JPH0274857A - 酸素ポンプ作用を有するデバイス及び排ガス再循環量の測定方法 - Google Patents
酸素ポンプ作用を有するデバイス及び排ガス再循環量の測定方法Info
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- JPH0274857A JPH0274857A JP1188679A JP18867989A JPH0274857A JP H0274857 A JPH0274857 A JP H0274857A JP 1188679 A JP1188679 A JP 1188679A JP 18867989 A JP18867989 A JP 18867989A JP H0274857 A JPH0274857 A JP H0274857A
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
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- G01N27/416—Systems
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野１
本発明は、内燃機関のシリンダーへ送られる吸入空気へ
添加される排出ガスの量を決定する方式［従来の技術及
び課題１ 排出ガス再循環（ＥＧＲ）は、燃焼の間にエンジンのシ
リンダーに発生するＮｏの量を減少させるために内燃機
関を有する車に共通的に用いられている。エンジンの運
転条件によるが、ある一定の量の排出ガスが、ＥＧＲバ
ルブを経て、シリンダーへ送られる吸入空気へ添加され
る。吸気を排出ガスで希釈することによって、燃焼温度
が低下し、従ってＮｏの量が減少する。ＥＧＲは、吸入
した空気と排出ガスとの和に対する吸入した排出ガスの
百分率として測定されるのが通常である。ＥＧＲの量は
、ＥＧＲバルブの開度とバルブ間のガス圧差とによって
決定される。通常、ＥＧＲは、ＥＧＲバルブの開度を検
出する位置センサによって測定される。
添加される排出ガスの量を決定する方式［従来の技術及
び課題１ 排出ガス再循環（ＥＧＲ）は、燃焼の間にエンジンのシ
リンダーに発生するＮｏの量を減少させるために内燃機
関を有する車に共通的に用いられている。エンジンの運
転条件によるが、ある一定の量の排出ガスが、ＥＧＲバ
ルブを経て、シリンダーへ送られる吸入空気へ添加され
る。吸気を排出ガスで希釈することによって、燃焼温度
が低下し、従ってＮｏの量が減少する。ＥＧＲは、吸入
した空気と排出ガスとの和に対する吸入した排出ガスの
百分率として測定されるのが通常である。ＥＧＲの量は
、ＥＧＲバルブの開度とバルブ間のガス圧差とによって
決定される。通常、ＥＧＲは、ＥＧＲバルブの開度を検
出する位置センサによって測定される。
しかし、この種の測定は、ａ）沈着物がバルブを部分的
に閉塞してしまうこと、およびｂ）背圧の変化がＥＧＲ
の量の変化になってしまうことが理由となり、信頼性に
欠けるものとなる。ＥＧＲの量を決定する他の方法とし
ては、吸気に添加される排出ガスの流量を測定する方法
がある。これは、再循環排出ガスが通過するオリフィス
の差圧は、二つのセンサを用いて測定することによって
行われる。
に閉塞してしまうこと、およびｂ）背圧の変化がＥＧＲ
の量の変化になってしまうことが理由となり、信頼性に
欠けるものとなる。ＥＧＲの量を決定する他の方法とし
ては、吸気に添加される排出ガスの流量を測定する方法
がある。これは、再循環排出ガスが通過するオリフィス
の差圧は、二つのセンサを用いて測定することによって
行われる。
このＥＧＲ決定法も、オリフィスが沈着物で部分的に閉
塞される可能性があるので問題を抱えている。
塞される可能性があるので問題を抱えている。
ＥＧＲ測定に用いられ得る更に別の方法は、（吸気とＥ
ＧＲとを）合わせた混合物中の０２量を測定することを
原理とするものである。化学量論的空気ノ燃料の比に制
御されたエンジンでは、排出ガス中の０２の百分率は、
本質的にゼロである。（吸気子ＥＧＲ）混合物中の０２
の百分率は、第１図に示されるように、ＥＧＲの量によ
って決まるので、ＥＧＲの測定に用いることができる。
ＧＲとを）合わせた混合物中の０２量を測定することを
原理とするものである。化学量論的空気ノ燃料の比に制
御されたエンジンでは、排出ガス中の０２の百分率は、
本質的にゼロである。（吸気子ＥＧＲ）混合物中の０２
の百分率は、第１図に示されるように、ＥＧＲの量によ
って決まるので、ＥＧＲの測定に用いることができる。
空気中の湿度の効果は、温度７０°Ｆにて湿度Ｏ％と１
００％とに対して示した点轍線によって示されている。
００％とに対して示した点轍線によって示されている。
この図によると、湿度による誤差は、ＥＧＲの百分率が
増加するにつれて減少する。湿度に基づく誤差の補正は
、ゼロＥＧＲ（ＥＧＲバルブを完全に閉じた場合）にお
けるＱ２の百分率を測定することによって行われる。
増加するにつれて減少する。湿度に基づく誤差の補正は
、ゼロＥＧＲ（ＥＧＲバルブを完全に閉じた場合）にお
けるＱ２の百分率を測定することによって行われる。
過去二十年の間、０２ポンプ型ＺｒＯ２セルよりなる酸
素センサについては幾つかの異なった型のものが開発さ
れてきた。このような酸素ポンプは、電流が酸素イオン
伝導性電解質（例えば、ジルコニア）を流れると、酸素
が電解質の一面から他面に（ポンプ）移送されるという
事実に基づくものである。このようなセンサは、信号出
力が周囲の酸素分圧に直線的に比例するという共通的な
特徴を有する。
素センサについては幾つかの異なった型のものが開発さ
れてきた。このような酸素ポンプは、電流が酸素イオン
伝導性電解質（例えば、ジルコニア）を流れると、酸素
が電解質の一面から他面に（ポンプ）移送されるという
事実に基づくものである。このようなセンサは、信号出
力が周囲の酸素分圧に直線的に比例するという共通的な
特徴を有する。
例えば、１９８６年米国化学会刊行の化“センサの基礎
と応用に所載のロゴセテス（Ｅ、 Ｍ、 Ｌｏｇｏｔｈ
ｅｔｉｓ ）及びヘトリック（Ｒ，Ｅ、 Ｈｅｔｒｉｃ
ｋ ）による論文「電気化学的酸素ポンプによる高温酸
素センサＪにおいて考察されているように、この種のセ
ンサには、セルー個型とセル二個型とがある。
と応用に所載のロゴセテス（Ｅ、 Ｍ、 Ｌｏｇｏｔｈ
ｅｔｉｓ ）及びヘトリック（Ｒ，Ｅ、 Ｈｅｔｒｉｃ
ｋ ）による論文「電気化学的酸素ポンプによる高温酸
素センサＪにおいて考察されているように、この種のセ
ンサには、セルー個型とセル二個型とがある。
セルー個型のセンサにおいては、酸素ポンプ用とセンサ
用の両方の目的に同じＺｒＯ２セルが用いられる。セル
二個型センサでは、酸素ポンプ用とセンサ用の目的にそ
れぞれ異なった専用のＺｒＯ□セルが用いられる。ワン
（Ｗａｎｇ）の米国特許第４，５４７，２８１号は、酸
素の容量濃度を検出することができるセルｍ個型センサ
に関する。セル二個型センサは、例えば、ヘトリック及
びヘトリック等の米国特許第４，２７２，３２９号、第
４，２７２，３３０号、及び第４，２７２，３３１号、
ヤマダらの米国特許第４，４９８，９６８号、ニシザワ
らの米国特許第４，６４５，５７２号、及びロゴセテス
等の米国特許第４，４８７，６８０号に開示されている
。上記へトリック、ヘトリック等及びロゴセテス等の特
許は、本発明と共通な特許権者のものである。一般に、
これらニセル型デバイスにおいては、セルの間に形成さ
れたキャビティ（ｃａｖｉｔｙ ）から出てくるＯ２の
ある量（変数）を移送するのにセルの一つが用いられ、
キャビティ内の０２の分圧の減少を測定するのに第二の
セル（センサ セル）が用いられる。
用の両方の目的に同じＺｒＯ２セルが用いられる。セル
二個型センサでは、酸素ポンプ用とセンサ用の目的にそ
れぞれ異なった専用のＺｒＯ□セルが用いられる。ワン
（Ｗａｎｇ）の米国特許第４，５４７，２８１号は、酸
素の容量濃度を検出することができるセルｍ個型センサ
に関する。セル二個型センサは、例えば、ヘトリック及
びヘトリック等の米国特許第４，２７２，３２９号、第
４，２７２，３３０号、及び第４，２７２，３３１号、
ヤマダらの米国特許第４，４９８，９６８号、ニシザワ
らの米国特許第４，６４５，５７２号、及びロゴセテス
等の米国特許第４，４８７，６８０号に開示されている
。上記へトリック、ヘトリック等及びロゴセテス等の特
許は、本発明と共通な特許権者のものである。一般に、
これらニセル型デバイスにおいては、セルの間に形成さ
れたキャビティ（ｃａｖｉｔｙ ）から出てくるＯ２の
ある量（変数）を移送するのにセルの一つが用いられ、
キャビティ内の０２の分圧の減少を測定するのに第二の
セル（センサ セル）が用いられる。
ロゴセテス等゛の米国特許に記載しであるところによれ
ば、このデバイスの構造は、キャビティを無くするよう
に改変されたものであり、通常４個の電極の代わりに、
３個の電極を用いるだけでよいが、上記の米国特許第４
，２７２，３２９号、第４，２７２，３３０号、及び第
４，２７２，３３１号のデバイスと同様に機能する。
ば、このデバイスの構造は、キャビティを無くするよう
に改変されたものであり、通常４個の電極の代わりに、
３個の電極を用いるだけでよいが、上記の米国特許第４
，２７２，３２９号、第４，２７２，３３０号、及び第
４，２７２，３３１号のデバイスと同様に機能する。
本発明のデバイスは、二個のセルの間にギャビテイを形
成することも可能である二個のＺｒＯ２セルよりなると
いう意味では、セル二個型デバイスに似ており、上記の
ロゴセテス等の構造にも似ている。し、かじ、本発明の
デバイスは、上記のセル二個型デバイスと異なり、第一
のセルを酸素ポンプ用に用いることもなく、第二のセル
を酸素センサとして用いることもない。本発明では、む
しろ二つのセルが共に０２ポンプセルとして用いられる
のである。
成することも可能である二個のＺｒＯ２セルよりなると
いう意味では、セル二個型デバイスに似ており、上記の
ロゴセテス等の構造にも似ている。し、かじ、本発明の
デバイスは、上記のセル二個型デバイスと異なり、第一
のセルを酸素ポンプ用に用いることもなく、第二のセル
を酸素センサとして用いることもない。本発明では、む
しろ二つのセルが共に０２ポンプセルとして用いられる
のである。
一般に、吸気ｌ排気混合物中の０２濃度を測定すること
は、簡単なことではない。％ＥＧＲの変化に伴う０□濃
度の変化は比較的小さいからである。いろいろな形式の
酸素センサの中で、酸素ポンプに基づくものがより適当
であるが、その理由は、この形式のものは、０□に対す
る感度がよく、温度依存性か弱く、ガスの絶対圧力に対
する依存性が弱いかあるいは全くないからである。１９
８８年２月２９日〜３月４日開催の５ＡＥｌ際会議及び
展示会における技術論文第８８０１３３号の「酸素セン
サを使用するＥＧＲ速度の閉回路制御］において、Ｍ、
ニシダ、Ｎ、イノウニ、Ｈ，スズキ、及びＳ、クマガイ
は、％ＥＧＲを測定するのに有用な酸素ポンプ セル及
びセンサ セルから成るデバイスを発表している。しか
し、高０２濃度におけるＯ２の小さな濃度変化を測定す
るのには、高感度の０□センサが望ましい。本発明にお
いては、ＥＧＲの測定方法及びこの問題を克服するＥＧ
Ｒセンサを提供するものとする。
は、簡単なことではない。％ＥＧＲの変化に伴う０□濃
度の変化は比較的小さいからである。いろいろな形式の
酸素センサの中で、酸素ポンプに基づくものがより適当
であるが、その理由は、この形式のものは、０□に対す
る感度がよく、温度依存性か弱く、ガスの絶対圧力に対
する依存性が弱いかあるいは全くないからである。１９
８８年２月２９日〜３月４日開催の５ＡＥｌ際会議及び
展示会における技術論文第８８０１３３号の「酸素セン
サを使用するＥＧＲ速度の閉回路制御］において、Ｍ、
ニシダ、Ｎ、イノウニ、Ｈ，スズキ、及びＳ、クマガイ
は、％ＥＧＲを測定するのに有用な酸素ポンプ セル及
びセンサ セルから成るデバイスを発表している。しか
し、高０２濃度におけるＯ２の小さな濃度変化を測定す
るのには、高感度の０□センサが望ましい。本発明にお
いては、ＥＧＲの測定方法及びこの問題を克服するＥＧ
Ｒセンサを提供するものとする。
なお、本発明に対する参考文献として、［排出ガス再循
環センサ及び方法」なる名称で１９８７年５月２９日に
出願されたロゴセテス等の米国特許出願筒５５，８２１
号を引用するものとする。
環センサ及び方法」なる名称で１９８７年５月２９日に
出願されたロゴセテス等の米国特許出願筒５５，８２１
号を引用するものとする。
［課題を解決するための手段］
本発明をまず要約する。
本発明は、電気化学的デバイスで吸気排気混合物（本明
細書の中では「吸気と排気との混合物」の意とする）中
の０２ａ度を測定してＥＧＲの百分率を測定する方法を
提供する。この０２濃度は、ＥＧＲの百分率に比例して
いる。この方法は、吸気と排気の混合物の流入路と小空
間との間の流通を制限し、第一電気化学的ポンプ セル
に一定の電流を流し、この小空間の中にある第一電気化
学的ポンプの電極が負にバイアスされるようにして、こ
の第一ポンプ セルを流れる電流によってこの小空間内
の酸素分子の一部分をポンプ的に排出することから成る
ものである。更に、本発明は、第二電気化学的ポンプ
セルに一定の電圧を掛け、この小空間の中にある第二電
気化学的ポンプの電極が負にバイアスされるようにして
、第二ポンプ セルに掛かつている一定の電圧が、この
小空間内の酸素分子の実質的に全部がこの第一ポンプ
セルを流れる電流によってポンプ的に排出されるのには
十分ではあるがＣＯ□又は８２０分子を解離するには不
十分であるようにすることから成るものである。本発明
の方法は、また第二ポンプ セルの中を流れる電流を測
定することから成るが、この第二ポンプ セル電流はこ
の小空間内の０□分子の百分率に比例し同時に吸気及び
排気混合物中の０２分子の百分率にも比例する。本発明
は、高０２混合物中の０２濃度を測定するのに使うのに
特に好適である。空気中でいろいろに変化する湿度の補
正は、ＥＧＲバルブを閉じた時（０％ＥＧＲ）の０２分
子の百分率を測定することによって１テわれる。
細書の中では「吸気と排気との混合物」の意とする）中
の０２ａ度を測定してＥＧＲの百分率を測定する方法を
提供する。この０２濃度は、ＥＧＲの百分率に比例して
いる。この方法は、吸気と排気の混合物の流入路と小空
間との間の流通を制限し、第一電気化学的ポンプ セル
に一定の電流を流し、この小空間の中にある第一電気化
学的ポンプの電極が負にバイアスされるようにして、こ
の第一ポンプ セルを流れる電流によってこの小空間内
の酸素分子の一部分をポンプ的に排出することから成る
ものである。更に、本発明は、第二電気化学的ポンプ
セルに一定の電圧を掛け、この小空間の中にある第二電
気化学的ポンプの電極が負にバイアスされるようにして
、第二ポンプ セルに掛かつている一定の電圧が、この
小空間内の酸素分子の実質的に全部がこの第一ポンプ
セルを流れる電流によってポンプ的に排出されるのには
十分ではあるがＣＯ□又は８２０分子を解離するには不
十分であるようにすることから成るものである。本発明
の方法は、また第二ポンプ セルの中を流れる電流を測
定することから成るが、この第二ポンプ セル電流はこ
の小空間内の０□分子の百分率に比例し同時に吸気及び
排気混合物中の０２分子の百分率にも比例する。本発明
は、高０２混合物中の０２濃度を測定するのに使うのに
特に好適である。空気中でいろいろに変化する湿度の補
正は、ＥＧＲバルブを閉じた時（０％ＥＧＲ）の０２分
子の百分率を測定することによって１テわれる。
本発明の他の実施例によれば、ＥＧＲ測定の電気化学的
測定デバイスは、第一電極対を有する第一電気化学的ソ
リッド ポンプ セル及び第二電極対を有する第二電気
化学的ソリッド ポンプ セルを包含する。この第一ポ
ンプ セルと第二ポンプ セルとには、これらを支持す
る構造体が取りつけられていて、全体としてある小空間
容積を形成している。この小空間容積は、絞りあるいは
絞りの集合体を通じて外の空間（本発明の方法に用いら
れるときは吸気と排気との混合物）に通じている。本発
明の方法によって操作する場合、一定の電流が（第一ポ
ンプ セルに結合された第一外部回路手段によって）第
一ポンプ セルに流され、小空間の中の酸素分子の一部
（容量％）がポンプ的に排出される。操作にあたっては
、一定の電圧が、（第二ポンプ セルに結合された第二
外部回路手段によって）第二ポンプ セルに掛けられる
が、その大きさは、この小空間の中の残余の０□分子の
実質的に全部がポンプ的に排出され、飽和電流に達する
のに十分ではあるが、この小空間に存在する可能性のあ
る含酸素ガス、例えば、ＣＯ□又はＨ２０ガスを分解す
る程度よりは低いようにする。第二外部回路手段は第二
ポンプ セルに外部電圧を掛けるのに用いられるが、一
般に約０．８ボルト未満、より好ましくは約０．２〜０
．８ボルトである。第二ポンプセルの飽和電流は小空間
内の０□百分率に比例し、吸気ｌ排気混合物中の０２百
分率に比例し、またその中のＥＧＲ百分率にも比例する
。
測定デバイスは、第一電極対を有する第一電気化学的ソ
リッド ポンプ セル及び第二電極対を有する第二電気
化学的ソリッド ポンプ セルを包含する。この第一ポ
ンプ セルと第二ポンプ セルとには、これらを支持す
る構造体が取りつけられていて、全体としてある小空間
容積を形成している。この小空間容積は、絞りあるいは
絞りの集合体を通じて外の空間（本発明の方法に用いら
れるときは吸気と排気との混合物）に通じている。本発
明の方法によって操作する場合、一定の電流が（第一ポ
ンプ セルに結合された第一外部回路手段によって）第
一ポンプ セルに流され、小空間の中の酸素分子の一部
（容量％）がポンプ的に排出される。操作にあたっては
、一定の電圧が、（第二ポンプ セルに結合された第二
外部回路手段によって）第二ポンプ セルに掛けられる
が、その大きさは、この小空間の中の残余の０□分子の
実質的に全部がポンプ的に排出され、飽和電流に達する
のに十分ではあるが、この小空間に存在する可能性のあ
る含酸素ガス、例えば、ＣＯ□又はＨ２０ガスを分解す
る程度よりは低いようにする。第二外部回路手段は第二
ポンプ セルに外部電圧を掛けるのに用いられるが、一
般に約０．８ボルト未満、より好ましくは約０．２〜０
．８ボルトである。第二ポンプセルの飽和電流は小空間
内の０□百分率に比例し、吸気ｌ排気混合物中の０２百
分率に比例し、またその中のＥＧＲ百分率にも比例する
。
［作用１
さて、以下に本発明を詳述する。
本発明は、電気化学的酸素ポンプ デバイスを用いて吸
気及びＥＧＲ混合物の中の０２の量を測定することを基
礎としてＥＧＲを測定する方法を教示するものである。
気及びＥＧＲ混合物の中の０２の量を測定することを基
礎としてＥＧＲを測定する方法を教示するものである。
上記のように、ＺｒＯ□電気化学セルが有する酸素ポン
プ作用を基礎とする酸素センサには、幾つかの種類が存
在する。これらのセンサは、幾つかの特性があって、そ
れ故にこそ希薄な燃ｌ空比（ＥＧＲが大きい）に好適に
なっている。しかし、０２流度が高いときに０２の小さ
な濃度変化を測定するには、第１図に参照されるように
、感度が高い０２センサが好ましい。
プ作用を基礎とする酸素センサには、幾つかの種類が存
在する。これらのセンサは、幾つかの特性があって、そ
れ故にこそ希薄な燃ｌ空比（ＥＧＲが大きい）に好適に
なっている。しかし、０２流度が高いときに０２の小さ
な濃度変化を測定するには、第１図に参照されるように
、感度が高い０２センサが好ましい。
本発明では、第２図に示されるようなセンサを用いて空
気プラス排気中の０２百分率を測定することによってＥ
ＧＲを測定するものである。このセンサ２０は、二つの
電気化学セル２１と３１とを有し、小空間４０がその間
に形成されている。小空間４０は、絞す４１又は絞りの
集合体を通じて外部の雰囲気（空気プラスＥＧＲ）に通
じている。二つのセルは、それぞれ、ＺｒＯ２のような
酸素伝導性固体電解質から作られた小板２２．３２及び
小板の両面に取りつけられた二組の電極２３．２４；
３３．３４から構成される。これらの電極は、白金など
が材料で、酸素センサの分野で確立した方法に従って製
造される。
気プラス排気中の０２百分率を測定することによってＥ
ＧＲを測定するものである。このセンサ２０は、二つの
電気化学セル２１と３１とを有し、小空間４０がその間
に形成されている。小空間４０は、絞す４１又は絞りの
集合体を通じて外部の雰囲気（空気プラスＥＧＲ）に通
じている。二つのセルは、それぞれ、ＺｒＯ２のような
酸素伝導性固体電解質から作られた小板２２．３２及び
小板の両面に取りつけられた二組の電極２３．２４；
３３．３４から構成される。これらの電極は、白金など
が材料で、酸素センサの分野で確立した方法に従って製
造される。
電気化学セル２１及び３１は、このセルの間に電流■１
及び■２を流すことによって酸素ポンプとして働く。セ
ンサ２０の近くにヒーター２９を置き、センサ２０の働
きに好適な少なくとも約５００℃の高温にすると有利で
ある。
及び■２を流すことによって酸素ポンプとして働く。セ
ンサ２０の近くにヒーター２９を置き、センサ２０の働
きに好適な少なくとも約５００℃の高温にすると有利で
ある。
デバイス２０の働きを理解するために第３Ａ図のＺｒＯ
２セル−側型デバイス６０を先ず考えてみよう。
２セル−側型デバイス６０を先ず考えてみよう。
これは、希薄な０２のセンサとして有用なものである。
これは、ＺｒＯ２小板から成る一個の酸素ポンプセル６
１を有し、その両側に二枚の白金電極６３と６４とをは
さみ、内部に空間６５ができるような構造になっている
。空間６５は絞り６６を通じて外部のガスと繋がってい
る。電極６３が負になるように電圧がセル６１に掛けら
れると、電極６３から電極６４へと酸素イオンが動く結
果としてＺｒＯ２材の中を電流Ｉ３が流れるわけである
。
１を有し、その両側に二枚の白金電極６３と６４とをは
さみ、内部に空間６５ができるような構造になっている
。空間６５は絞り６６を通じて外部のガスと繋がってい
る。電極６３が負になるように電圧がセル６１に掛けら
れると、電極６３から電極６４へと酸素イオンが動く結
果としてＺｒＯ２材の中を電流Ｉ３が流れるわけである
。
電極６３に生じた酸素イオンがＺｒＯ２小板を通って電
極６４に流れるにつれて、ガス相からの０□分子が益々
解離し電極６３の電子と反応し酸素イオン（０＝）を生
成する。この電気化学反応により、酸素イオンが、電極
６３では欠乏する（電極６４へ流れてしまう）につれて
、益々多くの酸素イオンが小空間６５の酸素分子から生
成する。
極６４に流れるにつれて、ガス相からの０□分子が益々
解離し電極６３の電子と反応し酸素イオン（０＝）を生
成する。この電気化学反応により、酸素イオンが、電極
６３では欠乏する（電極６４へ流れてしまう）につれて
、益々多くの酸素イオンが小空間６５の酸素分子から生
成する。
逆の電気化学反応によって、電極６４の酸素イオンは酸
素分子として周囲のガス中に放出される。
素分子として周囲のガス中に放出される。
セルを流れる電流の正味の効果は、結局０２を容積空間
６５からポンプ作用で排出する効果となる。容積空間６
５内の０２流度は低いので、周囲のガス（吸気プラス排
気混合物）から空間６５へ絞り６６を通って０２の拡散
流が存在することになる。定常状態においては、容積空
間６５への０２の拡散流は、ポンプ電流によって空間６
５からポンプ排出される０２流に等しい。
６５からポンプ作用で排出する効果となる。容積空間６
５内の０２流度は低いので、周囲のガス（吸気プラス排
気混合物）から空間６５へ絞り６６を通って０２の拡散
流が存在することになる。定常状態においては、容積空
間６５への０２の拡散流は、ポンプ電流によって空間６
５からポンプ排出される０２流に等しい。
セルｍ個型デバイス６０が排気ｌ吸気混合物中の０２百
分率を測定するのに用いられる場合には、酸素が空間６
５から排出されるにつれて電圧が低いとき（０，２〜０
．８ボルト）は電流が増加し、遂に飽和電流、Ｉ、に達
す条。これは、空間６５内の酸素が全て電流によって排
出された状態に対応する。飽和電流工、は外部のガスの
０゜百分率に比例する。ポンプセルに掛ける電圧は、約
０．８ボルト以下に維持し、空間６５に存在するＣＯ９
のような含酸素ガス分子を分解しないようにする。この
ような状態における従来技術のｍ個型セル デバイスの
（異なった０２百分率に対する）電流−電圧（１，−Ｖ
）特性は、第３Ｂ図に示される。
分率を測定するのに用いられる場合には、酸素が空間６
５から排出されるにつれて電圧が低いとき（０，２〜０
．８ボルト）は電流が増加し、遂に飽和電流、Ｉ、に達
す条。これは、空間６５内の酸素が全て電流によって排
出された状態に対応する。飽和電流工、は外部のガスの
０゜百分率に比例する。ポンプセルに掛ける電圧は、約
０．８ボルト以下に維持し、空間６５に存在するＣＯ９
のような含酸素ガス分子を分解しないようにする。この
ような状態における従来技術のｍ個型セル デバイスの
（異なった０２百分率に対する）電流−電圧（１，−Ｖ
）特性は、第３Ｂ図に示される。
吸気ｌ排気混合物中の０□百分率とこの混合物中のＥＧ
Ｒ百分率との間の関係は、第１図に示される。第４図も
同じ関係を示すものであるが、ここでは空間内の０２百
分率が小さい場合を示している。
Ｒ百分率との間の関係は、第１図に示される。第４図も
同じ関係を示すものであるが、ここでは空間内の０２百
分率が小さい場合を示している。
これらの図から分かるように、０□濃度が高い（第１図
）場合と０２濃度が低い（第４図）場合とで同じ０２百
分率変化をするとすると、低０２濃度の場合のほうがＥ
ＧＲ百分率変化が小さい。従って、従来のｍ個型セル
デバイスでは、酸素濃度が高い場合より酸素濃度が低い
場合のほうがＥＧＲの変化に敏感である。従って、第３
Ａ図のデバイス６１は低０２濃度環境のＥＧＨの測定に
は好適に使用可能であるけれとも、高０２濃度環境（即
ち、低ＥＧＲ）下においてはその敏感性は最適とはいえ
ない。
）場合と０２濃度が低い（第４図）場合とで同じ０２百
分率変化をするとすると、低０２濃度の場合のほうがＥ
ＧＲ百分率変化が小さい。従って、従来のｍ個型セル
デバイスでは、酸素濃度が高い場合より酸素濃度が低い
場合のほうがＥＧＲの変化に敏感である。従って、第３
Ａ図のデバイス６１は低０２濃度環境のＥＧＨの測定に
は好適に使用可能であるけれとも、高０２濃度環境（即
ち、低ＥＧＲ）下においてはその敏感性は最適とはいえ
ない。
しかし、本発明のデバイスを用いれば、高０２濃度の吸
気ｌ排気ガス混合物中におけるＥＧＲの測定も行うこと
が可能である。第２図を参照する。このようなガス混合
物中の０２百分率を測定するには、デバイス２０を用い
ることが可能である。このデバイスは第一及び第二酸素
ポンプ セルから構成される。第一ポンプ セルは容積
空間４０がら酸素分子の一部分（例えば、１１２）を排
出し、この空間内のガス混合物中の０２分子百分率を低
下させる。こうすることは、結局、第１図の高０２濃度
（２０〜１０％）吸気／排気ガス混合物の０□分子百分
率を第４図のそれの低０２濃度（１０〜０％）吸気ｌ排
気ガス混合物へと変えることに相当する。酸素分子の一
部分は、セル２１に一定電流を流すことによって空間４
゜から排出され、電極２４は負電圧になる。セル２１に
流される電流は、空間４０がら所望の０□分子（の−部
分）を排出するに十分な電流である。第一ポンプセルに
よって容積空間４０から排出される０２の量は、測定さ
れるべき特定の内撚エンジンの吸気ｌ排気ガス混合物中
において（そのエンジンによって）用いられる最大のＥ
ＧＲ百分率にて存在する０２百分率（容積基準）に等し
いことが好ましい。従って、上記の実施態様のように０
２の１／２（５０容量％）を除去することは、一般にエ
ンジン ガス混合物に用いられるＥＧＲの最大量が５０
容量％であるエンジンにとっては、その混合物が０□を
約５０容量％含有するのであるから、最適であろう。一
般にエンジン ガス混合物に用いられるＥＧＲの最大量
が３０容量％（７０容量％の０□含有）であるエンジン
においては、デバイスのセル２１が０２分子の７０容量
％を除去し、空間４１中に０２分子の約３０容量％を残
しておくのが最適であろう。容積空間から０２分子の所
望の部分を除去するに必要な電流は、絞り４１の形式及
び寸法、更には温度のような因子に支配されるであろう
。セル２１によって容積空間４０から０□分子の所望の
部分を排出するに必要な電流を如何に選択するかという
ことは、本発明の開示する内容に照らし合わせば、当業
者には明らかであろう。
気ｌ排気ガス混合物中におけるＥＧＲの測定も行うこと
が可能である。第２図を参照する。このようなガス混合
物中の０２百分率を測定するには、デバイス２０を用い
ることが可能である。このデバイスは第一及び第二酸素
ポンプ セルから構成される。第一ポンプ セルは容積
空間４０がら酸素分子の一部分（例えば、１１２）を排
出し、この空間内のガス混合物中の０２分子百分率を低
下させる。こうすることは、結局、第１図の高０２濃度
（２０〜１０％）吸気／排気ガス混合物の０□分子百分
率を第４図のそれの低０２濃度（１０〜０％）吸気ｌ排
気ガス混合物へと変えることに相当する。酸素分子の一
部分は、セル２１に一定電流を流すことによって空間４
゜から排出され、電極２４は負電圧になる。セル２１に
流される電流は、空間４０がら所望の０□分子（の−部
分）を排出するに十分な電流である。第一ポンプセルに
よって容積空間４０から排出される０２の量は、測定さ
れるべき特定の内撚エンジンの吸気ｌ排気ガス混合物中
において（そのエンジンによって）用いられる最大のＥ
ＧＲ百分率にて存在する０２百分率（容積基準）に等し
いことが好ましい。従って、上記の実施態様のように０
２の１／２（５０容量％）を除去することは、一般にエ
ンジン ガス混合物に用いられるＥＧＲの最大量が５０
容量％であるエンジンにとっては、その混合物が０□を
約５０容量％含有するのであるから、最適であろう。一
般にエンジン ガス混合物に用いられるＥＧＲの最大量
が３０容量％（７０容量％の０□含有）であるエンジン
においては、デバイスのセル２１が０２分子の７０容量
％を除去し、空間４１中に０２分子の約３０容量％を残
しておくのが最適であろう。容積空間から０２分子の所
望の部分を除去するに必要な電流は、絞り４１の形式及
び寸法、更には温度のような因子に支配されるであろう
。セル２１によって容積空間４０から０□分子の所望の
部分を排出するに必要な電流を如何に選択するかという
ことは、本発明の開示する内容に照らし合わせば、当業
者には明らかであろう。
本発明のデバイスの第２図に示される態様によれば、空
間４０内の酸素が減少した混合ガス中の０□百分率は、
第二酸素ポンプ セル３１で測定される。本発明のデバ
イスの第２図に示される第二酸素ポンプ セル３１には
、０．８ボルト未満、一般に０．２〜０．８ボルトの一
定電圧が掛けられ、電極３３は負のバイアスがかかり、
空間４０内の残りの０□分子を大部分排出する。ポンプ
にかかる電圧は、約０．８ボルト以下に保たれ、空間４
０に存在するＣＯ２のような含０□ガス分子を分解しな
いようにする。約０．５〜０．８ボルトの十分に高い電
圧に対しては、飽和電流がセル３１に形成される。外部
回路手段がポンプ セル３１に結合されていて、第二ポ
ンプ セル３１を流れる飽和電流を測定するのに用いら
れる。この飽和電流、■、は空間４０の０２分子百分率
の物差しであり、吸気及び排気混合物の中の０２分子百
分率に比例もしている。
間４０内の酸素が減少した混合ガス中の０□百分率は、
第二酸素ポンプ セル３１で測定される。本発明のデバ
イスの第２図に示される第二酸素ポンプ セル３１には
、０．８ボルト未満、一般に０．２〜０．８ボルトの一
定電圧が掛けられ、電極３３は負のバイアスがかかり、
空間４０内の残りの０□分子を大部分排出する。ポンプ
にかかる電圧は、約０．８ボルト以下に保たれ、空間４
０に存在するＣＯ２のような含０□ガス分子を分解しな
いようにする。約０．５〜０．８ボルトの十分に高い電
圧に対しては、飽和電流がセル３１に形成される。外部
回路手段がポンプ セル３１に結合されていて、第二ポ
ンプ セル３１を流れる飽和電流を測定するのに用いら
れる。この飽和電流、■、は空間４０の０２分子百分率
の物差しであり、吸気及び排気混合物の中の０２分子百
分率に比例もしている。
つまるところ、空間４０内の０２が減少した（セル２１
によって空間４０から０２分子の一部分を排出すること
によってなされる）ガスというものは、低濃度０□混合
物を模擬したガスになるわけである。このような工夫に
よって、低濃度０２混合物を測定するときに得られる精
度にて高濃度０２混合物中の０２百分率を測定すること
が、このデバイスで可能となる。従って、本発明のデバ
イスを用いると、従来技術のセルｍ個型０２ポンプ デ
バイス３Ａによって得られる測定値に較べて、高濃度ｏ
２吸気ｌ排気混合物中のＥＧＲをより感度よく測定する
ことになるのである。
によって空間４０から０２分子の一部分を排出すること
によってなされる）ガスというものは、低濃度０□混合
物を模擬したガスになるわけである。このような工夫に
よって、低濃度０２混合物を測定するときに得られる精
度にて高濃度０２混合物中の０２百分率を測定すること
が、このデバイスで可能となる。従って、本発明のデバ
イスを用いると、従来技術のセルｍ個型０２ポンプ デ
バイス３Ａによって得られる測定値に較べて、高濃度ｏ
２吸気ｌ排気混合物中のＥＧＲをより感度よく測定する
ことになるのである。
第２図のデバイスは、セル２１．によって、絞り４１を
通過して所望の部分の酸素が空間４０の中に入るのが可
能となり、残りの０２のみがセル３１に達するようにで
きるという前提に立って操作されるものである。第２図
のデバイスの構造ではこの前提が成り立たない場合には
、第５図に示されるようなデバイス５０の構造にその構
造を改変することによって、所望の条件を達成すること
が可能である。この構造においては、セル３１の内側の
電極の上部に多孔質層３８を沈着させるものである。こ
の多孔質層は、ＺｒＯ２又は不活性物質（例えば、スピ
ネル又は酸化アルミニウム）からできているもので、０
□拡散の障害物（障壁）として機能し、０２の所望の部
分がセル２１によって排出されるようにする。
通過して所望の部分の酸素が空間４０の中に入るのが可
能となり、残りの０２のみがセル３１に達するようにで
きるという前提に立って操作されるものである。第２図
のデバイスの構造ではこの前提が成り立たない場合には
、第５図に示されるようなデバイス５０の構造にその構
造を改変することによって、所望の条件を達成すること
が可能である。この構造においては、セル３１の内側の
電極の上部に多孔質層３８を沈着させるものである。こ
の多孔質層は、ＺｒＯ２又は不活性物質（例えば、スピ
ネル又は酸化アルミニウム）からできているもので、０
□拡散の障害物（障壁）として機能し、０２の所望の部
分がセル２１によって排出されるようにする。
その他幾つかのデバイス構成が可能である。本発明の他
の実施態様によれば、二個のポンプ セルの間に酸素拡
散の障壁を置くことによって、二個のセルをハツキリと
引き離すようにしたものがある。例えば、第５図のデバ
イスの多孔質層を、第６Ａ図のデバイス５０Ａに示され
るように絞り４３を有する［壁Ｊ４２で置き換えること
ができる。第６Ｂ図のデバイス５０Ｂに示すのは、別の
型の構成である。デバイス５０Ｂは、Ｏ２の一部分を排
出するのにポンプ セルを、残りの０２を排出し測定す
るのに（ヘトリック等の米国特許第４，２７２，３２９
号に記載のセンサ構造に類似の）ポンプ セルｌセンサ
セル構造を用いるものである。
の実施態様によれば、二個のポンプ セルの間に酸素拡
散の障壁を置くことによって、二個のセルをハツキリと
引き離すようにしたものがある。例えば、第５図のデバ
イスの多孔質層を、第６Ａ図のデバイス５０Ａに示され
るように絞り４３を有する［壁Ｊ４２で置き換えること
ができる。第６Ｂ図のデバイス５０Ｂに示すのは、別の
型の構成である。デバイス５０Ｂは、Ｏ２の一部分を排
出するのにポンプ セルを、残りの０２を排出し測定す
るのに（ヘトリック等の米国特許第４，２７２，３２９
号に記載のセンサ構造に類似の）ポンプ セルｌセンサ
セル構造を用いるものである。
本明細書に記載のＥＧＲ測定用の電気化学的デバイスは
、平面的構造にて製造することも可能である。第７図に
示すのは、本発明によるデバイス８゜で平面的構造の態
様の一つである。先ず厚みのあるＺｒＯ２板８２から始
まって、この小板８２の両側に多孔質白金電極８３と８
４とを沈着させ、ポンプ セル８１を形成する。次に、
白金電極８３の上部にＺｒＯ２又は不活性物質（例えば
、スピネル又は酸化アルミニウム）でできた多孔質層８
９を沈着させ、０２分子拡散の障壁を形成する。更に、
層８９の上に白金電極８５を沈着させ、その後で別のＺ
ｒＯ２多孔質層８６をくつつける。最後に、層８６の上
部に多孔質白金電極８７を沈着させる。ＺｒＯ２多孔質
層８６と白金電極８５及び８７とは、ポンプ セル８８
を形成する。第２図のデバイスの場合と同じように、ポ
ンプ セル８８に一定電流を流して当構造の多孔質部分
から酸素の一部分を排出し、ポンプ セル８１に約０．
２〜０．８ボルトの一定電圧を掛けて多孔質層８９の内
部の残存Ｏ２の実質的に全てを排出する。ポンプ セル
８１の飽和電流は、ガス混合物中のＥＧＲ百分率に比例
する。
、平面的構造にて製造することも可能である。第７図に
示すのは、本発明によるデバイス８゜で平面的構造の態
様の一つである。先ず厚みのあるＺｒＯ２板８２から始
まって、この小板８２の両側に多孔質白金電極８３と８
４とを沈着させ、ポンプ セル８１を形成する。次に、
白金電極８３の上部にＺｒＯ２又は不活性物質（例えば
、スピネル又は酸化アルミニウム）でできた多孔質層８
９を沈着させ、０２分子拡散の障壁を形成する。更に、
層８９の上に白金電極８５を沈着させ、その後で別のＺ
ｒＯ２多孔質層８６をくつつける。最後に、層８６の上
部に多孔質白金電極８７を沈着させる。ＺｒＯ２多孔質
層８６と白金電極８５及び８７とは、ポンプ セル８８
を形成する。第２図のデバイスの場合と同じように、ポ
ンプ セル８８に一定電流を流して当構造の多孔質部分
から酸素の一部分を排出し、ポンプ セル８１に約０．
２〜０．８ボルトの一定電圧を掛けて多孔質層８９の内
部の残存Ｏ２の実質的に全てを排出する。ポンプ セル
８１の飽和電流は、ガス混合物中のＥＧＲ百分率に比例
する。
本発明に関して、多くの改変や変形が当業者には想到し
うるのは当然であろう。例えば、ニセル型酸素ポンプ
デバイスという特定の構造をば、本明細書に開示したも
のと異ならせることが可能である。これらを含めて、技
術を進歩させた本発明によって基本的には教示された他
の全ての変形は、本発明の特許請求の範囲にあるものと
考えるのが主光である。
うるのは当然であろう。例えば、ニセル型酸素ポンプ
デバイスという特定の構造をば、本明細書に開示したも
のと異ならせることが可能である。これらを含めて、技
術を進歩させた本発明によって基本的には教示された他
の全ての変形は、本発明の特許請求の範囲にあるものと
考えるのが主光である。
第１図は、吸気と排気とを合わせた混合物中の０□百分
率をＥＧＲの百分率と関係づけるグラフである。 第２図は、本発明の態様の一つのＥＧＲを測定する電気
化学的デバイスの略図である。 第３Ａ図は、従来の技術のデバイスで、セルｍ個型酸素
ポンプ デバイスの略図である。 第３Ｂ図は、第３Ａ図のデバイスの電流−電圧特性を示
すグラフである。 第４図は、ＥＧＲの百分率の関数として第３Ａ図のデバ
イスの空間中の０２百分率を関係づけるグラフである。 第５図は、本発明の二つ目の態様で、ＥＧＲを測測定す
る電気化学的デバイスの略図である。 第７図は、本発明の態様の平面的構成のＥＧＲを測定す
る電気化学的デバイスの略図である。 ２０・・・センサ、２１ 、３１・・・電気化学セル、
２２．３２・・・酸素伝導性固体電解質、２３．２４．
３３．３４・・・電極、２９・・・ヒーター、３８・・
・多孔質セル、４０・・・容積空間、４１・・・絞り、
５０・・・デバイス、６０・・・ＺｒＯ□セル−側型デ
バイス、６１・・・−側型酸素ポンブ セル、６３．６
４・・・白金電極、６５・・・空間、６６・・・絞り、
８０・・・平面状デバイス、８１ 、８８・・・ポンプ
、８２・・・ＺｒＯ２板、８３．８４．８５．８７・・
・電極、８６ 、８９ ・・・多孔質ＺｒＯ□。
率をＥＧＲの百分率と関係づけるグラフである。 第２図は、本発明の態様の一つのＥＧＲを測定する電気
化学的デバイスの略図である。 第３Ａ図は、従来の技術のデバイスで、セルｍ個型酸素
ポンプ デバイスの略図である。 第３Ｂ図は、第３Ａ図のデバイスの電流−電圧特性を示
すグラフである。 第４図は、ＥＧＲの百分率の関数として第３Ａ図のデバ
イスの空間中の０２百分率を関係づけるグラフである。 第５図は、本発明の二つ目の態様で、ＥＧＲを測測定す
る電気化学的デバイスの略図である。 第７図は、本発明の態様の平面的構成のＥＧＲを測定す
る電気化学的デバイスの略図である。 ２０・・・センサ、２１ 、３１・・・電気化学セル、
２２．３２・・・酸素伝導性固体電解質、２３．２４．
３３．３４・・・電極、２９・・・ヒーター、３８・・
・多孔質セル、４０・・・容積空間、４１・・・絞り、
５０・・・デバイス、６０・・・ＺｒＯ□セル−側型デ
バイス、６１・・・−側型酸素ポンブ セル、６３．６
４・・・白金電極、６５・・・空間、６６・・・絞り、
８０・・・平面状デバイス、８１ 、８８・・・ポンプ
、８２・・・ＺｒＯ２板、８３．８４．８５．８７・・
・電極、８６ 、８９ ・・・多孔質ＺｒＯ□。
Claims (20)
- （１）内燃機関の吸気と排気とのガス混合物における排
気再循環（ＥＧＲ）百分率を測定する電気化学的デバイ
スにおいて、該電気化学的デバイスが、第一の相対する
電極対を有する第一電気化学的ソリッドポンプセル、 第二の相対する電極対を有する第二電気化学的ソリッド
ポンプセル、 この第一ポンプセルと第二ポンプセルとを 結合し、全体としてある小空間容積を形成する支持構造
体、 この小空間容積と吸気及び排気混合物からなる外の空間
とを繋ぐ絞り、 一定の電流を該第一ポンプセルに流し、該第一の相対す
る電極対の中の該小空間内の第一ポンプセル電極を負に
バイアスし、該第一ポンプセルを流れる該電流によつて
該空間内の酸素分子の一部をポンプ的に排出させるよう
に電流を流すための該第一ポンプセルに結合された第一
外部回路手段、 一定の電圧を該第二ポンプセルに掛け、該第二の相対す
る電極対の中の該小空間内の第二ポンプセル電極を負に
バイアスし、該第二ポンプセルに掛けられた該一定電圧
が、該第二ポンプセルによつて該小空間内の残余のＯ＿
２分子の実質的に全部がポンプ的に排出されるのに十分
に高いが、ＣＯ＿２又はＨ＿２Ｏガスを分解する程度よ
りは小さいように電圧を掛けるための第二ポンプセルに
結合された第二外部回路手段、及び 該第二ポンプセル電流が、該第一ポンプセ ルによつて排出されなかつた該空間内のＯ＿２分子濃度
に比例し、また吸気と排気とを合わせたガス混合物中の
Ｏ＿２百分率に比例することから、該第二ポンプセルを
流れる電流を測定するための該第二ポンプセルに結合さ
れた第三外部回路手段、を包含することを特徴とする排
気再循環（ＥＧＲ）百分率を測定する電気化学的デバイ
ス。 - （２）更に、デバイスの温度を少なくとも約５００℃に
維持するヒーターを包含することを特徴とする請求項１
記載の電気化学的デバイス。 - （３）該第一ポンプセルによつて該空間内から排出さる
酸素の百分率が、最大ＥＧＲ時の該エンジンの吸気と排
気とを合わせたガス混合物中に存在する酸素百分率に等
しいことを特徴とする請求項１記載の電気化学的デバイ
ス。 - （４）該第二外部回路手段が、第二ポンプセルに０．２
〜０．８ボルトの範囲の電圧を掛けるのに用いられるこ
とを特徴とする請求項１記載の電気化学的デバイス。 - （５）更に、該空間内に位置している該第二ポンプセル
電極の上部に沈着させた多孔質層から成ることを特徴と
する請求項１記載の電気化学的デバイス。 - （６）更に、該空間内の壁において、該壁が該空間を二
分し、該二室が該壁に開けられた絞りによつて互いに流
通されているような壁から成ることを特徴とする請求項
１記載の電気化学的デバイス。 - （７）内燃機関の吸気と排気とのガス混合物における排
気再循環（ＥＧＲ）百分率を測定する電気化学的デバイ
スにおいて、該電気化学的デバイスが、比較的厚みのあ
るＺｒＯ＿２板の両側に多孔質白金電極を沈着させたＺ
ｒＯ＿２板を包含する一般に平板状の第一電気化学的ポ
ンプセル、 該第一ポンプセルの一つの電極の上に沈着させた第一多
孔質ＺｒＯ＿２層、 該第一多孔質ＺｒＯ＿２層の上に次々と沈着させた第一
多孔質白金電極、第二多孔質ＺｒＯ＿２層及び第二多孔
質白金電極を包含する一般に平板状の第二電気化学的ポ
ンプセル、一定の電流を該第二ポンプセルに流し、該第
二電極を正にバイアスし、該第二ポンプセルを流れる該
電流によつて該第一多孔質ＺｒＯ＿２層内の酸素分子の
一部をポンプ的に排出させるように電流を流すための該
第二ポンプセルに結合された第二セル外部回路手段、 一定の電圧を該第一ポンプセルに掛け、露出した電極を
正にバイアスし、該第一ポンプセルに掛けられた該一定
電圧が、該第一多孔質ＺｒＯ＿２層を流れる電流によつ
て該第一多孔質ＺｒＯ＿２層内の残余のＯ＿２分子の実
質的に全部がポンプ的に排出されるのに十分に高いが、
ＣＯ＿２又はＨ＿２Ｏガスを分解する程度よりは小さい
ように電圧を掛けるための第一ポンプセルに結合された
第一セル外部回路手段、及び 該電流が、該第二ポンプセルによつて排出されなかつた
該第一多孔質ＺｒＯ＿２層内のＯ＿２百分率に比例し、
また吸気と排気とを合わせたガス混合物中のＯ＿２百分
率に比例することから、該第一ポンプセルを流れる電流
を測定するための該第一ポンプセルに結合された第三外
部回路手段、 を包含することを特徴とする排気再循環（ＥＧＲ）百分
率を測定する電気化学的デバイス。 - （８）更に、該デバイスの温度を少なくとも約５００℃
に維持するヒーターを包含することを特徴とする請求項
７記載の電気化学的デバイス。 - （９）該第二ポンプセルによつて該第一多孔質ＺｒＯ＿
２層内から排出さる酸素分子の百分率が、最大ＥＧＲ時
の該エンジンの吸気と排気とを合わせたガス混合物中に
存在する酸素百分率に等しいことを特徴とする請求項７
記載の電気化学的デバイス。 - （１０）該第一外部回路手段が、該第一ポンプセルに０
．２〜０．８ボルトの範囲の一定電圧を掛けるのに用い
られることを特徴とする請求項７記載の電気化学的デバ
イス。 - （１１）内燃機関の吸気と排気とを合わせたガス混合物
におけるＥＧＲの百分率を測定する方法において、 吸気及び排気混合物からなる外の空間と小空間容積との
連通を絞ること、 一定の電流を該第一電気化学的ポンプセルに流し、該小
空間内の該第一ポンプセルの電極を負にバイアスし、該
第一ポンプセルを流れる該電流によつて該空間内の酸素
分子の一部をポンプ的に排出させるようにすること、 一定の電圧を該第二電気化学的ポンプセルに掛け、該小
空間内の第二ポンプセル電極を負にバイアスし、該第二
ポンプセルに掛けられた該一定電圧が、該第二ポンプセ
ルを流れる電流によつて該小空間内の残余の酸素分子の
実質的に全部がポンプ的に排出されるのに十分に高いが
、ＣＯ＿２又はＨ＿２Ｏ分子を分解する程度よりは小さ
いように電圧を掛けること、及び 該第二ポンプセル電流が、該空間内のＯ＿２分子百分率
に比例し、また吸気及び排気ガス混合物中のＯ＿２分子
の百分率に比例することから、該第二ポンプセルを流れ
る電流を測定すること、 の各段階を包含することを特徴とするＥＧＲ百分率測定
方法。 - （１２）該空間内の該第二ポンプセルの該電極が、多孔
質層で該空間と分離され、該第二ポンプセルから該空間
へ到る流通が該多孔質層によつてなされることを特徴と
する請求項１１記載のＥＧＲ測定方法。 - （１３）該空間が、二つの室に分離され、該室の内部の
壁に開けられた絞りによつて各室が相互に連通し、この
壁の相対する側に位置する二つの電気化学的セルの間の
流通が制御されることを特徴とする請求項１１記載のＥ
ＧＲ測定方法。 - （１４）空気中の湿度の変化が、ＥＧＲバルブを閉じ排
出ガス再循環を停止した時に吸気及び排気ガス混合物中
のＯ＿２の百分率をもう一度測定することによつて補正
されることを特徴とする請求項１１記載のＥＧＲ測定方
法。 - （１５）該第一ポンプセルによつて該空間内から排出さ
る酸素の百分率が、最大ＥＧＲ時の該エンジンの該吸気
及び排気ガス混合物中に存在する酸素の百分率に等しい
ことを特徴とする請求項１１記載のＥＧＲ測定方法。 - （１６）該第二ポンプセルに０．２〜０．８ボルトの範
囲の該一定電圧が掛けられることを特徴とする請求項１
１記載のＥＧＲ測定方法。 - （１７）内燃機関の吸気と排気とを合わせたガス混合物
におけるＥＧＲの百分率を測定する方法において、 比較的厚みのあるＺｒＯ＿２板の両側に多孔質白金電極
を沈着させたＺｒＯ＿２板を包含する一般に平板状の第
一電気化学的ポンプセルを形成すること、該ポンプセル
の一つの電極の上に第一多孔質ＺｒＯ＿２層を沈着させ
ること、 該第一多孔質ＺｒＯ＿２層の上に次々と沈着させた多孔
質白金電極、第二多孔質ＺｒＯ＿２層及び多孔質白金電
極を包含する一般に平板状の第二電気化学的ポンプセル
を形成すること、 一定の電流を該第二ポンプセルに流し、露出電極を正に
バイアスし、該第二ポンプセルを流れる電流によつて該
第一多孔質ＺｒＯ＿２層内の酸素分子の一部をポンプ的
に排出させるようにすること、 一定の電圧を該第一ポンプセルに掛け、露出電極を正に
バイアスし、該第一ポンプセルに掛けられた該一定電圧
が、該第一多孔質ＺｒＯ＿２層を流れる電流によつて該
第一多孔質ＺｒＯ＿２層内の残余のＯ＿２分子の実質的
に全部がポンプ的に排出されるのには十分に高いが、Ｃ
Ｏ＿２又はＨ＿２Ｏガスを分解する程度よりは小さいよ
うにすること、及び 該電流が、該第二ポンプセルによつて排出されなかつた
該第一多孔質ＺｒＯ＿２層内のＯ＿２の百分率に比例し
、また該吸気と排気とを合わせたガス混合物中のＯ＿２
の百分率に比例することから、該第一ポンプセルを流れ
る電流を測定すること、 の各段階を包含することを特徴とするＥＧＲ百分率測定
方法。 - （１８）空気中の湿度の変化が、ＥＧＲバルブを閉じ排
出ガス再循環を停止した時に吸気及び排気ガス混合物中
のＯ＿２の百分率をもう一度測定することによつて補正
されることを特徴とする請求項１７記載のＥＧＲ測定方
法。 - （１９）該第一多孔質ＺｒＯ＿２層から排出さる酸素の
百分率が、最大ＥＧＲ時の該エンジンの該吸気及び排気
ガス混合物中に存在する酸素の百分率に等しいことを特
徴とする請求項１７記載のＥＧＲ測定方法。 - （２０）該第一ポンプセルに０．２〜０．８ボルトの範
囲の該一定電圧が掛けられることを特徴とする請求項１
７記載のＥＧＲ測定方法。
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