JPS62103563A - 空燃比センサ保護装置 - 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、エンジンの空燃比を制御する際に用いられる
空燃比センサの安定な作動と耐久性とを確保するための
保護装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関に送られる混合気中の空気と燃料との重量比、
即ち空燃比を車両の運転状態に応じて変化させ、排気ガ
ス中の有害成分を低く抑えると共に機関の熱効率を高め
る目的と、燃費の低減や走行フィーリングの向上とをバ
ランス良く組み合わせろようにした方法が考えられてい
る。

−ｍに、燃費の低減を目的とする場合には空燃比を大き
な値に設定して希薄燃焼を行わせれば良いが、空燃比を
大きくすると排気ガス中の有害成分の量が多くなると共
にアクセル開度の変化に対する機関の追従性が悪くなり
、走行フィーリングの低下を招来する。このため、加減
速を碩繁に行う市街地等での走行の場合には、空燃比を
三元触媒が最も有効に機能する理論空燃比（ストイキオ
）の値に保持し、更に高負荷の運転状態では走行フィー
リングを重視して空燃比を小さな値に設定することが望
ましい。

このような車両の運転状態に応じて予め設定された空燃
比を実現するため、現在の空燃比を検知して給気量や燃
料供給量を調整する必要があり、種々の空燃比センサが
開発されている。

従来の空燃比センサの原理を表す第２図に示すように、
安定化ジルコニア等の酸素イオン導電性固体電解質で作
られた二つの隔壁１゜２の間には拡散キャビティ３が形
成され、一方の隔壁１にはこの一方の隔壁１側から拡散
キャビティ３内に排気ガスを取り込むピンホール状の拡
散孔４を設けている。他方の隔壁２を挾んで拡散キャビ
ティ３の反対側には外気が導かれ、この他方の隔壁２の
壁面にそれぞれ装着された白金等の電極５には電圧計６
が接続している。同様に、一方の隔壁１の壁面にもそれ
ぞれ電極７が装着され、電源８と電流計９とがこれらに
直列に接続している。

大気中の酸素分圧と、拡散キャビティ３内に導かれた排
気ガス中の酸素分圧とに差があると、酸素イオンが他方
の隔壁２を流れて起電力を生じるが、この時の電圧計６
による電圧が常に一定となるように電源８からの電流量
を制御し、一方の隔壁１を透過する拡散キャビティ３か
らの酸素イオンの流量を変える。

そして、この時の電流計９の値から排気ガス中の酸素分
圧を求めて空燃比を割り出すようにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第２図に示したような従来の空燃比センサは、他方の隔
壁２の起電力が予め設定された一定値となるように一方
の隔壁１に電流を流すようにしているが、拡散キャビテ
ィ３から酸素イオンを運び出す能力に限界があり、運転
中にエンジンの作動が停止するいわゆるエンジンストッ
プの状態や、燃料カット機構が組み込まれた燃料噴射装
置を有する車両で運転中に燃料カットの状態なった場合
にょうに、拡散キャビティ３内の排気ガス中の酸素分圧
が外気中の酸素分圧と同じ位に高くなると、大電流が一
方の隔壁１に流れることとなり、空燃比センサとしての
作動が不安定となったり、或いは耐久性が低下する等の
問題があった。

本発明はかかる従来の空燃比センサにおける上述した不
具合に鑑み、常に安定した作動と耐久性とを確保し得る
空燃比センサの保護装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の空燃比センサ保護装置は、酸素イオン導電性物
質で作られた二つの隔壁と、これら二つの隔壁のうちの
一方の隔壁に設けられて当該二つの隔壁の間に形成され
た拡散キャビティに連通ずる拡散孔とを有し、この拡散
孔を介して前記一方の隔壁側から前記拡散キャビティ内
に排気ガスを取り込むと共に前記拡散孔が設けられてい
ない他方の前記隔壁を隔てて前記拡散キャビティと反対
側に外気を導き、前記他方の隔壁に生じる起電力を一定
に保持するように前記一方の隔壁に流す電流の値に基づ
き前記排気ガス中の酸素分圧を検知する空燃比センサに
おいて、前記一方の隔壁に対する電源スイッチと、エン
ジンの運転停止を検出するセンサと、燃料の供給停止を
検出するセンサと、これら二つのセンサのうちの何れか
一方のセンサからの検出信号に基づいて前記電源スイッ
チを切るが或いは電流値の上限を規制する制御装置とを
具えたものである。

く作　　　用〉 エンジンストップの状態や燃料カットの状態になると、
エンジンの燃焼が止まって排気ガス中の酸素分圧が急激
に上昇する。この時、上述した二つの状態を検知する二
つのセンサのうちの少なくとも一方からの検知信号が制
御装置に入力されるため、制御装置は一方の隔壁の電源
スイッチを切って電流を遮断するか、或いは電流の値が
一定値以上にならないように規制し、空燃比センサとし
ての機能を一時的に停止させる。

く実　施　例〉 本発明によろ空燃比センサ保護装置の一実施例の概念を
表す第１図に示すように、間に拡散キャビティ１１を形
成する一対の酸素イオン導電性物質で作られた隔壁１２
，１３の一方には、拡散キャビティ１１内へ排気ガスを
取り込む拡散孔１４が形成されており、この一方の隔壁
１２の拡散キャビティ１１と反対側の壁面は排気ガス側
に面し、他方の隔壁１３の拡散キャビティ１１と反対側
の壁面は、外気側に面している。この他方の隔壁１３の
壁面には電圧計１５がそれぞれ電極１６を介して接続（
７ており、前記一方の隔壁１２の壁面には電源１７と可
変抵抗ｖ＃１８と電流計１９とがそれぞれ電極２０を介
して直列に接続し、途中に電源スイッチ２１が介装され
ている。

可変抵抗器１８には駆動装置２２が連結され、この駆動
装置２２は電圧計１５からの検出信号に基づいてＩＩＪ
＃装置２３によりその作動を制御されるようになってい
る。この制御装置２３には電圧計１５や電流計１９から
の検出信号の他に、燃料供給センサ２４やエンジン回転
数センサ２５からの検出信号が入力され、これらセンサ
２４，２５からの検出信号に基づいて駆動装置２２の作
動や電源スイッチ２１の０Ｎ１０ＦＦｔｅ制姉する。

つまり、燃料供給センサ２４により燃料の供給がカット
されている場合が検知されたり、或いはエンジン回転数
センサ２５によりエンジン回転数がゼロ、即ちエンジン
ストップの状態が検知された場合には、制御装置２３は
電源スイッチ２１を切って電流が一方の隔壁１２を流れ
ないようにし、空燃比センサとしての機能を停止させる
。

なお、本実施例では拡散キャビティ１１内の排気ガス中
の酸素分圧が著しく上昇する場合に電源スイッチ２１を
切って電流を流さないようにしたが、この電源スイッチ
２１を設けずに単に可変抵抗器１８の抵抗値を一定以下
にならないように制御し、過大な電流が一方の隔壁１２
を流れて作動の安定性を損なったり耐久性の低下を招く
等の不具合を起こさないようにすることも可能である。

このような制御を行った場合でも、空燃比センサとして
の機能は当然のことながら中断する。又、電流計１９は
設けな（とも良く、センサ２４゜２５として他の同機能
のものを応用することが可能である。

〈発明の効果〉 本発明の空燃比センサ保護装置によると、拡散キャビテ
ィ内の排気ガス中の酸素分圧が外気中の酸素分圧と等し
い位に上昇するエンジンストップ時や燃料カット時に、
電源スイッチを切るか或いは一方の隔壁を流れる電流の
最大値を設定し、過大な電流が一方の隔壁に流れないよ
うにしたので、この間は空燃比センサを使えないものの
何ら問題（よなく、その作動の安定性や耐久性を確保す
ることができろ結果、信頼性の向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空燃比センサ保護装置の一実施例
の概念図、第２図は従来の空燃比センサの概念図である
。 又、図中の符号で１１は拡散キャビティ、１２゜１３は
隔壁、１４は拡散孔、１５は電圧計、１７は電源、１９
は電流計、２１は電源スイッチ、２３は制御装置、２４
は燃料供給センサ、２５はエンジン回転数センサである
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　酸素イオン導電性物質で作られた二つの隔壁と、これ
   ら二つの隔壁のうちの一方の隔壁に設けられて当該二つ
   の隔壁の間に形成された拡散キャビティに連通する拡散
   孔とを有し、この拡散孔を介して前記一方の隔壁側から
   前記拡散キャビティ内に排気ガスを取り込むと共に前記
   拡散孔が設けられていない他方の前記隔壁を隔てて前記
   拡散キャビティと反対側に外気を導き、前記他方の隔壁
   に生じる起電力を一定に保持するように前記一方の隔壁
   に流す電流の値に基づき前記排気ガス中の酸素分圧を検
   知する空燃比センサにおいて、前記一方の隔壁に対する
   電源スイッチと、エンジンの運転停止を検出するセンサ
   と、燃料の供給停止を検出するセンサと、これら二つの
   センサのうちの何れか一方のセンサからの検出信号に基
   づいて前記電源スイッチを切るか或いは電流値の上限を
   規制する制御装置とを具えた空燃比センサ保護装置。