JPS6228860B2 - - Google Patents
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- JPS6228860B2 JPS6228860B2 JP53136854A JP13685478A JPS6228860B2 JP S6228860 B2 JPS6228860 B2 JP S6228860B2 JP 53136854 A JP53136854 A JP 53136854A JP 13685478 A JP13685478 A JP 13685478A JP S6228860 B2 JPS6228860 B2 JP S6228860B2
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- Japan
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- regulating
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、内燃機関の排気ガスにさらされてい
るイオン伝導性固体電解質を有するガス測定ゾン
デを備え、該測定ゾンデの出力信号が燃料空気混
合比を制御するめの制御信号を送出する比較装置
を用いて監視される内燃機関に供給される燃料空
気混合気を調整する調整装置に関する。固体電解
質と多孔性の白金から成る電極とを有する測定ゾ
ンデの出力電圧は、このゾンデが例えば内燃機関
の排気ガスのO2成分の検出に用いられる時は、
空気過剰率が１の場合に電位の跳躍的変化が生ず
ること、さらにその出力電力が著しく温度に依存
することは知られている。
るイオン伝導性固体電解質を有するガス測定ゾン
デを備え、該測定ゾンデの出力信号が燃料空気混
合比を制御するめの制御信号を送出する比較装置
を用いて監視される内燃機関に供給される燃料空
気混合気を調整する調整装置に関する。固体電解
質と多孔性の白金から成る電極とを有する測定ゾ
ンデの出力電圧は、このゾンデが例えば内燃機関
の排気ガスのO2成分の検出に用いられる時は、
空気過剰率が１の場合に電位の跳躍的変化が生ず
ること、さらにその出力電力が著しく温度に依存
することは知られている。
そのため、ゾンデの温度上昇の際の出力電圧を
監視し、さらに利用できるゾンデ出力信号が現わ
れた時にはじめてこの信号を制御量として評価す
るようにした種々の装置が提案されている。他の
装置では、比較装置の基準電圧をゾンデ出力電圧
の通常のレベルに合わせて、これにより温度変化
に殆んど影響されない制御信号を形成できるよう
にしている。しかし上述の諸装置の使用範囲は実
質的には測定ゾンデの温度上昇時を対象としてい
る。
監視し、さらに利用できるゾンデ出力信号が現わ
れた時にはじめてこの信号を制御量として評価す
るようにした種々の装置が提案されている。他の
装置では、比較装置の基準電圧をゾンデ出力電圧
の通常のレベルに合わせて、これにより温度変化
に殆んど影響されない制御信号を形成できるよう
にしている。しかし上述の諸装置の使用範囲は実
質的には測定ゾンデの温度上昇時を対象としてい
る。
これに反し本発明の特許請求の範囲第１項に記
載した特徴を有する装置の利点としては、測定ゾ
ンデの申し分ない機能を動作温度上昇の際にも監
視できること、および動作時間がかなり経過した
後にはじめて現われる誤特性を検出できることで
ある。そのため、本発明により測定ゾンデの制御
された出力信号により、極めて正確でかつ比較的
長時間にわたり確実な調整を行なうことができ
る。更に本発明によればゾンデ出力電圧が補正さ
れる。例えば特性曲線全体をシフトするようにす
れば、極めて有利である。
載した特徴を有する装置の利点としては、測定ゾ
ンデの申し分ない機能を動作温度上昇の際にも監
視できること、および動作時間がかなり経過した
後にはじめて現われる誤特性を検出できることで
ある。そのため、本発明により測定ゾンデの制御
された出力信号により、極めて正確でかつ比較的
長時間にわたり確実な調整を行なうことができ
る。更に本発明によればゾンデ出力電圧が補正さ
れる。例えば特性曲線全体をシフトするようにす
れば、極めて有利である。
本発明の、ガス測定ゾンデ出力信号と該出力信
号に並列な関係にある、所定のゾンデ出力電圧に
相応する基準電圧とを比較する比較器は、有利な
実施例によれば、基準電圧とゾンデ出力側との間
に接続された、電圧に依存する抵抗、例えば基準
電圧からガス測定ゾンデに対して順方向に接続さ
れたダイオードである。
号に並列な関係にある、所定のゾンデ出力電圧に
相応する基準電圧とを比較する比較器は、有利な
実施例によれば、基準電圧とゾンデ出力側との間
に接続された、電圧に依存する抵抗、例えば基準
電圧からガス測定ゾンデに対して順方向に接続さ
れたダイオードである。
内燃機関の燃焼室へ供給される燃料混合気の燃
料―空気混合比を極めて正確に調整するため、公
知のように酸素測定ゾンデが用いられる。このゾ
ンデは内燃機関の排気ガス系の中に挿入されてお
り、燃料―空気比調整装置に対する制御信号を送
出する。
料―空気混合比を極めて正確に調整するため、公
知のように酸素測定ゾンデが用いられる。このゾ
ンデは内燃機関の排気ガス系の中に挿入されてお
り、燃料―空気比調整装置に対する制御信号を送
出する。
この種の測定ゾンデは固体電解質によるイオン
伝導の原理により、基準媒体に対する被測定媒体
の酸素の分圧の差にもとづいて動作する。この場
合固体電解質は、多孔性白金によりコーテイング
された細い管の形状を有する。この多孔性白金は
排気ガスに対して露出され接触部材として用いら
れる。
伝導の原理により、基準媒体に対する被測定媒体
の酸素の分圧の差にもとづいて動作する。この場
合固体電解質は、多孔性白金によりコーテイング
された細い管の形状を有する。この多孔性白金は
排気ガスに対して露出され接触部材として用いら
れる。
排気ガス中の酸素が不足から過剰へ移行する場
合、すなわち内燃機関へ供給される燃料／空気混
合気の空気過剰率が１となる場合に、ゾンデ出力
電圧は跳躍的に変化する。この場合ゾンデ出力信
号の特性曲線は、実質的にネルンストの式Ｅ＝
RT／Ｋ・1n（P1／P2）に従がう。この場合はＥ
はmVで表わした出力電圧、Ｒは熱力学的定数、
Ｔは絶対温度、Ｋは実効定数、P1は基準系の酸素
の分圧、P2は被測定媒体すなわち排気ガス中の酸
素の分圧を表わす。この式から、ゾンデ出力電圧
は温度に依存することがわかる。
合、すなわち内燃機関へ供給される燃料／空気混
合気の空気過剰率が１となる場合に、ゾンデ出力
電圧は跳躍的に変化する。この場合ゾンデ出力信
号の特性曲線は、実質的にネルンストの式Ｅ＝
RT／Ｋ・1n（P1／P2）に従がう。この場合はＥ
はmVで表わした出力電圧、Ｒは熱力学的定数、
Ｔは絶対温度、Ｋは実効定数、P1は基準系の酸素
の分圧、P2は被測定媒体すなわち排気ガス中の酸
素の分圧を表わす。この式から、ゾンデ出力電圧
は温度に依存することがわかる。
この場合出力電圧は例えば動作温度が上昇した
状態では、第１図の特性曲線によれば、薄い混合
気の場合は100mV以下であり、濃い混合気の場
合は900mV以上である。
状態では、第１図の特性曲線によれば、薄い混合
気の場合は100mV以下であり、濃い混合気の場
合は900mV以上である。
酸素ゾンデが冷えている状態では内部抵抗が極
めて高く、調整に対して十分な電圧信号例えば明
瞭な電圧の跳躍的変化がもはや得られない。内燃
機関を有する自動車の運転の場合有害ガスの放出
限界を維持するためには燃料混合気の組成を、す
べての運転範囲において排気ガス中の有害物質の
生成を考慮して、最適の範囲に保つことが必要で
ある。そのためすべての運転範囲において常に作
動する、正確な調整に対する必要性が極めて大き
い。この種の調整に対しては上述の公知の構成の
酸素ゾンデが最適のものとして示されている。酸
素測定ゾンデの温度上昇の際の欠点ができるだけ
小さくなるようにし、かつ酸素ゾンデをできるだ
け早期に、酸素ゾンデおよび内燃機関の動作温度
に達する前にも使用できるようにするため、一連
の監視―調整装置が開発されてきた。
めて高く、調整に対して十分な電圧信号例えば明
瞭な電圧の跳躍的変化がもはや得られない。内燃
機関を有する自動車の運転の場合有害ガスの放出
限界を維持するためには燃料混合気の組成を、す
べての運転範囲において排気ガス中の有害物質の
生成を考慮して、最適の範囲に保つことが必要で
ある。そのためすべての運転範囲において常に作
動する、正確な調整に対する必要性が極めて大き
い。この種の調整に対しては上述の公知の構成の
酸素ゾンデが最適のものとして示されている。酸
素測定ゾンデの温度上昇の際の欠点ができるだけ
小さくなるようにし、かつ酸素ゾンデをできるだ
け早期に、酸素ゾンデおよび内燃機関の動作温度
に達する前にも使用できるようにするため、一連
の監視―調整装置が開発されてきた。
しかし上述の欠点のほかに、酸素測定ゾンデの
出力信号は動作温度の上昇した状態においても、
ゾンデの老化に起因する種々の影響を受ける。こ
の種の老化により例えばゾンデ出力信号の利用さ
れる電圧跳躍的変化が低下する。このことはとく
は多孔性白金層のよごれと作用の低下に起因する
ものである。さらに酸素測定ゾンデのかなりの動
作時間の後では出力信号が変動する。上述の酸素
測定ゾンデの場合ゾンデ特性曲線の電位全体が負
の値の方向へシフトされる。このことは第１図に
おいて破線で示されてる。
出力信号は動作温度の上昇した状態においても、
ゾンデの老化に起因する種々の影響を受ける。こ
の種の老化により例えばゾンデ出力信号の利用さ
れる電圧跳躍的変化が低下する。このことはとく
は多孔性白金層のよごれと作用の低下に起因する
ものである。さらに酸素測定ゾンデのかなりの動
作時間の後では出力信号が変動する。上述の酸素
測定ゾンデの場合ゾンデ特性曲線の電位全体が負
の値の方向へシフトされる。このことは第１図に
おいて破線で示されてる。
通常は酸素測定ゾンデの電圧の跳躍的変化は空
気過剰率＝１の場合に限界値スイツチにより検出
され、このスイツチの限界値電圧は電圧の跳躍的
変化の中央部にある。そのため前記の変動により
限界値スイツチの出力側には、特性曲線の変動の
程度に応じて誤差のある制御信号が形成される。
それ故この制御信号を処理する調整は、もはや正
確な動作を行なわず、さらには完全に動作しなく
なることがあり得る。
気過剰率＝１の場合に限界値スイツチにより検出
され、このスイツチの限界値電圧は電圧の跳躍的
変化の中央部にある。そのため前記の変動により
限界値スイツチの出力側には、特性曲線の変動の
程度に応じて誤差のある制御信号が形成される。
それ故この制御信号を処理する調整は、もはや正
確な動作を行なわず、さらには完全に動作しなく
なることがあり得る。
次に本発明の実施例について図面を用いて説明
する。
する。
第２図に本発明による、測定ゾンデ出力電圧の
監視装置の回路例が示されている。上述の酸素測
定ゾンデとして、電圧Usを有する電源とゾンデ
の内部抵抗Riとから成る等価回路が示されてい
る。酸素ゾンデの一方の電極は負の給電線と接続
され、他方の電極は限界値スイツチとして構成さ
れている演算増幅器３の反転入力側と接続されて
いる。非反転入力側は抵抗４と５から成る分圧器
を介して、切替限界値を定める安定化された基準
電圧が加えられる。ゾンデ出力信号が切替限界値
を上回るか下回るかに応じて、演算増幅器の出力
側には低い電圧レベルあるいは高い電圧レベルの
制御信号が現われる。この制御信号は後置接続さ
れている調整装置７により、この調整装置に後置
接続された燃料／空気比―制御装置８に対する制
御信号に形成され、内燃機関１１へ導びかれる燃
料―空気混合気が調整される。
監視装置の回路例が示されている。上述の酸素測
定ゾンデとして、電圧Usを有する電源とゾンデ
の内部抵抗Riとから成る等価回路が示されてい
る。酸素ゾンデの一方の電極は負の給電線と接続
され、他方の電極は限界値スイツチとして構成さ
れている演算増幅器３の反転入力側と接続されて
いる。非反転入力側は抵抗４と５から成る分圧器
を介して、切替限界値を定める安定化された基準
電圧が加えられる。ゾンデ出力信号が切替限界値
を上回るか下回るかに応じて、演算増幅器の出力
側には低い電圧レベルあるいは高い電圧レベルの
制御信号が現われる。この制御信号は後置接続さ
れている調整装置７により、この調整装置に後置
接続された燃料／空気比―制御装置８に対する制
御信号に形成され、内燃機関１１へ導びかれる燃
料―空気混合気が調整される。
酸素測定ゾンデの出力側にはさらに、電圧に依
存する抵抗がダイオード１４の形で接続されてい
る。ダイオード１４の陽極は基準電圧源１５と接
続されている。この場合も安定化された電圧が必
要とされる。
存する抵抗がダイオード１４の形で接続されてい
る。ダイオード１４の陽極は基準電圧源１５と接
続されている。この場合も安定化された電圧が必
要とされる。
電圧源１５のレベルは次のように設定される。
即ちダイオード１４の順方向電圧を考慮してその
陰極には、監視される酸素測定ゾンデの出力電圧
の最小値に等しい電圧が加えられるようにする。
酸素測定ゾンデの出力電圧が特性曲線の変動のた
めこの最小値を下回ると、ダイオードを介して、
偏差に応じて酸素ゾンデに電流が供給される。そ
の結果酸素測定ゾンデの出力電圧は再び最初の値
に戻る。このことは特性曲線全体に対してあては
まる。
即ちダイオード１４の順方向電圧を考慮してその
陰極には、監視される酸素測定ゾンデの出力電圧
の最小値に等しい電圧が加えられるようにする。
酸素測定ゾンデの出力電圧が特性曲線の変動のた
めこの最小値を下回ると、ダイオードを介して、
偏差に応じて酸素ゾンデに電流が供給される。そ
の結果酸素測定ゾンデの出力電圧は再び最初の値
に戻る。このことは特性曲線全体に対してあては
まる。
ダイオードの代りに他の電圧に依存する抵抗あ
るいは半導体を用いることもできる。この場合こ
れらの素子は、ゾンデの出力電圧の低下を検出し
偏差に応じてゾンデに電流を供給する比較装置と
して用いられる。反対に特性曲線が高すぎる電位
におかれると、酸素測定ゾンデから電流が取り出
されることにより、低下される。この場合基準電
圧源はゾンデ出力側における所望の最大電圧より
も、ダイオードの順方向電圧だけ相応に低い値に
保持される。出力電圧が上昇すると、例えば逆方
向に極性づけられているダイオードを介して、第
２図の実施例の場合のように、電流がゾンデか
ら、所望の最大電圧値からの偏差に応じて取り出
される。これによりゾンデの出力電圧すなわち特
性曲線全体が、再び所望の最初の値へ戻される。
この装置によりゾンデ出力電圧が申し分なく監視
され所望の限界内に保持される。
るいは半導体を用いることもできる。この場合こ
れらの素子は、ゾンデの出力電圧の低下を検出し
偏差に応じてゾンデに電流を供給する比較装置と
して用いられる。反対に特性曲線が高すぎる電位
におかれると、酸素測定ゾンデから電流が取り出
されることにより、低下される。この場合基準電
圧源はゾンデ出力側における所望の最大電圧より
も、ダイオードの順方向電圧だけ相応に低い値に
保持される。出力電圧が上昇すると、例えば逆方
向に極性づけられているダイオードを介して、第
２図の実施例の場合のように、電流がゾンデか
ら、所望の最大電圧値からの偏差に応じて取り出
される。これによりゾンデの出力電圧すなわち特
性曲線全体が、再び所望の最初の値へ戻される。
この装置によりゾンデ出力電圧が申し分なく監視
され所望の限界内に保持される。
第３図はもう１つの実施例を示す。この場合ダ
イオード１４の温度依存性が補償される。この場
合も電圧源１と抵抗Riとは酸素ゾンデの等価回
路を表わす。酸素ゾンデは一方では負の給電線と
接続され、他方では演算増幅器３の反転入力側と
接続されている。演算増幅器には、燃料／空気比
―制御装置に対して制御信号を発生する調整装置
７が後置接続されている。燃料／空気比―制御装
置により、内燃機関１１に対する燃料と空気の供
給が制御される。非反転入力側は、抵抗４と５か
ら成る分圧器の中間タツプと接続されている。こ
の分圧器は正の給電線と負の給電線との間に接続
されている。安定化のために分圧器と並列にツエ
ナダイオード１７が接続されている。これにより
安定化された電圧により、抵抗１８と１９から成
る分圧器が給電される。この分圧器の中間タツプ
２０と酸素測定ゾンデの出力側との間には、この
ゾンデに対して電流の流れる方向にダイオード１
４が接続されている。中間タツプ２０と負の給電
線との間にはさらに、電流の流れる方向に補償ダ
イオード２１が挿入接続されている。これによ
り、ダイオード１４におけるダイオードの順方向
電圧の温度変化が補償される。
イオード１４の温度依存性が補償される。この場
合も電圧源１と抵抗Riとは酸素ゾンデの等価回
路を表わす。酸素ゾンデは一方では負の給電線と
接続され、他方では演算増幅器３の反転入力側と
接続されている。演算増幅器には、燃料／空気比
―制御装置に対して制御信号を発生する調整装置
７が後置接続されている。燃料／空気比―制御装
置により、内燃機関１１に対する燃料と空気の供
給が制御される。非反転入力側は、抵抗４と５か
ら成る分圧器の中間タツプと接続されている。こ
の分圧器は正の給電線と負の給電線との間に接続
されている。安定化のために分圧器と並列にツエ
ナダイオード１７が接続されている。これにより
安定化された電圧により、抵抗１８と１９から成
る分圧器が給電される。この分圧器の中間タツプ
２０と酸素測定ゾンデの出力側との間には、この
ゾンデに対して電流の流れる方向にダイオード１
４が接続されている。中間タツプ２０と負の給電
線との間にはさらに、電流の流れる方向に補償ダ
イオード２１が挿入接続されている。これによ
り、ダイオード１４におけるダイオードの順方向
電圧の温度変化が補償される。
第１図は酸素測定ゾンデの、動作開始時および
動作時間経過後の出力電圧経過を表わす線図、第
２図は本発明の第１実施例、第３図は第２実施例
を示す回路略図である。 １，Ri…酸素測定ゾンデ、１５…基準電圧
源、３…演算増幅器、４，５…分圧器、７…調整
装置、８…燃料／空気比―制御装置、１１…内燃
機関。
動作時間経過後の出力電圧経過を表わす線図、第
２図は本発明の第１実施例、第３図は第２実施例
を示す回路略図である。 １，Ri…酸素測定ゾンデ、１５…基準電圧
源、３…演算増幅器、４，５…分圧器、７…調整
装置、８…燃料／空気比―制御装置、１１…内燃
機関。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の排気ガスにさらされている、イオ
ン伝導性固体電解質を有するガス測定ゾンデを備
え、該測定ゾンデの出力信号が燃料空気混合比を
制御するための制御信号を送出する比較装置を用
いて監視される、内燃機関に供給される燃料空気
混合気を調整する調整装置において、前記ガス測
定ゾンデ出力信号は、該出力信号に並列な関係に
ある、所定のゾンデ出力電圧に相応する基準電圧
と、比較器を用いて比較されかつ実際のゾンデ出
力電圧が所定のゾンデ出力電圧と前以つて決めら
れた方向において異なつている場合、前記比較器
によつて付加的な、ゾンデに加わる電流が制御さ
れるようにしたことを特徴とする燃料空気混合気
を調整する調整装置。 ２ 比較器が、基準電圧とゾンデ出力側との間に
接続された、電圧に依存する抵抗１４である特許
請求の範囲第１項記載の燃料空気混合気を調整す
る調整装置。 ３ 比較器として、基準電圧からガス測定ゾンデ
に対して順方向に接続された結合ダイオードが用
いられる特許請求の範囲第２項記載の燃料空気混
合気を調整する調整装置。 ４ 基準電圧が、所定のゾンデ出力電圧とは、ダ
イオードの順方向電圧だけ異なる特許請求の範囲
第３項記載の燃料空気混合気を調整する調整装
置。 ５ 比較器の温度依存性に対する補償回路が設け
られている特許請求の範囲第１項から第４項まで
のいずれか１項記載の燃料空気混合気を調整する
調整装置。 ６ 基準電圧源と所定のゾンデ出力電圧と比較さ
れる電圧レベルの電圧との間に補償ダイオード２
１が、ダイオード１４の順方向と同じ方向に設け
られている特許請求の範囲第５項記載の燃料空気
混合気を調整する調整装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772750478 DE2750478C2 (de) | 1977-11-11 | 1977-11-11 | Einrichtung zur Korrektur der Ausgangsspannungskennlinie einer Sauerstoffmeßsonde mit einem ionenleitenden Festelektrolyten |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5476290A JPS5476290A (en) | 1979-06-18 |
| JPS6228860B2 true JPS6228860B2 (ja) | 1987-06-23 |
Family
ID=6023520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13685478A Granted JPS5476290A (en) | 1977-11-11 | 1978-11-08 | Device for estimating output signal of measuring sonde having ionntransmitting solid electrolyte |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5476290A (ja) |
| DE (1) | DE2750478C2 (ja) |
| FR (1) | FR2408835A1 (ja) |
| GB (1) | GB1588667A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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