JPS61186849A - 空燃比検出装置 - Google Patents
空燃比検出装置Info
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- JPS61186849A JPS61186849A JP60027313A JP2731385A JPS61186849A JP S61186849 A JPS61186849 A JP S61186849A JP 60027313 A JP60027313 A JP 60027313A JP 2731385 A JP2731385 A JP 2731385A JP S61186849 A JPS61186849 A JP S61186849A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は内燃機関等、各種燃焼機器の排気中の酸素濃度
に基づき空燃比を検出する空燃比検出装置に関し、特に
空燃比のリーン域からリッヂ域にかけて連続的に変化す
る空燃比信号を得ることのできる空燃比検出装置に関す
るものである。
に基づき空燃比を検出する空燃比検出装置に関し、特に
空燃比のリーン域からリッヂ域にかけて連続的に変化す
る空燃比信号を得ることのできる空燃比検出装置に関す
るものである。
［従来の技術１
内燃機関等、各種燃焼機器に供給される混合気の空燃比
を排気中の酸素濃度より検出する空燃比検出装置の一つ
として、板状の酸素イオン伝導性固体電解質の両面に多
孔性電極が設けられた２枚の素子を、間隙を介して対向
配設し、一方の素子を間隙内の酸素を周囲に汲み出す酸
素ポンプ素子、他方の素子を周囲雰囲気と間隙との酸素
濃度差によって電圧を生ずる酸素濃淡電池素子として用
い、少なくとも空燃比のリーン域において空燃比に対応
した信号を検出し得るよう構成されたものがある（特開
昭５９−１７８３５４＞。
を排気中の酸素濃度より検出する空燃比検出装置の一つ
として、板状の酸素イオン伝導性固体電解質の両面に多
孔性電極が設けられた２枚の素子を、間隙を介して対向
配設し、一方の素子を間隙内の酸素を周囲に汲み出す酸
素ポンプ素子、他方の素子を周囲雰囲気と間隙との酸素
濃度差によって電圧を生ずる酸素濃淡電池素子として用
い、少なくとも空燃比のリーン域において空燃比に対応
した信号を検出し得るよう構成されたものがある（特開
昭５９−１７８３５４＞。
［発明が解決しようとする問題点］
ところがこの種の空燃比検出装置の場合、第６図に示す
如く、空燃比のリーン域、即ち排気中に残留酸素が存在
する場合だりでなく、空燃比のリッチ域、即ら排気中に
残留酸素が存在しない場合にでも、排気中のＣｏ、ＣＣ
ｈ 、Ｈ２０等と反応し、１ノーン域における信号と同
様の信号を発生する特性を有することがわかった。つま
り検出信号に対して２つの空燃比が対応するようになる
ため、この種の空燃比検出装置を用いて空燃比制御を実
行する場合、空燃比がリーン域にあるのか、あるいはリ
ッヂ域にあるのかをはつぎすさせる必要が生じてくるの
である。尚第６図においてλは空気過剰率を示し、λ−
１は空燃比が理論空燃比であることを表わしている。
如く、空燃比のリーン域、即ち排気中に残留酸素が存在
する場合だりでなく、空燃比のリッチ域、即ら排気中に
残留酸素が存在しない場合にでも、排気中のＣｏ、ＣＣ
ｈ 、Ｈ２０等と反応し、１ノーン域における信号と同
様の信号を発生する特性を有することがわかった。つま
り検出信号に対して２つの空燃比が対応するようになる
ため、この種の空燃比検出装置を用いて空燃比制御を実
行する場合、空燃比がリーン域にあるのか、あるいはリ
ッヂ域にあるのかをはつぎすさせる必要が生じてくるの
である。尚第６図においてλは空気過剰率を示し、λ−
１は空燃比が理論空燃比であることを表わしている。
一方上記問題の対策として、上記空燃比検出装置に理論
空燃比で検出信号の反転する、いわゆるリーン・リッチ
センサを付は加え、その検出信号を基に上記第Ｊ図で示
した如き特性の空燃比信号をλ＝１の点、即ち理論空燃
比で反転し、空燃比のリッチからリーンにかけて連続的
に変化する空燃比信号が得られるようにするといったこ
とも考えられる。ところがこの場合、検出された空燃比
信号はリッチからリーンに連続して変化するので排気の
空燃比を正確に検知することができ、その制御も良好に
行い１ｑるのであるが、リーン・リッチセンサを設ける
必要があり、またその検出回路が複雑になってしまうと
いう問題が生じてしまう。
空燃比で検出信号の反転する、いわゆるリーン・リッチ
センサを付は加え、その検出信号を基に上記第Ｊ図で示
した如き特性の空燃比信号をλ＝１の点、即ち理論空燃
比で反転し、空燃比のリッチからリーンにかけて連続的
に変化する空燃比信号が得られるようにするといったこ
とも考えられる。ところがこの場合、検出された空燃比
信号はリッチからリーンに連続して変化するので排気の
空燃比を正確に検知することができ、その制御も良好に
行い１ｑるのであるが、リーン・リッチセンサを設ける
必要があり、またその検出回路が複雑になってしまうと
いう問題が生じてしまう。
そこで本発明は、空燃比のリーン域からリッチ域の全領
域において空燃比に対応し連続して変化する空燃比検出
信号を１ｑることかでき、しかもその構成が簡単な空燃
比検出装置を提供することによって、空燃比制御を実行
する際には、その検出信号をそのまま用いて仝空燃比範
囲で精度よく、簡単に実行できるようにすることを目的
としている。
域において空燃比に対応し連続して変化する空燃比検出
信号を１ｑることかでき、しかもその構成が簡単な空燃
比検出装置を提供することによって、空燃比制御を実行
する際には、その検出信号をそのまま用いて仝空燃比範
囲で精度よく、簡単に実行できるようにすることを目的
としている。
［問題点を解決するための手段１
かかる目的を達するための本発明の構成は、第１図に示
すごとく、 酸素イオン伝導性の固体電解質両面に多孔性電極を設け
、一方の電極が排気の流入を制限した拡散室に面し、他
方の電極が大気に面するよう配設してなる酸素ポンプ素
子と、 上記拡散室内の酸素濃度に応じた検出信号を出力する酸
素濃度検出素子と、 該酸素濃度検出素子の検出信号、及び上記酸素ポンプ素
子のポンプ電流に基づき、空燃比信号を出力する空燃比
信号検出手段と、 からなる空燃比検出装置であって、 上記空燃比信号検出手段が、 上記酸素ポンプ素子Ｍ１の一方の電極側より所定の電圧
Ｖｃを印加する定電圧印加手段Ｍ２と、上記酸素ポンプ
素子Ｍ１の他方の電極側に設けられ、上記酸素濃度検出
素子Ｍ３の検出信号ＶＳに応じて当該酸素ポンプ素子Ｍ
１に流れるポンプ電流Ｉｐを双方向に制御するポンプ電
流制御手段Ｍ４と、 該制御されたポンプ電流［）を検出し、空燃比信号Ｖλ
として出力するポンプ電流検出手段Ｍ５と、 を備えたことを特徴とする空燃比検出装置を要旨として
いる。
すごとく、 酸素イオン伝導性の固体電解質両面に多孔性電極を設け
、一方の電極が排気の流入を制限した拡散室に面し、他
方の電極が大気に面するよう配設してなる酸素ポンプ素
子と、 上記拡散室内の酸素濃度に応じた検出信号を出力する酸
素濃度検出素子と、 該酸素濃度検出素子の検出信号、及び上記酸素ポンプ素
子のポンプ電流に基づき、空燃比信号を出力する空燃比
信号検出手段と、 からなる空燃比検出装置であって、 上記空燃比信号検出手段が、 上記酸素ポンプ素子Ｍ１の一方の電極側より所定の電圧
Ｖｃを印加する定電圧印加手段Ｍ２と、上記酸素ポンプ
素子Ｍ１の他方の電極側に設けられ、上記酸素濃度検出
素子Ｍ３の検出信号ＶＳに応じて当該酸素ポンプ素子Ｍ
１に流れるポンプ電流Ｉｐを双方向に制御するポンプ電
流制御手段Ｍ４と、 該制御されたポンプ電流［）を検出し、空燃比信号Ｖλ
として出力するポンプ電流検出手段Ｍ５と、 を備えたことを特徴とする空燃比検出装置を要旨として
いる。
ここでまず上記酸素ポンプ素子Ｍ１を構成する酸素イオ
ン伝導性の固体電解質としては、ジルコニアとイツトリ
アとの固溶体、あるいはジルコニアとカルシアとの固溶
体等が代表的なものであり、その細工酸化セリウム、二
酸化トリウム、二酸化ハフニウムの各固溶体、ペロブス
カイト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等も使用
可能である。またその固体電解質両面に設けられる多孔
性電極としては、酸化反応の触媒作用を有する白金やロ
ジウム等を用いればよく、その形成方法としては、これ
らの金属粉末を主成分としてこれに固体電解質と同じセ
ラミック材料の粉末を混合してペースト化し、厚膜技術
を用いて印刷後、焼結して形成する方法、あるいはフレ
ーム溶射、化学メッキ、蒸着等の薄膜技術を用いて形成
し、かつその電極層に更に、アルミナ、スピネル、ジル
コニア、ムライト等の多孔質保調層を厚膜技術を用いて
形成することが好ましく、また拡散室側の電極上の多孔
質層には白金、ロジウム等を分散させ、酸化反応の触媒
作用を付与することが好ましい。
ン伝導性の固体電解質としては、ジルコニアとイツトリ
アとの固溶体、あるいはジルコニアとカルシアとの固溶
体等が代表的なものであり、その細工酸化セリウム、二
酸化トリウム、二酸化ハフニウムの各固溶体、ペロブス
カイト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等も使用
可能である。またその固体電解質両面に設けられる多孔
性電極としては、酸化反応の触媒作用を有する白金やロ
ジウム等を用いればよく、その形成方法としては、これ
らの金属粉末を主成分としてこれに固体電解質と同じセ
ラミック材料の粉末を混合してペースト化し、厚膜技術
を用いて印刷後、焼結して形成する方法、あるいはフレ
ーム溶射、化学メッキ、蒸着等の薄膜技術を用いて形成
し、かつその電極層に更に、アルミナ、スピネル、ジル
コニア、ムライト等の多孔質保調層を厚膜技術を用いて
形成することが好ましく、また拡散室側の電極上の多孔
質層には白金、ロジウム等を分散させ、酸化反応の触媒
作用を付与することが好ましい。
そしてこのように構成された酸素ポンプ素子Ｍ１は、酸
素イオン伝導性固体電解質の、電圧をかけることにより
固体電解質中を酸素イオンが移動し、電流が流れる性質
を利用したものであって、２つの電極間に電圧をかけ双
方向に電流を流すことによって拡散室の酸素を大気中へ
、おるいは大気中の酸素を拡散室へと双方向に汲み出す
ように動作する。
素イオン伝導性固体電解質の、電圧をかけることにより
固体電解質中を酸素イオンが移動し、電流が流れる性質
を利用したものであって、２つの電極間に電圧をかけ双
方向に電流を流すことによって拡散室の酸素を大気中へ
、おるいは大気中の酸素を拡散室へと双方向に汲み出す
ように動作する。
次に酸素濃度検出素子Ｍ３は、上記拡散室内の酸素濃度
に応じた検出信号を出力するものであるが、この検出信
号としては、上記酸素ポンプ素子と同様に、酸素イオン
伝導性の固体電解質両面に多孔性電極を設け、一方の電
極を拡散室に、他方の電極を大気に面すよう配設するこ
とによって、大気中の酸素濃度と拡散室の酸素濃度との
濃度差に応じた電圧を発生する、いわゆる酸素濃淡電池
素子、あるいはチタニア等の遷移金属酸化物からなり、
理論空燃比で抵抗値が大きく変化する、いわゆるリーン
・リッチセンサを用いることができる。
に応じた検出信号を出力するものであるが、この検出信
号としては、上記酸素ポンプ素子と同様に、酸素イオン
伝導性の固体電解質両面に多孔性電極を設け、一方の電
極を拡散室に、他方の電極を大気に面すよう配設するこ
とによって、大気中の酸素濃度と拡散室の酸素濃度との
濃度差に応じた電圧を発生する、いわゆる酸素濃淡電池
素子、あるいはチタニア等の遷移金属酸化物からなり、
理論空燃比で抵抗値が大きく変化する、いわゆるリーン
・リッチセンサを用いることができる。
また空燃比信号検出手段は、上述した如く定電圧印加手
段Ｍ２とポンプ電流制御手段Ｍ４とポンプ電流検出手段
Ｍ５とからなり、酸素濃度検出素子Ｍ３の検出信号が所
定の値になるよう、酸素ポンプ素子Ｍ１を用いて拡散室
の酸素濃度を一定に保ち、その時酸素ポンプ素子に流れ
るポンプ電流を検出することによって、排気中の酸素濃
度に応じた空燃比信号を出力するように構成されている
。
段Ｍ２とポンプ電流制御手段Ｍ４とポンプ電流検出手段
Ｍ５とからなり、酸素濃度検出素子Ｍ３の検出信号が所
定の値になるよう、酸素ポンプ素子Ｍ１を用いて拡散室
の酸素濃度を一定に保ち、その時酸素ポンプ素子に流れ
るポンプ電流を検出することによって、排気中の酸素濃
度に応じた空燃比信号を出力するように構成されている
。
即ら本発明の空燃比信号検出手段においては、ポンプ電
流制御手段Ｍ４が酸素濃度検出素子Ｍ３の検出信号Ｖｓ
が所定値となり、拡散室の空燃比が所定の値となるよう
酸素ポンプ素子Ｍ１に流れるポンプ電流■ｐを制御し、
ポンプ電流検出手段Ｍ５がその制御されたポンプ電流Ｉ
ｐを空燃比信号Ｖλとして検出するよう構成され、また
ポンプ電流制御手段Ｍ４にてポンプ電流Ｉｐを制御する
際、その電流方向を双方向に制御し得るよう、酸素ポン
プ素子Ｍ１のポンプ電流制御手段Ｍ４とは反対の電極側
には一定電圧ＶＣを印加する定電圧印加手段Ｍ２が設け
られているのである。
流制御手段Ｍ４が酸素濃度検出素子Ｍ３の検出信号Ｖｓ
が所定値となり、拡散室の空燃比が所定の値となるよう
酸素ポンプ素子Ｍ１に流れるポンプ電流■ｐを制御し、
ポンプ電流検出手段Ｍ５がその制御されたポンプ電流Ｉ
ｐを空燃比信号Ｖλとして検出するよう構成され、また
ポンプ電流制御手段Ｍ４にてポンプ電流Ｉｐを制御する
際、その電流方向を双方向に制御し得るよう、酸素ポン
プ素子Ｍ１のポンプ電流制御手段Ｍ４とは反対の電極側
には一定電圧ＶＣを印加する定電圧印加手段Ｍ２が設け
られているのである。
尚第１図においてポンプ電流検出手段Ｍ５は酸素ポンプ
素子Ｍ１と定電圧印加手段Ｍ２との間に設けられている
が、酸素ポンプ素子Ｍ１とポンプ電流制御手段Ｍ４との
間に設けてもよい。またこの空燃比信号検出手段として
は、トランジスタや演算増幅器を用いた電気回路として
構成してもよく、また空燃比制御を実行する自動車等に
用いられるマイクロコンピュータの一つの処理として実
行するようにしてもよい。
素子Ｍ１と定電圧印加手段Ｍ２との間に設けられている
が、酸素ポンプ素子Ｍ１とポンプ電流制御手段Ｍ４との
間に設けてもよい。またこの空燃比信号検出手段として
は、トランジスタや演算増幅器を用いた電気回路として
構成してもよく、また空燃比制御を実行する自動車等に
用いられるマイクロコンピュータの一つの処理として実
行するようにしてもよい。
［作用］
以上の如く構成された本発明の空燃比検出装置では、拡
散室の空燃比が所定値となるよう酸素ポンプ素子が拡散
室の酸素又は大気中の酸素を大気中又は拡散室に汲み出
すよう動作され、その際酸素ポンプ素子に流れるポンプ
電流が空燃比信号として検出されることとなり、リッチ
からリーンにかけて連続的に変化する特性の空燃比信号
が得られるようになる。
散室の空燃比が所定値となるよう酸素ポンプ素子が拡散
室の酸素又は大気中の酸素を大気中又は拡散室に汲み出
すよう動作され、その際酸素ポンプ素子に流れるポンプ
電流が空燃比信号として検出されることとなり、リッチ
からリーンにかけて連続的に変化する特性の空燃比信号
が得られるようになる。
［実施例］
以下に本発明の一実施例を図面と共に説明する。
第２図は内燃機関の排気管１に気密状に設けられた検出
素子部２を表わす断面図、第３図は空燃比信号検出回路
を表わす電気回路図である。
素子部２を表わす断面図、第３図は空燃比信号検出回路
を表わす電気回路図である。
ここでまず検出素子部２は、第２図に示す如く、厚さ約
Ｑ、５ｍｍの平板状の、例えば安定化ジルコニア等から
なる酸素イオン伝導性の固体電解質４の両側面に、夫々
厚膜技術を用いて約２０μの厚さの多孔性電極である多
孔質白金電極層５．６を設けてなる酸素ポンプ素子７と
、同じく酸素イオン伝導性固体電解質４の両側面に多孔
質白金電極層９．１０を設けてなる酸素濃淡電池素子１
１とを備えている。そしてこの酸素ポンプ素子７及び酸
素濃淡電池素子１１の一方の多孔質白金電極層６及び９
は直接大気と接するよう、金属あるいはセラミックス等
の耐熱性で気密な部材からなる壁面１２が設けられ、空
気室１３が形成されている。また酸素ポンプ素子７及び
酸素濃淡電池素子１１の他方の多孔質白金電極層９及び
１０側には例えばＱ、２ｍｍの間隔で壁１４を対向配設
し、排気の流入を制限された拡散室１５が形成されてい
る。
Ｑ、５ｍｍの平板状の、例えば安定化ジルコニア等から
なる酸素イオン伝導性の固体電解質４の両側面に、夫々
厚膜技術を用いて約２０μの厚さの多孔性電極である多
孔質白金電極層５．６を設けてなる酸素ポンプ素子７と
、同じく酸素イオン伝導性固体電解質４の両側面に多孔
質白金電極層９．１０を設けてなる酸素濃淡電池素子１
１とを備えている。そしてこの酸素ポンプ素子７及び酸
素濃淡電池素子１１の一方の多孔質白金電極層６及び９
は直接大気と接するよう、金属あるいはセラミックス等
の耐熱性で気密な部材からなる壁面１２が設けられ、空
気室１３が形成されている。また酸素ポンプ素子７及び
酸素濃淡電池素子１１の他方の多孔質白金電極層９及び
１０側には例えばＱ、２ｍｍの間隔で壁１４を対向配設
し、排気の流入を制限された拡散室１５が形成されてい
る。
一方固体電解貿４、壁面１２及び壁１４の空気室１３を
除く足元周縁部には、耐熱性で絶縁性の気密部材１６が
設けられ、その周囲に排気管取付用のねじ部１７が刻設
された支持台１８が形成されている。従ってこのような
構成の検出素子部２は、支持台１８に刻設されたねじ部
１７を排気管１に形成された検出素子部取付用のねじ部
１９に螺合し、締め付けることによって排気管１に気密
状に取りイ１けることができる。
除く足元周縁部には、耐熱性で絶縁性の気密部材１６が
設けられ、その周囲に排気管取付用のねじ部１７が刻設
された支持台１８が形成されている。従ってこのような
構成の検出素子部２は、支持台１８に刻設されたねじ部
１７を排気管１に形成された検出素子部取付用のねじ部
１９に螺合し、締め付けることによって排気管１に気密
状に取りイ１けることができる。
次に本実施例の空燃比信号検出回路は、第３図に示す如
く、４個の演算増幅器ＯＰＩないしＯＲ３を中心に構成
され、上記酸素濃淡電池素子１１にて発生される、大気
室１３と拡散室１５との酸素濃度差に応じた起電力が、
所定電圧となるよう、即ち拡散室１５内の空燃比が一定
となるよう、酸素ポンプ素子７に流れるポンプ電流を双
方向に制御し、その電流値を空燃比信号として検出する
。
く、４個の演算増幅器ＯＰＩないしＯＲ３を中心に構成
され、上記酸素濃淡電池素子１１にて発生される、大気
室１３と拡散室１５との酸素濃度差に応じた起電力が、
所定電圧となるよう、即ち拡散室１５内の空燃比が一定
となるよう、酸素ポンプ素子７に流れるポンプ電流を双
方向に制御し、その電流値を空燃比信号として検出する
。
まず演算増幅器ＯＰ１及びＯＲ３は前記ポンプ電流制御
手段Ｍ４を構成するものであって、演算増幅器ＯＰＩの
入力端子に上記酸素濃淡電池素子１１の電極端子を抵抗
を介して接続する。演算増幅器ＯＰ１では酸素濃淡電池
素子１１にて発生された起電力ＶＳを増幅すると共に、
後述するＯＲ３より出力される所定電圧Ｖｃ分だけ持ち
上げ、演算増幅器ＯＰ２に出力する。演算増幅器ＯＰ２
ではこの出力された酸素濃淡電池素子１１の起電力Ｖｓ
に応じた電圧を基準電圧ＶＯと比較し、差の電圧を出力
づる。そして出力された電圧は酸素ポンプ素子７の一方
の電極端子に入力され、ポンプ電流制御のための制御電
圧とされる。
手段Ｍ４を構成するものであって、演算増幅器ＯＰＩの
入力端子に上記酸素濃淡電池素子１１の電極端子を抵抗
を介して接続する。演算増幅器ＯＰ１では酸素濃淡電池
素子１１にて発生された起電力ＶＳを増幅すると共に、
後述するＯＲ３より出力される所定電圧Ｖｃ分だけ持ち
上げ、演算増幅器ＯＰ２に出力する。演算増幅器ＯＰ２
ではこの出力された酸素濃淡電池素子１１の起電力Ｖｓ
に応じた電圧を基準電圧ＶＯと比較し、差の電圧を出力
づる。そして出力された電圧は酸素ポンプ素子７の一方
の電極端子に入力され、ポンプ電流制御のための制御電
圧とされる。
次に演算増幅器ＯＰ３は前記定電圧印加手段Ｍ２に相当
し、ボリュームＶＲ１にて決定される所定の電圧を出力
する。またこの演算増幅器ＯＰ３の出力端子は酸素ポン
プ素子７の他方の電極端子に抵抗Ｒを介して接続されて
いる。従って酸素ポンプ素子７には演算増幅器ＯＰ３よ
り出力された所定電圧と、演算増幅器Ｐ２より出力され
た制御電圧との電圧差に応じたポンプ電流が双方向に流
れることとなり、拡散室１５の空燃比を予め定められた
空燃比に制御するよう酸素を拡散室１５がら空気室１３
へ、あるいは空気室１３から拡散室１５へと汲み出すこ
ととなる。
し、ボリュームＶＲ１にて決定される所定の電圧を出力
する。またこの演算増幅器ＯＰ３の出力端子は酸素ポン
プ素子７の他方の電極端子に抵抗Ｒを介して接続されて
いる。従って酸素ポンプ素子７には演算増幅器ＯＰ３よ
り出力された所定電圧と、演算増幅器Ｐ２より出力され
た制御電圧との電圧差に応じたポンプ電流が双方向に流
れることとなり、拡散室１５の空燃比を予め定められた
空燃比に制御するよう酸素を拡散室１５がら空気室１３
へ、あるいは空気室１３から拡散室１５へと汲み出すこ
ととなる。
一方演算増幅器ＯＰ４は抵抗Ｒと共に酸素ポンプ素子７
に流れるポンプ電流を空燃比信号Ｖλとして取り出すた
めの前記ポンプ電流検出手段Ｍ５に相当するものであっ
て、この演算増幅器ＯＰ４はバッファ回路として働き、
抵抗Ｒの酸素ポンプ′素子側端子とアース間の電圧を検
出し、空燃往信＠Ｖλとする。
に流れるポンプ電流を空燃比信号Ｖλとして取り出すた
めの前記ポンプ電流検出手段Ｍ５に相当するものであっ
て、この演算増幅器ＯＰ４はバッファ回路として働き、
抵抗Ｒの酸素ポンプ′素子側端子とアース間の電圧を検
出し、空燃往信＠Ｖλとする。
このように構成された本実施例の空燃比検出装置では、
例えば拡散室の空燃比を理論空燃比（λ＝１）の点に制
御するよう上記検出回路を設定すれば、即ち拡散室１５
が理論空燃比である時演算増幅器ＯＰ２と演算増幅器Ｏ
Ｐ３より出力される電圧が等しくなるよう設定すれば、
排気の空燃比がリッチの場合、酸素ポンプ素子７が大気
室１３の酸素を拡散室１５に汲み出すように動作され、
一方排気の空燃比がリーンであれば、酸素ポンプ素子７
が拡散室１５の酸素を大気室１３に汲み出すように動作
される。従って１ｑられる空燃比信号Ｖλは例えば第４
図に示す如く、λ＝１の点で設定電圧ＶＣとなりリッチ
からリーンにかけて連続的に変化する特性のものとなる
。尚この空燃比信号Ｖλの特性は、酸素濃淡電池素子１
１及び酸素ポンプ素子７の電極端子と空燃比検出回路の
各接続端子との接続方向を変更することによって、破線
で示す傾きの特性とすることができ、自動車等の空燃比
制御装置に用いる場合所望の特性が得られるように切替
えることかできる。
例えば拡散室の空燃比を理論空燃比（λ＝１）の点に制
御するよう上記検出回路を設定すれば、即ち拡散室１５
が理論空燃比である時演算増幅器ＯＰ２と演算増幅器Ｏ
Ｐ３より出力される電圧が等しくなるよう設定すれば、
排気の空燃比がリッチの場合、酸素ポンプ素子７が大気
室１３の酸素を拡散室１５に汲み出すように動作され、
一方排気の空燃比がリーンであれば、酸素ポンプ素子７
が拡散室１５の酸素を大気室１３に汲み出すように動作
される。従って１ｑられる空燃比信号Ｖλは例えば第４
図に示す如く、λ＝１の点で設定電圧ＶＣとなりリッチ
からリーンにかけて連続的に変化する特性のものとなる
。尚この空燃比信号Ｖλの特性は、酸素濃淡電池素子１
１及び酸素ポンプ素子７の電極端子と空燃比検出回路の
各接続端子との接続方向を変更することによって、破線
で示す傾きの特性とすることができ、自動車等の空燃比
制御装置に用いる場合所望の特性が得られるように切替
えることかできる。
ここで上記実施例では検出素子部２として１枚の固体電
解質４に酸素濃淡電池素子１１及び酸素ポンプ素子７を
形成したものを用いたが、この他にも例えば第５図に示
すように、酸素濃淡電池素子２０及び酸素ポンプ素子２
１を各々別体の固体電ｊｌＪ７貿２２及び２３上に形成
し、これら２枚の素子を対向することによって拡散室２
４を形成するよう構成してもよい。尚この場合各固体電
解質２２及び２３には壁面２５及び２６を夫々設け、２
つの空気室２７及び２８を形成する必要はある。
解質４に酸素濃淡電池素子１１及び酸素ポンプ素子７を
形成したものを用いたが、この他にも例えば第５図に示
すように、酸素濃淡電池素子２０及び酸素ポンプ素子２
１を各々別体の固体電ｊｌＪ７貿２２及び２３上に形成
し、これら２枚の素子を対向することによって拡散室２
４を形成するよう構成してもよい。尚この場合各固体電
解質２２及び２３には壁面２５及び２６を夫々設け、２
つの空気室２７及び２８を形成する必要はある。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明の空燃比検出装置では、空燃
比信号検出手段が定電圧印加手段とポンプ電流制御手段
とポンプ電流検出手段を備え、酸素濃度検出素子の検出
信号に応じて酸素ポンプ素子に流れる電流を双方向に制
御し、空燃比信号を検出するよう構成されている。従っ
て従来のように空燃比信号が理論空燃比で反転し、空燃
比のリッチ域とリーン域とで同一の検出信号が得られる
といったことはなく、簡単な電気回路で、しかも他の検
出素子を設けることなく、リッチがらり一ンにかけて連
続的に変化する空燃比信号を得ることができるようにな
る。
比信号検出手段が定電圧印加手段とポンプ電流制御手段
とポンプ電流検出手段を備え、酸素濃度検出素子の検出
信号に応じて酸素ポンプ素子に流れる電流を双方向に制
御し、空燃比信号を検出するよう構成されている。従っ
て従来のように空燃比信号が理論空燃比で反転し、空燃
比のリッチ域とリーン域とで同一の検出信号が得られる
といったことはなく、簡単な電気回路で、しかも他の検
出素子を設けることなく、リッチがらり一ンにかけて連
続的に変化する空燃比信号を得ることができるようにな
る。
第１図は本発明を表わすブロック図、第２図ないし第４
図は本発明の一実施例を示し、第２図は内燃機関の排気
管に設けられた検出素子部を表わす断面図、第３図は空
燃比信号検出回路を表わす回路図、第４図は本実施例の
空燃比検出装置により得られる空燃比信号Ｖλを表わす
グラフ、第５図は検出素子部の他の実施例を表わす断面
図、第６図は従来の空燃比信号の特性を表わすグラフで
ある。 ４．２２．２３・・・固体電解質 ５．６．９．１０・・・多孔質白金電極層７．２１・・
・酸素ポンプ素子 １１．２０・・・酸素濃淡電池素子 １３．２７．２８・・・空気室 １５．２４・・・拡散室
図は本発明の一実施例を示し、第２図は内燃機関の排気
管に設けられた検出素子部を表わす断面図、第３図は空
燃比信号検出回路を表わす回路図、第４図は本実施例の
空燃比検出装置により得られる空燃比信号Ｖλを表わす
グラフ、第５図は検出素子部の他の実施例を表わす断面
図、第６図は従来の空燃比信号の特性を表わすグラフで
ある。 ４．２２．２３・・・固体電解質 ５．６．９．１０・・・多孔質白金電極層７．２１・・
・酸素ポンプ素子 １１．２０・・・酸素濃淡電池素子 １３．２７．２８・・・空気室 １５．２４・・・拡散室
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 酸素イオン伝導性の固体電解質両面に多孔性電極を設け
、一方の電極が排気の流入を制限した拡散室に面し、他
方の電極が大気に面するよう配設してなる酸素ポンプ素
子と、 上記拡散室内の酸素濃度に応じた検出信号を出力する酸
素濃度検出素子と、 該酸素濃度検出素子の検出信号、及び上記酸素ポンプ素
子のポンプ電流に基づき、空燃比信号を出力する空燃比
信号検出手段と、 からなる空燃比検出装置であつて、 上記空燃比信号検出手段が、 上記酸素ポンプ素子の一方の電極側より所定の電圧を印
加する定電圧印加手段と、 上記酸素ポンプ素子の他方の電極側に設けられ、上記酸
素濃度検出素子の検出信号に応じて当該酸素ポンプ素子
に流れるポンプ電流を双方向に制御するポンプ電流制御
手段と、 該制御されたポンプ電流を検出し、空燃比信号として出
力するポンプ電流検出手段と、 を備えたことを特徴とする空燃比検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60027313A JPS61186849A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 空燃比検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60027313A JPS61186849A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 空燃比検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61186849A true JPS61186849A (ja) | 1986-08-20 |
| JPH0521426B2 JPH0521426B2 (ja) | 1993-03-24 |
Family
ID=12217595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60027313A Granted JPS61186849A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 空燃比検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61186849A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419828A (en) * | 1993-08-31 | 1995-05-30 | Nippondenso Co., Ltd. | Air fuel ratio detecting apparatus and method for manufacturing thereof |
-
1985
- 1985-02-13 JP JP60027313A patent/JPS61186849A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419828A (en) * | 1993-08-31 | 1995-05-30 | Nippondenso Co., Ltd. | Air fuel ratio detecting apparatus and method for manufacturing thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0521426B2 (ja) | 1993-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |