JPS60501871A - How to determine high air/fuel ratio at steady state - Google Patents

How to determine high air/fuel ratio at steady state

Info

Publication number
JPS60501871A
JPS60501871A JP50281983A JP50281983A JPS60501871A JP S60501871 A JPS60501871 A JP S60501871A JP 50281983 A JP50281983 A JP 50281983A JP 50281983 A JP50281983 A JP 50281983A JP S60501871 A JPS60501871 A JP S60501871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolytic battery
volume
electrolytic
battery
oxygen
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.)
Pending
Application number
JP50281983A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ヘツトリツク,ロバート イー
ロゴセテイス,エレフセリオス エム
Original Assignee
フオ−ド モ−タ− カンパニ−
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フオ−ド モ−タ− カンパニ− filed Critical フオ−ド モ−タ− カンパニ−
Publication of JPS60501871A publication Critical patent/JPS60501871A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4065Circuit 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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法技術分野 背景技術 高温度がヌ検知器の重要な作用は、炭化水素を燃焼する炉または自動歪の内燃機 関のような機関の排気ガスにおいて空気対燃料の比(A/F−空気の質量/燃料 の質量)の決定にある。理論的なA/[−1−,02および残りのHCの両方の 最小量が存在するように、現存の空気質量が現存の炭化水素(HC)と反応する のにまさに十分な酸素(02)を含有するものである。[Detailed description of the invention] How to determine a high air/fuel ratio at steady stateTechnical field Background technology An important function of the high temperature detector is in furnaces burning hydrocarbons or in automatic strain internal combustion engines. The air-to-fuel ratio (A/F - mass of air/fuel mass). Both the theoretical A/[-1-,02 and the remaining HC The existing air mass reacts with the existing hydrocarbons (HC) such that a minimum amount is present It contains just enough oxygen (02) to

自動車のガソリン機関に対しては、理論的なA / F 7!ll?=普通14 .6である。もし機関が理論混合比の低し・(A/F> 14.6 )運転をし てし・るとすると、A/Fと共に電調に増大し、それにより酸素の量の測定を提 供する排気ガスにおいて酸素が概ね過度に存在することになる。この関係は、高 温度の酸素検知器カー理論混合比でおよびその低いA/Fを決定する基礎となる 。Theoretical A/F7 for automobile gasoline engines! Ill? = Normal 14 .. It is 6. If the engine is operated at a low stoichiometric mixture ratio (A/F > 14.6), If so, the electric current increases along with the A/F, thereby providing a measurement of the amount of oxygen. Oxygen will generally be present in excess in the exhaust gas provided. This relationship is Oxygen detector of temperature Kerr is the basis for determining the stoichiometric mixture ratio and its low A/F .

高い作用(A/F<I L6 )に対してしま、酸素の均等した部分圧力は非常 に小さく、そして排気がスジ主、水素、H2、および−酸化炭素、COlのよう な反応しない炭化水素および部分的に反応した炭化水素の実質的な部分圧力を含 む。熱力学的な均衡状態では、これらの空間の濃度は、減少するA/Fと共に単 調に増大し、そしてそれにより高いA/Fの測定を提供する。For high action (A/F < I L6), the uniform partial pressure of oxygen is very small, and the exhaust is mainly composed of hydrogen, H2, and carbon oxides, such as COI. Includes substantial partial pressures of unreacted and partially reacted hydrocarbons. nothing. In thermodynamic equilibrium, the concentrations in these spaces are monotonically increasing with decreasing A/F. and thereby provide a high A/F measurement.

高温度の酸素検知器は、Y2O3(または他の同等材料)で塗布されたセラミッ クの固体電解液である二酸化ジルコニウム、ZrO2、から作られた電解形電池 を使用したものが周知である。例えば、Wess81等の米国特許第6,948 .081号には、理論的なA/Fでのまたはその近くでの02を検矧するために 好都合な単一の電解形電池装置を説明している。この装置において、電解液は、 排気がヌ内に挿入されている一方の端部で閉じられた円筒体の形状をしている。High temperature oxygen detectors are made of ceramic coated with Y2O3 (or other equivalent material). An electrolytic battery made from zirconium dioxide, ZrO2, which is a solid electrolyte of It is well known to use For example, U.S. Pat. No. 6,948 to Wess 81 et al. .. No. 081 includes the following instructions for examining 02 at or near the theoretical A/F. A convenient single electrolytic battery device is described. In this device, the electrolyte is It has the shape of a cylindrical body closed at one end, into which the exhaust gas is inserted.

閉じた端部の内側電極に隣接した0□の部分圧力がPヤ、により与えられるよう に、基準大気(普通空気〕にさらされている。A partial pressure of 0□ adjacent to the inner electrode of the closed end is given by Pya. exposed to reference atmosphere (ordinary air).

PF、xは、排気ガスにおける020部分圧力であって、外側電極に隣接してい る。この形状における電池において生じたEMF(=V)、Ne rns tの 式である次式で与えられる。PF,x is the 020 partial pressure in the exhaust gas, adjacent to the outer electrode; Ru. EMF (=V) generated in the battery in this shape, Ne rst It is given by the following equation.

V=(RT/4F)In(P /p ) (tlREF EX ここでRは万能ガス定数、Tは絶対温度、およびFはファラデイの定数である。V=(RT/4F)In(P/p) (tlREF EX where R is the universal gas constant, T is the absolute temperature, and F is Faraday's constant.

したがって、電池の出力電圧■はPユおよびそれゆえ排気ガスのA/Fの検知器 である。欠点は対数関数のためにPExに対してその低い感度にある。この欠点 は、Pユが理論的な値に近い非常に小さいA/F区域内で20のオーダの大きさ 以では相殺するものである。このように1Vの大体の変動(〜1.0ボルト)は 、自動車への適用においてはこの特定のA/F比を特徴としている。理論的なA /Fから離れると、A/Fに伴5pユの変動はずっと弱く、そして単一の電池装 置においては、A/Fの変化に対して感度が低い。Therefore, the output voltage of the battery is P and hence the exhaust gas A/F detector. It is. The disadvantage lies in its low sensitivity to PEx due to the logarithmic function. This drawback is on the order of 20 within a very small A/F area where P is close to the theoretical value. In the following, they will be offset. In this way, the approximate fluctuation of 1V (~1.0 volt) is , this particular A/F ratio is featured in automotive applications. theoretical A Away from A/F, the 5p variation with A/F is much weaker, and a single battery installation The sensitivity to changes in A/F is low at low temperatures.

感度を高める一つの方法は、またZrO2の電解形電池を採用しているo2注入 装置を使用することである。One method to increase sensitivity is O2 injection, which also employs ZrO2 electrolytic batteries. is to use the equipment.

したがって、He1jneの米国特許第6,907,657号:5paci1等 の同第3,514,677号; HetrICk等の同第4,272,329号 には、一方の電池での酸素の注入および他方の電池でのEMFの測定を結合しで 、より高い感度で02の濃度の測定を行う1個、2個または多数個の電池構造を 説明している。Hetrick等の特許の場合には、その構造は、自動車への適 用における低いA/Fを測定するために特に適している。Thus, Heljne U.S. Pat. No. 6,907,657: 5paci1 et al. No. 3,514,677; No. 4,272,329 of HetrICk et al. The method combines the injection of oxygen in one cell and the measurement of EMF in the other cell. , one, two or multiple cell configurations to measure the concentration of 02 with higher sensitivity. Explaining. In the case of the Hetrick et al. patent, the structure is suitable for automotive applications. It is particularly suitable for measuring low A/F in applications.

理論混合比の高いがス状環境においては、酸素注入装置は、またより高い感度で A/Fを測定すべく使用することができる。この場合には、大量に存在する反応 しないHCあるいは部分的に反応したHCとの測定可能な反応を行うのに必要な 02の供給量を測定する構造を使用しなければならない。0byashi等の米 国特許第4,210,509号; Kimura等の同第4,224,113号 :およびTaplin等の同第4.169,440号は、このような高いA /  Fの測定を実行しうる単一の電池装置を説明しでいる。これらの測定は、電池 における電圧■と同様に電池を通る酸素ポンプ電流、卯、の同時の測定を必要と している。02が電池の02パ貯槽″側から電池の“反応”側へ十分高い割合で 注入されて、理論的な比に近接した電池の1反応”側において02およびHCの 濃度をもたらすとき、その際著しい変動(1ボルトのオーダで)は理論混合気を 通る通過を信号にしたV として生じる。さらに、電流がより低いA/F値のた めのこの条件を達成するのに必要とされる。この方法では、電圧変動を達成する に必要とするI、値は高いA”/Fの測定乞提供する。In a stoichiometric environment with a high stoichiometry, the oxygen injection device also has a higher sensitivity. It can be used to measure A/F. In this case, the reaction present in large quantities necessary to produce a measurable reaction with unreacted or partially reacted HC. A structure that measures the supply of 02 must be used. Rice such as 0byashi National Patent No. 4,210,509; Kimura et al. No. 4,224,113 4.169,440 of Taplin et al. A single battery device has been described that can perform F measurements. These measurements are based on the battery Requires simultaneous measurements of the oxygen pump current through the battery, , as well as the voltage at are doing. 02 is transferred from the 02p storage tank'' side of the battery to the ``reaction'' side of the battery at a sufficiently high rate. 02 and HC on the 1 reaction side of the cell close to the stoichiometric ratio. When bringing about the concentration, then significant fluctuations (on the order of 1 volt) will cause the stoichiometric mixture to It is generated as V which is signaled by the passing through. Furthermore, the current is lower due to the lower A/F value. Required to achieve mushroom conditions. In this way we achieve voltage variation The I value required for this provides a high A''/F measurement requirement.

しかしながら、このような単一の電池装置は、自動車への適用において必要とさ れるような拡張された使用伴い校正(変化傾向)または悪化という顕著な損失を 受ける。ポンプ電池における電圧は、これらの装置のためにA/F乞確立するこ とにおける臨界パラメータであり、電池の電極の品質により著しく影響されうる 。このことは、02が必要な割合で厚いまたは薄い電極を通過することケ確実に するのに多少の電圧を必要とすることにより生じる。このような電極の成極現象 は普通のことである。したがって、この電圧への電極の寄与は、電極が高温度で の使用のもとで焼結したり、そうでなければ悪化するにつれ、゛時間と共に変動 する。さらに、電池における電圧への抵抗の寄与は、かりした温度制御を必要と するような廓度に伴い指数的に変動する。However, such a single battery device is not required in automotive applications. With extended use such as receive. The voltage at the pump battery must be established by the A/F for these devices. and can be significantly influenced by the quality of the battery electrodes. . This ensures that the 02 passes through thick or thin electrodes at the required rate. This is caused by the fact that it requires a certain amount of voltage to do so. Polarization phenomenon of such electrodes is normal. Therefore, the electrode contribution to this voltage is sintered or otherwise deteriorated under the use of do. Additionally, the resistance contribution to voltage in batteries requires careful temperature control. It fluctuates exponentially with the degree of coldness.

他方では、2個の電池構造でもって、注入電池における電圧降下は、しばしばわ ずかな重要性しかなく、したがって電極の悪化および温度の影響を少なくしてい る。結果として、対応した適当な測定技法2伴う2個の電池構造は、特に高感度 の高いA / F測定のために有利である。これらは、本発明が打ち勝ついくつ かの問題である。On the other hand, with a two-cell structure, the voltage drop in the injection cell is often is of only minor importance and therefore reduces electrode deterioration and temperature effects. Ru. As a result, a two-cell structure with a corresponding suitable measurement technique is particularly sensitive. This is advantageous for high A/F measurements. These are some of the things that the invention overcomes. This is a problem.

発明の開示 本発明の実施例によれば、A/Fの高い値を安定状態で決定する方法は、反応し ない炭化水素および部分的に反応する炭化水素の濃度に比例した信号を発生する ことを含む。このような炭化水素は、内燃機関の排気ガス内に生じる。Disclosure of invention According to embodiments of the present invention, a method for determining high values of A/F in steady state Generates a signal proportional to the concentration of hydrocarbons that do not react and partially react Including. Such hydrocarbons occur in the exhaust gas of internal combustion engines.

その方法は、互いに離隔されかつそれらの間に部分的に包囲された容積を形成す る第一および第二の電解形電池を含む構造を利用している。容積は開口を介して 排気ガスと連通している。第一および第二の電解形電池の各々の第一の側部は容 積にさらされでいる。第−の電解形電池の第二の側部は排気ガスにさらされてい る。第二の電解形電池の第二の側部は普通空気である基準大気にさらされている 。The method includes forming partially enclosed volumes spaced apart from each other and between them. The battery utilizes a structure that includes first and second electrolytic batteries. Volume is through the aperture It communicates with the exhaust gas. A first side of each of the first and second electrolytic cells has a capacitor. exposed to product. The second side of the second electrolytic cell is exposed to exhaust gas. Ru. A second side of the second electrolytic cell is exposed to a reference atmosphere, which is normally air. .

その方法によると、加えられた注入電流は、02を基準大気から部分的に包囲さ れた容積内へ注入させるようにする。この02は、順次EMFを他の電解形電池 において発生させるようにする容積内の反応していないHCおよび部分的に反応 したHCと反応する。このEMFは、02が任意の値で固定された引き起こされ るE M Fを維持するような割合で容積内へ注入されろように、注入電流を制 ?i11すべく用いられている。この役目を達成すべく必要とされる安定状態の 注入電流の大きさは、排気ガスにおけろ反応していないHCおよび部分的に反応 したHCの濃度に比例していることが見い出され、そしてこれにより高いA / ″F比に逆比例しでいて、したがってその数量の検チロ器を提供する。According to that method, the applied injection current partially surrounds 02 from the reference atmosphere. injection into the volume. This 02 sequentially transfers EMF to other electrolytic batteries. Unreacted HC and partially reacted HC in the volume to be generated in Reacts with HC. This EMF is triggered with 02 fixed at an arbitrary value. The injected current is controlled so that it is injected into the volume at a rate that maintains EMF. ? It is used for i11. the stable state required to accomplish this role. The magnitude of the injection current is determined by the amount of unreacted HC and partially reacted HC in the exhaust gas. was found to be proportional to the concentration of HC, and this led to higher A/ ``It is inversely proportional to the F ratio and therefore provides that quantity of detectors.

図面の簡単な説明 第1図は、本発明の安定状態の注入方法の実施例による高いA / F測定をな す検知器構造の概略断面図;第2図は、第1図に丞された検知器構造のための種 種の高いA/F値でポンプ電池電流■ に対する検知器電圧、■ 、を表わす図 表: 第6図は、第1図に示された検知器構造による種々のA/F値に対して参照電圧 で検知器電池の電圧な保持するのに必要とされるボンデ電池電流Ipを表ゎず図 表;および 第4図は、本発明の実施例により使用される外部回路を細論した第1図に示され た検知器構造の概略図である。Brief description of the drawing FIG. 1 shows high A/F measurements achieved by an embodiment of the steady-state injection method of the present invention. A schematic cross-sectional view of the detector structure shown in FIG. 2; Diagram representing the detector voltage, ■, against the pump battery current, ■, at a high A/F value of the species. table: FIG. 6 shows the reference voltage for various A/F values according to the detector structure shown in FIG. The figure below shows the bonded battery current Ip required to maintain the voltage of the detector battery. table; and FIG. 4 is shown in FIG. 1 detailing external circuitry used by an embodiment of the invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a detector structure.

発明を実施するための最良の形態 第1図を参照すると、空気燃料検知器110は、Z r O2を塗布されたY2 O3のような酸素の固体イオン伝導体の円板状電解液112を含む電解形電池1 11乞含んでいる。電池111は、また取り付げられたり−ド線114を備えた 2個の薄い穴あきの接触自余電極113を含む。同様に、電解形電池121は、 電解液122、電極123およびリード124¥含む。電解形電池111は、包 囲された容積Vが形成されるように、薄く、全体的に円筒状乞してかつ中空のス ペーナ125により電解形電池121から分離されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring to FIG. 1, the air-fuel detector 110 detects the Electrolytic battery 1 comprising a disc-shaped electrolyte 112 of a solid ionic conductor of oxygen such as O3 Contains 11 items. The battery 111 is also attached and has a negative wire 114. It includes two thin perforated contact extra electrodes 113. Similarly, the electrolytic battery 121 is Includes electrolyte 122, electrode 123 and lead 124. The electrolytic battery 111 is A thin, generally cylindrical and hollow shaft is formed so that an enclosed volume V is formed. It is separated from the electrolytic battery 121 by a pener 125.

電池111は、周囲環境、排気ガス、がそれ自身ケ容積v内で確立することがで きるように、それにおいて小さな穴即ち漏れ穴126を有している。The battery 111 is configured such that the surrounding environment, exhaust gas, can be established within its own volume v. It has a small hole or leak hole 126 in it so that it can be opened.

電解形電池121は、電解体122が一方の端部でにより基準容積を形成しかつ 電池121の一方の側部な基準大気へさらされるように、このような形態になさ れ、またはそれに取り付けられた構造を有している。The electrolytic battery 121 has an electrolyte 122 forming a reference volume at one end and The battery 121 is configured in such a manner that one side of the battery 121 is exposed to the reference atmosphere. or has a structure attached to it.

結果として、検知器の一方側は排気ガスにさらされ、そして一方の側は基準大気 にさらされでいる。検知器支持構造128は、概略的に示されているが、構造的 な支持および保護を提供することに加えて、排気管壁127への検知器取付けを 許すことと同様な排気と基準大気との間のンールな提供する。検知器支持構造の カバー228における開口130は、検知器110へ排気ガスの容易な接近を可 能にしでいる。リード線114および124は、外部回路への取り付けのために 支持構造128を貫通しでいる。ヒータ129は、所望の操作湛度範囲内にA/ F検知器110を維持すべく提供されている。As a result, one side of the detector is exposed to the exhaust gas, and the other side is exposed to the reference atmosphere. exposed to Detector support structure 128 is shown schematically, but structurally In addition to providing support and protection, it also facilitates mounting the detector to the exhaust pipe wall 127. To provide a similar gap between the exhaust and the reference atmosphere. Detector support structure An opening 130 in cover 228 allows easy access of exhaust gases to detector 110. I'm in Noh. Leads 114 and 124 are for attachment to external circuitry. The support structure 128 is penetrated. The heater 129 has an A/ F detector 110 is provided to maintain it.

第1図の検知器構造1ま、本発明の安定状態の実施例により高いA/F゛比を決 定すべく使用されろ。その方法は、基準大気からりで与えられた割合で電池12 1(ポンプ電池)によりV内に02を注入されるようにさせる。同時に、■内の 酸素の部分圧力は、漏れ穴126を通る酸素の拡散および内部の接触電極123 および113において部分的に反応したHCと化学的な反応により減少される。Detector structure 1 of FIG. be used to determine The method consists of 12 batteries at a given rate in the reference atmosphere. 1 (pump battery) causes 02 to be injected into V. At the same time, The partial pressure of oxygen is due to the diffusion of oxygen through the leak hole 126 and the internal contact electrode 123. and 113 by chemical reaction with partially reacted HC.

ポンプ電池電流11っが増大するにつれ、容積・I内の安定状態の酸素の酸素の 部分圧力は、電解形電池111(検知器電池)においてE M Fが引き起こさ れるようにさせることを増大させろ。このEMF、V3と称されるその大きさは 、再び式(1)により与えられ、この式におけるPヨつは、注入された酸素と部 分的に反応したHCの反応からの結果である容積v内のほぼ均衡した酸素の部分 圧力を表示しているP、、7により置き換えられる。この場合にはPV>Pヶで もつで、V、、= (RT/ 4F)]−n(py/p、) f2+第2図は、 異った高い空気燃料比値でのポンプ0電流、し、に対して引き起されたEMF  、V、 、の図表を示す。As the pump cell current 11 increases, the steady state oxygen in the volume I increases. The partial pressure is caused by EMF in the electrolytic battery 111 (detector battery). Increase what you can do. The size of this EMF, called V3, is , again given by equation (1), where P yo is the injected oxygen and part The approximately balanced fraction of oxygen in the volume v that results from the reaction of partially reacted HC Replaced by P, , 7 indicating pressure. In this case, PV>P Also, V,,=(RT/4F)]-n(py/p,) f2+Figure 2 is, EMF induced for pump zero current, and at different high air-fuel ratio values A diagram of ,V, is shown.

そのEMFは、小さなポンプ0電流対には低く、かつ1pと共に増大する。より 低い空気・燃料比のために、それまでに増大した酸素量は、容積V内に注入され 、HCと著しい反応を達成する必要がある。特に、電解形電池111におけるE MFを任意の基隼値V (RE F )に達せさせろ必要がある丁1.の値(外 部回路で維持される)は、第”ろ図に指示されろような空気燃料比を減少する( すなわちより高く〕とともに、系統的に増大する。このような校正曲線(土、高 い空気燃料比を測定する基礎を提供する。V(R1・;F)の選択は、王として 応答時間を含む多数の設計考慮事項により影響される。また、必要とされる工、 が電池容積および漏れ穴寸法び)増加関数で夛)ることは注目すべきて゛ある。The EMF is low for small pump 0 current pairs and increases with 1p. Than Due to the low air/fuel ratio, the previously increased amount of oxygen is injected into the volume V. , it is necessary to achieve a significant reaction with HC. In particular, E in the electrolytic battery 111 1. It is necessary to make MF reach an arbitrary base value V (REF). value (outside (maintained in the main circuit) decrease the air-fuel ratio as directed in the filter diagram ( i.e. higher] and increases systematically. Calibration curve like this (sat, high Provides a basis for measuring air-fuel ratios. The choice of V(R1・;F) is as a king Influenced by numerous design considerations, including response time. In addition, the required engineering, It is worth noting that the cell volume and leakage hole size increase with increasing function.

第1図の構造でこの方法を実行する好都合な回路は第4図に示されている。第4 図において1i、支持構造が明快には示されていない。抵抗”l、R2およびギ ヤパンタCは、増幅器Aが常に十分なポンプ電流I、を発生し、v (REF  )に等しい一定値で電池111におけるEMFを維持するように、増幅器Aのゲ インおよび周波数応答を制御する。抵抗R3は、■、が電圧計VでもってR3に おける電圧を測定することにより決定されるように、ポンプ電池回路に含まれて いる。第6図の校正曲線を使用して、空気燃料比がこのように決定される。周昶 の電気回路を用いて、この電流は、所望の空気燃料比のために必要とされる卯の 値に対し比較されろ。電流がもしあまりに高いかあるいは低くければ、吸入燃料 はそれぞれに増大されるかまたは減少され、それによりフィードバック制御を達 成する。また、R3における電圧降下と関連して、修正回路141に対する入力 を形成し、もし必要なら温度補正された値に卯を調節する温度検昶器140が示 されている。第1回および第4図の構造は、さらにこれとともに同一日付で出願 され、6拡張された範囲の空気燃料比の検昶器”という名称の本出願人の共同出 願に論じられている。A convenient circuit for carrying out this method with the structure of FIG. 1 is shown in FIG. Fourth In figure 1i, the support structure is not clearly shown. Resistor "l, R2 and gear Yapanta C is such that amplifier A always generates sufficient pump current I, and v (REF ) to maintain the EMF in battery 111 at a constant value equal to ). control the in and frequency response. Resistor R3 is included in the pump battery circuit, as determined by measuring the voltage at There is. Using the calibration curve of FIG. 6, the air-fuel ratio is thus determined. Zhou Chang Using an electrical circuit, this current is calculated as follows: Compare against value. If the current is too high or too low, the intake fuel are respectively increased or decreased, thereby achieving feedback control. to be accomplished. Also, in conjunction with the voltage drop across R3, the input to correction circuit 141 A temperature sensor 140 is shown for forming the temperature and adjusting the temperature to a temperature-corrected value if necessary. has been done. The structures of Figures 1 and 4 were further filed on the same date. 6 Extended Range Air-Fuel Ratio Detector” Discussed in the petition.

本発明が関係する種々の技術の熟練者には、種々の変更および変化が確実に生じ られよう。例えば、電解形電池の形状は、ここで開示したものから変化してもよ い。これらおよび全ての変化は、基本的にはこの開示のものが技術を進歩させた 技法に依存していて、本発明の請求の範囲内で適当に考慮されるものである。Modifications and changes will no doubt occur to those skilled in the art to which this invention pertains. It will be. For example, the shape of an electrolytic battery may vary from that disclosed herein. stomach. These and all changes are essentially those of this disclosure that have advanced the technology. It depends on the technique and is appropriately considered within the scope of the claims of the present invention.

7Σ匡≧;、上。7Σ匡≧;, top.

IP−乙防帽 二==ミ・己・IP-Otou Hat Two = = Mi・Self・

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 反応していない炭化水素および部分的に反応した炭化水素を含有する周囲 環境における理論的値の高い燃料に対する空気比の測定をなす方法であって:第 一の電解形電池と第二の電解形電池を離隔された位置で支持しかつそれらの間に 容積を形成することにより周囲環境への接近を抑制して包囲された容積乞確立す る段階; 容積と周囲との間の開口を通して周囲環境から容積への連通を提供する段階: 基塩の酸素部分圧力を確立する段階: 前記第一の電解形電池の第一の側部を容積にさらす段階:および 前記第゛二の電解形電池の第一の側部な容積へそして第二の側部な基塩の酸素部 分圧力へさらす段階;を含む安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。 2、請求の範囲第1項に記載の方法は、さらに:前記第一の電解形電池の第二の 側部な周囲へさらす段階:および 酸素が基塩大気から包囲された容積内へ注入されるように、そして容積内の反応 していない炭化水素および部分的に反応した炭化水素との酸素の化学的反応によ り、酸素の部分圧力の差が前記第一の電解形電池で確立され、それにより前記第 一の電解形電池においてEMF′を発生させるように、前記第二の電解形電池に ポンプ電流を通過させる段階; を包含する安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。 6、請求の範囲第2項に記載の方法においで、電流を通過する前記段階は: 前記第一の電解形電池において引き起こされるEMFが一定の基準電圧値で維持 されるように、前記第二の電解形電池にちょうど十分なポンプ電流を提供する段 階 を含む安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。 4 請求の範囲第3項に記載の方法は、さらに:周囲における反応していない炭 化水素および部分的に反応した炭化水素の濃度に比例していて、かつまた高いA ZF比に逆比例したポンプ電流の大きさを測定すること 乞包含する安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。 5 、請求の範囲第4項に記載の方法は、さらに:単一の校正定数が維持される 温度の範囲に対して適当であるように、包囲された容積および隣接した区域の温 度を維持する段階 ケ包含する安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。 6、請求の範囲第5項に記載の方法は、さらに:電解形電池の区域における温度 を測定し、かつ温度における酸素注入電流の依存のためにA/F比の測定を修正 する段階、 を包含する安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。 Z 反応してない炭化水素および部分的に反応した炭化水素を含有する周囲環境 における理論的な値の高い燃料に対する空気(A/F)の比の測定をなす方法で あって: 離隔された位置において第一の電解形電池および第二の電解形電池を支持しかつ それらの間に容積を形成し、前記第一および第二の電解形電池が対向した電極を 有することにより、周囲環境への接近を抑制した包囲された容積を確立する段階 ; 容積と周囲との間の開口を通して周囲環境から容積への連通な提供する段階: 容積に対し前記第一の電解形電池の第一の側部および前記第二の電解形電池の第 一の側部なさらす段階;前記第二の電解形電池の第二の側部に隣接して基儒の酸 素部分圧力を確立する段階: 前記第二の電解形電池の第二の側部な周囲環境へさらす段階; 酸素が基准大気から包囲された容積内へ注入されるように、そして容積内の反応 していない炭化水素および部分的に反応した炭化水素と酸素の化学反応により、 酸素の部分圧力における差が前記第一の電解形電池において確立され、それによ り前記第一の電解形電池の対向した電極の間でEMFを発生させるように、ポン プ電流を前記第二の電解形電池に通過させる段階;前記第一の電解形電池におい て引き起こされるEMFが一定の基憩電圧値で維持されるように、前記電解形電 池へのポンプ電流量を提供する段階;前記第一の電解形電池に接続された外部の 回路においで基漁電圧値を確立しかつ維持する段階;ポンプ電流の大きさを測定 する段階:およびポンプ電流の大きさから高いA/F比を決定する段階; を含む安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。 8 請求の範囲第7項に記載の方法は、さらに:温度の所定の範囲内で包囲され た容積の温度を維持する段階; 高いA/F比を決定する際に使用されるべく維持される温度の関数として校正定 数を選択する段階;電解形電池の区域における温度乞測定する段階;および 注入電流の大きさの温度におけろ依存のためにA/F比の決定を修正する段階; を包含する安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。 9 請求の範囲第7項に記載の方法において、基漁の酸素部分圧力を確立する段 階が前記第二の電解形電池の第二の側部乞大気へさらすこと を含む安定状態で高い空気/燃料比を決定する方法。1. Surroundings containing unreacted and partially reacted hydrocarbons A method for making measurements of theoretically high air to fuel ratios in an environment, comprising: A first electrolytic battery and a second electrolytic battery are supported at separated positions and are provided between them. By forming a volume, it is possible to suppress access to the surrounding environment and establish an enclosed volume. stage; Providing communication from the surrounding environment to the volume through an opening between the volume and the surroundings: Steps to establish the base oxygen partial pressure: exposing a first side of the first electrolytic battery to a volume; and the oxygen portion of the base salt into the first lateral volume and the second lateral volume of said second electrolytic cell; A method for determining high air/fuel ratios at steady state comprising: exposing to partial pressures. 2. The method according to claim 1 further comprises: a second electrolytic battery of the first electrolytic battery; Lateral exposure step: and As oxygen is injected into the enclosed volume from the base atmosphere, and the reaction within the volume by the chemical reaction of oxygen with unreacted and partially reacted hydrocarbons. a partial pressure difference of oxygen is established in said first electrolytic cell, thereby the second electrolytic battery so as to generate an EMF' in the first electrolytic battery; passing a pump current; A method for determining high air/fuel ratios at steady state involving. 6. The method of claim 2, wherein the step of passing an electric current comprises: EMF caused in the first electrolytic battery is maintained at a constant reference voltage value. a stage providing just enough pump current to said second electrolytic battery to floor A method for determining high air/fuel ratios in steady state conditions including: 4. The method according to claim 3 further comprises: unreacted carbon in the surroundings. proportional to the concentration of hydrocarbons and partially reacted hydrocarbons, and also high A Measuring the magnitude of the pump current which is inversely proportional to the ZF ratio A method for determining high air/fuel ratios at steady state conditions. 5. The method according to claim 4 further comprises: a single calibration constant is maintained. Temperature of the enclosed volume and adjacent areas as appropriate for the range of temperatures. The stage of maintaining the degree   Methods for determining high air/fuel ratios in steady state conditions. 6. The method according to claim 5 further comprises: controlling the temperature in the area of the electrolytic battery; and correct the A/F ratio measurement for the dependence of oxygen injection current on temperature. the stage of A method for determining high air/fuel ratios at steady state involving. Z: Ambient environment containing unreacted and partially reacted hydrocarbons A method of making measurements of the air to fuel (A/F) ratio that has a high theoretical value in Yes: supporting a first electrolytic battery and a second electrolytic battery at spaced apart locations; forming a volume between them, said first and second electrolytic cells having opposed electrodes; establishing an enclosed volume with restricted access to the surrounding environment by having ; Providing communication from the surrounding environment to the volume through an opening between the volume and the surroundings: The first side of said first electrolytic battery and the second side of said second electrolytic battery are exposing one side of the second electrolytic battery to a base acid adjacent to the second side of the second electrolytic battery Steps to establish elementary partial pressure: exposing a second side of the second electrolytic battery to an ambient environment; As oxygen is injected into the enclosed volume from the reference atmosphere, and the reaction within the volume The chemical reaction of unreacted and partially reacted hydrocarbons with oxygen results in A difference in partial pressure of oxygen is established in said first electrolytic cell, thereby a pump so as to generate an EMF between opposing electrodes of the first electrolytic battery. passing a current through the second electrolytic battery; The electrolytic type voltage is providing an amount of pump current to the battery; an external battery connected to the first electrolytic battery; Establishing and maintaining a base voltage value in the circuit; measuring the magnitude of the pump current and determining a high A/F ratio from the magnitude of the pump current; A method for determining high air/fuel ratios in steady state conditions including: 8. The method according to claim 7 further comprises: being surrounded within a predetermined range of temperature. maintaining the temperature of the volume; Calibration constant as a function of temperature to be maintained to be used in determining high A/F ratio. selecting the number; measuring the temperature in the area of the electrolytic battery; and modifying the determination of the A/F ratio due to the temperature dependence of the magnitude of the injection current; A method for determining high air/fuel ratios at steady state involving. 9. In the method according to claim 7, the step of establishing the oxygen partial pressure for base fishing exposing a second side of the second electrolytic battery to the atmosphere; A method for determining high air/fuel ratios in steady state conditions including:
JP50281983A 1983-07-18 1983-07-18 How to determine high air/fuel ratio at steady state Pending JPS60501871A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1983/001105 WO1985000660A1 (en) 1983-07-18 1983-07-18 Steady-state method for determining rich air/fuel ratios

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60501871A true JPS60501871A (en) 1985-10-31

Family

ID=22175365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50281983A Pending JPS60501871A (en) 1983-07-18 1983-07-18 How to determine high air/fuel ratio at steady state

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0148829A4 (en)
JP (1) JPS60501871A (en)
WO (1) WO1985000660A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4645572A (en) * 1985-02-23 1987-02-24 Ngk Insulators, Ltd. Method of determining concentration of a component in gases and electrochemical device suitable for practicing the method
JP3664558B2 (en) * 1996-12-20 2005-06-29 日本碍子株式会社 Gas sensor

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3514377A (en) * 1967-11-27 1970-05-26 Gen Electric Measurement of oxygen-containing gas compositions and apparatus therefor
US3699032A (en) * 1969-06-20 1972-10-17 Univ Ohio Devices for the control of agents in fluids
US3650934A (en) * 1969-11-14 1972-03-21 Westinghouse Electric Corp Oxygen control and measuring apparatus
NL7309537A (en) * 1973-07-09 1975-01-13 Philips Nv GAS ANALYSIS DEVICE.
DE2341422A1 (en) * 1973-08-16 1975-02-27 Bosch Gmbh Robert MEASURING DEVICE
US4158166A (en) * 1976-11-24 1979-06-12 Westinghouse Electric Corp. Combustibles analyzer
US4169440A (en) * 1977-12-01 1979-10-02 The Bendix Corporation Cruise economy system
NL7906833A (en) * 1979-09-13 1981-03-17 Philips Nv GAS ANALYZER.
US4272330A (en) * 1980-03-03 1981-06-09 Ford Motor Company Transient mode oxygen sensor and method
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
JPS57131046A (en) * 1981-02-06 1982-08-13 Hitachi Ltd Air-fuel ratio controller for internal combustion engine
US4381224A (en) * 1981-04-27 1983-04-26 Ford Motor Company Step function lean burn oxygen sensor
US4396466A (en) * 1981-04-27 1983-08-02 Ford Motor Company Absolute pressure sensor

Also Published As

Publication number Publication date
WO1985000660A1 (en) 1985-02-14
EP0148829A1 (en) 1985-07-24
EP0148829A4 (en) 1985-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5236569A (en) Air/fuel ratio sensor having resistor for limiting leak current from pumping cell to sensing cell
US4645572A (en) Method of determining concentration of a component in gases and electrochemical device suitable for practicing the method
US4272329A (en) Steady state mode oxygen sensor and method
EP0878709B1 (en) Method and apparatus for measuring NOx gas concentration
US4824549A (en) Exhaust gas sensor for determining A/F ratio
US4001756A (en) Measuring cell for determining oxygen concentrations in a gas mixture
JP2968805B2 (en) Method and device for measuring relative amount of oxygenated gas in gas mixture
JPH055721A (en) Electrochemical sensor for detecting concentration of reactant contained in fluid mixture and mixing ratio adjusting system of air-fuel mixture using said sensor
JPS62276453A (en) Air/fuel ratio sensor
JPH0260142B2 (en)
GB1593622A (en) Method of and means for controlling internal combustion engine air-to-fuel ratios
Logothetis et al. Chemical and physical sensors based on oxygen pumping with solid-state electrochemical cells
JPS60501871A (en) How to determine high air/fuel ratio at steady state
US5234569A (en) Air/fuel ratio sensor for an internal combustion engine
JPH11166911A (en) Air-fuel ratio sensor
US6805782B2 (en) Compound layered type of sensing device for multiple measurement
WO1985000659A1 (en) Measuring an extended range of air fuel ratio
CA1209209A (en) Steady-state method for determining rich air/fuel ratios
JP3326899B2 (en) Thin film air-fuel ratio sensor
JPS62148849A (en) Air-fuel ratio sensor
JP3289353B2 (en) Thin film limit current type full range air-fuel ratio sensor
CA1212415A (en) Measuring an extended range of air fuel ratio
JPH1183793A (en) Gas detection method and gas detector
JPS61100651A (en) Apparatus for measuring concentration of oxygen
WO1985000658A1 (en) Extended range air fuel ratio sensor