JPS6293649A - 酸素濃度検出装置 - 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】 炎五斑１ 本発明はエンジン排気ガス等の気体中の酸素濃度を検出
する酸素濃度検出装置に関する。

１１及薯 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的として
、排気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出結果に応じ
てエンジンへの供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィ
ードバック制御する空燃比制御装置がある。

このような空燃比制御Ｉ装Ｕに用いられる酸素濃度検出
装置として被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発
生するものがある。例えば、平板状の酸素イオン伝導性
固体電解質部材の両生面に電極対を設けて固体電解質壁
祠の一方の電極面が気体滞留室の一部をなしてその気体
滞留室が被測定気体と導入孔を介して連通ずるようにし
た限界電流方式の酸１Ａ１１１度検出装置が特開昭５２
−７２２８６号公報に開示されている。この酸素濃度検
出装置においては、酸素イオン伝導性固体電解貿部材と
ｊ’ＮＷＡ対とが酸素ポンプ素子として作用して間隙室
側電極が負極になるように電極間に電流を供給すると、
負極面側にて気体滞留室内気体中の酸素ガスがイオン化
して固体電解質部材内を正極面側に移動し正極面から酸
素ガスとしで放出される。

このときの電極間に流れ（りる限界電流値は印加電圧に
拘らずほぼ一定となりかつ被測定気体中の酸素濃度に比
例するのでその限界電流値を検出すれば被測定気体中の
酸素濃度を測定することができる。しかしながら、かか
る酸素濃度検出装置を用いて空燃比を制御する場合に＋
３１気ガス中の酸素濃度からは混合気の空燃比が理論空
燃比よりリーンの範囲でしか酸素濃度に比例した出力が
得られないので目標空燃比をリッチ領域に設定した空燃
比制御は不可能であった。また空燃比がリーン及びリッ
プ領域にて排気ガス中のＭ−Ａｉ１度に比例した出力が
得られる酸素濃度検出装置どしては２つの平板状の酸素
イオン伝導性固体電解質部材各々に電極対を設けて２つ
の固体電解質部材の−ｈの電極面各々が気体滞留室の一
部をなしてその気体滞留室が被測定気体と導入孔を介し
Ｃ連通し一方の固体電′ｆＩ質部材の使方の電極面が大
気窄に面するようにした装置が特開昭５９−１９２９５
５Ｑに開示されている。この酸素濃度検出装置において
は一方の酸素イオン伝導性固体電解質部材と電極対とが
酸素濃度比検出電池素子としてｎ用し他方の酸素イオン
伝導性固体電解質８と電極対とが酸素ポンプ素子として
作用する°ようになっている。

酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧
以上のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室
側電極に向−）て移ｆｈするように電流を供給し、酸素
濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧以下
のとき酸素ポンプ木子内を酸素イオンが気体滞留室側と
は反対側の電極に向って移動するように電流を供給する
ことによりリーン及びリッチ領域の空燃比にａ３いて電
流値は酸素濃度に比例するのである。しかしながら、か
かる酸素濃度検出装置に４３いては、リッチ・側とり一
ン側とでは酸素濃度検出特性が異なり、広領域において
直線性の良好な酸素濃度検出出力が１９られないのでリ
ッチ側又はリーン側のＭ索ａｌｆ検出出力を補正しなり
ればならず空燃比制御が複雑になるという問題点があっ
た。

ｌ匪立鳳Ｉ そこで、本発明の目的は空燃比のリーン及びリッチ領域
に渡って良好な直線性にて酸素濃度検出出力を（ｑるこ
とができる酸素ｍ度検出装置を提供することである。

本発明の酸素濃度検出装置は各々が酸素イオン伝導性固
体電解質壁部をイｊする第１及び第２気体Ｒ留室を形成
する基体と、基体内において第１気体滞留室の電解質壁
部の内外壁面上にこれを挟んで対向するが如く設けられ
た２つの第１電極対と、基体内において第２気体滞留室
の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟ｌυで対向するが
如く設けられた２つの第２電極対と、基体の外壁面上に
設けられた１対のヒータ素子と、第１気体滞留室と外部
とを連通せしめる第１気体拡散制限下段と、第１気体滞
留室と第２気体滞留室とを連通せしめる第２気体拡散制
限手段とを含むことを特徴としている。

笈−塵一上 以下、本発明の実施例を図面をネさ照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明による酸素濃度検出装置を用
いた空燃比制御装置を示している。本装置においては、
はぼ立方体状の酸素イオン伝導性固体電解質部材１が設
けられている。酸素イオン伝導性固体電解質部材１内に
は第１及び第２気体滞留室２，３が形成されている。第
１気体滞留室２は固体電解質部材１外部から被測定気体
のυ１気ガスを導入する導入孔４に連通し、導入孔４は
内燃エンジンの排気管（図示ゼず）内において＋Ｊｌ気
ガスが第１気体滞留室２内に流入し易いように位置され
る。第１気体Ｎｔｌｌ室２と第２気体）（１１留室３と
の間の壁部には連通孔５が形成され、第２気体′ａ留室
３内に排気ガスが導入孔４、第１気体浦留室３、そして
連通孔５を介して導入されるようになっている。また酸
素イオン伝導性固体電解質部材１には外気等を導入する
参照気体室６が第１及び第２気体滞留室２．３と壁を隔
てるように形成されている。第１及び第２気体滞留室２
．３の参照気体室６とは反対側の壁部内には電極保護孔
７が形成されている。第１気体′ａ留室２と参照気体室
６との間の壁部及び第１気体滞留室２と電極保護孔７と
の間の壁部には電極対１１ａ、１１ｂ。

１２ａ、１２ｂが各々形成され、また第２気体８１留挙
３と参照気体室６との間の壁部及び第２気体滞留室３と
電極保護孔７との間の壁部には電極対１３ａ、１３ｂ、
１４ａ、１４ｂが各々形成すしている。固体電解質部材
１及び電極対１１ａ、１１ｂが第１酸素ポンプ素子１５
として、固体電解質部材１及び電極対１２ａ、１２ｂが
第１電池素子１６として各々作用する。また固体電解質
部材１及び電極対１３ａ、１３ｂが第２酸素ポンプ索子
１７として、固体電解質部材１及び電極対１４ａ、１４
ｂが第２電池素子１８として各々作用する。また参照気
体室６の外壁面及び電極保護孔７の外壁面にヒータ素子
１９．２０が各々設けられている。ヒータ素子１９．２
０は電気的に互いに並列に接続されており、第１及び第
２酸素ポンプ素子１５．１７並びに第１及び第２電？Ｉ
！！素子１６゜１８を均等に加熱すると共に固体電解質
部材１内の保温性の向上を図っている。なお、酸素イオ
ン伝導性固体電解質部材１は複数の断片から一体に形成
される。また第１及び第２気体滞留室の壁部を全て酸素
イオン伝導性固体＠ｗ？質から形成する必要はなく、少
なくとも電極対を設ける部分だけがその固体電解質から
なれば良い。

酸素イオン伝導性固体電解質部材１としては、ＺｒＯ２
（二酸化ジルコニウム）が用いられ、電ｆｆ１１１ａな
いし１４ｂとしてはＰｔ（白金）が用いられる。

第１及び第１酸素ポンプ素子１５．１７並びに第１及び
第２電池素子１６．１８には電流供給回路２１が接続さ
れている。第２図に示すように電流供給回路２１は差動
増幅回路２２，２３．電流検出抵抗２４，２５．基準電
圧源２６．２７及び切替回路２８．２９からなる。第１
酸素ポンプ素子１５の外側電極１１ａは切替回路２８の
スイッチ２８ａ、電流検出抵抗２４を介して差動増幅回
路２２の出力端に接続され、内側電極１１ｂは切替回路
２つのスイッチ２９ａを介してアースされるようになっ
ている。第１電池素子１６の外側電極１２ａは差動増幅
回路２２の反転入力端に接続され、内側電極１２ｂは切
替回路２９のスイッチ２９ｂを介してアースされるよう
になっている。

同様に第２酸素ポンプ素子１７の外側電極１３ａは切替
回路２８のスイッチ２８ｂ、電流検出抵抗２５を介して
差動増幅回路２３の出力端に接続され、内側電極１３ｂ
は切替回路２９のスイッチ２９ａを介してアースされる
ようになっている。第２電池素子１８の外側電極１４ａ
は差動増幅回路２３の反転入力端に接続され、内側型８
Ａ１４ｂは切替回路２９のスイッチ２９ｂを介してアー
スされるようになっている。差動増幅回路２２の非反転
入力端には基準電圧源２６が接続され、差動増幅回路２
３の非反転入力端には基準電圧源２７が接続されている
。基準電圧源２６．２７の出力電圧は理論空燃化に相当
する電圧（例えば、０．４Ｖ）である。電流検出抵抗２
４の両端間が第１センサの出力をなし、電流検出抵抗２
５の両端間が第２センザの出力をなしている。電流検出
抵抗２４．２５の両端電圧は差動入力のＡ／Ｄ変換器３
１を介して空燃比制御回路３２に供給され、電流検出抵
抗２４．２５を流れるポンプ電流値１ｐ（１）、Ｉｐ（
２）が空燃比制御回路３２に読み込まれる。空燃比制御
回路３２はマイクロコンピュータからなる。空燃比制御
回路３２にはエンジン回転数、吸気管内絶対圧、冷却水
温等を検出する複数の運転パラメータ検出センサ（図示
せず）が接続されると共に、また駆動回路３３を介して
電磁弁３４が接続されている。電磁弁３４はエンジン気
化器絞り弁下流の吸気マニホールド内に連通ずる吸気２
次空気供給通路（図示せず）に設けられている。また空
燃比制御回路３２は切替回路２８゜２９のスイッチ１昌
動作を制御し、空燃比制御回路３２からの指令に応じて
駆動回路３０が切替回路２８．２９を駆動する。なお、
差動増幅回路２２．２３には正負の電源型１■が供給さ
れる。

−一方、じ−夕素了１９．２０には電流がヒータ電流供
給回路３５から供給されてヒータ素子１９゜２０が発熱
して酸素ポンプ素７−１５．１７及び電池素子１６．１
８を排気ガスより高い適温に加熱する。

かかる々と１成においては、排気管内の排気ガスが導入
孔４から第１気体滞留室２内に流入し拡散する。また第
１気体滞留室２内の排気ガスは連通孔５から第２気体滞
留室３内に流入し拡散する。

切替回路２８．２９に（６いて、第２図の如くスイッチ
２８ａが電極１１ａ＠電流検出抵抗２４に接続し、スイ
ッチ２８ｂが電極１３ａの接続ラインを開放し、スイッ
チ２９　ａ　／）（電極１１ｂをアースしかつ電極１３
ｂの接続ラインを間放し、またスイッチ２９ｂが電極１
２ｂをアースしかつ電極１４ｂの接続ラインを開放する
選択位置にされると、第１センサの選択状態になる。

この第１センサの選択状態には、先ず、エンジン供給混
合気の空燃比がリーン領域のとぎには差動増幅回路２２
の出力レベルが正レベルになり、この正レベル電圧が抵
抗２４及び第１酸素ポンプ素子１５の直列回路に供給さ
れる。にって、第１酸素ポンプ累子１５の電極１１ａ、
１１ｂ間にポンプ電流が流れる。このポンプ電流は電極
１１ａから電極１１ｂに向って流れるので第１気体滞留
室２内の酸素が電極１１ｂにてイオン化して第１酸素ポ
ンプ素子１５内を移動−して電極１１ａから酸素ガスと
して放出され、第１気体滞留室２内の酸素が汲み出され
る。

第１気体滞留室２内の酸素の汲み出しにより第１気体滞
留室２内の排気ガスと参照気体室６内の気体の間に酸素
濃度差が生ずる。この酸素濃度差によって電池素子１６
の電極１２ａ、１２ｂ間に電圧Ｖｓが発生する。この電
圧Ｖｓは差動増幅回路２２の反転入力端に供給される。

差動増幅回路２２の出力電圧は電圧Ｖｓと基準電圧源２
６の出力電圧Ｖ　ｒ　＋　との差電圧に比例した電圧と
なるのでポンプ電流（直は排気ガス中の酸素濃度に比例
する。

リップ領域の空燃比のときには゛電圧Ｖｓが基準電圧源
２６の出力電圧Ｖｒ＋を越える。よって、差動増幅回路
２２の出力レベルが正レベルから負レベルに反転する。

この低レベルにより第１酸素ポンプ素子１５の電極１１
ａ、１１ｂ間に流れるポンプ電流が減少し、電流方向が
反転する。すなわら、ポンプ電流は電極１１ｂから電極
１１ａ方向に流れるので外部の酸素が電極１１ａにてイ
オン化して第１酸素ポンプ素子１５内を移動して電極１
１ｂから酸素ガスとして第１気体滞留室２内に放出され
、Ａ！県が第１気体滞留室２内に汲み込まれる。従って
、第１気体滞留室２内の酸素濃度が常に一定になるよう
にポンプ電流を供給することにより酸素を汲み込んだり
、汲み出したりづ゛るのでポンプ電流値１ｐ及び差動増
幅回路２２の出力電圧はリーン及びリッチ領域にて排気
ガス中の酸素濃度に各々比例するのである。第３図の実
線ａはそのポンプ電流値１ｐを示している。

ポンプ電流１１１１　［ρは電荷をｅ、導入孔４による
排気ガスに対する拡散係数をσ０．朗気ガス中の酸素濃
度をｐＯｅｘｉｌ、第１気体滞留室２内の酸素濃度をＰ
ｏＶとすると、次式の如くで表ねりことができる。

Ｉｐ　＝４ｅｃｒｏ　（ＰｏｅＸｈ　−ＰｏＶ　）　−
−（１）ここで、拡散係数σ０は導入孔４の面積を△、
ボルツマン定数をｋ、絶対温度をＴ、導入孔４の長さを
９、拡散定数をＤとすると、次式の如く表わすことがで
きる。

σｏ＝Ｄ−Ａ／ｋＴＱ　　・・・・・１２＞次に、スイ
ッチ２８ａが電極１１ａの接続ラインを開放し、スイッ
チ２８ｂが電極１３ａを電流検出抵抗２５に接続し、ス
イッチ２９ａが電極１３ｂをアースしかつ電極１１ｂの
接続ライン４開放し、またスイッチ２９ｂが電極１４ｂ
をアースしかつ電極１２ｂの接続ラインを開放する選択
位置にされると、第２センサの選択状態となる。

この第２センサの選択状態には上記した第１センザの選
択状態と同様の動作により第２気体滞留室３内の酸素濃
度が塁に一定になるようにポンプ電流が第２酸素ポンプ
素了１７の電極１３ａ、１３ｂ間に供給されて酸素が汲
み込まれたり、汲み出されたりするのでポンプ電流値１
ｐ及び差動増幅回路２３の出力電圧はリーン及びリッチ
領域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例するのである
。

この第２センザ選択状態のポンプ電流値１ｐは上記した
式（１）において拡散係数σＯを導入孔４及び連通孔５
によるものとし、またＰｏＶを第２気体滞留室３内の酸
素濃度とすることにより表わされる。ポンプ電流値ＩＰ
の大きさは第４図に示すように空燃比のリーン及びリッ
チ領域において拡散係数σ○の大きさに反比例する拡散
抵抗が大きくなるほど小さくなることが明らかになって
いる。よって、第２センサ選択状態には第１センサ選択
状態よりも拡散抵抗が大となるので第３図の破線すの如
くポンプ電流ＩＵＩｐの大きさはリーン及びリッチ領域
において小さくなり、連通孔５の大きさ及び長さを調整
することにより第３図に示すように第２センサ選択状態
におけるリッチ領域のポンプ電流値特性が第１センサ選
択状態におけるリーン領域のポンプ電流値特性にＩＰ＝
、０にて直線的に連続するのである。また差動増幅回路
２２．２３の出力電圧特性もＯ（Ｖ）にて直線的に連続
したものになる。

このように直線的に連続した出力特性を得るために空燃
比制御回路３２は次の如く動作する。空燃比制御回路３
２は第５図に示すように先ず、第１及び第２センサの選
択状態を表わすフラグＦｓが“１″であるか否かを判別
する（ステップ５１）。Ｆｓ＝Ｏの場合、第１セン＋ｊ
選択状態にあるのでＡ／Ｄ変換器３１から出力される第
１センサのポンプ電流１直■ρ（１）を読み込んでその
ポンプ電流値１ｐ（１）に対応する酸素ｍ度検出出力値
Ｌ０２が差動増幅回路２２の出力電圧Ｖｓ＋の０〔■〕
に対応する基準値１　ｒｅｆｏ以上であるか否かを判別
する（ステップ５２）。Ｌ、０２≧ｌ−ｒ＋Ｊｏ（Ｖｓ
＋≧Ｏ）ならば、リーン領域であるので第１セン１ノー
選択状態が継続され、Ｌｏ　ｚ　＜　ｌｒ＋Ｊｏ　（Ｖ
ｓ　＋　＜０）ならば、リッチ領域であるので第２セン
ザ選択指令を駆動回路３０に対して発生しくステップ５
３）、第２センサが選択されたことを表わすためにフラ
グＦｓに′１″がセットされる（ステップ５４）。一方
、Ｆｓ＝１の場合、第２セン＋ｊ選択状態にあるのでＡ
／Ｄ変換器３１から出力される第２センリのポンプ電流
値１ｐ（２）を読み込んでそのポンプ電流値Ｉｐ（２）
に対応する酸素濃度検出出力値しｏ２が差動増幅回路２
３の出力電圧ＶＳ２の０（Ｖ）に対応する基準値１　ｒ
ｅｆｏ以下であるか否かを判別する（ステップ５５）。

［，０２≦１ｒｃｆｏ（Ｖｓｚ≦Ｏ）ならば、リッチ領
域であるので第２１？ンサ選択状態が継続され、１０２
＞１ｒｅｆｏ（Ｖｓ　２　＞ｏ＞ならば、リーン領域で
あるので第１センサ選択指令を駆動回路３０に対して発
生しくステップ５６）、第１センサが選択されたことを
表わすために７ラグＦｓに０”がセットされる（ステッ
プ５７）。駆動回路３０は第１センサ選択指令に応じて
スイッチ２８ａ、２８ｂ。

２９ａ、２９ｂを上記した第１センサ選択位置に駆動し
、その駆動状態は第２センサ選択指令が空燃比制御回路
３２から供給されるまで維持される。

また第２センザ選択指令に応じてスイッチ２８ａ。

２８ｂ、２９ａ、２９ｂを上記した第２センサ選択位置
に駆動し、その駆動状態は第１センサ選択指令が空燃比
制御回路３２から供給されるまで維持される。このよう
に第１又は第２センサを選択すると、空燃比制御回路３
２はＡ／Ｄ変換器３１から出力される第１又は第２セン
ナの酸素濃度検出出力値ＬＯ２が目標空燃比に対応する
目標直しｒｅｔより大であるか否かを判別する（ステッ
プ５８）。ＬＯ２≦Ｌ　ｒｅｆならば、供給混合気の空
燃比がリッチであるので駆動回路３３に対して電磁弁３
４の開弁駆動指令を発生しくステップ５つ）、１−（，
２〉１ｒｅｒならば、供給混合気の空燃比がリーンであ
るので駆動回路３３に対して電磁弁３４の開弁駆動停止
指令を発生する（ステップ６０）。

駆動回路３３は開弁駆動指令に応じて電磁弁３４を開弁
駆動して２次空気をエンジン吸気ン二ホールド内に供給
することにより空燃比をリーン化させ、開弁駆動停止指
令に応じて電磁弁３４の開弁駆動を停止して空燃比をリ
ッチ化させる。かかる動作を所定周期毎に繰り返し実行
することにより供給混合気の空燃比を目標空燃比に１＋
’ｌ　ＩＩＩ　７ｊるのである。なお、ステップ５２．
５５においては基準（直１　ｒｅｆＯｌすなわら電圧Ｖ
ｓｔ、Ｖｓ２の判別基準電圧が共に０（Ｖ）に設定され
ているが、ヒスプリシスを持たせるために電圧Ｖｓ＋の
判別基準電圧を０〔ｖ〕より若干小さく設定し、ＶＳ２
の判別す準電圧を０（Ｖ）より若干人きく設定しても良
い。

第６図は第１図及び第２図示した本発明による酸素濃度
検出装置を用いた空燃比制御回路３２の他の動作フ１」
−を示している。この場合、空燃比制御回路３２は、先
ず、エンジンが過渡運転状態であるか否かを複数の運転
パラメータ検出センサの出力レベルに応じて判別する（
ステップ６１）。

加速等の過渡運転状態には応答性の向上のために第１セ
ンリ選択指令を駆動回路３０に対して発生しくステップ
６２）、第１センザが選択されたことを表わすために７
ラグＦｓに０″がヒツトされる（ステップ６３）。次い
で、Ａ／Ｄ変換器３１から出力される第１センリのポン
プ電流値１ｐ（１）を読み込んでそのポンプ電流（ｉ／
ｉ　ｌρ（１）に対応する酸素濃度検出出力値１−０２
が上限値１−ト（より人であるか、又は上限値Ｌ１より
小であるか否かを判別する（ステップ６４．６５）。１
−Ｌ≦Ｌｏ２≦１．−　Ｈならば、供給混合気の空燃比
が超り一ン、又超リッチでイ〕ないので第１ゼン９−の
酸素濃度検出出力値Ｌｏ２が理論空燃比より小なるリッ
チ目ビス空燃比に対応する目標値ｌ　ｒｅＮより人であ
るか否かを判別するくステップ６６）。Ｌｏ２≦１「ｅ
Ｎならば、供給混合気の空燃比がリップ［１偉空燃比よ
りリッチであるので駆動回路３３に対して電磁弁３４の
開弁駆動指令を発生しくステップ６７）、ＬＯ，！　＞
Ｌｒ＋４１ならば、供給混合気ノ空燃比がリッヂ目標空
燃比よりリーンであるので駆動回路３３に対して電磁弁
３４の開弁駆動停止指令を発生する（ステップ６８）。

一方、過渡運転状態ではないときには１ンジンが定常運
転状態であるか否かを複数の運転パラメータ検出セン］
プの出力レベルに応じて判別Ｘする（ステップ６９）、
、定常運転状態にはす１気浄化付能の向上のために精密
な空燃比制御が望ましいので第２センサ選択指令を駆動
回路３０に対して発生しくステップ７０）、第２センサ
が選択されたことを表わすためにフラグＦｓに“′１゛
°がセットされる（ステップ７１）、上記したステップ
６４゜６５においてＬＯ２＜ＬＬ、又はｔ、ｏ２＞Ｌ、
＋ならば、超リーン又は超リッチであるのでブラックニ
ング現栄の発生を防止するためにステップ７０を実行し
て第２センザを選択する。次いで、Ａ／Ｄ変換器３１か
ら出力される第２センリのポンプ電流性１ｐ（２）を読
み込んでそのポンプ電流値ＩＰ（２）に対応する酸素濃
度検出出力値１−０２が理論空燃比より大なるリーン目
標空燃比に対応する目標ＩＩＩ　ｌ−ｒｅｒ２より大で
あるか否かを判別する（ステップ７２〉。ＬＯ２≦１−
ｒｅｆ２ならば、供給混合気の空燃比がリーン目標空燃
比よりリッヂであるので駆動回路３３に対して電磁弁３
４の開弁駆動指令を光１しくステップ６７）　、ｉｏ　
２　＞１−ｒｅｒ２ならば、供給混合気の空燃比がリー
ン目標空燃比よりリーンであるので駆動回路３３に対し
て電磁弁３４の開弁駆動停止指令を発生する〈ステップ
６８）。

定常運転状態で４にいときにはフラグＦｓが”　ｏ　”
であるか否かを判別する（ステップ７３）、、Ｆｓ＝０
ならば、ステップ６４を実行し、Ｆｓ＝１ならば、ステ
ップ７２を実行する。

かかる動作を所定因明毎に繰り返し実行することにより
供給混合気の空燃比を過渡運転状態にはリッチ目標空燃
比に制罪し、定常運転状態にはリーン目標空燃比にｉｉ
ｌ制御するのである。

かかる本発明による酸素濃度検出装置においては、第７
図に示すす゛ように導入孔４及び連通孔５による拡散抵
抗が小さくなる（Ｊど空燃比のリツｙ及びリーン領域に
ｔ８いて応答性が良くなるので過渡運転状態に拡散抵抗
の小なる第１センリ−を選択することにより良好な運転
上を確保することができる。

また第８図に示すように拡散抵抗が人なる【、１ど空燃
比のリップ及びリーン領域において酸素濃度検出装置が
小さくイヱる。これは拡散抵抗の人なるほど排気ガス温
度、排気ガスの脈動及び排気ガス流量による影響が小さ
くなるからである。よって、定常運転状態に拡散抵抗の
大なる第２セン号を選択することにより供給混合気の空
燃比を高精度で目標空燃比に制御することができ、排気
浄化性能の向上を図ることができる。

また第９図に示すように所定の運転状態において空燃比
が超リーンのときに拡Ｉｌｌ抵抗が小なるとポンプ電流
がブラックニング現象発生領域の値になる。これは空燃
比が超リッチのときにも同様である。よって、空燃比が
超リーン及び超リッチのときには拡散抵抗の大なる第２
セン勺を選択することによりブラックニング現象の発生
を回避することができ、Ｐｌｉ素ポンプ素子及び電池素
子の急速な劣化を防止することができる。

上記した本発明の実施例においては、第１気体拡散制限
手段として導入孔４が、また第２気体拡散制限手段とし
て連通孔５が用いられているが、これに限らず、第１０
図に示すように第１気体滞留空２内の２つの第１電極対
間にギャップを形成しても良く、またアルミナ（ＡＱ２
０３）雪の多孔質体を導入孔４及び連通孔５に充填し多
孔質拡散層を形成しても良く、更には基体を多孔質材に
よって形成しても良いのである。

また、上記した本発明の実施例においてｔよ、第１又は
第２センサの出力に応じて２次空気を供給することによ
り供給混合気の空燃比を目標空燃比に制御しているが、
これに限らず、第１又は第２センリの出力に応じて燃料
供給８を調整することにより空燃比を制御しても良い。

ｌ且立皇」 以上の如く、本発明のＶ素ａ度検出装置においては、流
入する排気ガス等の被測定気体に対する拡散抵抗が異な
りかつ連通孔等の第２気体拡散制限手段によって互いに
連通ずる＠１及び第２気体滞留室を有して第１及び第２
気体洲留室各々の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟ん
で対向するが如く第１及び第２電極対を設けたので拡散
抵抗を調整することによりリーン及びリッチの広い領域
において被測定気体中の酸素８１ｒ！！、に比例したり
二アリティの良好な酸素濃度検出出力特性を得ることが
できる。よって、酸素濃度検出出力を補正する必要がな
く空燃比制御が容易となり、空燃比制御精度の向上が図
れるのである。

また本発明の酸素濃度検出装置においては、１対のヒー
タ素子を基体の外壁面上に設けることにより上記したよ
うに第１及び第２酸素ポンプ素子並びに第１及び第２電
池素子を均等に加熱することができ、基体内の保温性を
良好なものにすることができる。また一対のヒータ素子
を設けて加熱面積を単一のヒータ素子の場合の２倍にす
れば、単位面積当りの発熱岳の減少させることができる
のでヒータ素子への電流供給Ｇの減少によるヒータ素子
の耐久性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞は本発明による酸素濃度検出装置の実施例
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ＞のＩ　ｂ−
Ｉ　ｂ部分の断面図、第２図は空燃比制御装置を含む電
流供給回路を示す回路図、第３図は第１図の装置の出力
特性を示す図、第４図は拡散抵抗とポンプ電流値との関
係を示す特性図、第５及び第６図は空燃比制御回路の動
作を丞すフロー図、第７図ないし５Ｉ９図は拡散抵抗に
係わる各種関係を示す図、第１ｏ図は本発明の他の実施
例を示す断面図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・酸素イオン伝導性固体電解質部材２．３
・・・・・・気体滞留室 ４・・・・−・導入孔 ５・・・・・・連通孔 ６・・・・・・気体参照室 １５．１７・・・・・・酸素ポンプ素子１６．１８・・
・・・・電池素子 １９．２０・・・・・・ヒータ素子 ２１・・・・・・電流供給回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々が酸素イオン伝導性固体電解質壁部を有する
   第１及び第２気体滞留室を形成する基体と、前記基体内
   において前記第１気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上
   にこれを挟んで対向するが如く設けられた２つの第１電
   極対と、前記基体内において前記第２気体滞留室の電解
   質壁部の内外壁面上にこれを挟んで対向するが如く設け
   られた２つの第２電極対と、前記基体の外壁面上に設け
   られた１対のヒータ素子と、前記第１気体滞留室と外部
   とを連通せしめる第１気体拡散制限手段と、前記第１気
   体滞留室と前記第２気体滞留室とを連通せしめる第２気
   体拡散制限手段とを含むことを特徴とする酸素濃度検出
   装置。
2. （２）前記１対のヒータ素子は前記基体を挟んで対向す
   るが如く設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の酸素濃度検出装置。