JPH08220066A - 広域空燃比センサー及びその駆動方法 - Google Patents
広域空燃比センサー及びその駆動方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広域空燃比センサー及びその駆動方法を提供
することである。 【解決手段】 センサー部とヒーター部とからなり、前
記センサー部は固体電解質プレートの一側面に形成され
た測定電極及び第１ポンピング電極と、その相対側面に
形成された第２ポンピング電極及びセンシング基準電極
とからなり、前記測定電極は酸素ポンピング電極とセン
シング電極として機能し、前記センシング基準電極は前
記第１ポンピング電極により酸素を受けて酸素基準極と
して作動する平板形広域空燃比センサーと、前記センサ
ーの測定電極と第２ポンピング電極間の抵抗値を測定す
る段階と、前記抵抗値を用いて前記測定電極と第２ポン
ピング電極間のポンピング電流値による前記測定電極と
センシング基準電極間の剰余電圧を測定する段階と、前
記剰余電圧をポンピング電圧に付加させる段階とからな
る広域空燃比センサーの駆動方法を提供する。
することである。 【解決手段】 センサー部とヒーター部とからなり、前
記センサー部は固体電解質プレートの一側面に形成され
た測定電極及び第１ポンピング電極と、その相対側面に
形成された第２ポンピング電極及びセンシング基準電極
とからなり、前記測定電極は酸素ポンピング電極とセン
シング電極として機能し、前記センシング基準電極は前
記第１ポンピング電極により酸素を受けて酸素基準極と
して作動する平板形広域空燃比センサーと、前記センサ
ーの測定電極と第２ポンピング電極間の抵抗値を測定す
る段階と、前記抵抗値を用いて前記測定電極と第２ポン
ピング電極間のポンピング電流値による前記測定電極と
センシング基準電極間の剰余電圧を測定する段階と、前
記剰余電圧をポンピング電圧に付加させる段階とからな
る広域空燃比センサーの駆動方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＹ2 Ｏ3 が固溶され
たＺｒＯ2 （以下、″ＹＳＺ″という）等の固体電解質
の濃淡電池特性及び酸素イオンポンピング特性を用いる
広域空燃比センサー（wide range A/F (Air/Fuel) sens
or）とその駆動方法に関するもので、詳しくは固体電解
質の同一平面上に形成された酸素ポンピングセルとセン
シングセルが、一つの電極は共有し、残りの電極のうち
ポンピング用電極は測定ガスに形成させ、センシング用
電極は酸素基準室に形成させた広域空燃比センサー及び
その駆動方法に関するものである。
たＺｒＯ2 （以下、″ＹＳＺ″という）等の固体電解質
の濃淡電池特性及び酸素イオンポンピング特性を用いる
広域空燃比センサー（wide range A/F (Air/Fuel) sens
or）とその駆動方法に関するもので、詳しくは固体電解
質の同一平面上に形成された酸素ポンピングセルとセン
シングセルが、一つの電極は共有し、残りの電極のうち
ポンピング用電極は測定ガスに形成させ、センシング用
電極は酸素基準室に形成させた広域空燃比センサー及び
その駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＹＳＺ（Ｙ2 Ｏ3 が固溶されたＺｒ
Ｏ2 ）等の固体電解質の酸素濃淡電池特性を用いる広域
空燃比センサーは自動車の燃料量調節等の目的として広
く使用されている。このうち、固体電解質の酸素イオン
移動特性と濃淡電池特性を組合せた広域空燃比センサー
は空気／燃料比が広い領域（Ａ／Ｆ＝８〜２５）で調節
可能な利点があるため、最近活発に開発されている。
Ｏ2 ）等の固体電解質の酸素濃淡電池特性を用いる広域
空燃比センサーは自動車の燃料量調節等の目的として広
く使用されている。このうち、固体電解質の酸素イオン
移動特性と濃淡電池特性を組合せた広域空燃比センサー
は空気／燃料比が広い領域（Ａ／Ｆ＝８〜２５）で調節
可能な利点があるため、最近活発に開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
広域空燃比センサーの最大の問題点は、その構造が大変
複雑で製造が難しいばかりでなく、再現性の確保も容易
でないことにあった。
広域空燃比センサーの最大の問題点は、その構造が大変
複雑で製造が難しいばかりでなく、再現性の確保も容易
でないことにあった。
【０００４】図５は現在実用化されている代表的な広域
空燃比センサーを概略的に示すもので、酸素ポンピング
セル１とセンシングセル３が独立的に積層されており、
その間に拡散チャンバー２を形成する多孔質拡散通路が
設置された大変複雑な構造を有するため、その製造方法
もやはり容易でないことが分かる（Society of automob
ile engineers ; SAE 920234 ）。
空燃比センサーを概略的に示すもので、酸素ポンピング
セル１とセンシングセル３が独立的に積層されており、
その間に拡散チャンバー２を形成する多孔質拡散通路が
設置された大変複雑な構造を有するため、その製造方法
もやはり容易でないことが分かる（Society of automob
ile engineers ; SAE 920234 ）。
【０００５】特に、前記センサーはポンピングにより発
生されるガスの濃度変化がセンシング電極に伝達される
まではある程度の時間が必要とされ、これにより応答速
度が遅延され、測定時のポンピング電圧も必要量より大
きい問題点がある。また、前記センサーは構造面におい
て、センシング電極とポンピング電極の間隔を適切に調
節しなければならない制約がある。
生されるガスの濃度変化がセンシング電極に伝達される
まではある程度の時間が必要とされ、これにより応答速
度が遅延され、測定時のポンピング電圧も必要量より大
きい問題点がある。また、前記センサーは構造面におい
て、センシング電極とポンピング電極の間隔を適切に調
節しなければならない制約がある。
【０００６】一方、米合衆国特許第４，７７６，９４３
号から図６のような構造を有するセンサーが予測でき
る。このセンサーは、ポンピング電極１１，１２でポン
ピングセルの電極を構成し、ポンピング電極１１とセン
サー電極１３とでセンシングセルの電極を構成するもの
であって、このような構造を有するセンサーは電極１１
を共有のものとすることにより問題点が発生するが、前
記特許はこれを適切なＡＣ回路を導入して解決すると記
載しているものの、その具体的な方法は提示されていな
い。さらに、前記センサーはポンピング電極１２が空気
基準極に露出されていることから、ポンピング電圧を印
加しなかった状態でも電極１１と１２間に酸素分圧差に
よる電圧が発生し、希薄領域の測定時、剰余のポンピン
グ電圧が印加される等、根本的な問題があって広域空燃
比センサーとして使用するのに多少困難があった。
号から図６のような構造を有するセンサーが予測でき
る。このセンサーは、ポンピング電極１１，１２でポン
ピングセルの電極を構成し、ポンピング電極１１とセン
サー電極１３とでセンシングセルの電極を構成するもの
であって、このような構造を有するセンサーは電極１１
を共有のものとすることにより問題点が発生するが、前
記特許はこれを適切なＡＣ回路を導入して解決すると記
載しているものの、その具体的な方法は提示されていな
い。さらに、前記センサーはポンピング電極１２が空気
基準極に露出されていることから、ポンピング電圧を印
加しなかった状態でも電極１１と１２間に酸素分圧差に
よる電圧が発生し、希薄領域の測定時、剰余のポンピン
グ電圧が印加される等、根本的な問題があって広域空燃
比センサーとして使用するのに多少困難があった。
【０００７】
【発明の目的】従って、本発明の目的は前記問題点を解
決する広域空燃比センサーを提供することにある。
決する広域空燃比センサーを提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は前記広域空燃比センサ
ーの駆動方法を提供することにある。
ーの駆動方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の広域空燃比センサーは、請求項１に記載して
いるように、センサー部とヒーター部とからなる平板形
広域空燃比センサーにおいて、前記センサー部は固体電
解質プレートの一側面に形成された測定電極及び第１ポ
ンピング電極と、その相対側面に形成された第２ポンピ
ング電極及びセンシング基準電極とからなり、前記測定
電極は酸素ポンピング電極とセンシング電極として機能
し、前記センシング基準電極は前記第１ポンピング電極
により酸素を受けて酸素基準極として作動する構成とし
たことを特徴としている。
の本発明の広域空燃比センサーは、請求項１に記載して
いるように、センサー部とヒーター部とからなる平板形
広域空燃比センサーにおいて、前記センサー部は固体電
解質プレートの一側面に形成された測定電極及び第１ポ
ンピング電極と、その相対側面に形成された第２ポンピ
ング電極及びセンシング基準電極とからなり、前記測定
電極は酸素ポンピング電極とセンシング電極として機能
し、前記センシング基準電極は前記第１ポンピング電極
により酸素を受けて酸素基準極として作動する構成とし
たことを特徴としている。
【００１０】そして、本発明に係わる広域空燃比センサ
ーの実施態様においては、請求項２に記載しているよう
に、前記測定電極上に多孔層又はピンホールのような拡
散阻止層が形成されたものとすることができ、請求項３
に記載しているように、前記センシング基準電極上にガ
スが殆ど通過し得ない多孔性絶縁体を塗布して酸素基準
室として使用するものとすることができ、請求項４に記
載しているように、前記センシング基準電極が第１ポン
ピング電極なしに前記測定電極又はポンピング電極から
酸素を受けるものとすることができ、請求項５に記載し
ているように、前記センシング基準電極を空気基準極と
し、第２ポンピング電極を測定ガスに露出させたものと
することができ、請求項６に記載しているように、前記
第１ポンピング電極と第２ポンピング電極上に多孔性保
護膜が形成されたものとすることができる。
ーの実施態様においては、請求項２に記載しているよう
に、前記測定電極上に多孔層又はピンホールのような拡
散阻止層が形成されたものとすることができ、請求項３
に記載しているように、前記センシング基準電極上にガ
スが殆ど通過し得ない多孔性絶縁体を塗布して酸素基準
室として使用するものとすることができ、請求項４に記
載しているように、前記センシング基準電極が第１ポン
ピング電極なしに前記測定電極又はポンピング電極から
酸素を受けるものとすることができ、請求項５に記載し
ているように、前記センシング基準電極を空気基準極と
し、第２ポンピング電極を測定ガスに露出させたものと
することができ、請求項６に記載しているように、前記
第１ポンピング電極と第２ポンピング電極上に多孔性保
護膜が形成されたものとすることができる。
【００１１】前記他の目的を達成するための前記広域空
燃比センサーの駆動方法は、請求項７に記載しているよ
うに、センサー部とヒーター部とからなり、前記センサ
ー部は固体電解質プレートの一側面に形成された測定電
極及び第１ポンピング電極と、その相対側面に形成され
た第２ポンピング電極及びセンシング基準電極とからな
り、前記測定電極は酸素ポンピング電極とセンシング電
極として機能し、前記センシング基準電極は前記第１ポ
ンピング電極により酸素を受けて酸素基準極として作動
する広域空燃比センサーの駆動方法において、測定電極
と第２ポンピング電極間の抵抗値を測定する段階と、前
記抵抗値を用いて前記測定電極と第２ポンピング電極間
のポンピング電流値による前記測定電極とセンシング基
準電極間の剰余電圧を測定する段階と、前記剰余電圧を
ポンピング電圧に付加させる段階とからなる構成とした
ことを特徴としている。
燃比センサーの駆動方法は、請求項７に記載しているよ
うに、センサー部とヒーター部とからなり、前記センサ
ー部は固体電解質プレートの一側面に形成された測定電
極及び第１ポンピング電極と、その相対側面に形成され
た第２ポンピング電極及びセンシング基準電極とからな
り、前記測定電極は酸素ポンピング電極とセンシング電
極として機能し、前記センシング基準電極は前記第１ポ
ンピング電極により酸素を受けて酸素基準極として作動
する広域空燃比センサーの駆動方法において、測定電極
と第２ポンピング電極間の抵抗値を測定する段階と、前
記抵抗値を用いて前記測定電極と第２ポンピング電極間
のポンピング電流値による前記測定電極とセンシング基
準電極間の剰余電圧を測定する段階と、前記剰余電圧を
ポンピング電圧に付加させる段階とからなる構成とした
ことを特徴としている。
【００１２】そして、上記発明に係わる広域空燃比セン
サーの駆動方法の実施態様においては、請求項８に記載
しているように、前記剰余電圧を付加するために付設す
る抵抗を可変抵抗とするようになすことができ、請求項
９に記載しているように、前記測定電極とセンシング基
準電極間の剰余電圧が前記測定電極と第２ポンピング電
極間の抵抗値と前記測定電極と第２ポンピング電極間の
ポンピング電流値とをかけた値の１／４〜１／２である
ものとすることができる。
サーの駆動方法の実施態様においては、請求項８に記載
しているように、前記剰余電圧を付加するために付設す
る抵抗を可変抵抗とするようになすことができ、請求項
９に記載しているように、前記測定電極とセンシング基
準電極間の剰余電圧が前記測定電極と第２ポンピング電
極間の抵抗値と前記測定電極と第２ポンピング電極間の
ポンピング電流値とをかけた値の１／４〜１／２である
ものとすることができる。
【００１３】前記他の目的を達成するための他の方法
は、請求項１０に記載しているように、センサー部とヒ
ーター部とからなり、前記センサー部は固体電解質プレ
ートの一側面に形成された測定電極及び第１ポンピング
電極と、その相対側面に形成された第２ポンピング電極
及びセンシング基準電極とからなり、前記測定電極は酸
素ポンピング電極とセンシング電極として機能し、前記
センシング基準電極は前記第１ポンピング電極により酸
素を受けて酸素基準極として作動する広域空燃比センサ
ーの駆動方法において、前記センサーのポンピング電圧
を測定する段階と、前記ポンピング電圧の比例値を基準
電圧に付加させる段階とからなる構成としたことを特徴
としている。
は、請求項１０に記載しているように、センサー部とヒ
ーター部とからなり、前記センサー部は固体電解質プレ
ートの一側面に形成された測定電極及び第１ポンピング
電極と、その相対側面に形成された第２ポンピング電極
及びセンシング基準電極とからなり、前記測定電極は酸
素ポンピング電極とセンシング電極として機能し、前記
センシング基準電極は前記第１ポンピング電極により酸
素を受けて酸素基準極として作動する広域空燃比センサ
ーの駆動方法において、前記センサーのポンピング電圧
を測定する段階と、前記ポンピング電圧の比例値を基準
電圧に付加させる段階とからなる構成としたことを特徴
としている。
【００１４】そして、上記発明に係わる広域空燃比セン
サーの駆動方法の実施態様においては、請求項１１に記
載しているように、前記ポンピング電圧の比例値が１／
５〜１／２であるものとすることができ、請求項１２に
記載しているように、前記比例値がセンサーの構造によ
って決定されるものとすることができる。
サーの駆動方法の実施態様においては、請求項１１に記
載しているように、前記ポンピング電圧の比例値が１／
５〜１／２であるものとすることができ、請求項１２に
記載しているように、前記比例値がセンサーの構造によ
って決定されるものとすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
てより詳細に説明すると次のようである。
てより詳細に説明すると次のようである。
【００１６】図１に示すように、本発明によるセンサー
は固体電解質３０の同一プレート上に酸素ポンピング電
極とセンシング電極として同時に機能する電極２３を形
成させて測定電極を共有させた構造を有する。即ち、本
発明による広域空燃比センサーは固体電解質３０の同一
平面上に形成された酸素ポンピングセルとセンシングセ
ルが一つの電極２３を共有し、残りの電極のうちポンピ
ング電極２８は測定ガスに、センシング基準電極２６は
酸素基準室２７に形成したことを特徴とする。
は固体電解質３０の同一プレート上に酸素ポンピング電
極とセンシング電極として同時に機能する電極２３を形
成させて測定電極を共有させた構造を有する。即ち、本
発明による広域空燃比センサーは固体電解質３０の同一
平面上に形成された酸素ポンピングセルとセンシングセ
ルが一つの電極２３を共有し、残りの電極のうちポンピ
ング電極２８は測定ガスに、センシング基準電極２６は
酸素基準室２７に形成したことを特徴とする。
【００１７】一方、本発明によるセンサーはセンサー部
３１とヒーター部２１とから構成され、ヒーター部２１
はセンサーの温度を５００〜９００℃に一定に維持する
役割をする。
３１とヒーター部２１とから構成され、ヒーター部２１
はセンサーの温度を５００〜９００℃に一定に維持する
役割をする。
【００１８】本発明によるセンサー部３１は酸素濃淡電
池特性を現すＺｒＯ2 を基本とする固体電解質プレート
３０の両面に多孔性Ｐｔ電極が形成されている。図１に
示すように、固体電解質３０の上部に形成された電極２
３は酸素をポンピングすると同時に酸素濃度を測定し得
るようにした共通電極であり、下部に形成された電極２
６にはガスが殆ど通らないような程度の多孔性絶縁体３
２をコーティングさせ固体電解質３０の上部右側に形成
された電極２５に微小電流を流して酸素を受ける酸素基
準極２６として使用する。
池特性を現すＺｒＯ2 を基本とする固体電解質プレート
３０の両面に多孔性Ｐｔ電極が形成されている。図１に
示すように、固体電解質３０の上部に形成された電極２
３は酸素をポンピングすると同時に酸素濃度を測定し得
るようにした共通電極であり、下部に形成された電極２
６にはガスが殆ど通らないような程度の多孔性絶縁体３
２をコーティングさせ固体電解質３０の上部右側に形成
された電極２５に微小電流を流して酸素を受ける酸素基
準極２６として使用する。
【００１９】この際、酸素基準室２７を形成するために
は、電源（current source）を使用して一定の微小電流
を流すか又は一定電圧（２〜６Ｖ）に数〜数十ｋΩの抵
抗を直列に形成させることが可能である。また、この時
１０μＡ程度のかなり小さい量の電流によっても酸素基
準極として作用できる場合には、電極２５の代わりに他
の二つの電極２３，２８のうち一つを選択しても本発明
の目的を達成することができる。さらに、このような人
為的酸素基準室２７の代わりに空気基準極が使用でき、
この際にも空気基準極はセンシング基準電極２６にだけ
選択的に形成されなければならない。
は、電源（current source）を使用して一定の微小電流
を流すか又は一定電圧（２〜６Ｖ）に数〜数十ｋΩの抵
抗を直列に形成させることが可能である。また、この時
１０μＡ程度のかなり小さい量の電流によっても酸素基
準極として作用できる場合には、電極２５の代わりに他
の二つの電極２３，２８のうち一つを選択しても本発明
の目的を達成することができる。さらに、このような人
為的酸素基準室２７の代わりに空気基準極が使用でき、
この際にも空気基準極はセンシング基準電極２６にだけ
選択的に形成されなければならない。
【００２０】一方、電極２３上には、酸素の拡散を阻止
して制限電流が現れるように、拡散阻止層２２を形成さ
せる。この場合の拡散阻止層２２は多孔層又はピンホー
ル（pin hole）等、既存の制限電流型センサーに用いら
れる全ての方法が可能である。ポンピング電極２８と電
極２５上には排気ガスに直接露出されることを防ぐため
の多孔性保護膜２４，２９を形成させる。前記多孔性保
護膜２４，２９も既存の空燃比センサーに用いられる全
ての構造が可能である。
して制限電流が現れるように、拡散阻止層２２を形成さ
せる。この場合の拡散阻止層２２は多孔層又はピンホー
ル（pin hole）等、既存の制限電流型センサーに用いら
れる全ての方法が可能である。ポンピング電極２８と電
極２５上には排気ガスに直接露出されることを防ぐため
の多孔性保護膜２４，２９を形成させる。前記多孔性保
護膜２４，２９も既存の空燃比センサーに用いられる全
ての構造が可能である。
【００２１】既存の広域空燃比センサーの基本的な駆動
方法はセンシング電圧が基準電圧（４５０〜５００ｍ
Ｖ）となるようにポンピング電圧を印加しながら、その
時に流れる電流値を測定することであるが、本発明では
特にポンピング電圧の一定分だけを基準電圧に加える、
いわゆる可変基準電圧を選択することである。
方法はセンシング電圧が基準電圧（４５０〜５００ｍ
Ｖ）となるようにポンピング電圧を印加しながら、その
時に流れる電流値を測定することであるが、本発明では
特にポンピング電圧の一定分だけを基準電圧に加える、
いわゆる可変基準電圧を選択することである。
【００２２】本発明の動作原理を具体的に記述すると次
のようである。
のようである。
【００２３】一般の（例えば、図５に示したようなセン
シングセルとポンピングセルが固体電解質を共有しな
い）広域空燃比センサーの動作原理を述べると、ＺｒＯ
2 にＹ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＣａＯ等を少量固溶させて安定
化させたＹＳＺ，ＭＳＺ，ＣＳＺ等の固体電解質は両端
間に酸素濃度差が発生すると下記式（１）で表示される
ネルンスト（Nernst）式による起電力を発生する。
シングセルとポンピングセルが固体電解質を共有しな
い）広域空燃比センサーの動作原理を述べると、ＺｒＯ
2 にＹ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＣａＯ等を少量固溶させて安定
化させたＹＳＺ，ＭＳＺ，ＣＳＺ等の固体電解質は両端
間に酸素濃度差が発生すると下記式（１）で表示される
ネルンスト（Nernst）式による起電力を発生する。
【００２４】 起電力（ＥＭＦ）＝（ＲＴ／４Ｆ）ｌｎ（Ｐｏ1 ／Ｐｏ2 ）・・・（１） ここで、Ｒは気体常数、Ｔは絶対温度、Ｆはファラデー
定数、Ｐｏ1 及びＰｏ2 は酸素分圧である。
定数、Ｐｏ1 及びＰｏ2 は酸素分圧である。
【００２５】一方、このような固体電解質の両端間に電
圧を印加すると電流が流れ、この場合のキャリア（Carr
ier ）は酸素イオンであり、よってこれら固体電解質を
通じて酸素を移動させることができる。このような性質
を酸素ポンピングという。これら二種の特性を組合せる
と広範囲の酸素濃度を測定することができ、本センサー
の動作原理を自動車の空気／燃料比（Ａ／Ｆ ratio ）
検出方法を例に取って説明する。
圧を印加すると電流が流れ、この場合のキャリア（Carr
ier ）は酸素イオンであり、よってこれら固体電解質を
通じて酸素を移動させることができる。このような性質
を酸素ポンピングという。これら二種の特性を組合せる
と広範囲の酸素濃度を測定することができ、本センサー
の動作原理を自動車の空気／燃料比（Ａ／Ｆ ratio ）
検出方法を例に取って説明する。
【００２６】先ず、排気ガスが放出されると、測定電極
周囲の酸素分圧はＰｏ1 を表す。これによりセンシング
セルは起電力を発生する。仮に、Ａ／Ｆ比が化学量論よ
り大きければ起電力は１００ｍＶで大変小さく、逆に化
学量論より小さければ９００ｍＶを表すことになる。従
って、センシングセルは空気量が過剰であるかないかを
判断することができる。空気量が過剰である場合は、ポ
ンピングセルで酸素を抜き出して測定電極周囲の酸素濃
度が所望酸素濃度となるようにする（ＥＭＦ＝４５０ｍ
Ｖ程度：Ｐｏｓ）。この時の流れるポンピング電流は、
酸素の拡散速度が律速である場合、下記式（２）のよう
に酸素の拡散阻止機構を通ずる拡散量に関係する。
周囲の酸素分圧はＰｏ1 を表す。これによりセンシング
セルは起電力を発生する。仮に、Ａ／Ｆ比が化学量論よ
り大きければ起電力は１００ｍＶで大変小さく、逆に化
学量論より小さければ９００ｍＶを表すことになる。従
って、センシングセルは空気量が過剰であるかないかを
判断することができる。空気量が過剰である場合は、ポ
ンピングセルで酸素を抜き出して測定電極周囲の酸素濃
度が所望酸素濃度となるようにする（ＥＭＦ＝４５０ｍ
Ｖ程度：Ｐｏｓ）。この時の流れるポンピング電流は、
酸素の拡散速度が律速である場合、下記式（２）のよう
に酸素の拡散阻止機構を通ずる拡散量に関係する。
【００２７】 Ｉｐ＝（４ＦＤＳ／ＲＴＬ）×（Ｐｏ1 −Ｐｏｓ）・・・（２） ここで、ＤはＯ2 の拡散係数、Ｓはガス拡散通路の断面
積、Ｌはガス拡散通路の長さ、Ｐｏ1 はセンサー外部の
排気ガス中の酸素分圧、Ｐｏｓは特定電極部分での酸素
分圧である。
積、Ｌはガス拡散通路の長さ、Ｐｏ1 はセンサー外部の
排気ガス中の酸素分圧、Ｐｏｓは特定電極部分での酸素
分圧である。
【００２８】従って、Ｖｓ（センシングセルのＥＭＦ）
が４５０ｍＶとなる時のポンピング電流Ｉｐは、Ｐｏｓ
がおおよそ″０″であるので、排気ガス中の酸素分圧Ｐ
ｏ1に比例することになる。
が４５０ｍＶとなる時のポンピング電流Ｉｐは、Ｐｏｓ
がおおよそ″０″であるので、排気ガス中の酸素分圧Ｐ
ｏ1に比例することになる。
【００２９】一方、空気量が化学量論より小さい場合
は、逆に測定電極の方に酸素を供給する方向に電流Ｉｐ
が流れるようにすると、このように供給される酸素は測
定電極の周囲のＣＯ，Ｈ2 ，ＨＣガス等と反応してその
ガスを消費するので、Ｖｓを減少させて４５０ｍＶとな
るようにＩｐを調節することができる。この際、下記式
（２−１）が成立し、この時の拡散係数ＤはＣＯ、Ｈ2
の拡散係数に変わることになり、ガス分圧もそれらガス
の分圧を表す。
は、逆に測定電極の方に酸素を供給する方向に電流Ｉｐ
が流れるようにすると、このように供給される酸素は測
定電極の周囲のＣＯ，Ｈ2 ，ＨＣガス等と反応してその
ガスを消費するので、Ｖｓを減少させて４５０ｍＶとな
るようにＩｐを調節することができる。この際、下記式
（２−１）が成立し、この時の拡散係数ＤはＣＯ、Ｈ2
の拡散係数に変わることになり、ガス分圧もそれらガス
の分圧を表す。
【００３０】 −Ｉｐ＝（２ＦＤＳ／ＲＴＬ）×（Ｐｃ1 −Ｐｃｓ）・・・（２−１） ここで、ＤはＣＯ，Ｈ2 等の拡散係数、Ｓはガス拡散通
路の断面積、Ｌはガス拡散通路の長さ、Ｐｃ1 はＣＯ，
Ｈ2 等の排気ガスの分圧、Ｐｃｓは測定電極部分のＣ
Ｏ，Ｈ2 等の分圧である。
路の断面積、Ｌはガス拡散通路の長さ、Ｐｃ1 はＣＯ，
Ｈ2 等の排気ガスの分圧、Ｐｃｓは測定電極部分のＣ
Ｏ，Ｈ2 等の分圧である。
【００３１】このようにＶｓが４５０ｍＶとなるように
Ｉｐを調節すると、Ｉｐはその時のＡ／Ｆ比に比例する
ので、Ｉｐを測定するとＡ／Ｆ比又は酸素濃度の測定が
可能である。
Ｉｐを調節すると、Ｉｐはその時のＡ／Ｆ比に比例する
ので、Ｉｐを測定するとＡ／Ｆ比又は酸素濃度の測定が
可能である。
【００３２】以上は図５のようにセンシングセルとポン
ピングセルが固体電解質を共有しなかった時に成立する
場合であるので、本発明のセンサーのようにセンシング
セルとポンピングセルが固体電解質と電極を共有する場
合はこれに対する影響を考慮する必要がある。本発明の
独特な動作原理を図２を参照しながら詳細に説明する。
ピングセルが固体電解質を共有しなかった時に成立する
場合であるので、本発明のセンサーのようにセンシング
セルとポンピングセルが固体電解質と電極を共有する場
合はこれに対する影響を考慮する必要がある。本発明の
独特な動作原理を図２を参照しながら詳細に説明する。
【００３３】図２は酸素基準室２７を形成するための電
極２６を除いた三つの電極下での概念図である（微小電
流が流れるので、これによる影響は無視することができ
る）。
極２６を除いた三つの電極下での概念図である（微小電
流が流れるので、これによる影響は無視することができ
る）。
【００３４】まず、初期ガスの濃度がＰｇである時、
ａ，ｂ間にポンピング電圧Ｖｐが印加されると、下記式
（３）が成立することになる。
ａ，ｂ間にポンピング電圧Ｖｐが印加されると、下記式
（３）が成立することになる。
【００３５】 Ｖｐ＝Ｉｐ×ｒ1 ＋（ＲＴ／４Ｆ）ｌｎ（Ｐｇ／Ｐｓ） ＝Ｉ×ｒ2 ＋（ＲＴ／４Ｆ）ｌｎ（Ｐｇ／Ｐｒ）＋Ｉ×ｒ3 ＋（ＲＴ／４ Ｆ）ｌｎ（Ｐｒ／Ｐｓ）・・・（３） ここで、Ｐｒは酸素基準極での酸素分圧であり、Ｐｓは
測定電極付近での酸素分圧である。
測定電極付近での酸素分圧である。
【００３６】前記式（３）で、ｒ1 ，ｒ2 及びｒ3 は各
々の電極間の抵抗である。従って、固体電解質固有の性
質が同じである場合は、各電極の大きさ、配置方法及び
固体電解質の厚さによって抵抗が変わることになる。前
記式（３）で、実際測定されるセンシング電圧ＶｓはＩ
×ｒ3 ＋（ＲＴ／４Ｆ）ｌｎ（Ｐｒ／Ｐｓ）であるので
Ｉ×ｒ3 値が電極を共有することから起因する剰余分で
あると思われる。
々の電極間の抵抗である。従って、固体電解質固有の性
質が同じである場合は、各電極の大きさ、配置方法及び
固体電解質の厚さによって抵抗が変わることになる。前
記式（３）で、実際測定されるセンシング電圧ＶｓはＩ
×ｒ3 ＋（ＲＴ／４Ｆ）ｌｎ（Ｐｒ／Ｐｓ）であるので
Ｉ×ｒ3 値が電極を共有することから起因する剰余分で
あると思われる。
【００３７】本発明による広域空燃比センサーはＡ／Ｆ
比に比例する制限電流値を測定すべきであるが、排気ガ
スにＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏが多量に存在する場合、制限電流は
（ＲＴ／４Ｆ）・ｌｎ（Ｐｒ／Ｐｓ）がおおよそ０．２
〜０．８である領域に存在するので前記領域内にＶｓが
存在するようにセンサーが駆動されなければならない。
比に比例する制限電流値を測定すべきであるが、排気ガ
スにＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏが多量に存在する場合、制限電流は
（ＲＴ／４Ｆ）・ｌｎ（Ｐｒ／Ｐｓ）がおおよそ０．２
〜０．８である領域に存在するので前記領域内にＶｓが
存在するようにセンサーが駆動されなければならない。
【００３８】ところで、基準電圧を４５０ｍＶに固定す
る場合、制限電流が始まるポンピング電圧、つまりＩｐ
×ｒ1 が大きくなると、前記式（３）から分かるよう
に、Ｉ×ｒ3 だけの剰余電圧がセンシング電圧に付加さ
れるので、制限電流が始まる地点に駆動ポンピング電圧
（センシング電圧が基準電圧である４５０ｍＶとなる時
のポンピング電圧）が移動し、さらに制限電流となる前
にもセンシング電圧が基準電圧である４５０ｍＶに到達
する問題が発生する。
る場合、制限電流が始まるポンピング電圧、つまりＩｐ
×ｒ1 が大きくなると、前記式（３）から分かるよう
に、Ｉ×ｒ3 だけの剰余電圧がセンシング電圧に付加さ
れるので、制限電流が始まる地点に駆動ポンピング電圧
（センシング電圧が基準電圧である４５０ｍＶとなる時
のポンピング電圧）が移動し、さらに制限電流となる前
にもセンシング電圧が基準電圧である４５０ｍＶに到達
する問題が発生する。
【００３９】従って、本発明では前記剰余電圧Ｉ×ｒ3
だけを基準電圧に付加させることにより、結果的にセン
シング電圧の剰余分であるＩ×ｒ3 値が除去された（Ｒ
Ｔ／４Ｆ）・ｌｎ（Ｐｒ／Ｐｓ）値のみを抽出すること
である。
だけを基準電圧に付加させることにより、結果的にセン
シング電圧の剰余分であるＩ×ｒ3 値が除去された（Ｒ
Ｔ／４Ｆ）・ｌｎ（Ｐｒ／Ｐｓ）値のみを抽出すること
である。
【００４０】一方、本発明の望ましい一実施例による
と、前記式（３）において、Ｉｐ×ｒ1 ＝Ｉ×ｒ2 ＋Ｉ
×ｒ3 であり、これを再び整理すると下記式（４）のよ
うである。
と、前記式（３）において、Ｉｐ×ｒ1 ＝Ｉ×ｒ2 ＋Ｉ
×ｒ3 であり、これを再び整理すると下記式（４）のよ
うである。
【００４１】 Ｉ×ｒ3 ＝Ｉｐ×ｒ1 ×ｒ3 ／（ｒ2 ＋ｒ3 ）・・・（４） ここで、ｒ3 ／（ｒ2 ＋ｒ3 ）値はセンサーの形状に関
係する常数であるので実験的に設定し得る値で、おおよ
そ１／４〜１／２である。従って、ポンピング電極２
３、２８間の抵抗ｒ1 を測定した後、この値を用いてＩ
ｐによるＩ×ｒ3値を決定することができる。例えば、
ポンピングセル抵抗（ｒ1 ）に直列抵抗ｋｒ1 （ｋ＝１
／４〜１／２、ｒ1 は常数である）を掛け、この抵抗で
起こる電圧降下を基準電圧（Ｖｒ、図示せず）に再び付
加して基準電圧（Ｖｒ）を可変基準電圧（Ｖｒ′）＝４
５０ｍＶ＋Ｉｐ×ｋｒ1 に変化させることがある。ま
た、センサーの長期使用によってｒ1 値が変化すると、
これを適切に補償するとよい。
係する常数であるので実験的に設定し得る値で、おおよ
そ１／４〜１／２である。従って、ポンピング電極２
３、２８間の抵抗ｒ1 を測定した後、この値を用いてＩ
ｐによるＩ×ｒ3値を決定することができる。例えば、
ポンピングセル抵抗（ｒ1 ）に直列抵抗ｋｒ1 （ｋ＝１
／４〜１／２、ｒ1 は常数である）を掛け、この抵抗で
起こる電圧降下を基準電圧（Ｖｒ、図示せず）に再び付
加して基準電圧（Ｖｒ）を可変基準電圧（Ｖｒ′）＝４
５０ｍＶ＋Ｉｐ×ｋｒ1 に変化させることがある。ま
た、センサーの長期使用によってｒ1 値が変化すると、
これを適切に補償するとよい。
【００４２】この場合の補償可能な方法としては前記抵
抗（ｋｒ1 ）を可変抵抗とすることである。換言すれ
ば、前記ｋｒ1 を得るために付設する抵抗をｒ1 によっ
て変化する可変抵抗に設定することである。
抗（ｋｒ1 ）を可変抵抗とすることである。換言すれ
ば、前記ｋｒ1 を得るために付設する抵抗をｒ1 によっ
て変化する可変抵抗に設定することである。
【００４３】さらに、前記方法に比べて正確度はやや低
いが、易しく具現可能な他の実施例で、ポンピング電圧
の一部を基準電圧に再び付加することである。基準電圧
（Ｖｒ）を可変基準電圧（Ｖｒ′）＝４５０ｍＶ＋Ｋ×
Ｖｐ（Ｋ＝１／５〜１／２）にし、ポンピング電圧（Ｖ
ｐ）に比例して変化させると測定範囲の大幅な拡張が可
能である。この場合にも常数Ｋは主にセンサーの構造に
よって決定され、実験的に容易に決定できる。
いが、易しく具現可能な他の実施例で、ポンピング電圧
の一部を基準電圧に再び付加することである。基準電圧
（Ｖｒ）を可変基準電圧（Ｖｒ′）＝４５０ｍＶ＋Ｋ×
Ｖｐ（Ｋ＝１／５〜１／２）にし、ポンピング電圧（Ｖ
ｐ）に比例して変化させると測定範囲の大幅な拡張が可
能である。この場合にも常数Ｋは主にセンサーの構造に
よって決定され、実験的に容易に決定できる。
【００４４】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明の
効果をより具体的に説明するが、下記例によって本発明
の範疇が限定されるものではない。
効果をより具体的に説明するが、下記例によって本発明
の範疇が限定されるものではない。
【００４５】実施例１ 先ず、固体電解質３０には自動車用酸素センサーとして
広く使用される８ＹＳＺを使用して厚さ０．６ｍｍのグ
リーンシートをドクターブレード法で成形した。次い
で、Ｐｔ電極を前記グリーンシートの両面に図１のよう
にプリンティングしてセンサーセルとポンプセル用電極
２３，２５，２６，２８に形成させた。
広く使用される８ＹＳＺを使用して厚さ０．６ｍｍのグ
リーンシートをドクターブレード法で成形した。次い
で、Ｐｔ電極を前記グリーンシートの両面に図１のよう
にプリンティングしてセンサーセルとポンプセル用電極
２３，２５，２６，２８に形成させた。
【００４６】一方、粒径が約１μｍである錬磨用アルミ
ナに粒径が約０．０５μｍである８ＹＳＺを重量比１：
１に混合してペーストを製造した後、これをスクリーン
プリンティング法で電極２３に塗布して拡散阻止層２２
を形成させ、粒径が約１μｍである錬磨用アルミナに粒
径が０．０５μｍであるＹＳＺを重量比１：５で混合し
てペーストを製造した後、やはりスクリーンプリンティ
ング法で電極２６に塗布して酸素基準室２７を形成させ
た。露出された電極２５、２８には、粒径が約３μｍで
ある錬磨用アルミナに粒径が約０．０５μｍである８Ｙ
ＳＺを１０重量％で混合してペーストを製造した後、ス
クリーンプリンティング法で保護層２４，２９を形成さ
せた。ヒーター２１は０．８μｍ厚さのアルミナシート
上にＰｔ電極をプリティングして製造した。
ナに粒径が約０．０５μｍである８ＹＳＺを重量比１：
１に混合してペーストを製造した後、これをスクリーン
プリンティング法で電極２３に塗布して拡散阻止層２２
を形成させ、粒径が約１μｍである錬磨用アルミナに粒
径が０．０５μｍであるＹＳＺを重量比１：５で混合し
てペーストを製造した後、やはりスクリーンプリンティ
ング法で電極２６に塗布して酸素基準室２７を形成させ
た。露出された電極２５、２８には、粒径が約３μｍで
ある錬磨用アルミナに粒径が約０．０５μｍである８Ｙ
ＳＺを１０重量％で混合してペーストを製造した後、ス
クリーンプリンティング法で保護層２４，２９を形成さ
せた。ヒーター２１は０．８μｍ厚さのアルミナシート
上にＰｔ電極をプリティングして製造した。
【００４７】このように製造されたセンサーをマルチメ
ーターを使用して各電極間の抵抗を測定し、その値を下
記式（４）に代入すると、ｒ3 ／（ｒ2 ＋ｒ3 ）値は１
／３であった。
ーターを使用して各電極間の抵抗を測定し、その値を下
記式（４）に代入すると、ｒ3 ／（ｒ2 ＋ｒ3 ）値は１
／３であった。
【００４８】 Ｉ×ｒ3 ＝Ｉｐ×ｒ1 ×ｒ3 ／（ｒ2 ＋ｒ3 ）・・・（４） 前記Ｉ×ｒ3 値を基準電圧（Ｖｒ、４５０ｍＶ）に付加
すると、可変基準電圧（Ｖｒ′）＝４５０ｍＶ＋Ｉｐ×
ｒ1 ×１／３が得られる。この際、ｒ1 は約１５０Ωで
あった。また、Ｎ2 ，Ｏ2 ，ＣＯ2 ，ＣＯガスによる模
擬排気ガステストを遂行し、前記可変基準電圧を適用し
た結果を図３及び図４に実施例１として示した。
すると、可変基準電圧（Ｖｒ′）＝４５０ｍＶ＋Ｉｐ×
ｒ1 ×１／３が得られる。この際、ｒ1 は約１５０Ωで
あった。また、Ｎ2 ，Ｏ2 ，ＣＯ2 ，ＣＯガスによる模
擬排気ガステストを遂行し、前記可変基準電圧を適用し
た結果を図３及び図４に実施例１として示した。
【００４９】実施例２ 基準電圧（Ｖｒ、４５０ｍＶ）にポンピング電圧の一定
分を付加して可変基準電圧（Ｖｒ′）＝４５０ｍＶ＋Ｋ
×Ｖｐ（Ｋ＝１／４）が得られた。ここで、Ｋは次のよ
うに決定された。
分を付加して可変基準電圧（Ｖｒ′）＝４５０ｍＶ＋Ｋ
×Ｖｐ（Ｋ＝１／４）が得られた。ここで、Ｋは次のよ
うに決定された。
【００５０】Ｉ×ｒ1 ＝ｉｐ×ｒ1 ×１／３＝１／３
（Ｖｐ−０．４５）≒ＫＶｐの関係式を適正範囲（０．
５〜２．５Ｖ）のＶｐに対して満足するＫ値は約１／４
であった。
（Ｖｐ−０．４５）≒ＫＶｐの関係式を適正範囲（０．
５〜２．５Ｖ）のＶｐに対して満足するＫ値は約１／４
であった。
【００５１】一方、Ｎ2 ，Ｏ2 ，ＣＯ2 ，ＣＯガスによ
る模擬排気テストに対して前記可変基準電圧を適用した
結果を図３及び図４に実施例２として示した。
る模擬排気テストに対して前記可変基準電圧を適用した
結果を図３及び図４に実施例２として示した。
【００５２】評価例 図３は前記広域空燃比センサーのＯ2 ３％及びＣＯ2 １
０％でポンピング電圧（Ｖｐ）によるＩｐ及びＶｓの変
化を示すグラフであり、図４は前記センサーのＯ2 １０
％及びＣＯ2 １０％でＶｐによるＩｐ及びＶｓの変化を
示すグラフである。
０％でポンピング電圧（Ｖｐ）によるＩｐ及びＶｓの変
化を示すグラフであり、図４は前記センサーのＯ2 １０
％及びＣＯ2 １０％でＶｐによるＩｐ及びＶｓの変化を
示すグラフである。
【００５３】図３及び図４から分かるように、基準電圧
を４５０ｍＶと設定する場合、Ｏ2濃度が３％では図３
のａ（比較例）のようにＶｓが４５０ｍＶでＩｐが制限
電流領域（偏平な領域）に存在するが、Ｏ2 濃度が１０
％に増加した場合は図４のａのようにＶｓが４５０ｍＶ
である地点でのＩｐが制限電流より小さくて、可変基準
電圧を採択しなかったセンサーとしては１０％以上の酸
素濃度は測定不可能であることがわかる。ところで、Ｖ
ｓ値に前記Ｉ×ｒ3 値を付加させた場合及びポンピング
電圧の一部を基準電圧に付加させた場合にはＩｐが制限
電流領域（偏平な領域）に存在することがわかる。
を４５０ｍＶと設定する場合、Ｏ2濃度が３％では図３
のａ（比較例）のようにＶｓが４５０ｍＶでＩｐが制限
電流領域（偏平な領域）に存在するが、Ｏ2 濃度が１０
％に増加した場合は図４のａのようにＶｓが４５０ｍＶ
である地点でのＩｐが制限電流より小さくて、可変基準
電圧を採択しなかったセンサーとしては１０％以上の酸
素濃度は測定不可能であることがわかる。ところで、Ｖ
ｓ値に前記Ｉ×ｒ3 値を付加させた場合及びポンピング
電圧の一部を基準電圧に付加させた場合にはＩｐが制限
電流領域（偏平な領域）に存在することがわかる。
【００５４】図３及び図４のｂ（実施例１）はこのよう
な方法で基準電圧を変えた時のＩｐ値を示し、全て制限
電流領域に存在することがわかる。
な方法で基準電圧を変えた時のＩｐ値を示し、全て制限
電流領域に存在することがわかる。
【００５５】図３及び図４のｃ（実施例２）は前記方法
で基準電圧を変えた時のＩｐ値がやはり制限電流領域内
に存在することを示す。また、前記実施例２は実施例１
に比べて測定範囲等である程度の制限が伴うものの、さ
らに容易に実現できるという利点がある。
で基準電圧を変えた時のＩｐ値がやはり制限電流領域内
に存在することを示す。また、前記実施例２は実施例１
に比べて測定範囲等である程度の制限が伴うものの、さ
らに容易に実現できるという利点がある。
【００５６】
【発明の効果】本発明によって可変基準電圧を採択した
広域空燃比センサーは次のような面で特に効果的であ
る。
広域空燃比センサーは次のような面で特に効果的であ
る。
【００５７】１．広範囲なＡ／Ｆの測定が可能である。
【００５８】２．拡散障壁の設計に融通性が大きい。固
体電解質と電極を共有することにより引き起こされる問
題を避けるためには小さい駆動ポンピング電圧が要求さ
れ、よってこれを考慮した拡散層の設計が要求される。
本発明ではこれを改善したため、拡散障壁の設計が自由
である。
体電解質と電極を共有することにより引き起こされる問
題を避けるためには小さい駆動ポンピング電圧が要求さ
れ、よってこれを考慮した拡散層の設計が要求される。
本発明ではこれを改善したため、拡散障壁の設計が自由
である。
【００５９】３．センサーの再現性が優秀である。拡散
障壁において、融通性があるので、これによる偏差だけ
を補正すると使用可能である。
障壁において、融通性があるので、これによる偏差だけ
を補正すると使用可能である。
【００６０】４．長期信頼性が優れる。使用途中に発生
するセンサーの抵抗変化に対してセンサー特性が無関係
であるので寿命が大きく向上される。
するセンサーの抵抗変化に対してセンサー特性が無関係
であるので寿命が大きく向上される。
【図１】本発明による広域空燃比センサーの断面を概略
的に示す説明図である。
的に示す説明図である。
【図２】本発明による広域空燃比センサーの作動原理を
概略的に示す説明図である。
概略的に示す説明図である。
【図３】本発明による広域空燃比センサーのＯ2 ３％及
びＣＯ2 １０％でのポンピング電圧（Ｖｐ）によるＩｐ
及びＶｓの変化を示すグラフである。
びＣＯ2 １０％でのポンピング電圧（Ｖｐ）によるＩｐ
及びＶｓの変化を示すグラフである。
【図４】本発明による広域空燃比センサーのＯ2 １０％
及びＣＯ2 １０％でのポンピング電圧（Ｖｐ）によるＩ
ｐ及びＶｓの変化を示すグラフである。
及びＣＯ2 １０％でのポンピング電圧（Ｖｐ）によるＩ
ｐ及びＶｓの変化を示すグラフである。
【図５】従来技術による広域空燃比センサーの一例を概
略的に示す説明図である。
略的に示す説明図である。
【図６】従来技術による広域空燃比センサーの他の例を
概略的に示す説明図である。
概略的に示す説明図である。
１ ポンピングセル ２ 拡散チャンバー ３ センシングセル ４，３１ センサー部 ５，２１ ヒーター部 １１，１２ ポンピング電極 １３ センサー電極 ２２ 拡散阻止層 ２３ 測定電極 ２４、２９ 多孔性保護膜 ２５、２８ ポンピング電極 ２６ 酸素基準極（センシング基準電極） ２７ 酸素基準室 ３０ 固体電解質（プレート） ３２ 多孔性絶縁体
Claims (12)
- 【請求項１】センサー部とヒーター部とからなる平板形
広域空燃比センサーにおいて、前記センサー部は固体電
解質プレートの一側面に形成された測定電極及び第１ポ
ンピング電極と、その相対側面に形成された第２ポンピ
ング電極及びセンシング基準電極とからなり、前記測定
電極は酸素ポンピング電極とセンシング電極として機能
し、前記センシング基準電極は前記第１ポンピング電極
により酸素を受けて酸素基準極として作用することを特
徴とする広域空燃比センサー。 - 【請求項２】前記測定電極上に多孔層又はピンホールの
ような拡散阻止層が形成されたことを特徴とする請求項
１記載の広域空燃比センサー。 - 【請求項３】前記センシング基準電極上にガスが殆ど通
過し得ない多孔性絶縁体を塗布して酸素基準室として使
用することを特徴とする請求項１記載の広域空燃比セン
サー。 - 【請求項４】前記センシング基準電極が第１ポンピング
電極なしに前記測定電極又はポンピング電極から酸素を
受けることを特徴とする請求項１記載の広域空燃比セン
サー。 - 【請求項５】前記センシング基準電極を空気基準極と
し、第２ポンピング電極を測定ガスに露出させたことを
特徴とする請求項１記載の広域空燃比センサー。 - 【請求項６】前記第１ポンピング電極と第２ポンピング
電極上に多孔性保護膜が形成されたことを特徴とする請
求項１記載の広域空燃比センサー。 - 【請求項７】センサー部とヒーター部とからなり、前記
センサー部は固体電解質プレートの一側面に形成された
測定電極及び第１ポンピング電極と、その相対側面に形
成された第２ポンピング電極及びセンシング基準電極と
からなり、前記測定電極は酸素ポンピング電極とセンシ
ング電極として機能し、前記センシング基準電極は前記
第１ポンピング電極により酸素を受けて酸素基準極とし
て作動する広域空燃比センサーの駆動方法において、測
定電極と第２ポンピング電極間の抵抗値を測定する段階
と、前記抵抗値を用いて前記測定電極と第２ポンピング
電極間のポンピング電流値による前記測定電極とセンシ
ング基準電極間の剰余電圧を測定する段階と、前記剰余
電圧を基準電圧に付加させる段階とからなることを特徴
とする広域空燃比センサーの駆動方法。 - 【請求項８】前記剰余電圧を付加するために付設する抵
抗を可変抵抗とすることを特徴とする請求項７記載の広
域空燃比センサーの駆動方法。 - 【請求項９】前記測定電極とセンシング基準電極間の剰
余電圧が前記測定電極と第２ポンピング電極間の抵抗値
と前記測定電極と第２ポンピング電極間のポンピング電
流値とをかけた値の１／４〜１／２であることを特徴と
する請求項７記載の広域空燃比センサーの駆動方法。 - 【請求項１０】センサー部とヒーター部とからなり、前
記センサー部は固体電解質プレートの一側面に形成され
た測定電極及び第１ポンピング電極と、その相対側面に
形成された第２ポンピング電極及びセンシング基準電極
とからなり、前記測定電極は酸素ポンピング電極とセン
シング電極として機能し、前記センシング基準電極は前
記第１ポンピング電極により酸素を受けて酸素基準極と
して作動する広域空燃比センサーの駆動方法において、
前記センサーのポンピング電圧を測定する段階と、前記
ポンピング電圧の比例値を基準電圧に付加させる段階と
からなることを特徴とする広域空燃比センサーの駆動方
法。 - 【請求項１１】前記ポンピング電圧の比例値が１／５〜
１／２であることを特徴とする請求項１０記載の広域空
燃比センサーの駆動方法。 - 【請求項１２】前記比例値がセンサーの構造によって決
定されることを特徴とする請求項１１記載の広域空燃比
センサーの駆動方法。
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|---|---|---|---|
| KR19940036927 | 1994-12-26 | ||
| KR199514410 | 1995-05-31 | ||
| KR199436927 | 1995-05-31 | ||
| KR19950014410 | 1995-05-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220066A true JPH08220066A (ja) | 1996-08-30 |
| JP2837120B2 JP2837120B2 (ja) | 1998-12-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7320699A Expired - Lifetime JP2837120B2 (ja) | 1994-12-26 | 1995-12-08 | 広域空燃比センサー及びその駆動方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2837120B2 (ja) |
| KR (1) | KR960024356A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1001261B1 (en) * | 1998-11-13 | 2010-01-06 | Magneti Marelli S.p.A. | Control device for a linear oxygen sensor |
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| JPS6024445A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-07 | Toyota Motor Corp | 空燃比検出器 |
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| US4769124A (en) * | 1985-08-10 | 1988-09-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Oxygen concentration detection device having a pair of oxygen pump units with a simplified construction |
| US5360528A (en) * | 1992-07-20 | 1994-11-01 | General Motors Corporation | Wide range oxygen sensor |
-
1995
- 1995-11-17 KR KR1019950042408A patent/KR960024356A/ko not_active Ceased
- 1995-12-08 JP JP7320699A patent/JP2837120B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-26 US US08/578,131 patent/US5972200A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| EP1001261B1 (en) * | 1998-11-13 | 2010-01-06 | Magneti Marelli S.p.A. | Control device for a linear oxygen sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5972200A (en) | 1999-10-26 |
| JP2837120B2 (ja) | 1998-12-14 |
| KR960024356A (ko) | 1996-07-20 |
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