JPH0149895B2 - - Google Patents
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- JPH0149895B2 JPH0149895B2 JP56015689A JP1568981A JPH0149895B2 JP H0149895 B2 JPH0149895 B2 JP H0149895B2 JP 56015689 A JP56015689 A JP 56015689A JP 1568981 A JP1568981 A JP 1568981A JP H0149895 B2 JPH0149895 B2 JP H0149895B2
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- air
- exhaust gas
- fuel
- solid electrolyte
- fuel ratio
- Prior art date
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- 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
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
- F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
- F02D41/1476—Biasing of the sensor
-
- 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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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関の空燃比制御装置に係り、特
に内燃機関の制御目標空燃比を理論空燃比よりも
空気過剰側に設定して帰還制御するに好適な空燃
比制御装置に関する。
に内燃機関の制御目標空燃比を理論空燃比よりも
空気過剰側に設定して帰還制御するに好適な空燃
比制御装置に関する。
内燃機関の排気管に排ガスセンサを備え、排ガ
スセンサ出力により機関に供給される混合気濃度
を一定値に帰還制御することは例えば、特開昭51
−53126号公報などに見られる如く公知である。
従来の空燃比制御システムに用いられる排ガスセ
ンサの出力は機関に供給される混合気が理論空燃
比の点でステツプ状に変化し、混合気が理論空燃
比より濃いか薄いかという判別はできるが、理論
空燃比以外の点を制御目標空燃比に設定すること
はできなかつた。
スセンサ出力により機関に供給される混合気濃度
を一定値に帰還制御することは例えば、特開昭51
−53126号公報などに見られる如く公知である。
従来の空燃比制御システムに用いられる排ガスセ
ンサの出力は機関に供給される混合気が理論空燃
比の点でステツプ状に変化し、混合気が理論空燃
比より濃いか薄いかという判別はできるが、理論
空燃比以外の点を制御目標空燃比に設定すること
はできなかつた。
一方、内燃機関の燃料経済性の向上のためには
供給される混合気は理論空燃比以外の点に設定す
る方が好ましい場合もあり、上記公開公報に見ら
れる如く制御回路に遅れ要素を挿入して理論空燃
比をはさんで振れる空燃比の振れ巾を濃い側と薄
い側とで不均衡になるようにして、目標空燃比を
理論空燃比からずらせることが行われている。
供給される混合気は理論空燃比以外の点に設定す
る方が好ましい場合もあり、上記公開公報に見ら
れる如く制御回路に遅れ要素を挿入して理論空燃
比をはさんで振れる空燃比の振れ巾を濃い側と薄
い側とで不均衡になるようにして、目標空燃比を
理論空燃比からずらせることが行われている。
しかしながら、この方法では目標空燃比のずれ
巾は非常に小さく、これを大きくしようとすると
実際の空燃比を目標値をはさんで大きく振らせな
ければならず、制御の安定性を欠く上に、長い時
間の平均値ではたしかに制御目標は理論空燃比つ
まりλ＝１からずれているが、ミクロ的にみると
機関に供給される空燃比が周期的に変化すること
になり、運転の安定性、静粛性に問題があつた。
巾は非常に小さく、これを大きくしようとすると
実際の空燃比を目標値をはさんで大きく振らせな
ければならず、制御の安定性を欠く上に、長い時
間の平均値ではたしかに制御目標は理論空燃比つ
まりλ＝１からずれているが、ミクロ的にみると
機関に供給される空燃比が周期的に変化すること
になり、運転の安定性、静粛性に問題があつた。
本発明は、排ガスセンサそれ自身が理論空燃比
よりも薄い側の所望の点を検知できるように、も
つて、制御回路側に遅れ要素などの特別の回路を
設けることなく、λ＞１での帰還制御を行うこと
にある。
よりも薄い側の所望の点を検知できるように、も
つて、制御回路側に遅れ要素などの特別の回路を
設けることなく、λ＞１での帰還制御を行うこと
にある。
更に、排ガスセンサの検知できる点が任意に調
整可能であつて、燃料経済性、排気浄化性から機
関の要求に最も適した制御目標値に設定可能な空
燃比制御装置を提供することにある。
整可能であつて、燃料経済性、排気浄化性から機
関の要求に最も適した制御目標値に設定可能な空
燃比制御装置を提供することにある。
本発明の特徴とするところは排ガスに接する面
を備えた第１の固体電解質の他の面を基準気体層
に接するように配置し、基準気体層に一面を接す
る第２の固体電解質の両面に接する電極に電圧を
印加して、基準気体層の酸素分圧を調整すること
により、第１の固体電解質に設けた電極によつ
て、理論空燃比よりも薄い側の空燃比を検知可能
としたものである。
を備えた第１の固体電解質の他の面を基準気体層
に接するように配置し、基準気体層に一面を接す
る第２の固体電解質の両面に接する電極に電圧を
印加して、基準気体層の酸素分圧を調整すること
により、第１の固体電解質に設けた電極によつ
て、理論空燃比よりも薄い側の空燃比を検知可能
としたものである。
第１図は本発明の原理を説明するための図であ
つて、第１の固体電解質１０の一方の面は白金電
極層１１を介して排ガスに接し、他方の面は白金
電極１２を介して基準気体層１４に接している。
基準気体層１４は大気から隔絶されている。第２
の固体電解質１６の一方の面は白金電極１７を介
して基準気体層１４に接し、他方の面は白金電極
１８を介して大気に接している。
つて、第１の固体電解質１０の一方の面は白金電
極層１１を介して排ガスに接し、他方の面は白金
電極１２を介して基準気体層１４に接している。
基準気体層１４は大気から隔絶されている。第２
の固体電解質１６の一方の面は白金電極１７を介
して基準気体層１４に接し、他方の面は白金電極
１８を介して大気に接している。
今、排気ガス、基準気体層、大気それぞれの酸
素分圧をPe，Ps，Paとした場合、白金電極１１
と１２の間に発生する電圧Ｖはネルンストの式と
して次の関係が成り立つことが知られている。
素分圧をPe，Ps，Paとした場合、白金電極１１
と１２の間に発生する電圧Ｖはネルンストの式と
して次の関係が成り立つことが知られている。
Ｖ＝RT／4FlnPe／Ps ……(1)
ここで、Ｒ：ガス定数
Ｆ：フアラデー定数
Ｔ：固体電解質の温度
一方、排ガス中の酸素分圧Peは機関に供給さ
れる混合気濃度ここでは空気過剰率λに対して、
第２図のような関係にある。つまり、λ≦１の領
域ではPeは零であり１＜λとなるとλの増加分
に比例して増加する。したがつて、λ＝１・２の
場合、排ガスの酸素分圧は0.2×Pa（Pa：大気の酸
素分圧）となる。
れる混合気濃度ここでは空気過剰率λに対して、
第２図のような関係にある。つまり、λ≦１の領
域ではPeは零であり１＜λとなるとλの増加分
に比例して増加する。したがつて、λ＝１・２の
場合、排ガスの酸素分圧は0.2×Pa（Pa：大気の酸
素分圧）となる。
今、基準空気層１４の酸素分圧Psを0.2×Paに
設定しておくならば(1)式の出力電圧Ｖは零とな
る。(1)式より明らかな如く、排ガスの酸素分圧
Peが基準空気層の酸素分圧Psと等しい場合には
零囲気温度Ｔの値に拘らず出力電圧Ｖは零とな
る。
設定しておくならば(1)式の出力電圧Ｖは零とな
る。(1)式より明らかな如く、排ガスの酸素分圧
Peが基準空気層の酸素分圧Psと等しい場合には
零囲気温度Ｔの値に拘らず出力電圧Ｖは零とな
る。
換言すれば基準気体層１４の酸素分圧Psを所望
空気過剰率λに相当する値に設定し、出力電圧Ｖ
が零になるように機関に供給する混合気のλを調
整すれば機関は所望の空気過剰率で運転されるこ
とになる。
空気過剰率λに相当する値に設定し、出力電圧Ｖ
が零になるように機関に供給する混合気のλを調
整すれば機関は所望の空気過剰率で運転されるこ
とになる。
一方、ネルンスト式(1)は可逆的であり、大気と
基準気体層１４間を隔てる第２の固体電解質を約
600〓程度の高温に保つたうえで大気側の白金電
極１８を正、基準空気層側の白金電極１７を負に
して励起電圧Ｅを印加すると、白金電極１７近傍
の酸素分子は白金の触媒作用によりイオン化さ
れ、電界により陽極側すなわち白金電極１８側に
引かれて陽極で電子を離脱し酸素分子を放出す
る。かくして基準気体層の酸素分子は見かけ上大
気側に移動し、基準気体層１４の酸素分圧は低下
する。
基準気体層１４間を隔てる第２の固体電解質を約
600〓程度の高温に保つたうえで大気側の白金電
極１８を正、基準空気層側の白金電極１７を負に
して励起電圧Ｅを印加すると、白金電極１７近傍
の酸素分子は白金の触媒作用によりイオン化さ
れ、電界により陽極側すなわち白金電極１８側に
引かれて陽極で電子を離脱し酸素分子を放出す
る。かくして基準気体層の酸素分子は見かけ上大
気側に移動し、基準気体層１４の酸素分圧は低下
する。
ここで生じた分圧比は印加電圧Ｅと次の関係に
なると平衡する。
なると平衡する。
但し、ｅ：自然対数の底
つまり、印加電圧Ｅを調整することにより、平
衡したときの基準気体層１４の酸素分圧が変るこ
とを示している。
衡したときの基準気体層１４の酸素分圧が変るこ
とを示している。
排ガス中の酸素分圧Peは先に述べた如く機関
に供給される混合気の空気過剰率λと次のような
関係にある。
に供給される混合気の空気過剰率λと次のような
関係にある。
Pe＝Pa・（λ−１） ……(3)
但し、λ１のとき
Pe＝０ ……(4)
但し、λ＜１のとき
空気過剰率λ１の領域は未燃焼炭化水素、一
酸化炭素の排出が少なく、また燃料経済性も良好
であるため、この領域で空燃比制御を考える場
合、排ガス中の酸素分圧Peは(3)式の場合のみ考
慮すれば良い。(3)式と(1)式より、出力電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｒ・Ｔ／４・RF・lnPs／Pa（λ−１） ……(5) で表わされる。但し極性は基準気体層側をプラス
とする。さらに、(5)式と(2)式より Ｖ＝−｛Ｅ＋Ｒ・Ｔ／４・Ｆ・ln（λ−ｎ）｝……(6
) となる。１λ＜２の領域ではln（λ−１）＜０で
あるから電極１１と１２間の出力電圧Ｖは空気過
剰率λと印加電圧Ｅの関係の大きさに依存して極
性が反転する。
酸化炭素の排出が少なく、また燃料経済性も良好
であるため、この領域で空燃比制御を考える場
合、排ガス中の酸素分圧Peは(3)式の場合のみ考
慮すれば良い。(3)式と(1)式より、出力電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｒ・Ｔ／４・RF・lnPs／Pa（λ−１） ……(5) で表わされる。但し極性は基準気体層側をプラス
とする。さらに、(5)式と(2)式より Ｖ＝−｛Ｅ＋Ｒ・Ｔ／４・Ｆ・ln（λ−ｎ）｝……(6
) となる。１λ＜２の領域ではln（λ−１）＜０で
あるから電極１１と１２間の出力電圧Ｖは空気過
剰率λと印加電圧Ｅの関係の大きさに依存して極
性が反転する。
第３図は印加電圧Ｅに対し、出力電圧Ｖが反転
するλの値を第３図に示している。すなわち第３
図の横軸に示す励起電圧Ｅを大気と基準空気層１
４を仕切る固体電解質１６の両側の電極に与える
ことにより、縦軸に示すλで基準気体層１４と排
ガスを隔てる固体電解質の両側の電極に生ずる出
力が反転する。励起電圧として20ミリボルトの電
圧を与えるとλ＝1.2の点で出力電圧Ｖが零とな
る。
するλの値を第３図に示している。すなわち第３
図の横軸に示す励起電圧Ｅを大気と基準空気層１
４を仕切る固体電解質１６の両側の電極に与える
ことにより、縦軸に示すλで基準気体層１４と排
ガスを隔てる固体電解質の両側の電極に生ずる出
力が反転する。励起電圧として20ミリボルトの電
圧を与えるとλ＝1.2の点で出力電圧Ｖが零とな
る。
機関に供給される混合気のλが変化したとき出
力電圧Ｖの変化する度合いを第４図に示してい
る。
力電圧Ｖの変化する度合いを第４図に示してい
る。
第４図のパラメータは第３図の関係において、
励起電圧Ｅにより指定した空気過剰率λであり横
軸は機関に供給される混合気のλが指定値から変
化した変動値である。なお、出力電圧Ｖは基準空
気層側の電極を正にとつている。
励起電圧Ｅにより指定した空気過剰率λであり横
軸は機関に供給される混合気のλが指定値から変
化した変動値である。なお、出力電圧Ｖは基準空
気層側の電極を正にとつている。
以上の原理を用いた排ガスセンサの構造を第５
図に示す。第１、第２の固体電解質素子２１，２
２はそれぞれ袋管状に成形され第２の固体電解質
素子２２は第１の固体電解質素子２１の内側に基
準気体層２３をはさんで挿入されており、上端の
基部は直径が太くなつていて、導電性のシール層
２４を介して、第１の素子２１の内周に圧接して
おり、このシール層２４により、基準気体層２４
は大気からも、排気ガスからも隔離されている。
図に示す。第１、第２の固体電解質素子２１，２
２はそれぞれ袋管状に成形され第２の固体電解質
素子２２は第１の固体電解質素子２１の内側に基
準気体層２３をはさんで挿入されており、上端の
基部は直径が太くなつていて、導電性のシール層
２４を介して、第１の素子２１の内周に圧接して
おり、このシール層２４により、基準気体層２４
は大気からも、排気ガスからも隔離されている。
固体電解質素子は酸化ジルコンを酸化イツトリ
アで安定化したものが用いられ、これらの素子２
１，２２の両面には多孔性の薄い白金電極２７，
２８，２９，３０が形成されている。素子２１は
栓体金具３１内にシールパウダー３２、メタルリ
ング３３を介して加締め付けられていて、電極２
７は栓体金具３１に電気的に導通している。電極
２８，２９はともに導電シール層２４に導通して
いて、シール層２４に圧接したコンタクトロツド
３６、スプリング３７を介して第２端子３８に電
気的に接続される。また一番内側の電極３０は第
１端子４０の下端に接続されている。第１端子４
０の上部は絶縁スリーブ４１の内側に保持されて
いる。端子３８の外周はブツシング４３とシエル
４４により、栓体金具３１の上部に固定されてい
る。シエル４４には換気孔４６があけられてい
て、大気はこの孔から、ロツド３６の内側の空間
を通り端子４１の下方にあけた小孔４８から、素
子２２の内側に自由に出入りできるようになつて
いて、素子２２の内側を大気雰囲気としている。
栓体金具３１の下端には素子２１の下端を保護す
るシールド５０が溶着され、シールド５０には排
ガスを導くための多数のスリツト５１が設けられ
ている。このような構成の排ガスセンサは栓体金
具３１の外周に形成したねじ部３５を機関の排気
マニホールドにねじ込んで取りつける。すると、
排気マニホールドがアースされているため電極２
７はアースされたことになり、第１端子４０と第
２端子３８の間に励起電圧Ｅを与え、第２端子３
８とアース間の電圧Ｖが常に零になるように出力
電圧Ｖを利用して機関への供給混合気のλを制御
すれば良いことになる。
アで安定化したものが用いられ、これらの素子２
１，２２の両面には多孔性の薄い白金電極２７，
２８，２９，３０が形成されている。素子２１は
栓体金具３１内にシールパウダー３２、メタルリ
ング３３を介して加締め付けられていて、電極２
７は栓体金具３１に電気的に導通している。電極
２８，２９はともに導電シール層２４に導通して
いて、シール層２４に圧接したコンタクトロツド
３６、スプリング３７を介して第２端子３８に電
気的に接続される。また一番内側の電極３０は第
１端子４０の下端に接続されている。第１端子４
０の上部は絶縁スリーブ４１の内側に保持されて
いる。端子３８の外周はブツシング４３とシエル
４４により、栓体金具３１の上部に固定されてい
る。シエル４４には換気孔４６があけられてい
て、大気はこの孔から、ロツド３６の内側の空間
を通り端子４１の下方にあけた小孔４８から、素
子２２の内側に自由に出入りできるようになつて
いて、素子２２の内側を大気雰囲気としている。
栓体金具３１の下端には素子２１の下端を保護す
るシールド５０が溶着され、シールド５０には排
ガスを導くための多数のスリツト５１が設けられ
ている。このような構成の排ガスセンサは栓体金
具３１の外周に形成したねじ部３５を機関の排気
マニホールドにねじ込んで取りつける。すると、
排気マニホールドがアースされているため電極２
７はアースされたことになり、第１端子４０と第
２端子３８の間に励起電圧Ｅを与え、第２端子３
８とアース間の電圧Ｖが常に零になるように出力
電圧Ｖを利用して機関への供給混合気のλを制御
すれば良いことになる。
次に、第５図、第６図に示す排ガスセンサを用
いて、機関へ供給する混合気のλを制御する装置
について説明する。第７図にマイクロコンピユー
タを用いたエンジン制御システムのハードウエア
構成を示している。排ガスセンサは排気管１１８
に装着され、第１、第２端子４０，３８はそれぞ
れ差動増幅器１１４の出力、コンパレータ１１５
の入力と接続される。なお栓体金具３１は排気管
１１８を介してアースされて共通電位となるが、
アース点が隔てられていることによる電位差が信
号に加わるのを避けるため、破線にて示すように
栓体金具３１に直接別のリード線を接続してコン
トロールユニツト１２０に接続することが好まし
い。コントロールユニツト１２０はマイクロプロ
セツサ（MPU）１０１、ランダムアクセスメモ
リ（RAM）１０２、リードオンメモリ（ROM）
１０３、を中心に構成され、更にＡ／Ｄ変換器１
０４、カウンタ１０６、論理入力ポート１０７、
プリセツタブルカウンタ１１２、アドレスバス１
２１、データバス１２２、コントロールバス１２
３で相互に接続されている。冷却水温センサ１０
８、吸気マニホールド圧力センサ１０９などの出
力信号はアナログ値であるから、マルチプレクサ
１０５を介してＡ／Ｄ変換器に入力される。燃料
噴射弁１１６はプリセツタブルカウンタ１１２の
出力により開き、燃料を機関に送り込むものであ
る。噴射弁の開弁時間は吸気マニホールド圧力、
回転数、冷却水温度などの情報をそれぞれ圧力セ
ンサ１０９、回転数ピツクアツプ１１０、水温セ
ンサ１０８から得、機関に吸入された空気量を
MPU１０１を用いて求め、これに見合つた最適
な燃料量を与えるように決められている。こうし
て決定された燃料量によつて生成される混合気の
λは大略予期した値が得られるが予め与えられた
定数に基づいた演算式から求められるため、セン
サやアクチユータの経年変化が混合気のλを変化
させることになる。
いて、機関へ供給する混合気のλを制御する装置
について説明する。第７図にマイクロコンピユー
タを用いたエンジン制御システムのハードウエア
構成を示している。排ガスセンサは排気管１１８
に装着され、第１、第２端子４０，３８はそれぞ
れ差動増幅器１１４の出力、コンパレータ１１５
の入力と接続される。なお栓体金具３１は排気管
１１８を介してアースされて共通電位となるが、
アース点が隔てられていることによる電位差が信
号に加わるのを避けるため、破線にて示すように
栓体金具３１に直接別のリード線を接続してコン
トロールユニツト１２０に接続することが好まし
い。コントロールユニツト１２０はマイクロプロ
セツサ（MPU）１０１、ランダムアクセスメモ
リ（RAM）１０２、リードオンメモリ（ROM）
１０３、を中心に構成され、更にＡ／Ｄ変換器１
０４、カウンタ１０６、論理入力ポート１０７、
プリセツタブルカウンタ１１２、アドレスバス１
２１、データバス１２２、コントロールバス１２
３で相互に接続されている。冷却水温センサ１０
８、吸気マニホールド圧力センサ１０９などの出
力信号はアナログ値であるから、マルチプレクサ
１０５を介してＡ／Ｄ変換器に入力される。燃料
噴射弁１１６はプリセツタブルカウンタ１１２の
出力により開き、燃料を機関に送り込むものであ
る。噴射弁の開弁時間は吸気マニホールド圧力、
回転数、冷却水温度などの情報をそれぞれ圧力セ
ンサ１０９、回転数ピツクアツプ１１０、水温セ
ンサ１０８から得、機関に吸入された空気量を
MPU１０１を用いて求め、これに見合つた最適
な燃料量を与えるように決められている。こうし
て決定された燃料量によつて生成される混合気の
λは大略予期した値が得られるが予め与えられた
定数に基づいた演算式から求められるため、セン
サやアクチユータの経年変化が混合気のλを変化
させることになる。
この問題を解決するために排ガスセンサを用い
て、機関の排ガス中の酸素分圧Peが所望の値す
なわち、基準気体層２３の酸素分圧Psと等しいか
どうかを端子３８から得られる信号が零かどうか
ということでコンパレータ１１５により判別し、
PeがPsよりも大すなわちλが大きすぎる場合に
は論理入力ポート１０７からの信号で燃料噴射弁
１１６に与えるパルス幅を長くするように補正す
る。
て、機関の排ガス中の酸素分圧Peが所望の値す
なわち、基準気体層２３の酸素分圧Psと等しいか
どうかを端子３８から得られる信号が零かどうか
ということでコンパレータ１１５により判別し、
PeがPsよりも大すなわちλが大きすぎる場合に
は論理入力ポート１０７からの信号で燃料噴射弁
１１６に与えるパルス幅を長くするように補正す
る。
排ガスセンサの端子３４と４０に与える励起電
圧Ｅは、機関の最適λに対応した電圧（第３図の
特性からあらかじめ定められる。）を、Ｄ／Ａコ
ンバータ１１３にセツトし、セツトした値の励起
電圧が端子３４，４０間に印加されるよう差動増
幅器１１４を介して出力している。したがつて排
ガスセンサが作動温度600〓程度の高温状態にあ
れば、基準気体層２３の酸素分圧Psは所望のλに
対応する値になつているから、端子３８の出力電
圧Ｖが零となるように制御すれば、機関に供給さ
れる混合気のλを所望の値に帰還制御することが
できる。
圧Ｅは、機関の最適λに対応した電圧（第３図の
特性からあらかじめ定められる。）を、Ｄ／Ａコ
ンバータ１１３にセツトし、セツトした値の励起
電圧が端子３４，４０間に印加されるよう差動増
幅器１１４を介して出力している。したがつて排
ガスセンサが作動温度600〓程度の高温状態にあ
れば、基準気体層２３の酸素分圧Psは所望のλに
対応する値になつているから、端子３８の出力電
圧Ｖが零となるように制御すれば、機関に供給さ
れる混合気のλを所望の値に帰還制御することが
できる。
以上は第５図、第６図に示す排ガスセンサで
は、電極２９，３０に印加される電圧Ｅによつ
て、基準気体層２３の酸素分圧Psが時間遅れなく
所望の値になるとして説明したが、第２の固体電
解質２２内を移動する酸素イオンの移動速度と第
１の固体電解質２１の間を移動する酸素イオンの
移動速度と、基準気体層の体積とによつて一時遅
れが生ずる。この一時遅れは気体層２３の体積が
大きい程長くなるので、気体層２３はできる限り
小さい方が好ましい。一例として内側の固体電解
質２２の外周が外側の固体電解質２１の内面に接
する形状とし、両者の間に白金ペースト層を塗布
して、焼成することにより、白金電極の中に生じ
た気孔部で基準気体層を兼用することもできる。
この場合白金電極層が大気に接していると、そこ
から、大気が侵入し、励起電圧を与えても所望の
酸素分圧が得られなくなるので、端子の引き出し
部のシールを完全に行なわなければならない。
は、電極２９，３０に印加される電圧Ｅによつ
て、基準気体層２３の酸素分圧Psが時間遅れなく
所望の値になるとして説明したが、第２の固体電
解質２２内を移動する酸素イオンの移動速度と第
１の固体電解質２１の間を移動する酸素イオンの
移動速度と、基準気体層の体積とによつて一時遅
れが生ずる。この一時遅れは気体層２３の体積が
大きい程長くなるので、気体層２３はできる限り
小さい方が好ましい。一例として内側の固体電解
質２２の外周が外側の固体電解質２１の内面に接
する形状とし、両者の間に白金ペースト層を塗布
して、焼成することにより、白金電極の中に生じ
た気孔部で基準気体層を兼用することもできる。
この場合白金電極層が大気に接していると、そこ
から、大気が侵入し、励起電圧を与えても所望の
酸素分圧が得られなくなるので、端子の引き出し
部のシールを完全に行なわなければならない。
また、固体電解質２２内の酸素イオンの移動速
度を速めるために、高い励起電圧を断続的に印加
し、励起電圧が印加されていないとき電極２７，
２８間に発生する電圧を測定することにより、基
準気体層２３の酸素分圧が所望の値になつている
かどうかを判定して励起電圧の大きさ、もしくは
断続周期を変えて所定のPsになるように制御する
こともできる。但し、この場合には排ガスセンサ
の雰囲気温度が略一定に保たれていなければなら
ない。さもないと電極２７，２８間の電圧を測る
ことによつて、Psを検知することができなくなる
からである。
度を速めるために、高い励起電圧を断続的に印加
し、励起電圧が印加されていないとき電極２７，
２８間に発生する電圧を測定することにより、基
準気体層２３の酸素分圧が所望の値になつている
かどうかを判定して励起電圧の大きさ、もしくは
断続周期を変えて所定のPsになるように制御する
こともできる。但し、この場合には排ガスセンサ
の雰囲気温度が略一定に保たれていなければなら
ない。さもないと電極２７，２８間の電圧を測る
ことによつて、Psを検知することができなくなる
からである。
以上説明した如く本発明によれば、機関に供給
する混合気のλをλ＞１の任意の点で帰還制御で
きるので、燃料経済性、排気ガス特性の最も良い
点で、機関を運転することができる。
する混合気のλをλ＞１の任意の点で帰還制御で
きるので、燃料経済性、排気ガス特性の最も良い
点で、機関を運転することができる。
第１図は排気ガスセンサの原理を説明するため
の概略図、第２図は機関に供給される混合気の空
気過剰率と排気ガス中の酸素分圧の関係を示す特
性図、第３図は励起電圧と極性反転が起る空気過
剰率の関係を示す特性図、第４図は排ガスセンサ
の出力特性図、第５図は排気ガスセンサの部分断
面図、第６図は第５図の排ガスセンサを模型的に
示す原理図、第７図はエンジン制御システムのハ
ードウエア構成を示す概略図である。 １０，２１…第１の固体電解質、１６，２２…
第２の固体電解質、１１，１２，１７，１８，２
７，２８，２９，３０…白金電極、１４，２３…
基準気体層、Ｅ…励起電圧、Ｖ…出力電圧、１１
４…差動増幅器、１１５…コンパレータ、１１６
…噴射弁。
の概略図、第２図は機関に供給される混合気の空
気過剰率と排気ガス中の酸素分圧の関係を示す特
性図、第３図は励起電圧と極性反転が起る空気過
剰率の関係を示す特性図、第４図は排ガスセンサ
の出力特性図、第５図は排気ガスセンサの部分断
面図、第６図は第５図の排ガスセンサを模型的に
示す原理図、第７図はエンジン制御システムのハ
ードウエア構成を示す概略図である。 １０，２１…第１の固体電解質、１６，２２…
第２の固体電解質、１１，１２，１７，１８，２
７，２８，２９，３０…白金電極、１４，２３…
基準気体層、Ｅ…励起電圧、Ｖ…出力電圧、１１
４…差動増幅器、１１５…コンパレータ、１１６
…噴射弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の作動パラメータに応じて燃料を供
給する装置と、前記内燃機関から排出される排気
ガスの特定成分の濃度に応じて電気的出力を発生
する排気ガスセンサと、前記排気ガスセンサの出
力に応じて前記内燃機関に供給される燃料、空気
の少なくとも一方を調整して前記内燃機関に供給
される混合気を所望の濃度に帰還制御する制御手
段を有するものにおいて、 前記排気ガスセンサは (a) 排気ガスに接する第１の面と密閉された基準
気体層に接する第２の面とを備えた第１の固体
電解質と、 (b) 前記密閉された基準気体層に接する第１の面
と大気に接する第２の面とを備えた第２の固体
電解質と、 (c) 前記各固体電解質の両面に設けた電極とを有
し、 前記制御手段は (d) 前記第２の固体電解質の両面に形成した電極
に前記密閉された基準気体層に制御すべき空燃
比に対応した所定の酸素分圧が生じる向きに電
圧を印加する手段と、 (e) 前記第１の固体電解質の両面に設けた電極間
に生じる電圧が零に収束するように空燃比を調
節する手段 とを有していることを特徴とする内燃機関の空燃
比制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56015689A JPS57131046A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
| DE8282100733T DE3271716D1 (en) | 1981-02-06 | 1982-02-02 | Method of operating an exhaust gas sensor for an internal combustion engine and exhaust gas sensor |
| EP82100733A EP0057899B1 (en) | 1981-02-06 | 1982-02-02 | Method of operating an exhaust gas sensor for an internal combustion engine and exhaust gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56015689A JPS57131046A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57131046A JPS57131046A (en) | 1982-08-13 |
| JPH0149895B2 true JPH0149895B2 (ja) | 1989-10-26 |
Family
ID=11895721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56015689A Granted JPS57131046A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0057899B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57131046A (ja) |
| DE (1) | DE3271716D1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5965758A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的装置 |
| JPS59170723A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-27 | Hitachi Ltd | 空燃比センサ |
| JPS59178354A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素センサ |
| JPS59184854A (ja) * | 1983-04-06 | 1984-10-20 | Hitachi Ltd | 酸素センサ |
| JPS59208452A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 機関の空燃比センサ |
| JPS59208451A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 機関の空燃比センサ |
| EP0149606A4 (en) * | 1983-07-15 | 1986-01-07 | Ford Motor Co | EXPANDED AIR / FUEL RATIO SENSOR. |
| EP0148829A4 (en) * | 1983-07-18 | 1985-12-11 | Ford Motor Co | METHOD FOR DETERMINING THE AIR FUEL RATIO IN STATIONARY OPERATING CONDITION. |
| JPS60501872A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-10-31 | フオ−ド モ−タ− カンパニ− | 空気−燃料比の拡張した範囲の測定 |
| JPS6063457A (ja) * | 1983-09-17 | 1985-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | 機関の空燃比センサ |
| KR880000160B1 (ko) * | 1983-10-14 | 1988-03-12 | 미쓰비시전기 주식회사 | 기관의 공연비 제어 장치 |
| US4578171A (en) * | 1983-12-15 | 1986-03-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Air/fuel ratio detector |
| JPS60128350A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検知方法および装置 |
| EP0147989A3 (en) * | 1983-12-17 | 1985-08-14 | NGK Spark Plug Co. Ltd. | Air/fuel ratio detector |
| JPH063432B2 (ja) * | 1984-02-08 | 1994-01-12 | 三菱電機株式会社 | 機関の空燃比センサ |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3514377A (en) * | 1967-11-27 | 1970-05-26 | Gen Electric | Measurement of oxygen-containing gas compositions and apparatus therefor |
| US3699032A (en) * | 1969-06-20 | 1972-10-17 | Univ Ohio | Devices for the control of agents in fluids |
| US3650934A (en) * | 1969-11-14 | 1972-03-21 | Westinghouse Electric Corp | Oxygen control and measuring apparatus |
| US3698384A (en) * | 1970-11-03 | 1972-10-17 | Westinghouse Electric Corp | Oxygen consumption rate monitor |
| JPS4817018U (ja) * | 1971-06-08 | 1973-02-26 | ||
| JPS52120860A (en) * | 1976-04-05 | 1977-10-11 | Hitachi Ltd | Air-fuel ratio detector |
| US4088543A (en) * | 1976-09-10 | 1978-05-09 | Westinghouse Electric Corp. | Technique for protecting sensing electrodes in sulfiding environments |
| JPS5530681A (en) * | 1978-08-28 | 1980-03-04 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Detector for oxygen meter of solid electrolyte |
| JPS55154450A (en) * | 1979-05-19 | 1980-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel-ratio detector |
| JPS55166040A (en) * | 1979-06-13 | 1980-12-24 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio detector |
| NL7906833A (nl) * | 1979-09-13 | 1981-03-17 | Philips Nv | Gasanalyseapparaat. |
-
1981
- 1981-02-06 JP JP56015689A patent/JPS57131046A/ja active Granted
-
1982
- 1982-02-02 DE DE8282100733T patent/DE3271716D1/de not_active Expired
- 1982-02-02 EP EP82100733A patent/EP0057899B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0057899A3 (en) | 1982-09-01 |
| EP0057899A2 (en) | 1982-08-18 |
| EP0057899B1 (en) | 1986-06-18 |
| JPS57131046A (en) | 1982-08-13 |
| DE3271716D1 (en) | 1986-07-24 |
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