JPH0348148A - 空燃比検出方法 - Google Patents
空燃比検出方法Info
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- JPH0348148A JPH0348148A JP1082983A JP8298389A JPH0348148A JP H0348148 A JPH0348148 A JP H0348148A JP 1082983 A JP1082983 A JP 1082983A JP 8298389 A JP8298389 A JP 8298389A JP H0348148 A JPH0348148 A JP H0348148A
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- air
- gas
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明１友 燃焼袋！ 例えばエンジン等の排ガスのガ
ス成分濃度に基づいて、空燃比を検出する方法に関する
。
ス成分濃度に基づいて、空燃比を検出する方法に関する
。
［従来の技術］
従来より、例えばエンジン等の排ガスを浄化する目的で
、白金やパラジューム等の三元触媒が使用されている。
、白金やパラジューム等の三元触媒が使用されている。
この三元触媒１．ｔ、燃料混合気を理論空燃比の近傍に
制御することにより、排ガス中のＣｏ、ＨＣ及びＮ Ｏ
ｘの間の反応を促進して、各成分の排出量を低く抑える
ことができるものである。そのため１：、通常は三元触
媒の上流側に空燃比センサを配置して空燃比を検出し、
混合気を理論空燃比にフィードバックする制御が行われ
ている。
制御することにより、排ガス中のＣｏ、ＨＣ及びＮ Ｏ
ｘの間の反応を促進して、各成分の排出量を低く抑える
ことができるものである。そのため１：、通常は三元触
媒の上流側に空燃比センサを配置して空燃比を検出し、
混合気を理論空燃比にフィードバックする制御が行われ
ている。
この三元触媒１友 長期間使用しているうちに性能が低
下することがあるので、近年でｉ、ｔその性能の低下を
検出するためＩ：、三元触媒の下流側にも、上述したフ
ィードバック制御に使用するセンサと同様な空燃比セン
サを取り付けた装置が提案されている。この装置１友
三元触媒が劣化すると、上記各成分間の反応が低下す
るので、三元触媒の下流側の酸素分圧（以下排ガスの空
燃比と称す）が理論空燃比に対応する値（以下排ガスの
理論空燃比と称す）からずれることを利用したものであ
り、三元触媒の下流側の空燃比センサの出力が所定値以
上になった時、即ち排ガスの空燃比が理論空燃比から大
きくずれた場合に三元触媒が劣化したと判定している（
実開昭６３−８３４１５号公報参照）。
下することがあるので、近年でｉ、ｔその性能の低下を
検出するためＩ：、三元触媒の下流側にも、上述したフ
ィードバック制御に使用するセンサと同様な空燃比セン
サを取り付けた装置が提案されている。この装置１友
三元触媒が劣化すると、上記各成分間の反応が低下す
るので、三元触媒の下流側の酸素分圧（以下排ガスの空
燃比と称す）が理論空燃比に対応する値（以下排ガスの
理論空燃比と称す）からずれることを利用したものであ
り、三元触媒の下流側の空燃比センサの出力が所定値以
上になった時、即ち排ガスの空燃比が理論空燃比から大
きくずれた場合に三元触媒が劣化したと判定している（
実開昭６３−８３４１５号公報参照）。
［発明が解決しようとする課題］
しかしなから、上記フィードバック制御に使用される空
燃比センサ陳 通常、排ガスの空燃比をノツチ及びリー
ンの全領域にわたって精密に検出するものなので、酸素
濃淡電池素子や酸素ポンプ素子、更にガス導入孔及びガ
ス拡散室等の複雑な構成を必要とし、必ずしも耐久性に
優れているとは言えなかった また部品点数も多く、製
造方法も複雑で故障が生ずる原因となることがあり、経
済的にもコストの上昇という問題が生じていた本発明１
．ｔ、従来の空燃比センサを用いることなく、簡単な構
成で空燃比の理論空燃比からのずれを容易に見いだすこ
とができる検出方法を提供することを目的とする。
燃比センサ陳 通常、排ガスの空燃比をノツチ及びリー
ンの全領域にわたって精密に検出するものなので、酸素
濃淡電池素子や酸素ポンプ素子、更にガス導入孔及びガ
ス拡散室等の複雑な構成を必要とし、必ずしも耐久性に
優れているとは言えなかった また部品点数も多く、製
造方法も複雑で故障が生ずる原因となることがあり、経
済的にもコストの上昇という問題が生じていた本発明１
．ｔ、従来の空燃比センサを用いることなく、簡単な構
成で空燃比の理論空燃比からのずれを容易に見いだすこ
とができる検出方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
かかる課題を解決するための本発明１よ一対の電極を備
えた固体電解質基板の電気的特性の変化を利用して、測
定ガスのガス成分濃度から空燃比を検出する方法であっ
て、 上記両電極と両電極間の固体電解質基板とを覆ってガス
拡散を制限するガス拡散制限手段を設け、該ガス拡散制
限手段とともに上記両電極及び固体電解質基板を測定ガ
スに曝し、上記ガス成分濃度に応じた固体電解質基板の
内部抵抗の変化を上記両電極間の出力として取り出し、
該出力と理論空燃比を示す内部抵抗の極大値に対応した
出力とを比較することにより、上記空燃比の理論空燃比
からのずれを検出することを要旨とする。
えた固体電解質基板の電気的特性の変化を利用して、測
定ガスのガス成分濃度から空燃比を検出する方法であっ
て、 上記両電極と両電極間の固体電解質基板とを覆ってガス
拡散を制限するガス拡散制限手段を設け、該ガス拡散制
限手段とともに上記両電極及び固体電解質基板を測定ガ
スに曝し、上記ガス成分濃度に応じた固体電解質基板の
内部抵抗の変化を上記両電極間の出力として取り出し、
該出力と理論空燃比を示す内部抵抗の極大値に対応した
出力とを比較することにより、上記空燃比の理論空燃比
からのずれを検出することを要旨とする。
ここで上記空燃比（表 通常使用される様に混合気中の
燃料と空気との割合を示すが、例えば燃焼後の酸素分圧
にも対応していると考えられるので、特に本発明で１友
混合気を燃焼させた後の酸素分圧も、測定ガスの空燃
比として表現する。尚、理論空燃比の混合気を燃焼させ
た場合も、その酸素分圧を示す表現として、同様に排ガ
スの理論空燃比として表現する。
燃料と空気との割合を示すが、例えば燃焼後の酸素分圧
にも対応していると考えられるので、特に本発明で１友
混合気を燃焼させた後の酸素分圧も、測定ガスの空燃
比として表現する。尚、理論空燃比の混合気を燃焼させ
た場合も、その酸素分圧を示す表現として、同様に排ガ
スの理論空燃比として表現する。
上記ガス拡散制限手段として、例えば両電極及び両電極
の近傍の固体電解質基板を覆う多孔質のガス律速層を用
いることができる。また、ガス律速を行うため１：、両
電極の近傍に配量されて間隙と形成する板材等を使用す
ることができる。
の近傍の固体電解質基板を覆う多孔質のガス律速層を用
いることができる。また、ガス律速を行うため１：、両
電極の近傍に配量されて間隙と形成する板材等を使用す
ることができる。
固体電解質基板の材料として１．ｔ、イツトリア−ジル
コニア固溶体 カルシア−ジルコニア固溶体が知られて
おり、更に二酸化セリウム 二酸化トリウム 二酸化ハ
フニウムの各固溶体、ペロブスカイト型固溶体、３価金
属酸化物固溶体等が使用できる。
コニア固溶体 カルシア−ジルコニア固溶体が知られて
おり、更に二酸化セリウム 二酸化トリウム 二酸化ハ
フニウムの各固溶体、ペロブスカイト型固溶体、３価金
属酸化物固溶体等が使用できる。
多孔質電極の材料として（上 白色 ロジウム等を用い
ることができる。
ることができる。
［作用■
本発明の空燃比検出方法１上 従来のように固体電解質
の起電力を利用したものではなく、固体電解質の内部抵
抗が、周囲のガス濃度に応じて特異な振舞いを示すとい
う知見に基づいて空燃比を検出するものである。即ち、
固体電解質（友 異なる酸素分圧の雰囲気に接すると、
その酸素分圧を均一化するように酸素イオンが移動する
が、この酸素イオンの存在が固体電解質の内部抵抗に変
化を与え、特に理論空燃比に対応する酸素分圧の雰囲気
下で１上 内部抵抗が極大となるという性質を利用する
。
の起電力を利用したものではなく、固体電解質の内部抵
抗が、周囲のガス濃度に応じて特異な振舞いを示すとい
う知見に基づいて空燃比を検出するものである。即ち、
固体電解質（友 異なる酸素分圧の雰囲気に接すると、
その酸素分圧を均一化するように酸素イオンが移動する
が、この酸素イオンの存在が固体電解質の内部抵抗に変
化を与え、特に理論空燃比に対応する酸素分圧の雰囲気
下で１上 内部抵抗が極大となるという性質を利用する
。
従って、例えば固体電解質基板上に形成した一対の電極
に分圧抵抗を介して定電圧を印加し、この分圧抵抗に生
ずる出力電圧Ｖ ｏ ｕ ｔを測定すると、第１図に示
すように理論空燃比点（空気過剰率λ＝１）で、出力電
圧ｖ６゜、の極小イ直 即ち内部−抵抗の極大値を示す
ピークが出現する。これ（よ 次の理由による。
に分圧抵抗を介して定電圧を印加し、この分圧抵抗に生
ずる出力電圧Ｖ ｏ ｕ ｔを測定すると、第１図に示
すように理論空燃比点（空気過剰率λ＝１）で、出力電
圧ｖ６゜、の極小イ直 即ち内部−抵抗の極大値を示す
ピークが出現する。これ（よ 次の理由による。
空瑯比のリーン側で【よ 過剰空気が存在するために固
体電解質基板に流れる酸素イオンの確保が容易であり、
従って固体電解質基板の内部抵抗が小さくなるからと考
えられる。
体電解質基板に流れる酸素イオンの確保が容易であり、
従って固体電解質基板の内部抵抗が小さくなるからと考
えられる。
一方、 リッチ側でに１１．、例え＋１ＣＯ＋１／２０
２− ＣＯ２ Ｈ２＋１／２０２−Ｈ，０ 等の右辺への反応が完了し得ない状態のガスの存在によ
り、酸素イオンを固体電解質基板に取り込むことができ
るので、内部抵抗が小さくなるからと考えられる。
２− ＣＯ２ Ｈ２＋１／２０２−Ｈ，０ 等の右辺への反応が完了し得ない状態のガスの存在によ
り、酸素イオンを固体電解質基板に取り込むことができ
るので、内部抵抗が小さくなるからと考えられる。
ところが、λ＝１で１友 上記式の右辺への完全な反応
後のＣＯ２或はＨ２Ｏしか存在しないため、酸素イオン
を取り込むためにｌ、１．１００％反応完了ガスを解離
させなければならない、その結果、固体電解質内の酸素
イオンがわずかになるので内部抵抗が大きくなると考え
られる。
後のＣＯ２或はＨ２Ｏしか存在しないため、酸素イオン
を取り込むためにｌ、１．１００％反応完了ガスを解離
させなければならない、その結果、固体電解質内の酸素
イオンがわずかになるので内部抵抗が大きくなると考え
られる。
この様な理由によって、λ＝１の理論空燃比点において
内部抵抗が最も大きくなると考えられる。
内部抵抗が最も大きくなると考えられる。
従って、この内部抵抗の変化を、例えば上述した出力電
圧Ｖ ｏｕｊや電流量Ｑの出力の変化として捉え、内部
抵抗の極大値に対応する出力値と比較することにより、
測定された空燃比の理論空燃比からのずれを検出するこ
とが可能となる。
圧Ｖ ｏｕｊや電流量Ｑの出力の変化として捉え、内部
抵抗の極大値に対応する出力値と比較することにより、
測定された空燃比の理論空燃比からのずれを検出するこ
とが可能となる。
［実施例］
以下本発明の一実施例を図面に従って説明する。
第２図は本実施例の空燃比の検出に使用される検出装置
（以下単に空燃比センサと称す）１の概略構成図を示し
、第３図はそのＩＩＩ −ＩＩ＋断面図を示している。
（以下単に空燃比センサと称す）１の概略構成図を示し
、第３図はそのＩＩＩ −ＩＩ＋断面図を示している。
両図に示す様に、空燃比センサ１（飄 主としてイツト
リア−ジルコニア固溶体からなる固体電解質基板２の片
側１：、イツトリア−ジルコニア固溶体及び白金からな
る多孔質電極４．６を備え、その周囲には口字状の白金
のヒータ８が配置されている。上記多孔質電極４，６の
うち、一方は抵抗Ｒ１を介して定電圧電源Ｅｌのマイナ
ス極に接続さ札 他方はヒータ８を介してプラス極に接
続されている。また直１妾に測定ガスと接する窓部１０
、即ち上記両釜孔質電極４．６及び両釜孔質電極４゜６
間の固定電解質基板２の表面に１表 多孔質のガス律速
層１２が形成されている。更にこの窓部１０以外の部分
に１よ アルミナからなる緻密な遮蔽層１３．１４が積
層されている。
リア−ジルコニア固溶体からなる固体電解質基板２の片
側１：、イツトリア−ジルコニア固溶体及び白金からな
る多孔質電極４．６を備え、その周囲には口字状の白金
のヒータ８が配置されている。上記多孔質電極４，６の
うち、一方は抵抗Ｒ１を介して定電圧電源Ｅｌのマイナ
ス極に接続さ札 他方はヒータ８を介してプラス極に接
続されている。また直１妾に測定ガスと接する窓部１０
、即ち上記両釜孔質電極４．６及び両釜孔質電極４゜６
間の固定電解質基板２の表面に１表 多孔質のガス律速
層１２が形成されている。更にこの窓部１０以外の部分
に１よ アルミナからなる緻密な遮蔽層１３．１４が積
層されている。
次に、上記空燃比センサ１の製造手順を第４図に基づい
て説明する。
て説明する。
まず、固体電解質基板２となるシート２０を、焼結助剤
としてシリカを約２．５重量％添加したイツトリア−ジ
ルコニア系の粉末にＰＶＢ系のバインダと有機溶剤とを
用い、 ドクターブレード法により製造する。
としてシリカを約２．５重量％添加したイツトリア−ジ
ルコニア系の粉末にＰＶＢ系のバインダと有機溶剤とを
用い、 ドクターブレード法により製造する。
そして、上記シート２０上１：、窓部１０を除いて、遮
蔽層１３となる薄く緻密なアルミナコート層２２を形成
する。
蔽層１３となる薄く緻密なアルミナコート層２２を形成
する。
続いてそのアルミナコート層２２上及び窓部１０に、多
孔質電極４，６を形成するため、共素地１６″ＩＬ量％
と、比表面積１０ｍ２／ｇ以下（例えば４〜６ ｍ’／
ｇ ）の白金粉末とを、セルロース系或はＰＶＢ系の
バインダ、及びブチルカルピトールの様な溶剤を用いて
ペースト化し、このペーストをスクリーンによって印刷
する。また、それとともに白金からなるヒータ８も印刷
する。
孔質電極４，６を形成するため、共素地１６″ＩＬ量％
と、比表面積１０ｍ２／ｇ以下（例えば４〜６ ｍ’／
ｇ ）の白金粉末とを、セルロース系或はＰＶＢ系の
バインダ、及びブチルカルピトールの様な溶剤を用いて
ペースト化し、このペーストをスクリーンによって印刷
する。また、それとともに白金からなるヒータ８も印刷
する。
次１：、窓部１０及び接続部２４を除いて、上記積層し
た各部材の表面を、遮蔽層１４となる緻密なアルミナコ
ート層２６で覆う、また多孔質のガス律速層１２を形成
するために、窓部１０にバインダを含有したアルミナペ
ースト２８を充填する。
た各部材の表面を、遮蔽層１４となる緻密なアルミナコ
ート層２６で覆う、また多孔質のガス律速層１２を形成
するために、窓部１０にバインダを含有したアルミナペ
ースト２８を充填する。
そして、この積層した状態で、約１５００℃で１時間通
常の焼成を行う。その後、図示しないリード線等の接続
を行って空燃比センサ１を完成する。
常の焼成を行う。その後、図示しないリード線等の接続
を行って空燃比センサ１を完成する。
次１：、この空燃比センサ１を用いた実施但 即ち三元
触媒の下流側の酸素分圧（排ガスの空燃比）の変動を検
出して、三元触媒の劣化を判定する方法について、第５
図及び第６図に基づいて説明する。
触媒の下流側の酸素分圧（排ガスの空燃比）の変動を検
出して、三元触媒の劣化を判定する方法について、第５
図及び第６図に基づいて説明する。
第５図に示すよう１ミ 本実施例の空燃比センサ１（表
内燃機関３０の排ガスが導入される三元触媒コンバー
タ３２の下流側に配置さ札 一方、その上流側には全領
域空燃比センサ３４が配置されている。そして、この全
領域空燃比センサ３４によって、内燃機関３０から排出
された直後の排ガスの空燃比が検出さ札 そのセンサ３
４の出力に基づいて空燃比がフィードバック制御される
。
内燃機関３０の排ガスが導入される三元触媒コンバー
タ３２の下流側に配置さ札 一方、その上流側には全領
域空燃比センサ３４が配置されている。そして、この全
領域空燃比センサ３４によって、内燃機関３０から排出
された直後の排ガスの空燃比が検出さ札 そのセンサ３
４の出力に基づいて空燃比がフィードバック制御される
。
このフィードバック制御によって、三元触媒コンバータ
３２に送られる排ガスの空燃比１上 第６図（Ａ）に示
すよう１：、理論空燃比を中心にして脈動する。
３２に送られる排ガスの空燃比１上 第６図（Ａ）に示
すよう１：、理論空燃比を中心にして脈動する。
三元触媒コンバータ３２に送られた排ガス１よソノ内部
で排ガス中（７） ＣＯ，ＨＣ，Ｎ ｏＸ、 ０２が
相互に反応する。それによって、第６図（Ｂ）に示すよ
う１：、三元触媒コンバータ３２の下流側の空燃比１上
はぼ理論空燃比と等しくなる。
で排ガス中（７） ＣＯ，ＨＣ，Ｎ ｏＸ、 ０２が
相互に反応する。それによって、第６図（Ｂ）に示すよ
う１：、三元触媒コンバータ３２の下流側の空燃比１上
はぼ理論空燃比と等しくなる。
ところが、三元触媒３６が劣化している場合に（よ 三
元触媒３６による排ガスの浄化が進まず、第６図（Ｃ）
に示すよう１：、三元触媒３６の下流側の空燃比（上
理論空燃比を中心に大きく脈動してしまう。
元触媒３６による排ガスの浄化が進まず、第６図（Ｃ）
に示すよう１：、三元触媒３６の下流側の空燃比（上
理論空燃比を中心に大きく脈動してしまう。
その結果、三元触媒コンバータ３２の下流側に配置され
ている空燃比センサ１の固体電解質基板２の内部抵抗も
変化するので、その出力電圧ｖ０゜、（友 第６図（
Ｄ）に示すよう１：、三元触媒コンバータ３２から排出
された排ガスの空燃比の脈動に対応して大きく脈動する
。つまり、排ガスの空燃比が理論空燃比の場合に１上
空燃比センサ］の出力電圧Ｖ ６ ｕ ｔは最小となり
、それよりずれると出力電圧Ｖ ｏｕＬは増加する。
ている空燃比センサ１の固体電解質基板２の内部抵抗も
変化するので、その出力電圧ｖ０゜、（友 第６図（
Ｄ）に示すよう１：、三元触媒コンバータ３２から排出
された排ガスの空燃比の脈動に対応して大きく脈動する
。つまり、排ガスの空燃比が理論空燃比の場合に１上
空燃比センサ］の出力電圧Ｖ ６ ｕ ｔは最小となり
、それよりずれると出力電圧Ｖ ｏｕＬは増加する。
従って、この脈動する空燃比センサ１の出力電圧Ｖ。ｕ
ｔを用いることによって、三元触媒３６の劣化を検出す
ることが可能となる。即ち、排ガスの空燃比が理論空燃
比からリッチ或はリーンのどちらにずれた場合でも、出
力電圧Ｖ ｏｕｔは大きくなるので、出力電圧ｖ０□が
適切な閾値Ｖ、を越えるか否かを判定することにより、
三元触媒３６の劣化を検出することができる。
ｔを用いることによって、三元触媒３６の劣化を検出す
ることが可能となる。即ち、排ガスの空燃比が理論空燃
比からリッチ或はリーンのどちらにずれた場合でも、出
力電圧Ｖ ｏｕｔは大きくなるので、出力電圧ｖ０□が
適切な閾値Ｖ、を越えるか否かを判定することにより、
三元触媒３６の劣化を検出することができる。
この様１：、本実施例の空燃比センサ１（上 複雑な構
造を採用しなくても、排ガスの空燃比の理論空燃比から
のずれを検出して極めて宕易に三元触媒３６の劣化をＴ
ｈ＋定することができ、耐久性に優れているという利点
がある。その五 部品点数が少ないので故障も生じにく
く、また製造工程が少なくてすむので製造コストを低減
できるという効果があへ 次に、他の実施例の空燃比センサ４０について、第７図
及び第８図に基づいて説明する。
造を採用しなくても、排ガスの空燃比の理論空燃比から
のずれを検出して極めて宕易に三元触媒３６の劣化をＴ
ｈ＋定することができ、耐久性に優れているという利点
がある。その五 部品点数が少ないので故障も生じにく
く、また製造工程が少なくてすむので製造コストを低減
できるという効果があへ 次に、他の実施例の空燃比センサ４０について、第７図
及び第８図に基づいて説明する。
第７図ＣＢ）に示すよう１″−、本実施例の空燃比セン
サ４０１上 固体電解質基板４２等からなる検出素子４
４とヒータ４６とを別体に製造し、それらを近接して配
置してガス拡散を制限する間隙４８を形成したものであ
る。
サ４０１上 固体電解質基板４２等からなる検出素子４
４とヒータ４６とを別体に製造し、それらを近接して配
置してガス拡散を制限する間隙４８を形成したものであ
る。
この空燃比センサ４０を製造するに１友 第８図に示す
ように、まず、固体電解質基板４２となるシート５０の
片面１：、アルミナシート５２を積層し、更にその表面
に多孔質電極５４．５６を印刷し、次に再びアルミナシ
ート５８を積層して検出素子４４を形成する。また、ヒ
ータ４６は別体に製造し、検出素子４４と所定の間隔（
例えば０゜０５ｍｍ）を保って配置することにより、ガ
ス拡散の律速を行う間隙４８を形成する。
ように、まず、固体電解質基板４２となるシート５０の
片面１：、アルミナシート５２を積層し、更にその表面
に多孔質電極５４．５６を印刷し、次に再びアルミナシ
ート５８を積層して検出素子４４を形成する。また、ヒ
ータ４６は別体に製造し、検出素子４４と所定の間隔（
例えば０゜０５ｍｍ）を保って配置することにより、ガ
ス拡散の律速を行う間隙４８を形成する。
そして、第７図（Ａ）に示すよう１：、 ヒータ４６
及び多孔質電極５４．５６１； 定電圧電源Ｅ２から
抵抗Ｒ９＊ Ｒ３を介して電圧を印加し、出力電圧Ｖ
ｏｕｌを取り出す。
及び多孔質電極５４．５６１； 定電圧電源Ｅ２から
抵抗Ｒ９＊ Ｒ３を介して電圧を印加し、出力電圧Ｖ
ｏｕｌを取り出す。
本実施例の空燃比センサ４０（友 ガス拡散を制限する
手段として、多孔質のガス律速層１２を使用しないので
、目づまりを起こすことがなく、またヒータ４６を別体
に製造するので、ヒータ４６の発熱パターンを所望の形
状に製造して好適な加熱状態を得られるという利点があ
る。
手段として、多孔質のガス律速層１２を使用しないので
、目づまりを起こすことがなく、またヒータ４６を別体
に製造するので、ヒータ４６の発熱パターンを所望の形
状に製造して好適な加熱状態を得られるという利点があ
る。
次に、固体電解質基板５２の内部抵抗が、実際に空燃比
に応じてどの様に変化するかを確認した実験例について
、第９図に基づいて説明する。尚、本実験で１友 上記
実施例の空燃比センサ４０とほぼ同様な構成のセンサを
用いたが、ヒータ４６に電圧を印加する回路と１両電極
４４．４６の回路と分離し、センサの温度を独立して制
御できるものとし九 本実験例で（よ 両電極４４．４６間に微弱な定電流（
例えば１００μＡ）を流し、両電極４４゜４６間の電圧
を測定して内部抵抗Ｒ１ａを算出したここで、固体電解
質基板４２の内部抵抗Ｒ１ｎを示す電圧１上 空燃比だ
けでなく他の要は 例えば温度 拡散制限の程度 印加
電圧 回路の抵抗固体電解質の種類等によって変動する
ので、そのうちの温度条イ東 即ちヒータ４６の印加
電圧Ｖ、４＆変えて実験を行った その結果を第９図に示す０図から明らかなよう１：、内
部抵抗Ｒ＋ｎｌ上 空燃比がリッチから理論空燃比に
近づくにつれて急激に増加し、理論空燃比を越えてリー
ンになると急激に減少する。従って、この様な内部抵抗
Ｒ１ｎの変化を利用し、電圧又は電流の変化として取り
出すことにより、排ガスの空燃比の理論空燃比からのず
れを容易に検出できることは明かである。尚、温度が高
くなると、内部抵抗ＲＩｎは減少するという性質がある
ので、 ヒータ４６の印加電圧ｖＨを変えることにより
、内部抵抗Ｒ１ｎを変えることができ、それによって出
力電圧Ｖ ｏｕｔの大きさを任意に設定できる。
に応じてどの様に変化するかを確認した実験例について
、第９図に基づいて説明する。尚、本実験で１友 上記
実施例の空燃比センサ４０とほぼ同様な構成のセンサを
用いたが、ヒータ４６に電圧を印加する回路と１両電極
４４．４６の回路と分離し、センサの温度を独立して制
御できるものとし九 本実験例で（よ 両電極４４．４６間に微弱な定電流（
例えば１００μＡ）を流し、両電極４４゜４６間の電圧
を測定して内部抵抗Ｒ１ａを算出したここで、固体電解
質基板４２の内部抵抗Ｒ１ｎを示す電圧１上 空燃比だ
けでなく他の要は 例えば温度 拡散制限の程度 印加
電圧 回路の抵抗固体電解質の種類等によって変動する
ので、そのうちの温度条イ東 即ちヒータ４６の印加
電圧Ｖ、４＆変えて実験を行った その結果を第９図に示す０図から明らかなよう１：、内
部抵抗Ｒ＋ｎｌ上 空燃比がリッチから理論空燃比に
近づくにつれて急激に増加し、理論空燃比を越えてリー
ンになると急激に減少する。従って、この様な内部抵抗
Ｒ１ｎの変化を利用し、電圧又は電流の変化として取り
出すことにより、排ガスの空燃比の理論空燃比からのず
れを容易に検出できることは明かである。尚、温度が高
くなると、内部抵抗ＲＩｎは減少するという性質がある
ので、 ヒータ４６の印加電圧ｖＨを変えることにより
、内部抵抗Ｒ１ｎを変えることができ、それによって出
力電圧Ｖ ｏｕｔの大きさを任意に設定できる。
また、上述した様な空燃比センサ１，４０＋１三元触媒
３６の劣化の検出に適用できるが、それ以外にも理論空
燃比点からのずれを検出する場合、例えば不完全燃焼を
検出して警告する場合等にも適用できる。
３６の劣化の検出に適用できるが、それ以外にも理論空
燃比点からのずれを検出する場合、例えば不完全燃焼を
検出して警告する場合等にも適用できる。
［発明の効果］
以上説明したよう１：、本発明の空燃比検出方法１友
測定ガスのガス拡散を制限して、一対の電極と固体電解
質基板とを測定ガスに曝し、固体電解質基板の内部抵抗
の極大値を含む変化を、両電極間の出力として取り出す
ことにより、空燃比の理論空燃比からのずれを極めて容
易に検出することができる。また 測定するガスの成分
濃度の状態を、この様な簡単な構成で容易に知ることが
できるので、その検出に使用する装置の構造も簡単にで
き、故障が少なく耐久性に富むものとなる。更にその装
置の製造工程も減らすことができるので、経済性にも優
れている。
測定ガスのガス拡散を制限して、一対の電極と固体電解
質基板とを測定ガスに曝し、固体電解質基板の内部抵抗
の極大値を含む変化を、両電極間の出力として取り出す
ことにより、空燃比の理論空燃比からのずれを極めて容
易に検出することができる。また 測定するガスの成分
濃度の状態を、この様な簡単な構成で容易に知ることが
できるので、その検出に使用する装置の構造も簡単にで
き、故障が少なく耐久性に富むものとなる。更にその装
置の製造工程も減らすことができるので、経済性にも優
れている。
第１図は本発明の詳細な説明するグラフ、第２図は本実
施例の廓燃比センサの概略構成は 第３図はそのＩＩＩ
−Ｉ１１断面は 第４図はその製造工程を示す説明は
第５図はその使用位置を示す説明は第６図は排ガスの
空燃比及び空燃比センサの出力電圧を示すグラフ、第７
図は他の実施例の空燃比センサの概略構成は 第８図は
その製造工程を示す説明医 第９図は内部抵抗と空燃比
との関係を示すグラフである。 ４０・・・空燃比センサ ４２・・・固体電解質基板 ６．５４．５６・・・多孔質電極 ４６・・・ヒータ ２・・・ガス律速層 ８・・・間隙 第１図
施例の廓燃比センサの概略構成は 第３図はそのＩＩＩ
−Ｉ１１断面は 第４図はその製造工程を示す説明は
第５図はその使用位置を示す説明は第６図は排ガスの
空燃比及び空燃比センサの出力電圧を示すグラフ、第７
図は他の実施例の空燃比センサの概略構成は 第８図は
その製造工程を示す説明医 第９図は内部抵抗と空燃比
との関係を示すグラフである。 ４０・・・空燃比センサ ４２・・・固体電解質基板 ６．５４．５６・・・多孔質電極 ４６・・・ヒータ ２・・・ガス律速層 ８・・・間隙 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一対の電極を備えた固体電解質基板の電気的特性の
変化を利用して、測定ガスのガス成分濃度から空燃比を
検出する方法であって、 上記両電極と両電極間の固体電解質基板とを覆つてガス
拡散を制限するガス拡散制限手段を設け、該ガス拡散制
限手段とともに上記両電極及び固体電解質基板を測定ガ
スに曝し、上記ガス成分濃度に応じた固体電解質基板の
内部抵抗の変化を上記両電極間の出力として取り出し、
該出力と理論空燃比を示す内部抵抗の極大値に対応した
出力とを比較することにより、上記空燃比の理論空燃比
からのずれを検出する空燃比検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1082983A JPH0348148A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 空燃比検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1082983A JPH0348148A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 空燃比検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348148A true JPH0348148A (ja) | 1991-03-01 |
Family
ID=13789452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1082983A Pending JPH0348148A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 空燃比検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0348148A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010012203A (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Keiji Nagao | クレーン付き介護ベット |
| US7753814B2 (en) | 2004-03-23 | 2010-07-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Belt type continuously variable transmission |
| JP2013231659A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ出力処理装置、及び、センサシステム |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1082983A patent/JPH0348148A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7753814B2 (en) | 2004-03-23 | 2010-07-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Belt type continuously variable transmission |
| JP2010012203A (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Keiji Nagao | クレーン付き介護ベット |
| JP2013231659A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ出力処理装置、及び、センサシステム |
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