KR920004816B1 - 자동차용 트라이스테이트(tristate) 공연비센서 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차용 트라이스테이트(tristate) 공연비센서

제 1 도는 본원 발명에 의한 공연비센서의 원리구성도.

제 2 도는 본원 발명의 원리를 설명하기 위한 기전력 특성도.

제 3 도는 본원 발명에 의한 공연비센서의 일실시예를 나타낸 회로구성도.

제 4 도는 본원 발명에 의한 공연비센서의 특성을 나타낸 도면.

제 5 도는 V-I 특성의 일례를 나타낸 도면.

제 6 도는 본원 발명에 의한 공연비센서의 다른 실시에를 나타낸 도면.

제 7 도 및 제 8 도는 본원 발명에 의한 공연비센서의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

제 9 도는 본원 발명에 의한 공연비센서의 다른 특성예를 나타낸 도면.

제 10 도는 본원 발명에 의한 공연비센서의 다른 실시예를 나타낸 회로구성도.

제 11 도는 공연비와 배기가스 농도의 관계를 나타낸 도면.

제 12 도는 종래의 공연비센서의 원리설명도.

제 13 도는 종래의 공연비센서의 특성 설명도.

제 14 도는 본원 발명에 의한 공연비센서의 설치상태를 나타낸 도면.

본원 발명은 내연기관의 공연비 제어장치용 센서에 관한 것이며, 특허 리치(rich)영역, 이론공연비 및 리인(lean)영역의 3상태의 공연비를 광범위하게 검출 가능한 자동차용 공연비센서에 관한 것이다.

내연기관은 그 기관상태에 따라, 공기과잉을 λ가 λ〈1의 영역(리치영역), λ=1(이론공연비), λ〉1의 영역 (리인영역)에서 운전하는 것이 바람직하며, 단일의 공연비센서로 리치영역에서 리인영역까지의 공연비를 폭넓게 검출하는 것이 요구되고 있다.

한편, 공기과잉율 λ에 대한 배기가스중에 잔존 산소농도와 일산화탄소농도의 관계는 제 11 도에 표시된 바와같이, 리인영역에 있어서는 산소(0₂)농도, 리치영역에 있어서는 일산화탄소(CO)농도가 공연비에 대응해서 대략 직선적으로 변화한다.

이들 잔존산소농도나 일산화탄소의 농도를 이용하여, 각 영역의 공연비를 개별적으로 검출하는 종래의 공연비센서의 기본원리를 제 12 도 (a) 내지 (c)에 나타낸다 공연비센서는 전극(1), 지르코니아(zirconia) 고체전해질(2), 전극(3), 보호막(4) 및 전류계(5)로 이루어진다.

제 12a 도는 예를들면 일본국 특허공개 제1978-66292에 알려져 있는 바와같이, 전극(1)을 음극, 전극(3)을 양극으로 하여 양 전극간에 약 0.5볼트의 여기전압(E)을 인가하여 리치영역(λ〈1)을 검출하는 것이다. 보호막(4)은 가스확화산저항체로서의 기능을 하며, 보호막(4)을 통하여 전극(3)부로 확산하는 미연(未然)가스와 연소 반응하는 산소가스는 대기와 접하는 전극(1)부에서 전극(3)부로, 지르코니아 고체전해질(2)중을 산소이온의 형태로 이송된다. 따라서, 전류계(5)로 계측되는 펌프전류(Ip)는 전극(1)에서 전극(3)으로 이송되는 산소이온의 양이며, 보호막(4)을 통하여 전극(3)부에 확산하는 미연가스의 양에 대응하기 때문에, 이 Ip치에서 리치영역의 공연비를 아날로그적으로 검출하는 것이다.

또. 제 12b 도에 나타낸 바와같이, 보호막(4)을 통해서 배기가스와 접하는 전극(3)을 기준으로 하여, 양전극간의 기전력 eλ를 검출하면, 이 eλ치는 이론공연비로 약 1볼트, 스텝상으로 변화하기 때문에, eλ치에서 λ=1을 대략 디지탈적으로 검출할 수 있다는 원리가 예를들면 일본국 특허공개 제1972-37599호 등으로 알려져 있다.

그리고, 제 12c 도에 나타낸 바와같이, 전극(3)을 음극으로 하여 양 전극간에 약 0.5볼트의 여기전압(E)을 인가하면, 전극(3)부에서 전극(1)부로 산소이온이 펌핑(Pumping)되며, 전류계(5)에서 펌프전류(IP)가 계측된다. 이 펌프전류치(Ip)는 보호막을 통해, 전극(3)부에 확산하는 산소의 양에 대응하기 때문에, 이 Ip치로부터 리인영역(λ〉1)을 검출할 수 있다는 것이 예를들면 일본국 특허공개 제1977-69690호에 알려져 있다.

제 12a,c 도에 나타낸 종래의 공연비센서의 특성의 일례를 제 13 도에 나타낸다. 리인영역의 특성은 1점쇄선, 리치영역의 특성은 점선, 이론공연비점의 특성은 실선으로 표시된다. 이와같이, 각 영역을 개별적으로 검출하는 방법은 알려져 있지만, 폭널은 공연비를 일관한 수법으로 원활하게 검출하는 구성은 아직 제안되어 있지 않다.

그리고, 제 12b 도는 확산율속(擴算律速)에 의거한 센서의 원리가 아니기 때문에, 제 12b 도의 센서의 보호자(4)의 가스화산 저항정도는 제 12a,c 도의 경우보다 작게 형성되어 있다. 일반적으로는 제 12b 도의 보호막(4)의 두께는 다른 것과 비교하여 얇게 형성되어 있다.

또, 전극간에 일정한 전류를 여기하여, 양 전극간에 발생하는 단자전압에서 공연비를 아날로그적으로 검출할 수 있다는 것이 예를들면 일본국 특허공개 제1980-62349호나 동 제1980-154450호 등에 알려져 있다. 그리고, 양 전극의 극성을 전환함으로써, 리치 및 리인영역의 공연비를 검출할 수 있다는 것이 개시되어 있다. 그러나, 어떤 방법으로, 어느 시점에서 극성을 전환하는지는 개시되어 있지 않다.

또, 양 전극과 전자회로간의 결선을 전환하고, 센서의 측정모우드를 변경함으로써, 이론공연비와 리인영역의 공연비를 검출하는 방법이 일본국 특허공개 제1983-48749호에 알려져 있다. 그러나, 이 방법에서는 리치영역의 검출에 대해 고려되어 있지 않다.

본원 발명의 목적은 리치영역, 이론공연비 및 리인영역의 3상태의 공연비를 간단한 구성으로 높은 정밀도로 검출할 수 있는 자동차용 공연비센서를 제공하는데 있다.

본원 발명의 공연비센서에 있어서 검출부를 구성하는 지르코니아 고체전해질의 배기측 전극의 전위가, 검출부를 구동하기 위한 구동 회로의 그라운드레벨보다 높은 값으로 미리 설정되며. 상기 검출부를 구성하는 대기측 전극과 배기측 전극간의 여기전압이 상기 구동회로에서 피이드백제어되는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하여, 지르코니아 고체전해질을 통하여 흐르는 산소의 양으로부터 리치영역, 이론공연비 및 리인영역의 3상태의 공연비가 연속적으로 검출된다.

본원 발명에 의한 공연비센서의 설치상태를 도면에 의하여 다음에 설명한다. 제 14 도는 본원 발명의 공연비센서의 장착상태를 나탄내다. 관상(管狀)의 검출부(10)는 구멍(11)을 갖는 보호관(12)내에 배치되며, 매개체(14)에 고착되어 배기가스가 유동하는 배기관(15)에 장착된다. (16)은 전극단자, (17)은 히이터단자이며, 이들 단자를 통해 검출부(10)는 전자회로(도시생략)와 접속된다. 그리고 관상의 검출부를 이루는 지르코니아 고체전해질(10)의 내부에는 이것을 가열하기 위해 봉상(棒狀)의 히이터(알루미나봉내에 형성한 텅스텐 히이터 등)가 장착된다.

본원 발명의 일실시예의 설명에 앞서, 본원 발명의 기초로 되는 원리에 대해 제 1 도 및 제 2 도에 의거하여 설 명한다.

지금, 대기측 전극과 배기측 전극간의 제 2 도에 있어서, 이론공연비(λ=1)로 스텝상의 변화를 나타내는 곡선 a의 특성에 대해, 도면중에 예를들면 여기전압특성 b으로 나타낸 바와같이, 공기과잉율 λ에 의하지 않고, 소정의 크기의 전압(V_E) (예를들면 0.45볼트)을 여기하여, 이 여기전압에 의해 리치영역(λ〈1)에서는 곡선 α의 기전력을 저하시키도록 하며, 리인영역(λ〉1)에서는 반대로 증가시키도록 구성한다. 그리고, 전압(V_E)은 후술하는 바와같이 특성 c, d와 같이 소정의 경사 호는 스텝상으로 변화시키도록 인가해도 된다.

제 1 도는 본원 발명에 의거한 원리구성도를 나타낸 것이다. 제 1 도의 센서에 있어서 산소농도의 검출부와, 이 검출부를 구동하는 구동회로로 구성된다. (20)은 관상의 지르코니아 고체전해질이며, 그 내부에는 대기가 도입되어 있다. (21)은 봉상의 히이터이며, 지르코니아 고체전해질(20)을 최소한 600℃ 이상의 고온으로 가열하여, 산소이온의 도전성을 향상시킨다. 지르코니아 고체전해질(20)의 대기측에는 제1의 전극(22), 배기가스측에는 제 2의 전극(23)이 형성되어 있다. 이들 전극은 두깨가 수십 ㎛의 백금재료로 이루어지며, 다공질로 형성된다 제 2의 전극(23)의 표면에는 확산저항체(24)가 형성되며, 배기가스에서 제 2의 전극(23)부에 확산으로 유입하는 산소나 일산화탄소 등의 유입을 억제한다. 확산저항체(24)는 스피너(spinner)등을 플라즈마(plasma) 스프레이에 의해 형성된 것이며, 다공질로 제작된다. 확산의 저항율을 크게 하기 위해, 확산저항체(24)의 두께는 수백 ㎛이며, 이론공연비센서의 막두께의 수배이다. 상기와 같이 공연비센서의 검출부가 구성된다.

(25)는 차동증폭기이다. 제 2의 전극(23)은 리얼그라운드(26)보다 일정전압만큼 하이레벨의 플로우팅그라운드(27)에 접속된다. 제 1의 전극(22)은 증폭기(25)의 (-)측 입력단자에 접속한다. 증폭기(25)의 (+)측 입력단자와 플로우팅그라운드(27)간에는 여기전압(V_R)설정용의 소정 전압원(28)을 접속한다. 저항치 R의 고정저항(29)은 지르코니아 고체전해질(20)을 통하여 흐르는 산소이온의 양, 즉 산소펌프전류(Ip)를 출력전압(Eo)으로 변환하기 위한 것이다. 상기한 바와같이 공연비센서의 구동회로가 구성된다.

다음에 본원 발명의 공연비센서의 작용을 설명한다. 리인영역에 있어서는 제 2의 전극(23)의 전위가 제 1의 전극(22)의 전위보다 V_R만큼 낮으므로, 이 여기전압(V_R)에 의해 제 2의 전극(23)부의 산소분자는 이 전극부에서 산소이온(0^--)으로 변환되며, 지르코니아 고체전해질(20)중을 산소펌프작용에 의해, 제 1의 전극(22)부로 이송된다. 그리고, 이 산소이온은 전극부에서 다시 산화되어, 대구중에 방출된다. 이때. 플러스의 핌프전류(Ip) (O^--와는 반대방향)가 회로중에 흘러 출력전압(Eo)을 변화시킨다.

Ip〉0이라는 펌프전류(Ip)는 배기가스분위기중에서 화산 저항체(24)를 통해 제 2의 전극(23)부로 확산에 의해 유입하는 산소량에 대응하기 때문에, 다음식이 성립된다. 즉 λ를 공기과잉율, K를 비례상수라고 하면

Ip=K(λ -1) ............................................. (1)

따라서, 공연비센서의 출력전압 Eo로서 퍼텐션그라운드의 전위를 Vo라고 하면,

Eo=V_R+Vo+IpR ....................................... (2)

이므로, (1), (2)식으로부터

Eo=V_R+Vo+K(λ-1)R .......................... (3)

으로 된다.

이론공연비(λ=1)에 있어서는, 확산저항체(24)를 통해 제 2의 전극(23)부에 유입하는 배기가스중의 잔존 산소와 일산화탄소 등의 잔존 미연가스의 양은 화학당량비이며, 제 2의 전극의 촉매작용에 의해 양자는 완전히 연소한다. 그리고, 제 2의 전극(23)부에서는 산소가 없어지기 때문에, 제 1의 전극(22)과 제 2의 전극(23)간에 전압이 여기되어도, 지르코니아 고체전해질(20)중을 이송되는 산소 이온은 없어진다. 따라서 전자 회로중에 흐르는 펌프전류는 영(Ip=0)으로 된다.

이때의 출력전압(Eo)은 (3)식으로부터

Eo =V_R+Vo ........................................... (4)

로 되어 회로상수로 결정되는 일정치로 된다. (4)식은 Ip 치에 의해 불변이기 때문에, λ=1에 있어서의 출력전압(Eo)은 매우 신뢰성이 높은 값을 갖는다.

리치영역에 있어서는 제 2 도에서 설명한 바와같이, 양 전극간의 기전력을 여기전압레벨까지 저하시키고 있기 때문에, 산소이온은 제 1의 전극(22)부에서 제 2의 전극(23)부로, 지르코니아 고체전해질(20)중을 리인영역의 경우의 반대방향으로 흐른다. 이 산소이온류는 제 2의 전극(23)부의 산소농도를 높이도록 작용한다. 이 산소이온은 제 2의 전극(23)부에서 중화되어 다시 산소분자로 되어서, 확산저항체(24)를 통해 배기가스분위기중에서 제 2의 전극(23)부에 유입하는 일산화탄소 등의 미연가스와 연소한다.

그래서, 지르코니아 고체전해질(20)중을 제 1의 전극(22)부에서 제 2의 전극(23)부로 이송되는 산소이온의 양은, 제 2의 전극(23)부에 확산으로 유입하는 미연가스의 양에 대응한 값으로 된다. 이 경우, 전자회로중을 흐르는 펌프전류치는 Ip〈0으로 된다.

그리고, 일산화탄소 등의 미연가스의농 도와 공기과잉율 λ사이에는 제 11 도에 나타낸 관계가 있기 때문에, 리치영역에 있어서도 (1)식 내지 (3)식이 성립된다. 단, 리인영역에서는 λ〉1이기 때문에 Ip〉0, 리치영역에서는 λ〈1이기 때문에 IP〈0으로 된다.

다음에 본원 발명에 의한 공연비 센서의 구동회로의 일실시예를 제 3 도에 의거하여 설명한다. 그리고, 도면중 제 1 도와 동일 부분은 제 1 도의 것과 같은 번호로 나타내고 있다.

제 2의 전극(23)은 퍼텐셜그라운드(27)( 도면중 Y점)와 접속되며, 증폭기(30)에 의해 정전위 (Vo)로 제어되어 있다 제 1의 전극(22)의 전위는 증폭기(25)에 의해, (Vo+V_R)로 제어되어 있다. 따라서, 제 1의 전극(22)과 제 2의 전극(23)간의 전위차, 즉 여기 전압(V_E)은

V_E= (V_O+V_R) -V_O=V_R......................................... (5)

로 되어, 공기과잉율 λ에 의하지 않고 일정하게 제어된다.

리인영역에 있어서, 펌핑전류(Ip)는 X점으로부터 저항(29) → 지르코니아 고체전해질(20 → 플로우팅그라운드 Y점 → 증폭기(30)를 통해, 리얼그라운드(26)로 흐른다.

리치영역에 있어서는, 펌핑전류(IP)는 플로우팅그라운드 Y점으로부터 지르코니아 고체전해질(20) → 저항(29) → X점 → 증폭기(25)를 통해, 리얼그라운드(26)로 흐른다.

이론공연비(λ=1)에 있어서는, 혼 센서는 원리적으로 IP=0이기 때문에, 출력전압(Eo)은 (4)식으로 나타낸 바와같이(V_R+Vo)로 된다.

이와같이, 본원 발명에 의한 공연비센서의 일실시예에 의하면 양 전극간의 극성을 전환하지 않고, 더구나 단일의 전원회로에서 λ〈1, 1=1 및 λ〉1의 3상태를 연속적으로 검출할 수 있는 이점이 얻어진다.

제 3 도에 나타낸 본원 발명의 일실시예의 구성에 의해 측정한 결과의 일례를 제 4 도에 나타낸다. 제 4 도는 Vo=4.55볼트, V_R=0.45볼트일 때의 측정결과를 나타낸 것이다. 도면중에서 실선으로 표시된 바와같이, 리치에서 리인영역까지의 폭넓은 공연비를 연속적으로 검출할수 있다 또, 이론공연비(λ=1)에 있어서의 출력전압(Eo)은 Vo+Vo=5볼트로 원리적으로 예측한 값으로 되는 것도 확인할 수 있었다.

본 실시예에 의하면, 전 영역의 공연비를 높은 정밀도로 직선적으로 검출할 수 있으며, 기관의 상태에 따라 공연비의 원활한 피이드백 제어가 가능해져, 배기대책이나 연료경제성의 점에서 종래 시스템 보다 훨씬 뛰어난 제어시스템의 제공이 가능해진다. 특히, 리인 영역에서의 엔진제어를 가능하게 할 수 있다는 것, 리치영역에서의 직선적으로 퍼이드백제어를 가능하게 할수 있다는 것에 의한 연료 효율의 큰 개선효과를 기대할 수 있다

센서검출부의 V-I 특성을 제 5 도에 나타낸다. 도면에 나타낸 바와같이, 핌프전류(Ip)는 어떤 여기전압으로 일정한 포화전류치를 나타낸다. 이 포화전류치를 측정함으로써, 공기과잉율 λ의 검출이 가능해진다. 여기전압(V_E)이 더욱 커지면, 펌프전류(Ip)는 포화치보다 높은 값을 나타낸다. 이 현상은 지르코니아 고체전해질(20)이 이온전도영역에서 전자전도영역으로 이행하기 때문이다. 공기과잉율이 작을수록, 작은 여기전압(V_E)으로 전자전도영역으로 이행한다. λ〉1의 영역에서는 펌프전류 Ip〉0으로 되어 확산저항체(24)를 통해 제 2의 전극(23)부로 확산으로 유입하는 산소의 양에 대응한다. λ〈1의 영역에서는 펌프전류 Ip〈0으로 되며, 확산저항체(24)를 통해 제 2의 전극(23)부에 확산으로 유입하는 일산화탄소 등의 미연가스의 양에 대응한다. 그리고, 제 5 도는 지르코니아 고채전해질의 온도(Tg)가 700℃일때의 V-I 특성이다.

각 공기과잉율에 대한 포화전류치(Ip)를 검출할수 있다면, 리치에서 리인영역까지의 폭넓은 공연비를 직선적으로 검출할 수 있다. 제 5 도의 V- I 특성에서 알 수 있는 바와같이, 공기과잉율에 대한 여기전압특성을 b특성, c특성 또는 d특성으로 미리 설정함으로써 이들의 포화전류치를 계측할 수 있다.

여기전압특성이 b특성일 경우, λ=0.5 및 λ=1.5 근방의 포화전류치의 계측이 곤란해진다. 이것은 여기전압을 c특성, 바람직하게는 d특성과 같이 변경함으로써 해결된다.

지르코니아 고체전해질은 저온일수록 그 내부저항이 증가하기 때문에, V-I 특성의 영역 a는 작아진다. 따라서 저온일수록 포화전류치의 계측이 곤란해지기 쉬우며, 그 정도는 b특성이 가장 현저하다 이 문제를 해결하기 위하여 지르코니아 고체전해질을 히이터로 높은온 도로 가열하여야 한다. 여기전압특성이 b특성일 경우는 약 750℃이다. c특성의 경우는 약 700℃, d특성의 경우는 약 670℃이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 히이터의 전력소비 및 내구성에 있어서 c특성이 b특성보다, d특성이 c특성보다 바람직하다.

그리고, 이들 여기전압특성 b, c, 및 d은 제 2 도에 나타낸 b, c, d 특성에 각기 해당한다.

제 6 도는 제 2 도에 표시된 여기전압특성 c을 얻기 위한 본원 발명의 일실시예를 나타내며, 제 3 도의 구성에 새로 저항(33)과 저항(34)을 전원(28)과 X점 사이에 도면과 같이 접속한 것이다. 이결과, 펌프전류치(Ip)에 의해 변화하는 출력전압(Eo)에 따라, 저항(34)부에는 전위차(rIp)가 발생하며. 이 값만큼 제 1의 전극(22) 및 제 2의 전극(23)간의 전위차 즉, 양 전극간의 여기전압(V_E)을 변화시킨다. 저항(34)의 저항치 r를 지르코니아 고체전해질(20)의 내부저항에 가까운 값으로 미리 설정하면, 공연비센서의 출력전압(Eo)은 배기가스온 도의 영향을 좀처럼 받지 않게 된다. 전위차(rIp)는 저항치 r외에, 펌프전류치 (Ip)에 의해서도 변화하기 때문에, 공기과잉율 λ에 대해서도 자동적으고 변화하게 되어, 양전극간의 전위차 즉, 여기전압(V_E)은 제 2 도중의 특성 c와 같이 된다. 본 실시에의 구성에 의하면, 지르코니아 고체전해질의 산소이온전도도의 온도의 존성을 개선할 수 있다.

제 6 도의 다른 실시예를 제 7 도에 나타낸다. 그리고, 증폭기(280)는 제 3 도중의 전압원(28)과 동등한 기능을 갖는다. 이 회로구성에 의하면, 지르코니아 고체전해질(20)의온 도(Tg)가 650℃의 경우라도 그 출력특성은 제 4 도에 실선으로 나타낸 값과 동일하게 되어 이 구성은 역시 온도영향의 대책에 효과가 있다.

제 8 도는 제 2 도에 나타낸 여기전압특성 d을 얻기 위한 본원 발명의 일실시예를 나타내며, 기본적으로는 제 7 도의 회로구성에 새로 가감산용의 증폭기 (281), 2출력콤퍼레이터 (41) 및 스위치(42)와 (43)을 부가한 것이다. 펌프전류 Ip=0에서 반전하는 2출력콤퍼레이터 (41)의 출력신호 V,

로 스위치(42)와 (43)을 구동하고, 가감산용의 증폭기(281)의 (+)측 입력단자와 (-)측 입력단자에 전압 V을 교대로 부여한다. 중폭기(25)의 (+)측 입력단자 Z점의 전위를 V^*, 저항(33)부의 전류치를 i라고 하면

V^*=V_O+V_R+V+ri λ 〉1일때 .................................................... (6)

V^*=V_O+V_R-V+ri λ 〈1일때

으로된다.

이와같은 회로구성으로 함으로써, 양 전극간의 여기전압특성을 제 2 도의 특성 d와 같이 부여할 수 있다. 따라서, 각 공기과잉율 λ에 대응한 포화펌프전류치(Ip)를 검출하는데, 이 여기전압특성 d가 적합하다는 것은 제 5 도에 나타낸 V-I 특성으로부터도 용이하게 이해할 수 있다.

제 8 도의 회로구성에 의한 측정결과의 일례를 제 9 도에 나타낸다. 그리고, 이 도면은 V=0.15볼트일 때의 측정결과를 나타내고 있다. 이 경우, 도면에 나탄내 바와같이, 이론공연비 λ=1에서 출력전압(Eo)은 2V만큼 스텝상으로 변화한다.

2V만큼 스텝상으로 변화하는 것은 본 실시예에 있어서 본질적인 문제가 아니라, λ

1의 영역에서 제 2 도의 특성으로 2V 만큼 가산하면, 전 영역에서 그 여기전압(Eo)의 특성은 직선적으로 된다.

본 실시예의 구성에 의하면 전극열화(계면저항의 증가)에 기인하는 정밀도 저하의 개선에 효과가 있다.

그리고, 이상의 설명에서는 본원 발명에 의한 공연비 센서의 검출부의 지르코니아 고체전해질의 형상을 관상의 것으로 설명해왔지만, 본원 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 제 1위, 전극부에 대기를 도입할 수 있는 구조이면 되며, 예를들면 제 10 도에 나타낸 바와같은 평관구조의 것이라도 좋다.

제 10 도는 지르코니아 고체전해질이 평판, 확산저항체가 예를들면 1개의 구멍으로 이루어지는 경우의 검출부를 나타내고 있다.

제 1 도 및 제 10 도에서 동일 번호의 것은 동일한 기능을 갖는 것이다. 대기는 통로(32)를 통해, 제 1의 전극(22)부에 도입된다. 배기 가스중의 잔존산소나 미연가스는 관상의 확산저항체(24)를 통해 확산실(31)내의 제 2의 전극(23)부에 확산으로 유입하는 것이다. 지르코니아 고체전해질(20)은 산소이온전도도가 높은 고온(예를들면 600℃ 이상)으로 가열 제어된다.

본원 발명에 의하면 리치영역, 이론공연비 및 리인영역의 3상태의 폭넓은 공연비를 간단한 구성에 의해 높은 정밀도로 정밀도를 검출할 수 있는 공연비센서를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 지르코니아 고체전해질과, 상기 고체전해질의 대기측에 형성된 제 1의 전극과, 상기 고체전해질의 배기측에 형성된 제 2의 전극과, 상기 제 2의 전극상에 형성된 확산저항체를 구비한 검출부와, 이 검출부를 구동하기 위한 구동회로로 이루어진 자동차용 공연비센서에 있어서. 상기 제 2의 전극의 전위는 상기 구동회로의 그라운드레벨 보다 높은 값으로 미리 설정되며, 여기전압은 상기 구동회로에서 피이드백 제어되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 공연비센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 전극간의 여기전압은 일정하게 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공연비센서.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고체전해질을 통하여 흐르는 산소이온량에 따라, 상기 제 1 및 제 2의 전극간의 여기전압이 피이드백제어에 의하여 변화되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공연비센서.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고체전해질을 통하여 흐르는 산소이온의 흐름방향에 따라 피이드백 제어에 의하여 상기 제 1 및 제 2의 전극간의 여기전압이 스텝형으로 변화되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공연비센서.

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