the DA converter, and inputs the analog value 11a of the current 1 setting signal outputted from the DA converter, and a voltage proportional to the current d generated by the resistor 6o. is input to the comparator 61, the output of the comparator 61 operates the transistor 62, and the transistor 63 thereby controls the current.

回路11Bは、リッチ・リーン検出センサ58からの出
力信号である起電力を−iツバレータ64fO,1の信
号111)(VL。
The circuit 11B converts the electromotive force, which is the output signal from the rich/lean detection sensor 58, into a signal 111 of the tube regulator 64fO,1 (VL).

VR)に変換する。リレー回路55は、コンピュータ1
0よりの制御信号55aによりリッチ制御。
VR). The relay circuit 55 is connected to the computer 1
Rich control is performed by control signal 55a from 0.

リーン制御に応じてセンサ58に流す電流の方向を正ま
だは逆に切り換える。
The direction of the current flowing through the sensor 58 is switched between positive and reverse depending on the lean control.

第17図は第13図の反転回路56の一実施例を示す回
路図である。λ−1,Qにおける起電力を検出すル02
 センサ59ようの信号をコンパV −タロ5に入力し
てスライスレベル■8と比較して、オン、オフ信号であ
るo2信号56aを出力し、さらに、この信号はトラン
ジスタ66により反転され、l・ランジスタロ6より0
2信号561)をも出力する。
FIG. 17 is a circuit diagram showing an embodiment of the inversion circuit 56 of FIG. 13. Detecting the electromotive force at λ-1,Q02
The signal from the sensor 59 is input to the comparator V-Taro 5 and compared with the slice level 8, which outputs the o2 signal 56a, which is an on/off signal.Furthermore, this signal is inverted by the transistor 66, and the l. Ranjistaro 6 to 0
2 signal 561) is also output.

第18図は第1図の加算回路57の一実施例を示す回路
図である。この回路は信号VRと0信号561)とを加
算して信号571〕を、壕だ、信号VLと02信号56
aとを加算して信号571)を出力するもので、第18
図に示す回路2組より構成しである。
FIG. 18 is a circuit diagram showing an embodiment of the adder circuit 57 in FIG. 1. This circuit adds the signal VR and the 0 signal 561) to generate the signal 571], the signal VL and the 02 signal 56
a and outputs a signal 571).
It consists of two sets of circuits shown in the figure.

ところで、自動車エンジンにおいては、回転数と負荷に
よりλを第19図に示すように制御する。
By the way, in an automobile engine, λ is controlled as shown in FIG. 19 according to the rotational speed and load.

第19図に示すマツプはコンピュータ10内に格納され
ており、これをもとに設定電流信号11aを回路11A
に出力する。
The map shown in FIG. 19 is stored in the computer 10, and based on this map, the setting current signal 11a is applied to the circuit 11A.
Output to.

第20同はλ制御処理のフローチャー1・である。The 20th example is flowchart 1 of the λ control process.

初めに回転数や負荷信号等の動作パラメータを読み込み
、第19図に示したマツプからλを決定する。次に、燃
料量Orを計算し、噴射弁3(第1図参照)の開弁時間
Uを計算する。次に、設定電流1を求める。制御しよう
とするλがλ〉1のリーン領域であれば、(V L +
02  )信号57aがオンかオフかを調べ、オンなら
ば、補正量Wを減らして、(W−ΔW)をUに加える。
First, operating parameters such as rotation speed and load signal are read, and λ is determined from the map shown in FIG. Next, the fuel amount Or is calculated, and the valve opening time U of the injection valve 3 (see FIG. 1) is calculated. Next, set current 1 is determined. If the λ to be controlled is in the lean region where λ>1, then (V L +
02) Check whether the signal 57a is on or off, and if it is on, reduce the correction amount W and add (W-ΔW) to U.

また、オフならばWを増やして(W+ΔW)をUに加え
る。
If it is off, W is increased and (W+ΔW) is added to U.

一方、λ〈1のリッチ領域であれば、これと逆で、(V
 11+02 )信号571〕がオンかオフかを調べ、
オンならばWを増やし、オフならばWを減らしてUに加
える。
On the other hand, in the rich region of λ<1, the opposite is true, (V
11+02) Check whether signal 571] is on or off,
If it is on, increase W; if it is off, reduce W and add it to U.

次に、第21図、第22図を用いて排気遅れによるむだ
時間を補正する方法について説明する。
Next, a method for correcting dead time due to exhaust delay will be explained using FIGS. 21 and 22.

ここでいうむだ時間とは、第21図に併記しである噴射
弁3が動作してからリッチ・リーン検出センサ58が応
答するまでの時間t1である。これは混合気が燃焼室1
3に入り、燃焼された排気ガスが排気管14を通り、空
燃比センサ7に到達する寸での時間を意味する。第21
図(2])は回転数とむだ時間t1 との関係を示した
線図で、回転数が増加するとむだ時間tlが減少する。
The dead time referred to here is the time t1 shown in FIG. 21 from when the injection valve 3 operates until the rich/lean detection sensor 58 responds. This is the mixture in combustion chamber 1
3, which means the time when the combusted exhaust gas passes through the exhaust pipe 14 and reaches the air-fuel ratio sensor 7. 21st
Figure (2) is a diagram showing the relationship between the number of rotations and the dead time t1. As the number of rotations increases, the dead time t1 decreases.

第12図(1))は負荷とtl との関係を示しだ線図
で、負荷が増加するにしたがって11が減少する。つま
り、tlは回転数と負荷により2次元的に変化する。
FIG. 12(1)) is a diagram showing the relationship between load and tl, in which 11 decreases as the load increases. In other words, tl changes two-dimensionally depending on the rotational speed and load.

次に、第22図により、むだ時間t1が制御に与える影
響ど補正法について説明する。もし、λをコンピュータ
10の指示により変化させようとしたときに、第22図
(a)に示すような噴射弁3の動作による燃料の減量と
、同図(b)に示すような設定電流(1) I 1の変
化を同時に行ったとすると、リーン領域の場合は、電流
■が増加したことにより拡散室40より酸素をくみ出す
能力が大きくなり、排気中の酸素濃度の変化がないのに
拡散室40内の酸素分圧が下がり、拡散室40内がスト
イキオの状態より酸素希薄の状態になり、排ガスがセン
サ7に到達するまでの時間1aの間、第22図(C)に
示すようにセンサ7から高い起電力が発生し、制御不能
の時間帯を生ずる。しかし、排気がセンサ7に到達して
から工を変化させるようにすれば、このようなことは生
じない。同図(d)に示しであるように、設定電流(2
) I 2のような排気遅れによるむだ時間t8だけ遅
れて工2を変化させれば、上記の問題は解決する。燃料
を増量する場合も同様で、むだ時間tbだけ遅れて12
を変化させるようにして問題が起きないようにする。な
お、このむだ時間は第21図に示すように回転数、負荷
によって変わるから、第21図に応じて補正を加える。
Next, a method for correcting the influence of dead time t1 on control will be explained with reference to FIG. If you try to change λ according to instructions from the computer 10, if the amount of fuel decreases due to the operation of the injector 3 as shown in FIG. 22(a), and the set current ( 1) Assuming that changes in I1 are made at the same time, in the lean region, the ability to pump out oxygen from the diffusion chamber 40 increases due to the increase in current ■, and even though there is no change in the oxygen concentration in the exhaust gas, the oxygen is diffused. During the time 1a until the oxygen partial pressure in the chamber 40 decreases, the interior of the diffusion chamber 40 becomes more diluted than the stoichiometric state, and the exhaust gas reaches the sensor 7, as shown in FIG. 22(C). A high electromotive force is generated from the sensor 7, resulting in an uncontrollable time period. However, if the process is changed after the exhaust gas reaches the sensor 7, this problem will not occur. As shown in Figure (d), the set current (2
) The above problem can be solved by changing I2 with a delay of the dead time t8 due to exhaust delay such as I2. The same is true when increasing the amount of fuel, with a delay of tb and 12
to prevent problems from occurring. Note that this dead time varies depending on the rotational speed and load as shown in FIG. 21, so it is corrected according to FIG. 21.

また、むだ時間t1 をセッサ出力とクロックカウンタ
により測定して修正するようにしてもよいことはいうま
でもない。以上により設定空燃比の変化にともなう制御
不能時間の問題の解決゛をはかることかできる。
Furthermore, it goes without saying that the dead time t1 may be measured and corrected using the processor output and the clock counter. With the above, it is possible to solve the problem of uncontrollable time due to changes in the set air-fuel ratio.

まだ、センサ温度が変化すると、出力が変化する。そこ
で、次にセンサ温度を制御する方法について説明する。
Still, when the sensor temperature changes, the output changes. Next, a method for controlling the sensor temperature will be explained.

第23図(a)はリッチ・リーン検出セッサ58の電圧
と電流の関係を温度をパラメータとして示した線図で、
曲線k −rηはそれぞれセンサ温度Tl、T2.T3
(ただしTl>T2>’丁、)の場合の関係である。セ
ンサ温度が変化すると、固体電解質37の比抵抗が減少
するため、酸素が流れやすくなる。このため、第23図
(a)に示すように、センサ温度が高い方が、低い電圧
で限界電流11が流れるようになる。制御信号は、温度
T3の場合にはVP(T3)をピーク値としてΔVT3
の間で変化する。この様子を第23図(l〕)に示しで
ある。第23図(1))かられかるように、センサ温度
T+ 1 ’]、’21 ’1.”3により制御信号の
ピーク値VP(Tl )、 VP(T2)、 VP(T
3 )が変化する。つまり\このVpを読んでいれば適
切な温度かどうかがわかる。例えは、T2が最適温度だ
とすると、T1は高すぎてVpが下がり、T3は低すぎ
てVpが上ってしまう。このVpは電流Tによっても変
化するので、VPは設定電流1によりマツピングするよ
うにしなければならない。なお、このときのスライスレ
ヘルは、(vp +Vn )/2 CへlBは第23図
(1))参傅)により決定するようにずれは、Vpの変
化に対応できる。
FIG. 23(a) is a diagram showing the relationship between voltage and current of the rich/lean detection sensor 58 using temperature as a parameter.
The curves k-rη are sensor temperatures Tl, T2 . T3
(However, this is the relationship in the case of Tl>T2>'d). When the sensor temperature changes, the specific resistance of the solid electrolyte 37 decreases, making it easier for oxygen to flow. Therefore, as shown in FIG. 23(a), the higher the sensor temperature, the lower the voltage of the limiting current 11 will flow. In the case of temperature T3, the control signal is ΔVT3 with VP(T3) as the peak value.
Varies between. This situation is shown in FIG. 23 (l). As can be seen from FIG. 23(1)), the sensor temperature T+1'], '21'1. ”3, the control signal peak values VP(Tl), VP(T2), VP(T
3) changes. In other words, by reading this Vp, you can tell whether the temperature is appropriate. For example, if T2 is the optimal temperature, T1 is too high and Vp decreases, and T3 is too low and Vp increases. Since this Vp also changes depending on the current T, VP must be mapped according to the set current 1. Note that the slice level at this time is (vp + Vn)/2 C to 1B, as determined by (see FIG. 23 (1))), and the deviation can correspond to a change in Vp.

第24図は第13図のヒータの制御回路12の一実施例
を示す回路図である。前述の実測したVpと最適Vpと
をコンパレータ67で比較し、その偏差量に応じたオン
−オフのデユーティ信号をトランジスタ68に供給し、
このl・ランジスタロ8の出力I Hによシヒータ電源
回路をオン、オフさせるリレースイッチ69を制御する
構成としである。
FIG. 24 is a circuit diagram showing an embodiment of the heater control circuit 12 of FIG. 13. The above-mentioned actually measured Vp and the optimum Vp are compared by a comparator 67, and an on-off duty signal corresponding to the deviation amount is supplied to the transistor 68,
The configuration is such that the output IH of the l-range star 8 controls a relay switch 69 that turns on and off the shift heater power supply circuit.

次に、始動暖機時に上記した本発明に係る空燃比センサ
を用いた場合の利点について説明する。
Next, the advantages of using the above-described air-fuel ratio sensor according to the present invention during startup and warm-up will be explained.

第25図(a)は始動直後の時間と混合気濃度との関係
を水温をパラメータとして示した線図で、n。
FIG. 25(a) is a diagram showing the relationship between time immediately after startup and mixture concentration using water temperature as a parameter.

0曲線はそれぞれ水温がTl、T2の場合の関係を示す
。始動直後は混合気濃度をこぐして、時間が経過するに
つれて、つ捷り、水温が高くなるにつれて薄くして行く
。すなわち、暖機運転状態では冷却水温により適切なA
/Fが与えられれば、むだなく運転ができる。ところで
、本発明に係る空燃比センサ7ば、リッチ領域でも作動
可能であるから、始動直後の濃混合気制御を可能とする
The 0 curves show the relationships when the water temperatures are Tl and T2, respectively. Immediately after starting, the mixture is concentrated, and as time passes, it becomes thinner, and as the water temperature rises, it becomes thinner. In other words, in the warm-up state, the appropriate A is determined by the cooling water temperature.
If /F is given, it will be possible to drive without waste. By the way, since the air-fuel ratio sensor 7 according to the present invention can operate even in a rich region, it is possible to control a rich mixture immediately after starting.

第25図(b)に示す水温とA/Fとの関係をコンピュ
ータ10内に記録させておけば、暖機時にはこの関数に
より運転することができる。第25図(c)は、このと
きの制御ブロック図である。水温センサ6の信号をコン
ピュータ10に入力させ、第25図(b)の関係を示す
関数よりA/Fを決定し、エンジン系70に出力させる
。空燃比セッサ7は、実空燃比を検出して、この出力と
コンピュータ10からのA/Fを示す出力とを比較して
閉ループ十制御することにより、暖機時のA/Fを最適
制御することができる。
If the relationship between water temperature and A/F shown in FIG. 25(b) is recorded in the computer 10, operation can be performed according to this function during warm-up. FIG. 25(c) is a control block diagram at this time. The signal from the water temperature sensor 6 is input to the computer 10, the A/F is determined from the function showing the relationship shown in FIG. 25(b), and the signal is output to the engine system 70. The air-fuel ratio sensor 7 detects the actual air-fuel ratio, compares this output with the output indicating the A/F from the computer 10, and performs closed-loop control to optimally control the A/F during warm-up. be able to.

まだ、空燃比の変化により点火時期の制御も行わなけれ
ばならないが、それにも役立たせることができる。第2
6図ばA/Fと点火時期との関係を回転数をパラメータ
として示した線図である。
Although it is still necessary to control the ignition timing based on changes in the air-fuel ratio, it can also be useful for that purpose. Second
Figure 6 is a diagram showing the relationship between A/F and ignition timing using rotation speed as a parameter.

A/Fが大きい方では、火炎伝搬遅れが太きいため、点
火時期を進めなければならない。このほか、点火時期は
負荷もパラメータとするので、A/F、回転数、負荷の
3次元マツプにより点火時期を制御しなければならない
が、そのうちA、/Fによる制御を容易に実現させるこ
とができる。
If the A/F is large, the flame propagation delay is large, so the ignition timing must be advanced. In addition, since load is also a parameter for ignition timing, ignition timing must be controlled using a three-dimensional map of A/F, rotation speed, and load, but it is possible to easily realize control using A/F. can.

第27図は本発明の他の実施例を示す断面図であり、第
10図と同一部分は同じ符号で示し、説明を省略する。
FIG. 27 is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and the same parts as in FIG. 10 are designated by the same reference numerals, and their explanation will be omitted.

第27図においては、第10図の拡散室40に相当する
拡散室Bのほかに、電極41aも包含した拡散室Aが設
けである。拡散室A、Bの酸素分圧P A + P B
は、 −P A −P M+β■9−βIB     
 ・・・(3)PR=PA−βIB         
 ・・・(4)ここに、β ;定数 ■A;電極41a、4Lb間を流れる 電流 1B ;電極38a、38b間を流れる電流 PM;排気中の酸素分圧 となる。(3)、 (4)式から P B = P M+βIA−2βT−B      
・・・(5)が成立する。したがって、PB−0となる
IBは、となり、PMご01すなわら、空気過剰率λ−
1でも、1人〉0の場合は、第28図に示すように、I
B二〇とならない。λ〈1のリンチ領域では、C02二
CO+1/202      ・・・(7)の反応が進
行し、拡散室Aでこの反応が平衡すれば、拡散室A内の
酸素は一酸化炭酸の酸化に消費される。排ガス中の一酸
化炭素が多いほど拡散によって拡散室A内に入る一酸化
炭素量が増大するので、拡散室A内の酸素量が減少する
。すなわち、第28図の0点で酸素が零となり、λに対
応した信号を得ることができる。
In FIG. 27, in addition to a diffusion chamber B corresponding to the diffusion chamber 40 in FIG. 10, there is also a diffusion chamber A including an electrode 41a. Oxygen partial pressure in diffusion chambers A and B P A + P B
is -P A -P M+β■9-βIB
...(3) PR=PA-βIB
(4) Here, β; constant ■A; current 1B flowing between electrodes 41a and 4Lb; current PM flowing between electrodes 38a and 38b; partial pressure of oxygen in exhaust gas. From equations (3) and (4), P B = P M + βIA-2βT-B
...(5) holds true. Therefore, IB, which becomes PB-0, becomes PMgo01, that is, excess air ratio λ-
1, but if 1>0, as shown in Figure 28, I
It will not be B20. In the Lynch region of λ〈1, the reaction of C02CO+1/202...(7) progresses, and if this reaction is balanced in diffusion chamber A, the oxygen in diffusion chamber A will be consumed in the oxidation of carbonic acid monoxide. be done. As the amount of carbon monoxide in the exhaust gas increases, the amount of carbon monoxide that enters the diffusion chamber A through diffusion increases, and therefore the amount of oxygen in the diffusion chamber A decreases. That is, oxygen becomes zero at the 0 point in FIG. 28, and a signal corresponding to λ can be obtained.

また、第27図に示す構成において、I Tlを一定と
してPRが零になるように13を制御するようにしても
よい。この場合は、(5)式から、が得られ、PMが増
大するとIAは減少する。
Further, in the configuration shown in FIG. 27, it is also possible to control 13 so that I Tl is constant and PR becomes zero. In this case, from equation (5), the following is obtained, and as PM increases, IA decreases.

第29図は本発明のさらに他の実施例を示す第10図に
相当する基本構成図であり、同一作用部分は同じ符号で
示しである。第29図においては、第10図の拡散室4
0を電極38aと41aを含む拡散室40 aとして、
拡散室40a内の酸素分圧を正確に制御してA/Fに比
例した出力を得るようにしである。80は第1センサ、
81は第2センサを示す。第30図は第2センサ81の
出力特性線図である。拡散室40aの酸素をIQ−12
気圧に維持するためには、拡散室40a内に酸素を供給
する必要がある。−酸化炭素の存在下の平衡酸素濃度は
、−酸化炭素によって左右されるので、−酸化炭素を零
近くになるまで酸素を供給すればよい。オリフィス39
を通って拡散室40a内に入る一酸化炭素は、拡散抵抗
の影響を受けるので、供給電流■、は、 ここに、Pco ;−酸化炭素の分圧 でバランスする。酸素を零近くにする場合の電流10は
、 To−βPO3・・・叫 ここに、Po  ;酸素の分圧 となる。−酸化炭素を酸化するだめの酸素量は、第31
図に示すように、−酸化炭素量の1/2であるので、■
1ば10の1/2である。した75二つて、第32図に
示すように、I i + T、 Oは空燃比(A/Ii
”)に比例する。
FIG. 29 is a basic configuration diagram corresponding to FIG. 10 showing still another embodiment of the present invention, and the same operating parts are indicated by the same reference numerals. In FIG. 29, the diffusion chamber 4 of FIG.
0 as a diffusion chamber 40a containing electrodes 38a and 41a,
The oxygen partial pressure within the diffusion chamber 40a is accurately controlled to obtain an output proportional to the A/F. 80 is the first sensor;
81 indicates a second sensor. FIG. 30 is an output characteristic diagram of the second sensor 81. Oxygen in the diffusion chamber 40a is IQ-12
In order to maintain the atmospheric pressure, it is necessary to supply oxygen into the diffusion chamber 40a. Since the equilibrium oxygen concentration in the presence of -carbon oxide is influenced by -carbon oxide, oxygen may be supplied until -carbon oxide becomes close to zero. orifice 39
Since the carbon monoxide that enters the diffusion chamber 40a through it is affected by the diffusion resistance, the supply current {circle around (2)} is balanced by the partial pressure of carbon oxide. The current 10 when the oxygen is brought close to zero is To-βPO3... where Po is the partial pressure of oxygen. -The amount of oxygen to oxidize carbon oxide is the 31st
As shown in the figure, -1/2 of the amount of carbon oxide, so ■
1 is 1/2 of 10. As shown in Fig. 32, I + T, O is the air-fuel ratio (A/Ii
”).

このように、λ〈1の場合は、拡散室40a内に酸素を
供給し、λ〉1の場合は、拡散室40a内から酸素をす
い出し、拡散室4Oa内の酸素が10−12気圧になる
ように電流を制御することによって、λを検出すること
ができる。なお、拡散室40a内の酸素分圧が10−1
2気圧になっているかどうかの判断は、第2センサ81
によって行う。
In this way, when λ<1, oxygen is supplied into the diffusion chamber 40a, and when λ>1, oxygen is pumped out from inside the diffusion chamber 40a, so that the oxygen inside the diffusion chamber 4Oa reaches 10-12 atmospheres. By controlling the current so that λ can be detected. Note that the oxygen partial pressure in the diffusion chamber 40a is 10-1
The second sensor 81 determines whether the pressure is 2 atmospheres.
done by.

つまり、第2センサ81は、レファレンスを排気として
いるため、第30図に示したように、拡散室40a内の
酸素分圧が1o−12気圧になると、起電力が急激に低
下するので、これを検知して拡散室40a内の酸素分圧
を常に10−12気圧に保つようにする。
In other words, since the second sensor 81 uses the exhaust gas as a reference, as shown in FIG. is detected and the oxygen partial pressure in the diffusion chamber 40a is always maintained at 10-12 atmospheres.

第33図は本発明の他の実施例を示す第10図に相当す
る基本構成図で、第33図は第29図の変形例である。
FIG. 33 is a basic configuration diagram corresponding to FIG. 10 showing another embodiment of the present invention, and FIG. 33 is a modification of FIG. 29.

同一作用部分は同じ符号で示してあり、第33図におい
ては、固体電解質37にさらに大気中に置く電極42を
設け、電極41aと42とで第3センサ82を形成し、
電極41aと42間に発生する起電力変化を測定するよ
うにしである。第34図は第3セ/す82の出力を示す
Identical operating parts are indicated by the same reference numerals, and in FIG. 33, the solid electrolyte 37 is further provided with an electrode 42 placed in the atmosphere, and the electrodes 41a and 42 form a third sensor 82.
The electromotive force change generated between the electrodes 41a and 42 is measured. FIG. 34 shows the output of the third cell 82.

A点(酸素分圧10−12気圧)を検出して、拡散室4
Oa内が常にto−12気圧になるように電流1を制御
し、酸素を拡散室40a内に送ったり、くみ出したりす
れば、第35図に示す出力が得られる。
Detecting point A (oxygen partial pressure 10-12 atm), the diffusion chamber 4
If the current 1 is controlled so that the pressure inside Oa is always to -12 atmospheres and oxygen is sent into or pumped out into the diffusion chamber 40a, the output shown in FIG. 35 can be obtained.

第36図、第37図はそれぞれ本発明の他の実施例を示
す第13図、第20図に相当する構成図、フローチャー
トである。なお、第36図において、第13図と同一部
分は同じ符号で示し、ここでは説明を省略する。第36
図においては、リッチ・リーン検出センサ58と02セ
ンサ59との信号は加算せずに独自に処理して制御信号
として用いるようにしである。すなわち、リッチ・リー
ン検出センサ58の出力のリレー回路55、制御回路1
1を経て得られた信号11t)(VL、VR)と0□セ
ンサ59の出力の処理回路90を経て得られた信号90
a■を用いるようにしである。
FIGS. 36 and 37 are a block diagram and a flowchart corresponding to FIGS. 13 and 20, respectively, showing other embodiments of the present invention. Note that in FIG. 36, the same parts as in FIG. 13 are indicated by the same reference numerals, and their explanation will be omitted here. 36th
In the figure, the signals from the rich/lean detection sensor 58 and the 02 sensor 59 are not added, but are processed independently and used as control signals. That is, the relay circuit 55 for the output of the rich/lean detection sensor 58 and the control circuit 1
A signal 11t) (VL, VR) obtained through 1 and a signal 90 obtained through a processing circuit 90 of the output of the 0□ sensor 59.
It is recommended to use a■.

なお、第36図にE、VL 、VRのλに応じた変化状
態を併記しである。
In addition, FIG. 36 also shows the changing states of E, VL, and VR according to λ.

第37図はり−ン領域の場合の処理のフローチャートで
ある。ステップ106の1の計算までは第20図と同様
である。制御しだいλがλ〉1のリーン領域の場合は、
センサ59の出力Eを見て、E>Eo’(ステップ11
6)、つまりリッチ領域の場合は、補正量WをW−ΔW
と減らして(ステップ118)、Uに加える(ステップ
114)。
FIG. 37 is a flowchart of processing in the case of a line area. The calculation up to step 106 is the same as in FIG. 20. When λ is in the lean region where λ>1 after control,
Looking at the output E of the sensor 59, E>Eo' (step 11
6), that is, in the case of a rich region, the correction amount W is W - ΔW
(Step 118) and add it to U (Step 114).

寸だ、IE(E、、つまりリーン領域の場合は、V L
 、l!:’V o比較17て(ステップ120)、V
+、)Voのときは、WをW−ΔWと減らして(ステッ
プ122)、Uに加える(ステップ12G)。また、V
[、<VOの場合は、WをW+ΔWとふやして(ステッ
プ124)、uに加える(ステップ126)。また、ス
テップ108で、制御したいλがλ〈1の場合は、リッ
チ制御に移行する。
IE (E, that is, in the lean region, V L
, l! :'V o comparison 17 (step 120), V
+, )Vo, W is decreased by W-ΔW (step 122) and added to U (step 12G). Also, V
If [,<VO, W is increased to W+ΔW (step 124) and added to u (step 126). Further, in step 108, if the desired λ to be controlled is λ<1, the process shifts to rich control.

第38図はリッチ領域の場合の処理のフローチャートで
ある。ステップ106の1の計算までは上記と同様であ
り、λ〈1で、E<E。(ステップ208,216)、
つまり、リーン領域の場合は、WをW+ΔWに増量して
(ステップ218)、Uに加える(ステップ214)。
FIG. 38 is a flowchart of processing in the case of a rich area. The calculation up to step 106 is the same as above, with λ<1 and E<E. (Steps 208, 216),
That is, in the case of the lean region, W is increased to W+ΔW (step 218) and added to U (step 214).

E>Eo、つまり、リッチ領域の場合は、VRとVoと
を比較する(ステップ22o)、ここで、V R(V 
oO場合は、WをW−ΔWと減らして(ステップ222
)、Uに加える(ステップ226)。また、、VR>V
oの場合は、WをW+ΔWとふやして(ステップ224
)、uに加えて出力する(ステップ226)。
If E>Eo, that is, in a rich region, VR and Vo are compared (step 22o), where VR(V
oO, reduce W to W-ΔW (step 222
), are added to U (step 226). Also, VR>V
o, increase W to W+ΔW (step 224
), and output in addition to u (step 226).

以」二のようにすることにより、処理回路を減らすこと
ができる。
By doing the following, the number of processing circuits can be reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、空気過剰率λが
λ〉1のり一ン領域でも、λ〈1のリッチ領域でも空燃
比を検出することができ、すべての空燃比制御を可能と
し、また、希薄燃焼制御を可能として燃費の大幅な低減
を達成させることができ、1だ、パワーゾーンでの閉ル
ープ制御に用いてパワーの増大や燃費低減をはかるのに
有用であり、さらに、始動直後の暖機運転においても適
切な空燃比制御をはかるのに用いて燃費低減をはかるの
に有用であるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, the air-fuel ratio can be detected even in the range where the excess air ratio λ is λ>1 or in the rich region where λ<1, and all air-fuel ratio control is possible. It also enables lean burn control and achieves a significant reduction in fuel consumption. 1) It is useful for increasing power and reducing fuel consumption by using closed loop control in the power zone, Even during warm-up operation immediately after, it is useful for controlling the air-fuel ratio appropriately and reducing fuel consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る空燃比センサを備えた自動車エン
ジンの制御システムの一実施例を示す構成因、第2図は
第1図のマイクロコンピュータの詳細構成図、第3図は
第1図の空燃比センサの原理説明図、第4図、第5図は
第1図の空燃比センサの原理説明線図、第6図、第7図
はそれぞれリーン領域とリッチ領域における空燃比と出
力電圧との関係線図、第8図、第9図はそれぞれリーン
領域とリッチ領域における限界電流特性線図、第10図
は本発明の空燃比センサの一実施例を示す基本構成図、
第11図は本発明の空燃比センサの一実施例を示す縦断
面、図、第12図は第11図のセンサ部の一実施例を示
す詳細構造説明図、第13図は本発明の空燃比センサの
制御回路と信号処理回路を含めた全体構成の一実施例を
丞す構成図、第14図、第15図はそれぞれリーン領域
とリッチ領域での信号処理説明線図、第16図、第17
図、第18図はそれぞれ第13図のリレー回路と制御回
路2反転回路、加算回路の一実施例を示す回路図、第1
9図は自動車エンジンにおけるλのマツプ、第20図は
λ制御処理のフローチャート、第21図は排気おくれに
よるむだ時間の説明線図、第22図はむだ時間が制御に
与える影響と補正法と9説明線図、第23図はリッチ・
IJ−ン検出セ/ザの電圧と電流との関係を示す線図、
第24図は第13図のヒータの制御回路の一実施例を示
す回路図、第25図は始動直後の時間と混合気濃度との
関係を示す線図、第26図はA/Fと点火時期との関係
を示す線区、第27図は本発明の他の実施例を示す断面
図、第28図は第27図の場合のλとIBとの関係線図
、第29図、第33図はそれぞれ本発明の他の実施例を
示す第10図に相当する基本構成図、第30図は第29
図の第2センサの出力特性線図、第31図は空燃比とC
o、02%との関係線図、第32図は第29図における
A/Fと1との関係線図、第34図、第35図はそれぞ
れ第33図における第30図に相当する線図、λと1と
の関係線図、第36図、第、37図はそれぞれ本発明の
他の実施例を示す第13図、第20図に相当する構成図
、フローチャー1−1第38図はリッチ領域の場合の第
37図に相当するフローチャートである。 7・・・空燃比センサ、11・・・空燃比センサの制御
回路、12・・ヒータ制御回路、10・・・マイクロコ
ンピュータ、37 ・・・固体電解質、38 a 、 
38 b 。 41a、41b、42・・・電極、39・・・オリノィ
ス、40.40計・・拡散室、42・・・ヒータ、43
・・・センサ部、44・・・ホルダー、45・・・キャ
ップ、46・・・大気室、47・・・ストッパ、48・
・・ポルター、49・・・カバー、50・・・通気孔、
51・・・排気室、52・・・カバー、53・・・穴、
54・・・セラミックコーティング、55・・・リレー
回路、56・・・反転回路、57・・加算回路、58.
80・・・リッチ・リーフ検出センザ、59,81.8
2・・・02センザ、90・・・処理回路。 336 化2図 第3 図 (久) C久9 θつ 基8目 θz   (’/−) 第 7 目 供給電圧 T <V) CO(y−ジ 半10図 不用図 7 芋 /Z 日 (d−、) 第74  固 )ic)<   1.0    /ea−n第 ts 
口 P−K It   7,0   /eLx察20(¥1 第 24図 礪 擾 患? 第25図 (a、) 乙  (砕肉) 第 26図 A/F 第27図 第28図 入 半2’l 図 阻紗三、O−+2訴 $31図 ご11 $330 笠34図      済35圀 第36図 I 第3q口 第3z図
FIG. 1 shows the components of an embodiment of a control system for an automobile engine equipped with an air-fuel ratio sensor according to the present invention, FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the microcomputer shown in FIG. 1, and FIG. Figures 4 and 5 are diagrams explaining the principle of the air-fuel ratio sensor in Figure 1. Figures 6 and 7 are diagrams showing the air-fuel ratio and output voltage in the lean and rich regions, respectively. FIG. 8 and FIG. 9 are limiting current characteristic diagrams in the lean region and rich region, respectively, and FIG. 10 is a basic configuration diagram showing an embodiment of the air-fuel ratio sensor of the present invention.
FIG. 11 is a longitudinal cross-sectional view showing an embodiment of the air-fuel ratio sensor of the present invention, FIG. 12 is a detailed structural explanatory diagram showing an embodiment of the sensor portion of FIG. 11, and FIG. 13 is a diagram showing the air-fuel ratio sensor of the present invention. FIGS. 14 and 15 are diagrams illustrating signal processing in the lean region and rich region, respectively, and FIG. 17th
18 are circuit diagrams showing one embodiment of the relay circuit, control circuit 2 inverting circuit, and addition circuit of FIG. 13, respectively.
Figure 9 is a map of λ in an automobile engine, Figure 20 is a flowchart of λ control processing, Figure 21 is an explanatory diagram of dead time due to exhaust lag, and Figure 22 shows the influence of dead time on control and correction method. The explanatory diagram, Figure 23, shows the rich
A diagram showing the relationship between the voltage and current of the IJ-on detection sensor,
Fig. 24 is a circuit diagram showing an example of the heater control circuit shown in Fig. 13, Fig. 25 is a diagram showing the relationship between time immediately after startup and mixture concentration, and Fig. 26 is a diagram showing the relationship between A/F and ignition. 27 is a sectional view showing another embodiment of the present invention; FIG. 28 is a diagram showing the relationship between λ and IB in the case of FIG. 27; FIGS. 29 and 33 The figures are basic configuration diagrams corresponding to Fig. 10 showing other embodiments of the present invention, and Fig. 30 is a basic configuration diagram corresponding to Fig. 29.
The output characteristic diagram of the second sensor shown in Fig. 31 shows the air-fuel ratio and C
o, 02%, Figure 32 is a relationship diagram between A/F and 1 in Figure 29, Figures 34 and 35 are diagrams corresponding to Figure 30 in Figure 33, respectively. , λ and 1; FIGS. 36, 37 are block diagrams corresponding to FIGS. 13 and 20 showing other embodiments of the present invention, and flowchart 1-1, FIG. 38. is a flowchart corresponding to FIG. 37 in the case of a rich area. 7... Air-fuel ratio sensor, 11... Air-fuel ratio sensor control circuit, 12... Heater control circuit, 10... Microcomputer, 37... Solid electrolyte, 38 a,
38b. 41a, 41b, 42...electrode, 39...orinois, 40.40 meter...diffusion chamber, 42...heater, 43
...Sensor part, 44...Holder, 45...Cap, 46...Atmospheric chamber, 47...Stopper, 48...
...Porter, 49...Cover, 50...Vent hole,
51... Exhaust chamber, 52... Cover, 53... Hole,
54... Ceramic coating, 55... Relay circuit, 56... Inversion circuit, 57... Addition circuit, 58.
80...Rich leaf detection sensor, 59,81.8
2...02 sensor, 90...processing circuit. 336 Chemical 2 Figure 3 Figure 3 (Kyu) C Ku9 θ group 8th θz ('/-) 7th supply voltage T < V) CO (y-zi half 10 Figure not used Figure 7 Potato /Z day (d -,) 74th solid) ic) < 1.0 /ea-n ts
Mouth P-K It 7,0 /eLx Detection 20 (¥1 Fig. 24 椪擾病? Fig. 25 (a,) Otsu (pulverization) Fig. 26 A/F Fig. 27 Fig. 28 Half 2' l Zuban Sazo, O-+2 appeal $31 figure 11 $330 Kasa 34 figure completed 35 area figure 36 I 3q mouth 3z figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、固体電解質と、該固体電解質の排気側の両面にそれ
ぞれ設けた第1.第2電極と、前記固体電解質の排気側
と大気側とにそれぞれ設けた第3゜第4電極と、前記第
1.第2電極のうちの一方の電極側に設けた排気に開口
するオリフィスを有する拡散室とより構成してなり、前
記第1.第2電極よりなる部分をリッチ・リーン検出セ
ンサとして動作させ、前記第3.第4電極よりなる部分
を02センサとして動作させるようになし、前記第1、
第2電極間に流す電流の方向をリッチ領域とり一ン領域
とで反転させる反転手段と、前記第1゜第2電極間に流
す電流の電流値を所定電流値に制御する電流制御手段と
、前記リッチ・リーン検出センサからの出力起電力と前
記02センサからの出力起電力とをそれぞれ入力して処
理し、測定すべき排気の空燃比に応じた出力を送出する
処理手段とを具備することを特徴とする空燃比センサ。 2、前記固体電解質は表面に加熱用のヒータカ;印刷し
てあり、該ヒータは実測した温度と最適温度との偏差が
零と々るように通電電流をオン・メーフ制御されている
特許請求の範囲第1項記載の空燃比センサ。 3、前記反転手段は、リッチ領域制御、リーン領域制御
に応じて電流の方向を正または逆にす〕り換えるように
構成しである特許請求の範囲第1項または第2項記載の
空燃比センサ。 4゜前記電流制御手段は、前記第1.第2電極間に流す
電流の電流値がコンピュータから出力される制御すべき
空気過剰率に応じた電流の設定値に一致するように制御
する構成としである特許請求の範囲第1項または第2項
または第3項記載の空燃比センサ。 5、前記処理手段は、前記リッチ・リーン検出センサか
らの出力起電力を0.1の信号に変換する変換手段と、
前記0□センサからの出力起電力を所定のスライスレベ
ルと比較して0.1の信号に変換し、す“−ン領域にお
いてはその信号をそのまま出力し、リッチ領域において
は前記信号を反転して出力する反転回路と、前記変換手
段の出力と前記反転回路の出力とを加算する加算回路と
より構成しである特許請求の範囲第1項または第2項ま
たは第3項または第4項記載の空燃比センサ。
[Claims] 1. A solid electrolyte, and a first electrode provided on both sides of the solid electrolyte on the exhaust side. a second electrode, a third and fourth electrode provided on the exhaust side and the atmosphere side of the solid electrolyte, respectively; a diffusion chamber provided on one side of the second electrode and having an orifice opening to the exhaust gas; The portion consisting of the second electrode is operated as a rich/lean detection sensor, and the third electrode is operated as a rich/lean detection sensor. The portion consisting of the fourth electrode is operated as an 02 sensor, and the first,
reversing means for reversing the direction of the current flowing between the second electrodes between the rich region and the one region; current controlling means for controlling the current value of the current flowing between the first and second electrodes to a predetermined current value; and processing means for inputting and processing the output electromotive force from the rich/lean detection sensor and the output electromotive force from the 02 sensor, respectively, and sending out an output according to the air-fuel ratio of the exhaust gas to be measured. An air-fuel ratio sensor featuring: 2. The solid electrolyte has a heating heater printed on its surface, and the heater is controlled to turn on and off the current flowing so that the deviation between the actually measured temperature and the optimum temperature is zero. The air-fuel ratio sensor according to range 1. 3. The air-fuel ratio according to claim 1 or 2, wherein the reversing means is configured to change the direction of the current to positive or reverse depending on rich region control or lean region control. sensor. 4° The current control means is configured to control the first current control means. Claim 1 or 2 is characterized in that the current value of the current flowing between the second electrodes is controlled so as to match a current setting value outputted from a computer according to the excess air ratio to be controlled. The air-fuel ratio sensor according to item 1 or 3. 5. The processing means includes a conversion means for converting the output electromotive force from the rich/lean detection sensor into a signal of 0.1;
The output electromotive force from the 0□ sensor is compared with a predetermined slice level and converted into a 0.1 signal, the signal is output as is in the dark area, and the signal is inverted in the rich area. and an adder circuit that adds the output of the converting means and the output of the inverting circuit, according to claim 1, 2, 3, or 4. air fuel ratio sensor.
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