JPS62179655A

JPS62179655A - 空燃比検出方法及び装置

Info

Publication number: JPS62179655A
Application number: JP61021036A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Mizutani; 水谷　吉彦; Kazuyoshi Shibata; 和義柴田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1986-02-01
Filing date: 1986-02-01
Publication date: 1987-08-06

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】（技術分野）本発明は、空燃比検出方法及びそのための装置に係り、
特に空気と燃料との混合気の燃焼によって生ずる排気ガ
ス中の残存酸素濃度により、かかる混合気の空燃比を、
理論空燃比を含む広範囲に亘って精度良く検出し得る方
法並びにその装置に関するものである。

（従来技術とその問題点）従来より、固体電解質を用いた電気化学的セルにて構成
される装置、例えば自動車用内燃機関の排気ガス（燃焼
排ガス）中の酸素濃度を検出する酸素センサとして、酸
素イオン伝導性の固体電解質であるジルコニア磁器を用
いた、酸素濃淡電池の原理を利用して酸素濃度を求める
センサー等が知られている。そして、内燃機関において
は、一般に、空気と燃料とから構成される混合気の空燃
比を高精度に目標値に制御するために、前記の如きセン
サを用いて、空燃比と相関関係を有する排気ガス中の酸
素濃度を検出することにより、混合気の空燃比を検出し
て、内燃機関に供給される燃料供給量をフィードバック
制御するようにしているのである。

ところで、この種の酸素センサ（酸素濃度検出器）とし
ての空燃比検出装置の一つとして、少なくとも一つの酸
素イオン伝導性の固体電解質と、所定のガス拡散抵抗を
有する拡散抵抗手段と、該拡散抵抗手段を介して被測定
ガス（排気ガス）に接する第一の電極及び実質的に直接
に該被測定ガスに接する第二の電極からなる、前記固体
電解質に接する一対の電極とを含む電気化学的素子を用
いた構造の装置が知られており、これによって、理論空
燃比附近の燃焼排ガス、換言すれば理論空燃比附近の空
燃比を有する混合気の燃焼によって生ずる排気ガスのみ
が測定対象とされるばかりでなく、理論空燃比（λ＝１
又はＡ／Ｆ＝１４．６）より大きなリーン燃焼領域（λ
〉１）やそれよりも小さなリーン燃焼領域（λ〈１）の
燃焼排ガスをも、被測定ガスとして、そのような燃焼排
ガスを与える混合気の空燃比を検出することが出来るこ
ととなったのである。

すなわち、この電気化学的素子を用いた空燃比検出装置
にあっては、所定のガス拡散抵抗を有する多孔質層やピ
ンホール等の拡散抵抗手段を介して、被測定ガスから被
測定成分としての酸素等の成分を専いて、第一の電極に
接触せしめる一方、所定の電極反応によって、該第一の
電極近傍の雰囲気が常に中性附近に保たれるように、第
一及び第二の電極からなる一対の電極間に所定の電流、
所謂ボンピング電流（Ｉｐ）を流して、公知の如く酸素
ポンプ作用を行なわしめることにより、かかる被測定ガ
ス中の被測定成分の温度に対応した、換言すれば空燃比
（λ）の値に対応した電流（ｉｐ）の変化を惹起せしめ
、そしてその変化を検出することによって、空燃比（λ
）値が１よりも這□かに高いリーン燃焼領域、即ち混合
気中の空気が燃料よりも過剰の状態において燃焼せしめ
られ、酸素分圧が理論空燃比の時の酸素分圧よりも高い
リーン雰囲気のガスにおけるλ値を検出したり、或いは
リッチ燃焼領域、即ら混合気中の燃料が空気よりも過剰
の状態において燃焼せしめて得られる、酸素分圧が理論
空燃比おける酸素分圧よりも低く、未燃焼成分が多量に
存在する領域の排気ガスの如き、λ値が１よりも低い被
測定ガスの空燃比（λ）を測定したりするようになって
いる。

しかしながら、このように一対の電極間に流されるボン
ピング電流（Ｉ　ｐ）　の変化に基づいて、被測定ガス
の空燃比、換言すれば被測定ガスとしての燃焼排ガスを
与える混合気の空燃比を検出する空燃比検出装置にあっ
ては、上記の如く広範囲の空燃比を連続的に検出するこ
とが出来る反面、被測定ガスが理論空燃比（λ＝１）の
燃焼排ガスであるかどうかを精度良く検出しようとする
場合には適していなかったのである。けだし、理論空燃
比点におけるボンピング電流値（Ｉｐ）の変化幅が小さ
いために、他の機器からの電気的ノイズ等の入力によっ
て、λ＝１に対応する電流値（Ｉｐ）を正確に読み取る
ことが困難であったからである。

このため、特開昭６０−２００１６２号公報においては
、第一の酸素濃度検出手段にて上記ボンピング電流（Ｉ
　ｐ）を検出する一方、被測定ガス中の酸素濃度を検出
し、所定の空燃比で出力電圧の急変する第二の酸素濃度
検出手段を設けて、この第二の酸素濃度検出手段からの
出力を、前記第一の酸素濃度検出手段の出力に絶えず重
畳せしめて、理論空燃比点における出力を大きく変化さ
せることにより、理論空燃比点の検出精度を高めた構造
の装置が明らかにされているが、このような装置では、
理論空燃比点以外の空燃比の検出にあっても、第二の酸
素濃度検出手段の出力を第一の酸素濃度検出手段の出力
に重畳させているところから、該第二の酸素濃度検出手
段の出力が、被測定ガス中の酸素濃度変化や検出手段（
電気化学的素子）自体の温度などに対応して、かなり大
きく変化することにより、その検出精度が劣る問題を内
在している。

また、特開昭６０−１８３５４８号公報によれば、前記
した如き拡散抵抗手段を備えた電気化学的素子において
、その第一の電極と第二の電極との間に印加せしめられ
る電圧、所謂ボンピング電圧によって被測定ガスの空燃
比を検出して、理論空燃比点における変化を大ならしめ
ることによっ°て、理論空燃比点の検出精度を高めた構
造の装置が明らかにされているが、これとても、センサ
素子温度の影響が大であるボンピング電圧を用いている
ところから、理論空燃比点以外の空燃比の検出精度を高
めることは困難であったのである。けだし、センサ素子
温度は排気ガスの影響、ヒータパワーの影響などで大き
く変化するため、ネルンストの式に基づく起電力や温度
の関数である電解質の内部インピーダンスも大きく変化
することになるからであり、従って素子温度の制御が厳
密に行なわれない限り、検出精度を高めることは困難で
ある。

（発明の目的）ここにおいて、本発明は、上記の如き事情を背景にして
為されたものであって、その目的とするところは、リッ
チ燃焼領域からリーン燃焼領域の広範囲の燃焼排ガスの
空燃比をより高い検出精度において検出することが出来
ると共に、理論空燃比点を他の空燃比よりも高精度に且
つ応答性良く検出することの出来る方法並びに装置を提
供することにある。

（発明の構成）そして、かかる目的を達成するために、本発明にあって
は、少なくとも一つの酸素イオン伝導性の固体電解質と
、所定のガス拡散抵抗を有する拡散抵抗手段と、該拡散
抵抗手段を介して被測定ガスとしての燃焼排ガスに接す
る第一の電極及び該第一の電極に対向する第二の電極か
らなる、前記固体電解質に接する一対の電極とを含む第
一の電気化学的素子と、この第一の電気化学的素子の第
一の電極近傍の雰囲気が所定の酸素分圧の雰囲気に保た
れる様に、前記一対の電極間に電流を流す雰囲気制御手
段と、理論空燃比点で急峻な電圧変化または抵抗変化の
特性を有する第一の検知手段とを用い、＋１）前記燃焼
排ガスが理論空燃比以外の空気と燃料との混合気の燃焼
により生じた排気ガスであるときは、前記一対の電極間
に流れる電流の大きさに対応する出力に′よって、該燃
焼排ガスを与える混合気の空燃比を検知する一方、（２
）前記燃焼排ガスが理論空燃比点を境にして変化する混
合気の燃焼によって与えられる排気ガスであるときは、
該第一の検知手段の所定の出力値をしきい値として、該
しきい値に基づいて、前記一対の電極間に流れる電流の
大きさに対応する出力を、任意の一定の値で補正し、そ
の補正によって惹起される該出力の大きな変化部分にお
いて前記燃焼排ガスを与える混合気の理論空燃比点を検
知するようにしたことにある。

なお、かかる本発明に従う好ましい態様によれば、前記
雰囲気制御手段は、前記第一の電極近傍に設けられた、
該第一の電極近傍の雰囲気を検出する第二の酸素分圧検
出手段を含み、該第二の酸素分圧検出手段の出力が一定
値となる様に、前記第一の電気化学的素子の前記一対の
電極間に印加する電流を制御する手段として構成される
ことになる。

また、本発明の更なる態様によれば、前記第二の酸素分
圧検出手段は、固体電解質を用いた酸素濃淡電池或いは
酸素分圧により電気抵抗の変化する半導体にて構成され
るものである。

さらに、本発明の好ましい態様によれば、前記雰囲気制
御手段は、前記拡散抵抗手段に基づく拡散限界電流が得
られる電圧を前記第一の電気化学的素子の前記一対の電
極間に印加する手段とされている。

なお、かかる本発明に従う好ましい態様によれば、被測
定ガスが理論空燃比点の混合気の燃焼にて与えられる燃
焼排ガスであるときに、前記一対の電極間に流れる電流
の大きさはほぼ零であって、且つ前記補正が、理論空燃
比点より小さな或いは大きな空燃比の状態の混合気の燃
焼により生ずる燃焼排ガスを被測定ガスとする場合にお
いて、実施されることとなる。

また、本発明の一つの実施態様によれば、前記補正は、
前記一対の電極間に流れる電流の大きさに対応する出力
に対して、前記任意の一定値を重畳、即ち加算若しくは
減算して、行なわれることとなる。

また、本発明を実現する空燃比検出装置としては、（ａ
）少なくとも一つの酸素イオン伝導性の固体電解質と、
所定のガス拡散抵抗を有する拡散抵抗手段と、該拡散抵
抗手段を介して被測定ガスとしての燃焼排ガスに接する
第一の電極及び該第一の電極に対向する第二の電極から
なる、前記固体電解質に接する一対の電極とを含む第一
の電気化学的素子と、（ｂ）前記第一の電極近傍の雰囲
気が所定の酸素分圧の雰囲気に保たれる様に、前記一対
の電極間に所定の電流を流す雰囲気制御手段と、（Ｃ）
前記一対の電極間に流れる電流の大きさに対応する第一
の出力を出力する電流検知手段と、（ｄ）前記被測定ガ
スが、理論空燃比点より小さな空燃比の状態の混合気の
燃焼により生ずる燃焼排ガスであるか、または理論空燃
比点より大きな空燃比の状態の混合気の燃焼により生ず
る燃焼排ガスであるかを、急峻な電圧変化または抵抗変
化により判定し、所定の判定信号を出力する被測定ガス
判定手段と、（ｅ）該被測定ガス判定手段からの判定信
号に基づいて、補正値として任意の一定の第二の出力を
為す補正出力手段と、（ｒ）該補正出力手段からの第二
の出力を前記電流検知手段からの第一の出力に重畳せし
めて、前記燃焼排ガスを与える混合気の空燃比を検出す
る検出信号として出力する出力重畳手段とを、含むよう
に構成された装置が用いられる。

なお、かかる空燃比検出装置の好ましい態様にあっては
、前記第二の電極が実質的に直接に該燃焼排ガスに接し
ており、前記被測定ガス判定手段は、理論空燃比の混合
気の燃焼にて生じる燃焼排ガスを前記第一の電気化学的
素子にて検出することにより得られる電圧値に対応する
、予め定められた基準電圧を設定する基準電圧設定手段
と、該基準電圧設定手段にて設定された基準電圧と前記
第一の電気化学的素子の一対の電極間に生じる電圧とを
比較して、前記判定信号を出力する比較手段とを含むよ
うに構成される。

また、本発明の好ましい他の実施態様によれば、前記補
正山手段は、前記被測定ガス判定手段からの判定信号に
よって切換え作動せしめられる切換手段と、該切換手段
にて前記出力重畳手段に対する接続が切り換えられる第
一及び第二の電圧印加手段とを含み、該第一及び第二の
電圧印加手段の電圧差が、前記第二の出力として前記出
力重畳手段に入力せしめられるように構成される。

さらに、かかる空燃比検出装置の好ましい態様にあって
は、前記第二の電極が実質的に直接に前記燃焼排ガスに
接しており、且つ前記被測定ガス判定手段が、該第二の
電極と前記固体電解質を介して電気化学的に接続される
基準酸素分圧の基準ガスに接する第三の電極とからなる
第二の電気化学的素子を含み、そして前記雰囲気制御手
段が、前記第一の電極と前記固体電解質を介して電気化
学的に接続される該第三の電極とからなる第三の電気化
学的素子を含む様に構成される。

さらに、かかる空燃比検出装置は、前記第二の電極が基
準酸素分圧の基準ガスに接しており、且つ前記被測定ガ
ス判定手段が、該第二の電極と前記固体電解質を介して
電気化学的接続される実質的に直接に前記燃焼排ガスに
接する第三の電極とからなる第四の電気化学的素子を含
み、そして前記雰囲気制御手段が前記第一の電気化学的
素子を含む様に構成される。

更には、前記被測定ガス判定手段は、前記固体電解質と
、該固体電解質に接して設けられた、前記第一の電極と
略同一の雰囲気に接する第三の電極と、基準酸素分圧の
基準ガスに接する第四の電極とからなる第五の電気化学
的素子を含み、そして前記第二の電極が実質的に直接に
前記燃焼排ガスに接しており、且つ前記雰囲気制御手段
が前記第一の電気化学的素子を含む構成とされることと
なる。

さらに、前記被測定ガス判定手段は、前記固体電解質と
分離した第二の固体電解質と、実質的に直接に前記燃焼
排ガスに接する第三の電極と、基！Ｓ！酸素分圧の基準
ガスに接する第四の電極とからなる第六の電気化学的素
子を含み、且つ前記第二の電極が実質的に直接に前記燃
焼排ガスに接しており、そして前記雰囲気制御手段が前
記第一の電気化学的素子を含む態様も好適に採用される
こととなる。

（構成の具体的な説明・実施例）以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、図面
に示される実施例に基づいて、本発明の構成を詳細に説
明することとする。

まず、第１図には、本発明に従う空燃比検出システムの
具体的な一つの形態が示されている。そこにおいて、１
０は、酸素濃度検出器の検出素子の検出部分をその横断
面において略図的に示したものであって、かかる検出部
１０は、イツトリア添加ジルコニア磁器等の酸素イオン
伝導性の固体電解質層の複数が積層されて一体焼成され
ることによって得られた、板状の長手の固体電解質体１
２を有している。そして、この固体電解質体１２中には
、拡散抵抗手段としての所定のガス拡散抵抗を有する細
隙な円形の平坦空間１４が板面方向に設けられており、
この平坦空間１４の中心部が、ガス導入孔１６を通じて
外部の被測定ガス存在空間１８に連通せしめられている
一方、大気に連通せしめられる空気通路２０が、固体電
解質体１２の板面長手方向に延びるように設けられてい
る。

また、相対向して位置する第一の電極２２と第二の電極
２４が、固体電解質体１２の面に接して、且つ前者が平
坦空間１４内の雰囲気に実質的に晒されるように、また
後者が被測定ガス存在空間１８の被測定ガスに実質的に
直接に晒されるように設けられており、これら第一の電
極２２、第二の電極２４及び固体電解質体１２により電
気化学的ポンピングセル６（第一の電気化学的素子）を
構成している。一方、平坦空間１４内の雰囲気に実質的
に晒される第三の電極２６と、空気通路２０を通じて導
かれる所定の酸素濃度の基準ガスとしての空気に晒され
る第四の電極２８とが相対向するように、且つ固体電解
質体１２に接して設けられており、これら第三の電極２
６及び第四の電極２８と固体電解質体１２とにより、電
気化学的センシングセル８（第五の電気化学的素子）が
構成されている。

そして、固体電解質体１２の、前記第二の電極２４が設
けられていない側の面に、所定のセラミックス層３０が
一体的に設けられて、このセラミックス層３０内にヒー
タエレメント３２が埋設されており、その接続端子４，
５を介して接続された所定の外部電源からの給電により
、ヒータエレメント３２が発熱せしめられることによっ
ヱ、かかる検出部１０が、所定の有効な作動温度に加熱
せしめられ得るようになっている。

なお、かくの如き酸素検出素子（電気化学的素子）の構
造において、固体電解質体１２を構成する固体電解質層
としては、好適に採用される前述のジルコニア磁器の他
、酸素イオン伝導体であるＳ　ｒ　Ｃｅ　０３　、　Ｂ
　ｉ　ｚ　Ｏ３＝希土類酸化物系固溶体等の材料を用い
て形成されたものであっても、何等差支えなく、更にか
かる固体電解質体（層）１２の表面に設けられる第一、
第二、第三及び第四の電極２２，２４，２６．２８は、
それぞれ、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、
ルテニウム、オスニウムの如き白金族金属と、ジルコニ
ア、イツトリア、アルミナ等のセラミックス等からなる
混合層にて構成された多孔質なものである。そして、そ
のような電極混合層の形成には、白金族金属粉末中に上
記セラミックスの微粉末を混入せしめて、その焼成を行
なう等の手法が好適に採用されることとなる。なお、か
かる酸素検出素子の更に具体的な構造については、例え
ば本願出願人が先に出願した特願昭６０−３５１２４号
、特にその第６図及び第７図などに図示されており、そ
こに開示の構造の酸素検出素子が、そのまま本発明にお
いても利用され得るものである。

そして、上記の如き構造の酸素濃度検出素子（電気化学
的素子）を有する酸素濃度検出器を用いて、被測定ガス
としての燃焼排ガスの空燃比（λ）を測定するために、
かかる検出素子の第三の電極２６と第四の電極２８との
間に所定の参照電源３４が接続され、それら電極２６．
２８間に所定の参照電圧（■４　：ここでは０．５Ｖ）
が印加せしめられるようになっている。また、かかる電
源３４によって与えられる参照電圧（電位差）二Ｖ４と
センシングセル８にて発生する起電力とを対比して、第
三の電極２６の露呈される検出部１０の平坦空間１４内
の雰囲気を常に中性付近に保つべく、所定の出力を為す
差動アンプ３６が設けられ、更にこの差動アンプ３６の
出力に基づいて、■−■コンバータ（電圧電流変換器）
３８を通じて、所定のプラス電流又はマイナス電流が出
力されるようになっている。そして、このＶ−１コンバ
ータ３８から出力される電流は、ボンピングセル６を構
成する第一の電極２２と第二の電極２４との間に流され
、それによって酸素イオンを第一の電極２２から第二の
電極２４側に、或いはその逆に移動せしめて酸素ポンプ
作用を為すようになっている。従って、ここでは、参照
電源３４と差動アンプ３６とＶ−１コンバータ３８にて
給電手段が構成されているのである。なお、第一の電極
２２と第二の電極２４を接続する回路上には、抵抗（Ｒ
）４０が設けられており、また第一の電極２２と第三の
電極２６とは、共にアースされている。

また、図において、１．２および３は、それぞれの電極
のり−ド部の外部接続端子である。

また、このように、ポンピングセル６の第一の電極２２
と第二の電極２４との間に流されるボンピング電流Ｈｐ
）は、電流検知手段を構成する抵抗４０と増幅器４２に
よって、その大きさに対応する第一の出力（電圧）とし
て出力され、そして出力重畳手段である増幅器４３に人
力されるようになっている。

一方、差動アンプ３６にて発生せしめられる、第一の電
極２２と第二の電極２４との間に所定のボンピング電流
（Ｉｐ）を流すためのボンピング電圧（Ｖｐ）は、コン
パレータ４４に入力すれ、このコンパレータ４４におい
て、可変電源４６から入力される所定の基準電圧（■、
）と比較されて、ボンピング電圧：ｖｐを与える被測定
ガスが理論空燃比よりも小さな空燃比の状態の混合気の
燃焼により生じた燃焼排ガスであるか、または理論空燃
比点より大きな空燃比の状態の混合気の燃焼により生じ
た燃焼であるか、判定して、所定の判定信号を出力する
ようになっている。従って、可変電源４６にて設定され
る基準電圧（Ｖ、）は、理論空燃比の混合気の燃焼にて
生じる燃焼排ガスを電気化学的素子（１０）にて検出す
ることによって得られるボンピング電圧値（Ｖｐ）に対
応する、予め定められた電圧となり、一般に実質的にＯ
ｖとされることとなる。

そして、かかるコンパレータ４４から出力される判定信
号に従って、切換スイッチ４８が作動せしめられて、第
一の電源５０および第二の電源５２が択一的に増幅器４
３に接続され、これによってそれぞれの電源による所定
の電圧二■１若しくはｖ２が該増幅器４３に印加せしめ
られ、前記増幅器４２から入力される第一の出力に重畳
せしめられて、被測定ガスである燃焼排ガスを与える混
合気の空燃比を検出するための検出信号（Ｙ二重圧）と
して、出力されるようになっている。なお、ここでは、
電圧：Ｖ２は電圧：■、よりも大きな値とされ、被測定
ガスが理論空燃比より小さな空燃比の燃焼排ガス（リッ
チ燃焼領域の排ガス）である時には、第二の電源５２が
増幅器４３に接続され、その電圧値：ｖ、が増幅器４２
からの第一の出力に重畳せしめられるようになっている
一方、被測定ガスが理論空燃比がより大きな空燃比の燃
焼排ガス（リーン燃焼領域の排ガス）である時には、第
一の電源５０が増幅器４３に接続されて、その電圧値：
■２が増幅器４２からの第一の出力に重畳せしめられる
ようになっているのである。

従って、上記した如き構造の酸素濃度検出器を用いて、
被測定ガスを測定するに際しては、第三の電極２６の周
りの雰囲気、換言すれば平坦空間１４内の雰囲気、すな
わち第一の電極２２の周りの雰囲気を常に中性附近に保
つように、センシングセル８にてその起電力が検出され
ており、そしてそれに基づく差動アンプ３６からの出力
に基づいて、Ｖ−■コンバータ３８にて、所定のボンピ
ング電流（ｒｐ）がボンピングセル６の第一の電極２２
と第二の電極２４との間に流されることとなるところか
ら、拡散抵抗手段としての平坦空間１４内を所定のガス
拡散抵抗の下に拡散してきた被測定ガス成分によって第
三の電極２６の周囲の雰囲気が変動せしめられると、そ
の変動を解消するような電流が、差動アンプ３６からの
出力に基づいて、ｖ−ｒコンバータ３８から第一の電極
２２と第二の電極２４との間に流され、これによってか
かる第三の電極２６の周りの雰囲気を基準電圧（０，５
Ｖ）に対応した中性雰囲気に戻すようにするのである。

それ故に、被測定ガスがリーン雰囲気である場合には、
ポンピングセル６には差動アンプ３６及びｖ−■コンバ
ータ３８にて、マイナスｌｔｍ　（−Ｉｐ）が流されて
、第一の電極２２から第二の電極２４の側に電流が流さ
れ、それによって被測定ガス中の酸素成分が固体電解質
体１２内を電気化学的作用に基づいて移動せしめられ、
第一の電極２２、換言すれば第三の電極２６の周囲の雰
囲気の酸素濃度（酸素分圧）を高めようとする。また、
一方、被測定ガスがリーン雰囲気である場合には、平坦
空間１４内を拡散して到達した被測定ガス成分によって
、第三の電極２６の周囲の雰囲気の酸素分圧が上昇せし
められるところから、差動アンプ３６及びＶ−１コンバ
ータ３８からのプラス電流によって、第二の電極２４か
ら第一の電極２２に向かう電流が流され、これによって
第三の電極２６の近傍の雰囲気中の酸素が、上記とは逆
に、固体電解質体１０を通って、被測定ガス中に汲み出
されるようにされる。そして、このような被測定ガスの
種類によって種々変化せしめられるボンピング電流（ｉ
　ｐ）は、被測定ガスである燃焼排ガスの空燃比（λ）
に対して、第２図Ｃａｌに示される如き関係を与えるこ
ととなる。一方、かかるボンピング電流（Ｉ　ｐ）の変
化に伴うボンピング電圧（Ｖｐ）、ｔａ言すれば第一の
電極２２と第二の電極２４との間の電圧の変化はよく知
られているように、被測定ガスの空燃比（λ）との関係
において、λ＝１の位置で急峻な変化を示す第２図（ｂ
）の如き関係を与えるのである。

従って、かかるＶｐとλとの関係において、λ＝１の位
置におけるＶｐの大きな変化を、可変型７ｆＱ４６にて
設定される基準電圧（■、）と比較するようにすれば、
被測定ガスがλ＝１である理論空燃比点よりも大なる空
燃比の燃焼排ガスであるか、或いは理論空燃比点よりも
小なる空燃比を有する燃焼排ガスであるか、容易に判定
され得ることとなる。そして、コンパレータ４４におけ
るＶｐとＶ３との比較によって出力される判定信号に従
って、第一の電源５０と第二の電源５２からの印加電圧
二■１および■２を切り換えて、増幅器４３に入力する
ようにすれば、λ＝１の点において、Ｖ２−、Ｖｌの大
きさの補正が第二の出力として増幅器４２からの第一の
出力に対して加えられることとなり、以て第２図（ｃ）
に示される如き空燃比（λ）の検出信号（Ｙ）を得るこ
とができるのである。

従って、このように得られる第２図（Ｃ）の如きＹとλ
との関係に基づいて、燃焼排ガスが理論空燃比点（λ＝
１）を境にして変化する混合気の燃焼にて与えられる排
気ガスであるときには、補正出力手段（４８，５０，５
２）からの第二の出カニＶ２−Ｖ、による補正によって
惹起される、検出信号：Ｙの大きく変化する立上り直線
部分５４において、燃焼排ガスの理論空燃比点を検知す
るようにすれば、検出系統に電気的ノイズ等が入力され
ても、理論空燃比点の検出精度を効果的に高めることが
出来るのである。そして、このような理論空燃比点の検
出精度の向上によって、排ガス浄化用の三元触媒による
浄化効率を有効に高め得るのである。なお、このような
位置における補正値（ｖｚ−Ｖ、）としては、電気的ノ
イズのより有効な排除のために、一般に１０ｍＶ〜１■
、好ましくは５０ｍＶ〜１■の範囲内の値が好適に採用
されることとなる。

また、被測定ガスとしての燃焼排ガスが理論空燃比以外
の混合気の燃焼による排気ガスである時には、第２図（
ｃ）のグラフにおける曲線部分５６および５８にて示さ
れるＹとλの関係に基づいて、かかる燃焼排ガスの空燃
比（λ）が求められることとなるが、かかる曲線部分５
６．５８を与えるＹは、第２図（ａ）におけるＩｐの値
に対応するものであるところから、検出素子（１０）の
温度の影響をそれ程受けることがなく、それ故に理論空
燃比以外の空燃比においても、その検出精度を有効に高
めることができることとなったのである。

因みに、第３図には、プロパンガスと空気とを種々なる
割合で混合せしめて、空燃比（λ）の値の種々異なる燃
料ガスを実際に燃焼せしめて得られる排ガスについて、
第１図に示される装置にてその出力電圧（検出信号：Ｙ
）を測定した結果ｊ（示されているが、第２図（Ｃ）と
全く同様なＹとλの関係が得られているのである。なお
、燃焼排ガス温度は３５０℃であり、また補正値：ｖ２
−ｖＩとしては２００ｍＶが採用された。

なお、上記の具体例においては、増幅器４２から出力さ
れる第一の出力に対する補正が、切換スイッチ４８によ
る電源５０または５２と増幅器４３との接続の切換えに
よってＶ　ｚ　　Ｖ　ｔの電位差として重畳せしめられ
、理論空燃比点（λ−１）より小さな空燃比側の出カニ
Ｙに対しては、第一の電源５０からの電圧：■１が加え
られる一方、理論空燃比点（λ＝１）より大きな空燃比
側の出カニＹに対しては、第二の電源５２からの電圧：
Ｖ２が重畳せしめられるようになっているが、このよう
なＶ２−Ｖ、に相当する電位差を補正値として、理論空
燃比点より小さな空燃比の状態の混合気の燃焼により生
じた燃焼排ガスを被測定ガスとして用いて得られた出カ
ニＹ（第２図（ｃ）における曲線５８部分）に対して重
畳せしめたり、或いは理論空燃比点より大きな空燃比の
状態の混合気の燃焼により生じた燃焼排ガスを被測定ガ
スとして用いて得られた出力Ｙ（第２図（ｃ）における
曲線５６部分）に対して、重畳せしめることにより、か
かる補正を、λ＝１より大きな、或いは小さな側におい
てのみ実施するようにすることも可能である。また、か
かる補正は、増幅器４２からの出力に対して、任意の一
定値：Ｖ、−Ｖ。

を重畳せしめることによって行われるものであるが、そ
の重畳形態が加算であっても、減算であっても、同等差
支えないことは、言うまでもないところである。

また、本発明にあっては、第１図に例示の如き酸素濃度
検出器の検出素子構造の他にも、第一の電極２２と第二
の電極２４との間を流れる電流の大きさ：ｒｐ及び理論
空燃比点で急峻な電圧変化またはチタニアの如き酸素分
圧に対して急峻な抵抗変化を検出するようにした各種の
構造の検出素子を、電気化学的素子として用いることが
可能であり、その−例が、第４図から第８図に示されて
いる。

先ず、かかる第４図の構造の素子においては、酸素イオ
ン伝導性の固体電解質層６０とその両側に設けられた多
孔質な第三の電極２６及び第四の電極２８とから、前例
と同様に、酸素濃淡電池の原理に基づいて起電力を求め
るセンシングセル８（第五の電気化学的素子）が構成さ
れており、そしてこのセンシングセル８の第四の電極２
８には、酸素濃度検出素子内に設けられた空気通路２０
を通じて外部から導かれた基準ガスとして、空気が接触
せしめられるようになっている。

また、かかるセンシングセル８の第三の電極２６が設け
られた側の面には、酸素イオン伝導性の多孔質な固体電
解質層６２と、その外側の面に設けられた多孔質な第二
の電極２４と、二つの固体電解質層６０と６２との間に
位置し、該第二の電極２４に対向するように配置された
、前記第三の電極２６と共通極となる第一の電極２２と
から構成されるボンピングセル６（第一の電気化学的素
子）が、積層一体化されて、設けられている。そして、
このボンピングセル６の第二の電極が外部の被測定ガス
の存在空間１８に実質的に露呈せしめられるようになっ
ており、またかかる被測定ガス存在空間１８の被測定ガ
スは、かかるボンピングセル６の多孔質固体電解ｌｔ層
６２内を、所定の拡散抵抗を以て第一の電極２２側に移
動せしめられるようになっている。従って、ここでは、
多孔質な固体電解質層６２自体が、第１図における平坦
空間１４の如き拡散抵抗手段として機能しているのであ
る。

そして、かかる構造の酸素濃度検出素子のそれぞれの電
極２４，２２，２６．２８に対する接続端子１．２及び
３には、第１図と同様な回路において所定の機器が接続
され、以てセンシングセル８にて検出される起電力に基
づいて、ボンピングセル６の第一の電極２２と第二の電
極２４との間に、外部の被測定ガス中の酸素濃度に対応
したボンピング電流が流れることにより、かかる第一の
電極２２（第三の電極２６）の周りの雰囲気が常に中性
付近に保たれるようになっているのである。

また、第５図に示される他の実施例は、第４図の酸素濃
度検出素子構造とはやや異なり、拡散抵抗手段がピンホ
ール６４にて構成されているところに特徴がある。すな
わち、本実施例における酸素検出器の検出素子内にはセ
ンシングセル８とボンピングセル６にて囲まれたキャビ
ティ６６が設けられており、このキャビティ６６を外部
の被測定ガス存在空間１８と連通せしめるように、ボン
ピングセル６を貫通して所定のガス拡散抵抗を示す孔径
のピンホール６４が設けられているのである。そして、
このように、ピンホール６４が拡散抵抗手段とされてい
るところから、ボンピングセル６の固体電解質６２は、
前例とは異なり、緻密な層として構成されている。また
、センシングセル８の第三の電極２６とボンピングセル
６の第一の電極２２とは、かかるキャビティ６６内に露
出するように、それぞれ別個に設けられ、該キャビティ
６６内の雰囲気に晒されることによって、実質的に同一
の雰囲気に晒されるようになっている。

このような構造の酸素濃度検出器にあっては、被測定ガ
スがビンボール６４を通じて所定の拡散抵抗を以てキャ
ビティ６６内に至ることにより、かかるキャビティ６６
内の雰囲気、換言すればセンシングセル８の第三の電極
２６の接する雰囲気が変動するようになるが、そのよう
な雰囲気の変動は、第１図に示される実施例の構造のも
のと同様にボンピングセル６の酸素ポンプ作用によって
解消され、常に目的とする中性付近の雰囲気に保たれる
ようになるのである。なお、それぞれの電極２４，２２
，２６．２８の外部接続端子１，２及び３には、第１図
の、ものと同様な回路にて外部機器が接続されて、目的
とする被測定ガスの空燃比（λ）に対応した検出出カニ
Ｙが取り出されるようになっている。

また、第６図に示される他の実施例は、第４図に示され
る酸素濃度検出素子とその構造は類似しているが、第４
図の場合と異なり、酸素濃度検出素子内に設けられた空
気通路２０を通じて外部から導かれた基準ガスとしての
空気が接触せしめられる第二の電極２４と、所定の拡散
抵抗手段として作用する多孔質な固体電解質層６２を介
して被測定ガスに接する第一の電極２２と、固体電解質
層６０とによって、ボンピングセル６　（第一の電気化
学的素子）を構成し、更に、電極保護層（図示せず）を
介して実質的に直接被測定ガスに接触する第三の電極７
０と固体電解質層６０と前記した第二の電極２４とによ
って、センシングセルフ２　（第四の電気化学的素子）
を構成している。

この第６図の電気化学的素子を作動させる場合にあって
は、第一の電極２２の雰囲気は、一定の電圧電源１０２
．１（１４によって所定の酸素分圧に制御されて、電極
２２と２４の間に拡散限界電流が成立している。また、
被測定ガスがリッチ雰囲気であるか、リーン雰囲気であ
るかの判定をセンシングセルフ２の出力に基づいて行な
っている。

即ち、被測定ガスがリッチ雰囲気にある場合は、第二の
電極２４と第三の電極７０との間に酸素分圧差が生じ、
そして第二の電極２４が接地されているところから、第
三の電極７０の電位が第二の電極２４より低くなり、ま
た被測定ガスかり一ン雰囲気である場合には、第二、第
三の電極２４．７０の間に殆ど酸素分圧差がなくなるた
め、第二、第三の電極２４．７００間には殆ど電位差が
生じないところから、基準電圧電源４６（ｖ、）により
一定のしきい値を定めておけば、被測定ガスがリーン雰
囲気であるか、リッチ雰囲気であるかをコンパレータ４
４によって判定することができるのである。

従って、第６図の実施例にあっては、センシングセルフ
２によって切換スイッチ１００を作動せしめ、以て一定
の電圧電源１０２．１（１４の切換えと、補正値Ｖｚ、
ｖ１の切換えを同時に行なうことにより、第２図（Ｃ）
と同様な出力を得る様になっている。

なお、電極２２と２４との間に拡散限界電流が成立する
のは、以下の理由による。即ち、例えば、被測定ガスが
リーン雰囲気である場合には、電源１（１４によって第
一、第二の電極２２．２４間に第二の電極２４から第一
の電極２２に向けて電流が流れるのであるが、このとき
流れる電流の大きさは、第一の電極２２から第二の電極
２４へ移動する酸素イオンに対応している。しかしなが
ら、第一の電極２２にまで拡散してくる被測定ガス中の
酸素量は所定の拡散抵抗を示す拡散抵抗手段としての多
孔質拡散層６２によって適宜制限されているため、第一
、第二の電極２２．２４間に流れる電流は第一、第二の
電極２２．２４間に印加される電圧に比例することにな
らず、第一の電極２２に拡散する酸素の量に比例するこ
とになるからである。

また、被測定ガスがリッチ雰囲気である場合には、第一
、第二の電極２２．２４間に第一の電極２２から第二の
電極２４に向けて電流が流れるのであるが、電＃、１０
２によって電極２２．２４間に印加される電圧が電極２
２．２４間に発生する起電力より小さくされることによ
り、電極２２．２４間に流れる電流が制限されるため、
限界電流が成立するのである。なお且つ、このリッチ雰
囲気の場合の限界電流の大きさは、多孔質層６２を拡散
する未燃焼成分の拡散量に比例するため、やはり拡散限
界電流が成立するのである。

なお、コンパレータ４４、増幅器４２．４３は、第１図
に対応するため説明を省略する。

また、第７図に示される電気化学的装置は、前例のもの
とは異なり、実質的に直接に被測定ガスに接する第二の
電極２４と、固体電解質層間に設けられた、被測定ガス
に対して拡散抵抗手段となる細隙な平坦空間８２を介し
て、被測定ガスに接する第一の電極２２と、電極２２と
２４の間に設けられた固体電解質層６０とからなるボン
ピングセル６（第一の電気化学的素子）と；実質的に直
接に被測定ガスに接する第三の電極７０と、空気等の基
準ガスが導かれる空気通路２０に露呈する第四の電極７
６と、前記固体電解質層６０とはアルミナ等の絶縁層８
０によって電気的に分離された固体電解質層７４とから
なるセンシングセルフ８　（第六の電気化学的素子）と
から、主要な検出部分が構成されている。

この第７図の電気化学的装置の作動方法は略第６図に対
応するが、被測定ガスがリッチ雰囲気であるか、リーン
雰囲気であるかを判定するのがセンシングセルフ日であ
り、このセンシングセルフ８の出力に基づいてコンパレ
ーク４４により切換スイッチ１００を作動せしめている
。

また、第８図の電気化学的装置は、実質的に直接に被測
定ガスに接する第二の電極２４と、固体電解質層６０間
に設けられた、被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を示
す細隙な平坦空間８２を介して、被測定ガスに接する第
一の電極２２と、２つの電極２２．２４の間に存在する
固体電解質層６０とからなるポンピングセル６　（第一
の電気化学的素子）と；前記第二の電極２４と、実質的
に略一定の酸素分圧に晒される第三の電極８８と固体電
解質Ｊｉ６０とからなるセンシングセル８６（第二の電
気化学的素子）と１前記第一の電極２２と、固体電解質
層６０と、前記第三の電極８８とからなるセンシングセ
ル９４（第三の電気化学的素子）とにより、主要となる
検出部分が構成されている。

この第８図の電気化学的装置の作動方法は、略第１図に
対応する。定電圧電源９０と電流制限用の抵抗９２によ
って、第三の電極８８と第一の電極２２との間に所定の
電圧が印加されて、第一の電極２２の所で０□やＣｏ２
、Ｈ，Ｏ等の被測定ガス中の酸素化合物の電気分解によ
って発生した酸素イオンが第三の電極８８に移動せしめ
られ、第三の電極８８において酸素分子に還元されるこ
とによって、第三の電極８８の近傍は所定のほぼ一定の
酸素分圧に調整されている。第一の電極２２の雰囲気を
所定の酸素分圧に制限するために、参照電源３４の大き
さと、第一の電極２２と第三の電極８８との間の起電力
とを比較し、作動アンプ３６により両者の差に対応する
出力を発生させ、Ｖ−１コンバータ３８によって、第二
の電極２４と第一の電極２２との間にポンプ電流１ｐを
通電せしめている。また、第二の電極２４と第三の電極
８８との間に発生する起電力と、所定の一定の値に調整
された可変電源４６の出力とをコンパレータ４４によっ
て比較し、被測定ガスがリッチ雰囲気であるか、リーン
雰囲気であるかを判定して、切換スイッチ４８を動作さ
せている。第８図における補正用の電源は、電源５２の
１つのみ設けられており、リッチ雰囲気か、またはリー
ン雰囲気でのみ、ポンプ電流Ｉｐに対応する出力を補正
する様に構成されている。

また、具体的な図示は行なわなかったが、例えば、第７
図において、急峻な電圧変化の特性を有するセンシング
セルフ８の代わりに、Ｔ　ｓ　Ｏｚ、５ｎＯ１Ｎ　ｂ　
ｚ　Ｏｓ等の酸素分圧の変化に対して急峻な電気抵抗変
化を示す半導体を利用して、被４１す定ガスがリッチ雰
囲気であるか、リーン雰囲気であるかを判定する実施例
も好ましいものである。

更に、前記した酸素分圧の変化に対して急峻な電気抵抗
変化を示す半導体を、拡散抵抗手段を介して、被測定ガ
スに接する第一の電極２２の雰囲気検知手段として、第
一の電極２２近傍に設ける実施例も望ましい。

また、第４図から第８図に示した実施例にあっては、第
１図に示したヒータ等の加熱手段を省略したが、第一乃
至第六の電気化学的素子が充分にその機能をもたらすた
めに適宜加熱手段を設けることが望ましい。

以上、幾つかの具体例に基づいて本発明の構成について
詳細に説明してきたが、本発明がそのような例示の具体
例にのみ限定して解釈されるものでは決してなく、本発
明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基
づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた形態にお
いて、実施され得るものであり、本発明がそのような実
施形態のものをも含むものであることは、言うまでもな
いところである。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明は所定の拡散抵
抗手段を介して被測定ガスに晒される側の電極の周りの
雰囲気が所定の酸素分圧に保たれるように一対の電極間
に所定の電流を制御して流し、その際の電流値（Ｉ　ｐ
）に対応する出力を第一の出力として取り出す一方、そ
の第一の出力に対して、理論空燃比点（λ＝１）におい
て任意の一定値の補正を加えるものであるところから、
被測定ガスの理論空燃比点はかかる補正を加えた部分に
おいて検出されることとなり、これによって外部からの
電気的ノイズ等の影響を実質的に受けることなく、また
理論空燃比点における出力の変化幅を他の空燃比点より
大きくしたため、理論空燃比点の検出精度を効果的に高
めることが出来るのであり、これによって三元触媒を備
えたエンジンへの適応性を有利に高めることが出来るの
である。

また、理論空燃比点以外の空燃比部分においては、被測
定ガスは実質的には一対の電極間を流されるポンピング
電流：■ｐに基づいて検出されるため、素子温度の影響
等を大きく受けることがなく、それ故にそれら領域、換
言すればリーン燃焼領域やリーン燃焼領域における被測
定ガスの空燃比（λ）を精度よく検出することができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う空燃比検出装置の一実施例を示す
概略系統図であり、第２図（ａ）、　（ｂ）及び（Ｃ）
はそれぞれ第１図におけるＡ点、Ｂ点及び０点における
ｒｐ、Ｖｐ及びＹとλとの関係を示すグラフであり、第
３図は実際に測定して得られた空燃比検出信号（Ｙ）と
空燃比（λ）との関係を示す第２図（Ｃ１に相当するグ
ラフであり、第４図及び第５図はそれぞれ電気化学的素
子の異なる例を示す要部断面説明図であり、第６図乃至
第８図はそれぞれ本発明に従う空燃比検出装置の他の実
施例を示す第１図に相当する図である。１．２，３，４，５：接続端子６：ボンピングセル８．７２，７８，８６，９４：センシングセル１０：検
出部　　　　１２：固体電解質体１４：平坦空間　　　
１６：ガス導入孔１８：被測定ガス存在空間２０：空気通路　　　２２：第一の電極２４：第二の電
極　　２６：第三の電極２８：第四の電極　　３２：ヒ
ータエレメント３４：参照電源　　　３６：差動アンプ
３８：Ｖ−１コンバータ４２：増幅器　　　　４３：増幅器４４：コンパレータ　４６：可変電源４８、　１ｏｏ：切換スイッチ５０：第一の電源　　５２：第二の電源６０．６２：固
体電解質層６４：ピンホール　　６６：キャビティ９０．１０２．
ｉｏ４：電圧電源９２：抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも一つの酸素イオン伝導性の固体電解質
と、所定のガス拡散抵抗を有する拡散抵抗手段と、該拡
散抵抗手段を介して被測定ガスとしての燃焼排ガスに接
する第一の電極及び該第一の電極に対向する第二の電極
からなる、前記固体電解質に接する一対の電極とを含む
第一の電気化学的素子と、該第一の電気化学的素子の一対の電極間に電流を印加し
、前記第一の電極近傍の雰囲気を所定の酸素分圧の雰囲
気に制御する雰囲気制御手段と、理論空燃比点で急峻な電圧変化又は抵抗変化の特性を有
する第一の検知手段とを用い、前記燃焼排ガスが理論空燃比以外の空気と燃料との混合
気の燃焼により生じた排気ガスであるときは、前記一対
の電極間に流れる電流の大きさに対応する出力によって
、該燃焼排ガスを与える混合気の空燃比を検知する一方
、前記燃焼排ガスが理論空燃比点を境にして変化する混合
気の燃焼によって与えられる排気ガスであるときは、該
第一の検知手段の所定の出力値をしきい値として、該し
きい値に基づいて、前記一対の電極間に流れる電流の大
きさに対応する出力を、任意の一定の値で補正し、その
補正によって惹起される該出力の大きな変化部分におい
て前記燃焼排ガスを与える混合気の理論空燃比点を検知
するようにしたことを特徴とする空燃比検出方法。
（２）前記雰囲気制御手段が、前記第一の電極近傍に設
けられた、該第一の電極近傍の雰囲気を検出する第二の
酸素分圧検出手段を含み、該第二の酸素分圧検出手段の
出力が一定値となる様に、前記第一の電気化学的素子の
前記一対の電極間に印加する電流を制御する手段である
特許請求の範囲第１項記載の空燃比検出方法。
（３）前記第二の酸素分圧検出手段が、固体電解質を用
いた酸素濃淡電池である特許請求の範囲第２項記載の空
燃比検出方法。
（４）前記第二の酸素分圧検出手段が、酸素分圧により
電気抵抗の変化する半導体である特許請求の範囲第２項
記載の空燃比検出方法。
（５）前記雰囲気制御手段が、前記拡散抵抗手段に基づ
く拡散限界電流が得られる電圧を前記第一の電気化学的
素子の前記一対の電極間に印加する手段である特許請求
の範囲第１項記載の空燃比検出方法。
（６）前記被測定ガスが理論空燃比の混合気の燃焼にて
与えられる燃焼排ガスであるときに、前記一対の電極間
に流れる電流の大きさがほぼ零であって、且つ前記補正
が、理論空燃比点より小さな空燃比の状態の混合気の燃
焼により生ずる燃焼排ガスを被測定ガスとする場合にお
いて実施される特許請求の範囲第１項記載の空燃比検出
方法。
（７）前記被測定ガスが理論空燃比の混合気の燃焼にて
与えられる燃焼排ガスであるときに、前記一対の電極間
に流れる電流の大きさがほぼ零であって、且つ前記補正
が、理論空燃比点より大きな空燃比の状態の混合気の燃
焼により生ずる燃焼排ガスを被測定ガスとする場合にお
いて実施される特許請求の範囲第１項記載の空燃比検出
方法。
（８）前記補正が、前記一対の電極間に流れる電流の大
きさに対応する出力に対して、前記任意の一定値を加算
することによって行なわれる特許請求の範囲第１項、第
６項または第７項に記載の空燃比検出方法。
（９）前記補正が、前記一対の電極間に流れる電流の大
きさに対応する出力に対して、前記任意の一定値を減算
することによって行なわれる特許請求の範囲第１項、第
６項または第７項に記載の空燃比検出方法。
（１０）少なくとも一つの酸素イオン伝導性の固体電解
質と、所定のガス拡散抵抗を有する拡散抵抗手段と、該
拡散抵抗手段を介して被測定ガスとしての燃焼排ガスに
接する第一の電極及び該第一の電極に対向する第二の電
極からなる、前記固体電解質に接する一対の電極とを含
む第一の電気化学的素子と、前記第一の電極近傍の雰囲気が所定の酸素分圧の雰囲気
に保たれる様に、前記一対の電極間に所定の電流を流す
雰囲気制御手段と、前記一対の電極間に流れる電流の大きさに対応する第一
の出力を出力する電流検知手段と、前記被測定ガスが、
理論空燃比点より小さな空燃比の状態の混合気の燃焼に
より生ずる燃焼排ガスであるか、または理論空燃比点よ
り大きな空燃比の状態の混合気の燃焼により生ずる燃焼
排ガスであるかを、急峻な電圧変化又は抵抗変化により
判定し、所定の判定信号を出力する被測定ガス判定手段
と、該被測定ガス判定手段からの判定信号に基づいて、補正
値として任意の一定の第二の出力を為す補正出力手段と
、該補正出力手段からの第二の出力を前記電流検知手段か
らの第一の出力に重畳せしめて、前記燃焼排ガスを与え
る混合気の空燃比を検出する検出信号として出力する出
力重畳手段とを、含むことを特徴とする空燃比検出装置
。
（１１）前記第二の電極が実質的に直接に該燃焼排ガス
に接しており、前記被測定ガス判定手段が、理論空燃比
の混合気の燃焼にて生じる燃焼排ガスを前記第一の電気
化学的素子にて検出することによって得られる電圧値に
対応する、予め定められた基準電圧を設定する基準電圧
設定手段と、該基準電圧設定手段にて設定された基準電
圧と前記第一の電気化学的素子の一対の電極間に生じる
電圧とを比較して、前記判定信号を出力する比較手段と
を含む特許請求の範囲第１０項記載の空燃比検出装置。
（１２）前記補正出力手段が、前記被測定ガス判定手段
からの判定信号によって切換え作動せしめられる切換手
段と、該切換手段にて前記出力重畳手段に対する接続が
切り換えられる第一及び第二の電圧印加手段とを含み、
該第一及び第二の電圧印加手段の電圧差が前記第二の出
力として前記出力重畳手段に入力せしめられるようにし
た特許請求の範囲第１０項または第１１項記載の空燃比
検出装置。
（１３）前記第二の電極が実質的に直接に前記燃焼排ガ
スに接しており、前記被測定ガス判定手段が該第二の電
極と前記固体電解質を介して電気化学的に接続される基
準酸素分圧の基準ガスに接する第三の電極とからなる第
二の電気化学的素子を含み、前記雰囲気制御手段が前記
第一の電極と前記固体電解質を介して電気化学的に接続
される該第三の電極とからなる第三の電気化学的素子を
含む特許請求の範囲第１０項乃至第１２項の何れかに記
載の空燃比検出装置。
（１４）前記第二の電極が基準酸素分圧の基準ガスに接
しており、前記被測定ガス判定手段が、該第二の電極と
前記固体電解質を介して電気化学的に接続される、実質
的に直接に前記燃焼排ガスに接する第三の電極とからな
る第四の電気化学的素子を含み、且つ前記雰囲気制御手
段が前記第一の電気化学的素子を含む特許請求の範囲第
１０項乃至第１２項の何れかに記載の空燃比検出装置。
（１５）前記被測定ガス判定手段が、前記固体電解質と
、該固体電解質に接して設けられた、前記第一の電極と
略同一の雰囲気に接する第三の電極と、基準酸素分圧の
基準ガスに接する第四の電極とからなる第五の電気化学
的素子を含み、前記第二の電極が実質的に直接に前記燃
焼排ガスに接しており、且つ前記雰囲気制御手段が前記
第一の電気化学的素子を含む特許請求の範囲第１０項乃
至第１２項の何れかに記載の空燃比検出装置。
（１６）前記被測定ガス判定手段が、前記固体電解質と
分離した第二の固体電解質と、実質的に直接に前記燃焼
排ガスに接する第三の電極と、基準酸素分圧の基準ガス
に接する第四の電極とからなる第六の電気化学的素子を
含み、前記第二の電極が実質的に直接に前記燃焼排ガス
に接しており、且つ前記雰囲気制御手段が前記第一の電
気化学的素子を含む特許請求の範囲第１０項乃至第１２
項の何れかに記載の空燃比検出装置。