JPS61195349A - 内燃機関の空燃比検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の空燃比検出装置に関し、特に内燃機
関の燃料カット運転時に、検出素子部の劣化を検知する
内燃機関の空燃比検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より内燃機関の空燃比検出装置の１つとして、酸素
イオン電導性の固体電解質の両面に多孔性電極を配設し
た２個の検出素子部を用い、内燃機関の排気中の酸素濃
度を検出し、空燃比信号を出力する空燃比検出装置があ
る。この種の空燃比検出装置では通常、上記２個の検出
素子部を間隙を介して対向配設すると共に、その間隙を
排気の流入が制限された閉鎖状室となるよう小間隙に形
成し、一方の検出素子部を酸素濃淡電池素子、他方の検
出素子部を酸素ポンプ素子として、酸素濃淡電池素子よ
り発生される起電力が所定電圧となるよう酸素ポンプ素
子に流れるポンプ電流を制御し、そのポンプ電流を空燃
比信号として検出するよう構成されている。

一方空燃比検出装置を用いて燃料噴射口のフィードバッ
ク制御（空燃比制御）を実行する電子制御式の内燃機関
においては、従来より、減速特等車両の低負荷運転時に
燃料供給を停止する、いわゆる燃料カット制御を実行す
るものがある。

このため上記ポンプ電流を制御して空燃比信号を出力す
る空燃比検出装置を用い、上記燃料カット制御を実行す
る内燃機関の空燃比制御を実行する場合、車両が低負荷
走行に入り燃料カット制御が開始されると燃料噴射は実
行されず、空燃比制御を実行する必要はないのであるが
、空燃比検出装置ではポンプ電流制御が継続して実行さ
れ、空燃比信号として大気の酸素濃度が検出されること
となる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上記従来のポンプ電流を制御して空燃比信号を
出力する空燃比検出装置では、排気中の酸素が少ない理
論空燃比近傍でも、応答性を低下することなく、精度よ
く空燃比を検出するために、排気と閉鎖状室との酸素分
圧比が大きくなるよう、即ち、酸素濃淡電池素子の出力
電圧が所定の大き゛　　な電圧となるよう、酸素ポンプ
素子のポンプ電流を制御するものとして構成されている
ことがら、燃料カット運転時に排気管に大気が流れると
、酸素ポンプ素子に工よ大電流のポンプ電流が流され、
閉鎖状室内の酸素を大量に外部に汲み出すよう動作され
る。従って酸素ポンプ素子の劣化が早く進み、正確な空
燃比が検出できなくなってしまうといった問題が生じ易
い。尚この問題の対策のために、燃料カット運転時に流
れるポンプ電流を許容範囲内の最大電流として制御回路
を構成するといったことも考えられるが、この場合、排
気中の酸素が減少するに従って感度もしくは応答性が低
下し、理論空燃比近傍では正確に空燃比を検出すること
ができなくなってしまうといったことがある。

一方空燃比検出装置では、検出素子部が長時間高温排気
中に晒されることによって経時的に劣化したり、あるい
は何らかの原因によって検出素子部にゴミが付着し、得
られる空燃比信号を用いて内燃機関の空燃比制御を実行
しても、空燃比が良好に制御できなくなってしまうとい
った問題がある。

そこで本発明は、燃料カット運転時には空燃比信号を検
出する必要がなく、また排気管に大気が流れることに着
目し、なされたものであって、燃料カット運転時の空燃
比信号に基づき検出素子部の劣化を検知すると共に、そ
の時流れるポンプ電流が大電流となり、それによって酸
素ポンプ素子が劣化することのないよう構成した内燃機
関の空燃比検出装置を提供することによって、内燃機関
の空燃比制御が誤制御されることなく精度よく実行でき
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］ かかる目的を達するための第１の発明の構成は、第１図
に示す如く、 酸素イオン電導性の固体電解質両面に、多孔性電極を配
設してなる２個の検出素子部Ｍ１．Ｍ２と、 少なくとも該２個の検出素子部Ｍ１．Ｍ２を用い、排気
の流入が制限された閉鎖状室Ｍ３と、上記２個の検出素
子部Ｍ１．Ｍ２のうち、Ｍｌを酸素濃淡電池素子、Ｍ２
を酸素ポンプ素子として用い、該酸素濃淡電池素子Ｍ１
より発生される起電力が予め設定された設定電圧となる
よう上記酸素ポンプ素子Ｍ２に流れるポンプ電流を制限
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、空燃比信号を出力す
る空燃比信号検出手段Ｍ５と、を備えた内燃機関の空燃
比検出装置において、当該内燃機関の燃料カット運転中
に、上記ポンプ電流制御手段Ｍ４で用いられる設定電圧
を、非燃料カット運転時より小さい値に変更する設定電
圧変更手段Ｍ６と、 上記内燃機関の燃料カット運転中に、上記空燃比信号検
出手段Ｍ５より出力される空燃比信号と予め設定された
設定値とを比較して、上記検出素子部Ｍ１．Ｍ２の劣化
を検知する劣化検知手段Ｍ７と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比検出装置を
要旨としている。

また第２発明の構成は、第２図に示す如く、前記第１の
発明に、 劣化検知手段Ｍ７にて検出素子部Ｍ１．Ｍ２の劣化が検
知された場合には、燃料カット運転中に検出された空燃
比信号と設定値とに基づき、非燃料カット運転中に検出
される空燃比信号の補正係数を設定する補正係数設定手
段Ｍ８を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比検出
装置を要旨としている。

ここで２個の検出素子部Ｍｌ、Ｍ２を構成する上記酸素
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、その他二酸化セリウム
、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護層を厚膜技術を用
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。

このように形成された２個の検出素子部Ｍ１゜Ｍ２のう
ち酸素濃淡電池素子として用いられる検出素子部Ｍ１は
、酸素イオン伝導性固体電解質の、適当な温度条件（例
えば固体電解質がジルコニアの場合４００℃以上）にお
いて、固体電解質表面の酸素ガス分圧の高い所から、酸
素ガス分圧の低い所へと固体電解質中を酸素イオンが移
動し、固体電解質に酸素ガス透過性の電極をつけること
により電極間の酸素ガス分圧の比を電圧（起電力）とし
て取り出すことができる性質を利用したものであって、
本発明では排気の流入が制限された閉鎖状室内の酸素濃
度と、周囲雰囲気（排気あるいは大気〉との酸素分圧比
に応じた電圧を発生するように構成されている。

一方酸素ポンプ素子として用いられる素子は、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する性質を利用するものであ
り、２つの電極間に電圧をかけることによって閉鎖状室
の酸素を周囲に汲み出すものである。

従ってポンプ電流制御手段Ｍ４にて、酸素濃淡電池素子
より発生される電圧が所定の値になるよう、酸素ポンプ
素子を用いて閉鎖状室の酸素を汲み出し、その時酸素ポ
ンプ素子に流れる電流（ポンプ電流）を空燃比信号検出
手段Ｍ５で検出すれば排気中の酸素濃度に応じた空燃比
信号を得ることができるようになる。

次に設定電圧変更手段Ｍ６は、内燃機関の燃料カット運
転時に、ポンプ電流制御手段Ｍ４で用いられるポンプ電
流制御用の設定電圧を小さい値に変更するためのもので
あるが、これは内燃機関の燃料カット運転時、即ち排気
管に大気が導入された場合にも、通常の設定電圧でポン
プ電流を制御し、空燃比信号を検出していると、ポンプ
電流が過大となり、酸素ポンプ素子の劣化を招くといっ
た理由から、この時流れるポンプ電流を抑えるために、
設定電圧を小さい値にしているのである。

また劣化検知手段Ｍ７では、内燃機関の燃料カット運転
時に空燃比検出手段Ｍ５にて得られる空燃比信号、即ち
上記設定電圧変更手段Ｍ６で設定電圧を変更し、ポンプ
電流制御手段Ｍ４で制御されたポンプ電流に対応する空
燃比信号、に基づき検出素子部Ｍ１．Ｍ２の劣化を検知
する。これは上述したように燃料カット運転時には排気
管に大気が導入されることから、検出素子部が正常であ
れば燃料カット運転時に得られる空燃比信号は大気中の
酸素濃度に対応し、常に一定の値（設定値）になるとい
ったことを利用して、検出素子部Ｍ１゜Ｍ２の劣化を検
知するものであって、得られる空燃比信号が設定値と一
致していないとか、設定値に対して所定の範囲内にない
といった場合に検出素子部Ｍ１．Ｍ２の劣化を検知する
。

更に第２の発明を構成する補正係数設定手段Ｍ８におい
ては、上記劣化検知手段Ｍ７にて検出素子部Ｍ１．Ｍ２
の劣化が検知された場合に、その劣化の程度に応じ・て
空燃比検出手段Ｍ５より出力される非燃料カット運転時
（空燃比制御実行時）の空燃比信号の補正係数を設定す
る。ここでは燃料カット運転時に得られる空燃比信号と
設定値とに基づき補正係数を設定するが、これは閉鎖状
室Ｍ３の酸素分子の拡散係数σを次式 １式％ 但し、ｐｏ、ｅＸｈ　：排気中の酸素分圧Ｐｏ、ｖ　　
：閉鎖状室の酸素分圧 ＩＰ　　：ポンプ電流 ｅ　　　：電子の電荷 で表わすことができるので、排気中の酸素分圧Ｐｏ、ｅ
ｘｈが一定で酸素濃淡電池素子Ｍ１からの出力電圧を一
定にする時、即ち燃料カット時にＰｏ、ｖ／　Ｐ　Ｏ，
ｅＸｈを一定にする時にはσ■ＩＰとなり、例えば閉鎖
状室Ｍ３の排気の流入が制限された開口にゴミが付着し
拡散係数σが変化したとすると、その変化率をポンプ電
流ＩＰの変化率として求めることができるといった理由
から、上記のように構成したのである。

し作用］ 以上の如く構成することによって、第１の発明の内燃機
関の空燃比検出装置においては、内燃機関の燃料カット
運転時にポンプ電流制御手段Ｍ４で用いる設定電圧が、
設定電圧変更手段Ｍ６によって通常より小さい値に設定
され、酸素ポンプ素子Ｍ２に流れるポンプ電流が過大に
なって酸素ポンプ素子Ｍ２が劣化してしまうといったこ
とを防止できる。また燃料カット運転時には、空燃比信
号検出手段Ｍ５で検出された空燃比信号に基づき、劣化
検知手段Ｍ７が検出素子部Ｍｌ、Ｍ２の劣化を検知する
ことから、該検出した空燃比信号で以て非燃料カット運
転時の空燃比制御が実行されるといったことも防止でき
る。

一方第２の発明の内燃機関の空燃比検出装置では、上記
第１の発明に補正係数設定手段Ｍ８を設けだものである
ことから、劣化検知手段Ｍ７が検出素子部Ｍ１．Ｍ２の
劣化を検知した時には、空燃比信号の補正係数が算出さ
れることとなり、検出素子部Ｍ１．Ｍ２が劣化しても得
られる空燃比信号を排気の酸素濃度に対応した良好な空
燃比信号に補正することができる。従って検出素子部Ｍ
１、Ｍ２が劣化しても内燃機関の空燃比制御を精度良く
実行することができるようになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第３図は本実施例の空燃比検出装置が搭載された内
燃機関（エンジン）及びその周辺機器を表わす概略系統
図である。図において１はエンジン、２はピストン、３
は排気マニホールド、４は排気マニホールド３に備えら
れ、当該エンジン１に供給された混合気の空燃比を検出
するために用いられる酸素センサ、５は各気筒に対して
夫々設けられ燃料を噴射する燃料噴射弁、６は吸気マニ
ホールド、７は吸気マニホールド６に備えられ、吸入空
気の温度を検出する吸気温センサ、８はエンジン１の冷
却水温を検出する水温センサ、９はスロットルバルブ、
１０はスロットルバルブ９の開度を検出するスロットル
開度センサ、１１は吸入空気量を検出するエアフロメー
タ、１２は吸入空気を浄化するエアクリーナ、１３はエ
ンジン１の回転に応じた信号を出力し、エンジン回転数
を検出するための回転数センサを夫々表わしている。

又２０はマイクロコンピュータからなる電子制御回路を
表わし、上記各センサより出力されたデータを制御プロ
グラムに従って入力・演算し、エンジン１の運転状態に
応じて燃料噴射弁５を駆動して燃料噴射量を制御する処
理を行なうセントラルプロセシングユニット（ＣＰＵ）
２１と、ＣＰＵ２１にて実行される制御プログラムやマ
ツプ等のデータが予め格納されたリードオンリメモリ（
ＲＯＭ＞２２と、上記各センサより出力され、本電子制
御回路２０に入力されたデータ等、演算処理に必要なデ
ータが一時的に読み書きされるランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ＞２３と、上記各センサからの信号に応じた波
形整形回路やＡ／Ｄ変換器を備えると共に、その波形整
形されたデジタル信号をＣＰＵ２１に選択的に出力する
マルチプレクサを備えた入力部２４と、ＣＰＬ１２１の
演算処理により求められた燃料噴射量に応じて燃料噴射
弁５に駆動信号を出力する出力部２５と、ＣＰＵ２１、
ＲＯＭ″２２、ＲＡＭ２３の各素子、及び入力部２４、
出力部２５を結び各データが送られるパスライン２６と
から構成されている。そして上記電子制御回路２０から
出力された駆動信号は、燃料噴射弁５に送出され、燃圧
調整弁２８により調圧され燃料ポンプ２９より圧送され
た燃料がエンジン１に供給されることとなる。

次に本発明にかかわる主要な部分である酸素センサ４に
ついて説明する。尚本実施例の酸素センサ４は、前述の
酸素濃淡電池素子ＭＬ酸素ポンプ素子Ｍ２、及び排気の
流入が制限された閉鎖状至Ｍ３を備えている。

第４図はこの酸素センサ４が排気マニホールド３に設け
られた状態を表わす断面図であり、排気マニホールド３
に穿設された酸素センサ取り付は孔に取り付は部材３１
を介して取り付けられている。３２は酸素濃淡電池素子
を表わし、第５図に示す如く、例えば安定化または部分
安定化されたジルコニア、ドリア、セリア等からなる厚
さが約Ｑ、５ｍｍの平板状のイオン伝導性固体電解質３
３の両側面に、夫々厚膜技術を用いて約２０μの厚さの
多孔質白金電極層３４ａ　、３４ｂ及び出力取り出し用
の白金電極３５ａ、３５ｂｔｆｉ設けられている。３６
は上記酸素濃淡電池素子３２と同様に構成され、イオン
伝導性固体電解質３７の両側面に多孔質白金電極層３８
ｃ　、３８ｄ及び白金電極３９ｃ　、３９ｄが設けられ
た酸素ポンプ素子を表わしている。

そしてこれら酸素濃淡電池素子３２及び酸素ポンプ素子
３６は、酸素濃淡電池素子３２と酸素ポンプ素子３６と
で０．１ｍｍ程度の間隙４０を形成するよう、耐熱性で
絶縁性のスペーサ４１を用いて対向配設され、取り付は
部材３１を介して排気マニホールド３に取り付けられて
いる。尚本実施例では、上記酸素濃淡電池素子３２と酸
素ポンプ素子３６とで形成される間隙４０が、排気の流
入を制限された閉鎖状室Ｍ３とされる。

次に上記酸素濃淡電池素子３２の出力電圧を一定に制御
すべく酸素ポンプ素子３６に流れるポンプ電流を制御す
るポンプ電流制御手段Ｍ４、及びそのポンプ電流を検出
して、エンジンに供給される混合気の空燃比に応じた信
号を取り出す空燃比信号検出手段Ｍ５に相当する空燃比
信号検出回路について説明する。

第６図に示す如く、この空燃比信号検出回路は演算増幅
器ＯＰ１及びトランジスタＴＲＩを中心に構成される。

まず酸素センサ４の酸素濃淡電池素子３２及び酸素ポン
プ素子３６においては、相対向する白金電極３５ｂ及び
３９Ｇが接地され、酸素濃淡電池素子３２の他方の白金
電極３５ａが抵抗Ｒ１を介して演算増幅器ＯＰ１の反転
入力端子に、酸素ポンプ素子３６の他方の白金電極３９
ｄが抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴＲ１のエミッタに
、夫々接続されている。

また演算増幅器ＯＰ１は反転入力端子と出力端子との間
に抵抗Ｃ１が接続され、積分回路として構成されており
、非反転入力端子に入力される設定電圧ＶＳと酸素濃淡
電池素子３２の検出電圧Ｖａとの差に応じて積分された
制御信号ｖｂを出力する。

次にトランジスタＴＲＩにおいては、ベースが演算増幅
器ＯＰ１の出力端子に接続され、コレクタに印加された
バッテリＢからの電流を、制御信号ｖｂに応じて酸素ポ
ンプ素子３６のポンプ電流Ｉｐとして制御する。またト
ランジスタＴＲ１の検出するためのものであって、この
抵抗Ｒ２両端の電圧が空燃比信号ＶＯとされる。

このように空燃比信号検出回路を構成することによって
、酸素ポンプ素子３６が、酸素濃淡電池素子３２より出
力される間隙４０と排気との酸素分圧比に応じた電圧Ｖ
ａが所定の電圧、即ち設定電圧Ｖｓとなるよう、間隙４
０内の酸素を排気中に汲み出すよう動作する。従って、
この時流れるポンプ電流１ｐを検出すれば排気中の酸素
濃度、即ちエンジン１の空燃比を知ることができるので
ある。

上記空燃比信号検出回路は電子制御回路２０の入力部に
設けられ、検出された空燃比信号ＶＯに基づきエンジン
１の空燃比制御が実行されることとなるのであるが、エ
ンジン１が燃料カット運転に入ると電子制御回路２０で
はエンジン制御と共に酸素センサ４の機能チェック処理
を実行し、空燃比検出回路より出力される空燃比信号に
異常がある時、その信号の補正係数を算出する。以下こ
の酸素センサの機能チェック処理について、第７図に示
すフローチャートに沿って説明する。

図に示す如く本実施例の酸素センサの機能チェック処理
においては、まずステップ１０１にてエンジン１の燃料
カット制御を実行中であるか否かを判断する。そして現
在エンジン１が非燃料カット運転されている際にはステ
ップ１０２に移行して、上記空燃比検出回路のオペアン
プＯＰ１に印加する設定電圧ＶｓをＶｓｌに設定し、そ
のまま本ルーチンの処理を終了する。一方エンジン１が
燃料カット運転に入ると、ステップ１０３に移行して、
設定電圧ＶＳをＶＳ２に設定し、続くステップ１０４に
移行する。

ここで上記ステップ１０２にて設定される設定電圧Ｖｓ
の電圧値Ｖｓｌは、第８図に示す如く、エンジン１を運
転する際、通常、空燃比が最も希薄となる点（例えばＡ
／Ｆ：２５の点）で、酸素ポンプ素子３６に流れるポン
プ電流Ｈ）が酸素ポンプ素子３６を劣化させない程度の
最大許容電流値（８０ｍＡ）内の適当に大きな値（６０
ｍＡ＞で制御されるよう、例えば４０ｍＶ程度に設定さ
れている。一方ステップ１０２にて設定される設定電圧
ＶＳの電圧値ＶＳ２は、燃料カット運転時には大気の酸
素濃度を検出することとなり、上記電圧値ＶＳＩ（４０
ｍＶ）のまま酸素ポンプ素子を制御するとポンプ電流Ｉ
ｐが過大（１２０ｍＡ）となってしまうといった理由か
ら、この時流れるポンプ電流１ｐが最大許容電流値（８
０ｍＡ）以下となるよう、例えば２０〜３０ｍＶ程度の
上記電圧値Ｖｓｌ（４０ｍＶ＞より小ざい値に設定され
ている。

次にステップ１０４では、上記設定電圧ＶＳ２で以て制
御され、検出された空燃比信号ＶＯを読み込み、続くス
テップ１０５に移行して、空燃比信号ＶＯが所定値Ｖｃ
±２％の範囲内にあるか否かを判断する。そして空燃比
信号ｖＯが所定値Ｖｃ±２％の範囲内にあれば、酸素セ
ンサ４には異常がないと判断し、そのまま本ルーチンの
処理を終了する。

一方空燃比信＠ｖＯが所定値ＶＣ±２％の範囲内にない
と判断すると、続くステップ１０６に移行して、所定値
ＶＣと空燃比信号ＶＯとの比ＶＣ／ＶＯの非燃料カット
運転時の空燃比信号■０の補正係数にとして算出し、本
ルーチンの処理を終了する。そしてこのように求められ
た補正係数には、今後エンジン１が非燃料カット運転に
入ると、読み込んだ空燃比信号ＶＯに乗算して、空燃比
信号を補正するのに用いられる。

以上説明したように、本実施例ではエンジン１の燃料カ
ット運転時に酸素ポンプ素子３６に流れるポンプ電流Ｉ
ｐが過大となって酸素ポンプ素子３６を劣化させること
のないよう、設定電圧ＶＳを通常の電圧値ＶＳ１より小
さい電圧値Ｖｓ２に設定し、その時検出される空燃比信
号■０が設定値ＶＣ±２％の範囲内にあるか否かによっ
て酸素センサ４の劣化を検知する。また酸素センサ４の
劣化を検知すると検出された空燃比信号ＶＯと設定値Ｖ
ｃとを用いて空燃比信号Ｖｏの補正値Ｋを算出し、空燃
比制御を実行する際検出された空燃比信号ｖＯを実際の
空燃比に対応した値に補正する。

従って本実施例の空燃比検出装置を用いれば、エンジン
１の燃料カット運転時の酸素センサ４の劣化を防止する
ことができ、また酸素センサ４に劣化を生じても得られ
る空燃比信号■Ｏを正常な値に補正することができるの
で、１つの酸素センサを用いて長期間良好な空燃比制御
を実行することが可能となる。

ここで上記実施例では、第７図のステップ１０５にて酸
素センサ４の劣化を検知した際、ステップ１０６で空燃
比信号ＶＯの補正係数Ｋを算出するものとしたが、例え
ば酸素センサ４の劣化を検知した際には、非燃料カット
運転時の空燃比のフィードバック制御を禁止し、その旨
を運転席に表示して酸素センサ４の取り換えを促すよう
にしてもよい。また本実施例のように補正値Ｋを算出し
、空燃比信号Ｖｏを補正して空燃比制御を実行する場合
であっても、酸素センサの劣化の程度によっては空燃比
信号ＶＯを正確に補正しきれないといったことも考えら
れるので、上記ステップ１０６で求められた補正係数Ｋ
が１±２０％の範囲内にない場合には上記のように非燃
料カット運転時の空燃比フィードバック制御を禁止し、
その旨を運転席に表示するようにしてもよい。

次に上記実施例では酸素センサを固体電解質両面に多孔
質白金電極層を設けてなる２個の検出素子を間隙を介し
て対向配設し、その間隙を排気の流入が制限された閉鎖
状室として構成したが、この他にも、例えば閉鎖状室を
セラミックスあるいは金属等の耐熱材によって形成し１
、その一部に排気の流入孔を形成すると共に壁面の一部
を上記２個の検出素子で形成するよう構成してもよい。

また上記の如く酸素濃淡電池素子の閉鎖状室とは反対側
の多孔質電極層を、排気と接触するよう構成した酸素セ
ンサでは、リーン域での空燃比に対応した空燃比信号し
か得ることができないといった不便から、酸素濃淡電池
素子の閉鎖状室とは反対側の多孔質白金電極層を大気に
接触させ、閉鎖状室内の酸素Ｓ度が所定値になるようポ
ンプ電流を双方向に制御し、空燃比のリッチ域からり一
ン域にかけて全領域で直線状に変化する空燃比信号を検
出するようにしてもよく、このような酸素センサであっ
ても上記と同様の制御をすれば酸素センサの劣化を良好
に検知することができ、同様の効果を得ることができる
。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、第１の発明の内燃機関の空燃比検出
装置においては、内燃機関の燃料カット運転時にポンプ
電流制御手段で用いられる設定電圧を小ざい値に変更す
る設定値変更手段と、その時空燃比信号検出手段に検出
された空燃比信号と設定値とを比較して検出素子部の劣
化を検知する劣化検知手段と、を備えている。従って内
燃機関の燃料カット運転時に酸素ポンプ素子に流れるポ
ンプ電流が過大となるのを防止でき、しかも検出素子部
の劣化時に実行される空燃比のフィードバック制御の誤
制御を防止できるようになる。

また第２の発明の内燃機関の空燃比検出装置においては
、上記設定値変更手段及び劣化検知手段の他に、検出素
子部劣化時に検出される空燃比信号の補正係数を設定す
る補正係数設定手段を備えている。従って閉鎖状室の排
気流入孔の目づまりや酸素ポンプ素子あるいは酸素濃淡
電池素子自体の劣化により、検出素子部が劣化した時で
あっても検出される空燃比信号を正確な値に補正するこ
とができ、空燃比のフィードバック制御を精度よくその
まま続けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の構成を表わすブロック図、第２図
は第２の発明の構成を表わすブロック図、第３図ないし
第８図は第１及び第２の発明が適用された空燃比検出装
置の一実施例を示し、第３図は本実施例の空燃比検出装
置が搭載されたエンジン及びその周辺機器を表わす概略
系統図、第４図は本実施例の酸素センサ４の構成及びそ
の取り付は状態を表わす断面図、第５図は酸素濃淡電池
素子を表わす斜視図、第６図は空燃比検出回路を表わす
電気回路図、第７図は酸素センサの劣化検知処理を表わ
すフローチャート、第８図は設定電圧ＶＳの電圧値を説
明するグラフである。 Ｍｌ、３２・・・酸素濃淡電池素子 Ｍ２，３６・・・酸素ポンプ素子 Ｍ３・・・閉鎖状室 Ｍ４・・・ポンプ電流制御手段 Ｍ５・・・空燃比信号検出手段 Ｍ６・・・設定電圧変更手段 Ｍｌ・・・劣化検知手段 Ｍ８・・・補正係数設定手段 ２０・・・電子制御回路 ４０・・・間隙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　酸素イオン電導性の固体電解質両面に、多孔性電極
   を配設してなる２個の検出素子部と、少なくとも該２個
   の検出素子部を用い、排気の流入が制限された閉鎖状室
   と、 上記２個の検出素子部のうち、一方を酸素濃淡電池素子
   、他方を酸素ポンプ素子として用い、該酸素濃淡電池素
   子より発生される起電力が予め設定された設定電圧とな
   るよう上記酸素ポンプ素子に流れるポンプ電流を制限す
   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、空燃比信号を出力す
   る空燃比信号検出手段と、 を備えた内燃機関の空燃比検出装置において、当該内燃
   機関の燃料カット運転中に、上記ポンプ電流制御手段で
   用いられる設定電圧を、非燃料カット運転時より小さい
   値に変更する設定電圧変更手段と、 上記内燃機関の燃料カット運転中に、上記空燃比信号検
   出手段より出力される空燃比信号と予め設定された設定
   値とを比較して、上記検出素子部の劣化を検知する劣化
   検知手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比検出装置。 ２　酸素イオン電導性の固体電解質両面に、多孔性電極
   を配設してなる２個の検出素子部と、少なくとも該２個
   の検出素子部を用い、排気の流入が制限された閉鎖状室
   と、 上記２個の検出素子部のうち、一方を酸素濃淡電池素子
   、他方を酸素ポンプ素子として用い、該酸素濃淡電池素
   子より発生される起電力が予め設定された設定電圧とな
   るよう上記酸素ポンプ素子に流れるポンプ電流を制限す
   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、空燃比信号を出力す
   る空燃比信号検出手段と、 を備えた内燃機関の空燃比検出装置において、当該内燃
   機関の燃料カット運転中に、上記ポンプ電流制御手段で
   用いられる設定電圧を、非燃料カット運転時より小さい
   値に変更する設定電圧変更手段と、 上記内燃機関の燃料カット運転中に、上記空燃比信号検
   出手段より出力される空燃比信号と予め設定された設定
   値とを比較して、上記検出素子部の劣化を検知する劣化
   検知手段と、 該劣化検知手段にて上記検出素子部の劣化が検知された
   場合には、上記燃料カット運転中に検出された空燃比信
   号と上記設定値とに基づき、非燃料カット運転中に検出
   される空燃比信号の補正係数を設定する補正係数設定手
   段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比検出装置。