JPH0410983B2 - - Google Patents
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- JPH0410983B2 JPH0410983B2 JP59072238A JP7223884A JPH0410983B2 JP H0410983 B2 JPH0410983 B2 JP H0410983B2 JP 59072238 A JP59072238 A JP 59072238A JP 7223884 A JP7223884 A JP 7223884A JP H0410983 B2 JPH0410983 B2 JP H0410983B2
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- oxygen
- fuel ratio
- solid electrolyte
- pump
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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
-
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は機関の空燃比センサに係り、特に理論
空燃比以外の空燃比の検出が可能となる空燃比セ
ンサに関する。
空燃比以外の空燃比の検出が可能となる空燃比セ
ンサに関する。
従来の電気抵抗変化形酸素センサとしては、チ
タニア（TiO2）センサが公知であるが、これは
理論空燃比を境として抵抗値が急変する理論空燃
比センサというべきもので、理論空燃比だけしか
検出できず、広い範囲にわたつての空燃比の検出
ができないという問題があつた。
タニア（TiO2）センサが公知であるが、これは
理論空燃比を境として抵抗値が急変する理論空燃
比センサというべきもので、理論空燃比だけしか
検出できず、広い範囲にわたつての空燃比の検出
ができないという問題があつた。
このため、特開昭58−148946号公報等に示され
るような空燃比検出器が従来既に提案されてい
る。すなわち、この空燃比検出器は、チタニア等
の遷移金属酸化物の表面に酸素イオン伝導性固体
電解質を電極間に侠んで設け、該酸素イオン導電
性固体電解質層を多孔性によるガス拡散層として
機能させ、その細孔中で酸素を移動させるように
構成するとともに、固体電解質層に電極を介して
電流を流すことで酸素イオンポンプとして機能さ
れることによつて、遷移金属酸化物の酸素分圧を
コントロールし、理論空燃比以外の空燃比、つま
りリーン及びリツチ空燃比の検出を可能としてい
るものであつた。
るような空燃比検出器が従来既に提案されてい
る。すなわち、この空燃比検出器は、チタニア等
の遷移金属酸化物の表面に酸素イオン伝導性固体
電解質を電極間に侠んで設け、該酸素イオン導電
性固体電解質層を多孔性によるガス拡散層として
機能させ、その細孔中で酸素を移動させるように
構成するとともに、固体電解質層に電極を介して
電流を流すことで酸素イオンポンプとして機能さ
れることによつて、遷移金属酸化物の酸素分圧を
コントロールし、理論空燃比以外の空燃比、つま
りリーン及びリツチ空燃比の検出を可能としてい
るものであつた。
しかしながら、上述した構成による空燃比検出
器によれば、酸素イオン導電性固体電解質層を多
孔性ガス拡散層として機能させ、その中に一体化
して形成される細孔中で酸素を、細孔による拡散
律速作用（Knudsen拡散）にて移動させているも
のであり、その細孔の精度や耐久性など、技術的
に困難な点があつた。さらに、上述した細孔によ
る拡散律速作用（Knudsen拡散）では、被測定ガ
ス（排気ガス）側の圧力に比例して影響を受ける
特性を持つており、圧力変動を生じる排気ガスで
の空燃比の検出を行なうにあたつて、精度的に問
題であり、このような問題点を一掃し得る何らか
の対策を講じることが望まれている。
器によれば、酸素イオン導電性固体電解質層を多
孔性ガス拡散層として機能させ、その中に一体化
して形成される細孔中で酸素を、細孔による拡散
律速作用（Knudsen拡散）にて移動させているも
のであり、その細孔の精度や耐久性など、技術的
に困難な点があつた。さらに、上述した細孔によ
る拡散律速作用（Knudsen拡散）では、被測定ガ
ス（排気ガス）側の圧力に比例して影響を受ける
特性を持つており、圧力変動を生じる排気ガスで
の空燃比の検出を行なうにあたつて、精度的に問
題であり、このような問題点を一掃し得る何らか
の対策を講じることが望まれている。
このような問題点を解決するために本発明に係
る空燃比センサは、平板状の固体電解質の両側面
に電極を設けることにより構成されている固体電
解質酸素ポンプと、平板状に構成されている電気
抵抗変化形酸素センサとを、微小間隙を介して対
向配置し、この微小間隙内に被測定ガスを導入す
るとともに、この微小間隙内に導入された被測定
ガスの酸素濃度を、酸素ポンプを用いて制御する
手段を備えてなる構成としたものである。
る空燃比センサは、平板状の固体電解質の両側面
に電極を設けることにより構成されている固体電
解質酸素ポンプと、平板状に構成されている電気
抵抗変化形酸素センサとを、微小間隙を介して対
向配置し、この微小間隙内に被測定ガスを導入す
るとともに、この微小間隙内に導入された被測定
ガスの酸素濃度を、酸素ポンプを用いて制御する
手段を備えてなる構成としたものである。
本発明によれば、対向配置された平板状固体電
解質酸素ポンプと平板状電気抵抗型酸素センサと
の間の微小間隙内に、排気ガス等の被測定ガスを
導入することにより、この微小間隙内での排気ガ
ス中の酸素分圧を、酸素ポンプの作用で変化させ
ることにより、化学当量点を移動させ、これを排
気ガスの圧力の影響を受けない特性を持つている
微小間隙の拡散律速作用（Molecular拡散）で定
常化することによつて、排気ガス中の酸素濃度を
検出し、理論空燃比以外の空燃比、つまりリーン
及びリツチ空燃比の検出を可能としている。
解質酸素ポンプと平板状電気抵抗型酸素センサと
の間の微小間隙内に、排気ガス等の被測定ガスを
導入することにより、この微小間隙内での排気ガ
ス中の酸素分圧を、酸素ポンプの作用で変化させ
ることにより、化学当量点を移動させ、これを排
気ガスの圧力の影響を受けない特性を持つている
微小間隙の拡散律速作用（Molecular拡散）で定
常化することによつて、排気ガス中の酸素濃度を
検出し、理論空燃比以外の空燃比、つまりリーン
及びリツチ空燃比の検出を可能としている。
実施例 １
第１図は本発明に係る空燃比センサの一実施例
を示す構成図、第２図は第１図の−線断面図
である。これらの図において、１は機関の排気
管、２は排気管１内に配設された空燃比センサで
ある。この空燃比センサ２は、厚さが約0.5mmの
平板状固体電解質（安定化ジルコニア）３の両側
面に、それぞれ白金電極４および５を設けること
により構成されている固体電解質酸素ポンプ６
と、厚さが約0.5mmの絶縁性の平板８の片面に設
けられた電気抵抗変化形濃度検知体（チタニア；
TiO2）７の両端に、測定用リード線９および１
０を設けることにより構成されている抵抗変化形
酸素センサ１１と、これら酸素ポンプ６と酸素セ
ンサ１１を、0.1mm程度の微小間隙ｄを介して対
向配置するための支持台１２とによつて構成され
ている。１３は前記酸素ポンプ６を動作させて微
小間隙ｄ内の酸素濃度を変化させるためのポンプ
電流制御供給装置、１４は測定端子である。
を示す構成図、第２図は第１図の−線断面図
である。これらの図において、１は機関の排気
管、２は排気管１内に配設された空燃比センサで
ある。この空燃比センサ２は、厚さが約0.5mmの
平板状固体電解質（安定化ジルコニア）３の両側
面に、それぞれ白金電極４および５を設けること
により構成されている固体電解質酸素ポンプ６
と、厚さが約0.5mmの絶縁性の平板８の片面に設
けられた電気抵抗変化形濃度検知体（チタニア；
TiO2）７の両端に、測定用リード線９および１
０を設けることにより構成されている抵抗変化形
酸素センサ１１と、これら酸素ポンプ６と酸素セ
ンサ１１を、0.1mm程度の微小間隙ｄを介して対
向配置するための支持台１２とによつて構成され
ている。１３は前記酸素ポンプ６を動作させて微
小間隙ｄ内の酸素濃度を変化させるためのポンプ
電流制御供給装置、１４は測定端子である。
そして、このような構成による空燃比センサに
よれば、上述したように対向配置されている平板
状固体電解質酸素ポンプ６と平板状電化抵抗型酸
素センサ１１との間の微小間隙ｄ内に、被測定ガ
スとして排気ガスを導入することで、この微小間
隙ｄ内での排気ガス中の酸素分圧を、酸素ポンプ
６の作用で変化させることによつて、化学当量点
を移動させ、これを排気ガスの圧力の影響を受け
ない特性を持つている微小間隙の拡散律速作用
（Molecular拡散）で定常化することにより、排
気ガス中の酸素濃度を検出し、理論空燃比以外の
空燃比、つまりリーン及びリツチ空燃比を検出し
得るものである。
よれば、上述したように対向配置されている平板
状固体電解質酸素ポンプ６と平板状電化抵抗型酸
素センサ１１との間の微小間隙ｄ内に、被測定ガ
スとして排気ガスを導入することで、この微小間
隙ｄ内での排気ガス中の酸素分圧を、酸素ポンプ
６の作用で変化させることによつて、化学当量点
を移動させ、これを排気ガスの圧力の影響を受け
ない特性を持つている微小間隙の拡散律速作用
（Molecular拡散）で定常化することにより、排
気ガス中の酸素濃度を検出し、理論空燃比以外の
空燃比、つまりリーン及びリツチ空燃比を検出し
得るものである。
以上のように構成された本発明に係る空燃比セ
ンサを、たとえば国産乗用車2000c.c.のガソリン機
関に装着して試験した結果を、第３図に示してい
る。
ンサを、たとえば国産乗用車2000c.c.のガソリン機
関に装着して試験した結果を、第３図に示してい
る。
ここで、酸素ポンプ６を用いて微小間隙ｄの酸
素をくみ出す動作を行なうと、抵抗変化形酸素セ
ンサ１１の抵抗変化点が、図中ａのように理論空
燃比よりリーン側に移動し、ポンプ電流を増加す
ると、さらに図中ｂのようにリーン側へ移動し
た。一方、これとは逆に酸素をくみ込む動作を行
なうと、抵抗変化点が図中ｃのようにリツチ側へ
移動し、ポンプ電流を増加すると、図中ｄのよう
にさらにリツチ側に移動した。そして、このよう
な特性を利用することにより、上述した機関の運
転空燃比を検知し得ることになる。
素をくみ出す動作を行なうと、抵抗変化形酸素セ
ンサ１１の抵抗変化点が、図中ａのように理論空
燃比よりリーン側に移動し、ポンプ電流を増加す
ると、さらに図中ｂのようにリーン側へ移動し
た。一方、これとは逆に酸素をくみ込む動作を行
なうと、抵抗変化点が図中ｃのようにリツチ側へ
移動し、ポンプ電流を増加すると、図中ｄのよう
にさらにリツチ側に移動した。そして、このよう
な特性を利用することにより、上述した機関の運
転空燃比を検知し得ることになる。
実施例 ２
第４図は本発明の第２の実施例を示す構成図、
第５図は第４図における−線断面図である。
これらの図において、図中１５は排気管１内に配
設された空燃比センサである。この空燃比センサ
１５は、外気と連通する空気室を持つ平板状固体
電解質（安定化ジルコニア）１６に、白金電極１
７および１８とを設けることにより構成されてい
る固体電解質酸素ポンプ１９と、前述した抵抗変
化形酸素センサ１１と、これら酸素ポンプ１９と
酸素センサ１１とを、0.1mm程度の微小間隙ｄ１
を介して対向配置させるための支持台２０とで構
成されている。なお、１３は上述した酸素ポンプ
１９を動作させて上述した微小間隙ｄ１内の酸素
濃度を変化させるためのポンプ電流制御供給装置
で、また１４は測定端子である。
第５図は第４図における−線断面図である。
これらの図において、図中１５は排気管１内に配
設された空燃比センサである。この空燃比センサ
１５は、外気と連通する空気室を持つ平板状固体
電解質（安定化ジルコニア）１６に、白金電極１
７および１８とを設けることにより構成されてい
る固体電解質酸素ポンプ１９と、前述した抵抗変
化形酸素センサ１１と、これら酸素ポンプ１９と
酸素センサ１１とを、0.1mm程度の微小間隙ｄ１
を介して対向配置させるための支持台２０とで構
成されている。なお、１３は上述した酸素ポンプ
１９を動作させて上述した微小間隙ｄ１内の酸素
濃度を変化させるためのポンプ電流制御供給装置
で、また１４は測定端子である。
そして、以上のように構成されたこの酸素セン
サによつても、上述した実施例１と同等の作用結
果が得られることが確認されている。さらに、こ
の実施例での空燃比センサは、空気を酸素供給源
としているので、微小間隙ｄ１内に充分に酸素を
送り込むことが可能となり、前述した実施例１に
よる空燃比センサよりも、より一層空燃比が過濃
度（リツチ）となる空燃比を検知することが可能
となるものであつた。
サによつても、上述した実施例１と同等の作用結
果が得られることが確認されている。さらに、こ
の実施例での空燃比センサは、空気を酸素供給源
としているので、微小間隙ｄ１内に充分に酸素を
送り込むことが可能となり、前述した実施例１に
よる空燃比センサよりも、より一層空燃比が過濃
度（リツチ）となる空燃比を検知することが可能
となるものであつた。
すなわち、以上のように抵抗値変化点が移動す
る理由は、微小間隙ｄ，ｄ１内で導入された排気
ガス中の酸素分圧を、前記酸素ポンプ６，１９の
作用で変更することにより化学当量点を移動さ
せ、微小間隙の拡散律速作用（Molecular拡散）
で定常化されていると考えられ、その結果として
抵抗値変化点が移動するものである。
る理由は、微小間隙ｄ，ｄ１内で導入された排気
ガス中の酸素分圧を、前記酸素ポンプ６，１９の
作用で変更することにより化学当量点を移動さ
せ、微小間隙の拡散律速作用（Molecular拡散）
で定常化されていると考えられ、その結果として
抵抗値変化点が移動するものである。
以上説明したように本発明に係る空燃比センサ
によれば、平板状の固体電解質の両側面に電極を
設けることで構成される固体電解質酸素ポンプ
と、平板状に構成される電気抵抗変化形酸素セン
サとを、微小間隙を介して対向配置し、この微小
間隙内に被測定ガスを導入するとともに、この微
小間隙内に導入された被測定ガスの酸素濃度を、
酸素ポンプを用いて制御する手段を備えてなる構
成としたので、簡単な構成にもかかわらず、微小
間隙内に導入される排気ガス中の酸素分圧を、酸
素ポンプの作用で変化させて、化学当量点を移動
させ、これを排気ガスの圧力の影響を受けない特
性を持つている微小間隙の拡散律速作用
（Molecular拡散）で定常化することにより、排
気ガス中の酸素濃度を検出し、理論空燃比以外の
空燃比、つまりリーン及びリツチ空燃比を適切か
つ確実に検出することが可能となり、これにより
実用性に優れた機関の空燃比センサを安価に得る
ことができるという種々優れた効果がある。特
に、上述した微小間隙の拡散律速作用
（Molecular拡散）は、排気ガスでの圧力の影響
を受けない特性を有しているため、空燃比の検出
精度を、大幅に向上させ得るという利点を奏する
ものである。
によれば、平板状の固体電解質の両側面に電極を
設けることで構成される固体電解質酸素ポンプ
と、平板状に構成される電気抵抗変化形酸素セン
サとを、微小間隙を介して対向配置し、この微小
間隙内に被測定ガスを導入するとともに、この微
小間隙内に導入された被測定ガスの酸素濃度を、
酸素ポンプを用いて制御する手段を備えてなる構
成としたので、簡単な構成にもかかわらず、微小
間隙内に導入される排気ガス中の酸素分圧を、酸
素ポンプの作用で変化させて、化学当量点を移動
させ、これを排気ガスの圧力の影響を受けない特
性を持つている微小間隙の拡散律速作用
（Molecular拡散）で定常化することにより、排
気ガス中の酸素濃度を検出し、理論空燃比以外の
空燃比、つまりリーン及びリツチ空燃比を適切か
つ確実に検出することが可能となり、これにより
実用性に優れた機関の空燃比センサを安価に得る
ことができるという種々優れた効果がある。特
に、上述した微小間隙の拡散律速作用
（Molecular拡散）は、排気ガスでの圧力の影響
を受けない特性を有しているため、空燃比の検出
精度を、大幅に向上させ得るという利点を奏する
ものである。
第１図は本発明に係る空燃比センサの第１の実
施例を示す構成図、第２図は第１図の−線断
面図、第３図は2000c.c.のガソリン機関を用いて試
験して得られた特性図、第４図は本発明の第２の
実施例を示す構成図、第５図は第４図の−線
断面図である。 １……排気管、６，１９……固体電解質酸素ポ
ンプ、１１……電気抵抗変化形酸素センサ、１３
……ポンプ電流制御供給装置、ｄ，ｄ１……微小
間隙。
施例を示す構成図、第２図は第１図の−線断
面図、第３図は2000c.c.のガソリン機関を用いて試
験して得られた特性図、第４図は本発明の第２の
実施例を示す構成図、第５図は第４図の−線
断面図である。 １……排気管、６，１９……固体電解質酸素ポ
ンプ、１１……電気抵抗変化形酸素センサ、１３
……ポンプ電流制御供給装置、ｄ，ｄ１……微小
間隙。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 平板状の固体電解質の両側面に電極を設ける
ことにより構成されている固体電解質酸素ポンプ
と、平板状に構成されている電気抵抗変化形酸素
センサとを、微小間隙を介して対向配置し、この
微小間隙内に被測定ガスを導入するように構成す
るとともに、前記微小間隙内に導入された被測定
ガスの酸素濃度を、前記酸素ポンプを用いて制御
する手段を備えたことを特徴とする空燃比セン
サ。 ２ 外気と連通する空気室を持つた平板状の固体
電解質酸素ポンプを備えてなり、空気を酸素供給
源として利用したことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の空燃比センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072238A JPS60216251A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 空燃比センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072238A JPS60216251A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216251A JPS60216251A (ja) | 1985-10-29 |
| JPH0410983B2 true JPH0410983B2 (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=13483505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072238A Granted JPS60216251A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 空燃比センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216251A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61195338A (ja) * | 1985-02-25 | 1986-08-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比センサ− |
| JPS6296559U (ja) * | 1985-12-07 | 1987-06-19 | ||
| JPH05852Y2 (ja) * | 1985-12-16 | 1993-01-11 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4955096U (ja) * | 1972-08-23 | 1974-05-15 | ||
| IE43146B1 (en) * | 1975-07-22 | 1980-12-31 | Cpc International Inc | Starch based corrugating adhesives and methods for their preparation |
| JPS58747A (ja) * | 1981-06-26 | 1983-01-05 | Fuji Electric Co Ltd | 酸素センサ |
| JPS58148946A (ja) * | 1982-02-27 | 1983-09-05 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比検出器 |
| JPS5994051A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Sogo Jidosha Anzen Kogai Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸素センサ |
| JPS59190646A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | Mitsubishi Electric Corp | リツチバ−ンセンサ |
-
1984
- 1984-04-11 JP JP59072238A patent/JPS60216251A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60216251A (ja) | 1985-10-29 |
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