JPS5943348A - 空燃比センサ - Google Patents
空燃比センサInfo
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- JPS5943348A JPS5943348A JP57153709A JP15370982A JPS5943348A JP S5943348 A JPS5943348 A JP S5943348A JP 57153709 A JP57153709 A JP 57153709A JP 15370982 A JP15370982 A JP 15370982A JP S5943348 A JPS5943348 A JP S5943348A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は空・燃比センサに係り、特に酸素イオン伝導性
固体電解質を用いて排ガス中の残存酸′Ａ１θ：隻度を
検出するようにした空燃比センサの改良に関するもので
ある。
固体電解質を用いて排ガス中の残存酸′Ａ１θ：隻度を
検出するようにした空燃比センサの改良に関するもので
ある。
第１図は内燃機関における空燃比と排ガス組成および燃
焼効率との関係を示した線図で、３曲線はＣ０１ｌ）曲
線はＨＣ，、Ｃ曲線はＮＯ，、ｄ曲線は０２を示す。第
１図に承りように、理論空燃比（空気過剰率λ＝１．０
）以上である空気過剰１ｔｉｌｌて燃焼効率が最大とな
り、空気過剰率λ＝１４０区−４−の空気過剰（ｆｉｌ
ｌでは、排ガス中の酸素濃度が空気過剰率λ、すなわぢ
、空燃比Ａ／Ｊｉ’（Ａ；空気−；、。
焼効率との関係を示した線図で、３曲線はＣ０１ｌ）曲
線はＨＣ，、Ｃ曲線はＮＯ，、ｄ曲線は０２を示す。第
１図に承りように、理論空燃比（空気過剰率λ＝１．０
）以上である空気過剰１ｔｉｌｌて燃焼効率が最大とな
り、空気過剰率λ＝１４０区−４−の空気過剰（ｆｉｌ
ｌでは、排ガス中の酸素濃度が空気過剰率λ、すなわぢ
、空燃比Ａ／Ｊｉ’（Ａ；空気−；、。
ｉ、ｉ 、燃料ホ゛）に比例し２て増大する。したかっ
）て、排ガス中の酸素濃）現を２液出するＣ１とにょっ
で空燃比を父日ることができる。
）て、排ガス中の酸素濃）現を２液出するＣ１とにょっ
で空燃比を父日ることができる。
酸素イオン伝導性固体電咄′質を用いた空燃比センナと
しては種々のものが知られているが、従来、提案さフシ
でいるものは、６００Ｕ以十−の低温では動作せず、か
つ、温度影響が極めて大きく、まだ、応８件が悪いとい
う欠点があった。
しては種々のものが知られているが、従来、提案さフシ
でいるものは、６００Ｕ以十−の低温では動作せず、か
つ、温度影響が極めて大きく、まだ、応８件が悪いとい
う欠点があった。
第２図は特開昭５２−６９６９０号で提案された酸素−
ヒンサの原理図で、カス拡散孔における酸素の拡散律速
を利用し／こ限界電流式のｔ唆素七ン−リ”と（７て知
られでいるものである。酸素・ｆオン伝導性固体電解質
１、電極２，３およびガス拡散孔４を有するカバ一部旧
５とからなり、固作亀角イ質１とｇバ一部材５との間に
基準室６を有−」る４１％成としである。この酸素セン
サは、電極２と３間に励起電源７から定電圧ＪＥ （し
υえばＥ＝’、１．Ｖ）を印加し／こときに固体電解質
１中を流れるポンプ電流Ｉｐ全電流１．１８で測定する
ようにし２である。第３図はこのＪ東理の酸素センサの
励起電圧Ｅ ＝ １． Ｖの場合の酸素濃度とポンプ電
流との関係について排ガス温度をパラメータとして示し
２／こ線図である。第：３図に示すように、６００Ｕ以
１での低温では動作せず、しかも、温度影響が非常に大
きい。これ＆、［、固体電解質１の酸素イオン導電率が
低温はど小さくなることなど（〆ζよる。この方式の酸
素センサのもう１一つの欠点は、応答性が悪いことであ
る。このセンサの応答性は、基準室６の内部容積とカス
拡散孔４の断面積との比で定寸り、その比か小さいほど
応答性が向トするが、基ω室６の内／ｉ１５容積を小さ
くすることにＬ困難であり、また、内部容積を小さくし
た場合、電極２の而に沿う基専室６内の酸素分圧の分布
が不均一になるという問題を４１−する。また、ガス拡
散孔４の断面積全人きぐすると、ポンプ電流が大きくな
り、固体電解質１の酸素イオン導電率の影響で低温作動
性がさらに悪くなる。し／こがって、この方式の酸素セ
ンサは他の特性を損なうことなく応答性を向上させるこ
とが困難である。
ヒンサの原理図で、カス拡散孔における酸素の拡散律速
を利用し／こ限界電流式のｔ唆素七ン−リ”と（７て知
られでいるものである。酸素・ｆオン伝導性固体電解質
１、電極２，３およびガス拡散孔４を有するカバ一部旧
５とからなり、固作亀角イ質１とｇバ一部材５との間に
基準室６を有−」る４１％成としである。この酸素セン
サは、電極２と３間に励起電源７から定電圧ＪＥ （し
υえばＥ＝’、１．Ｖ）を印加し／こときに固体電解質
１中を流れるポンプ電流Ｉｐ全電流１．１８で測定する
ようにし２である。第３図はこのＪ東理の酸素センサの
励起電圧Ｅ ＝ １． Ｖの場合の酸素濃度とポンプ電
流との関係について排ガス温度をパラメータとして示し
２／こ線図である。第：３図に示すように、６００Ｕ以
１での低温では動作せず、しかも、温度影響が非常に大
きい。これ＆、［、固体電解質１の酸素イオン導電率が
低温はど小さくなることなど（〆ζよる。この方式の酸
素センサのもう１一つの欠点は、応答性が悪いことであ
る。このセンサの応答性は、基準室６の内部容積とカス
拡散孔４の断面積との比で定寸り、その比か小さいほど
応答性が向トするが、基ω室６の内／ｉ１５容積を小さ
くすることにＬ困難であり、また、内部容積を小さくし
た場合、電極２の而に沿う基専室６内の酸素分圧の分布
が不均一になるという問題を４１−する。また、ガス拡
散孔４の断面積全人きぐすると、ポンプ電流が大きくな
り、固体電解質１の酸素イオン導電率の影響で低温作動
性がさらに悪くなる。し／こがって、この方式の酸素セ
ンサは他の特性を損なうことなく応答性を向上させるこ
とが困難である。
第４図は特開昭５６ １３０６４９ けで提案された
酸素七ンーリの原理図で、第２図の酸素センサの欠点で
ある温度影響を油漬した酸素センサとして知らｊＩてい
る。このセンサは両面に電極９と１０をｆｉ ′−Ｊる
固体電解質１１、両面に電極１２と１３をイ］４“る・
固体電解質１４および両方の端面にぞれそＪ１１図電解
質１１．１４を取り伺けだガス拡散孔（５を付する円筒
部材１６とよりなり、固体電解質１１，１４と円筒部材
１６とで囲まれた空間が基？ｆ室１７となっている。こ
の方式の１酸素十ン−リに］１、固体市Ｗ（質１１をｒ
俊素ポンプセル、固体電解質１４を酸素センサセルとし
、基準室１，７内の１酸素濃度を；ｂ１１伺１して出力
信号−Ｃあるポンプ電流Ｉ＋・のｊｌ’ｊｌ１度影響を
低減するようにし、である。すなわち、酸素センサセル
の起電力ｅｓが一定値になる６１、・）に酸素ポンプセ
ルの励起電源１８の電圧Ｅを′１！・（Ｉ １ｆｉ１１
Ｌ、、このときに固体電解質１１中を流れるボ：′ゾ
屯流ｉ ｐを％流、４ｔ １９にて測定するようにし、
昌＠影響の低減をはかつている。しかし、この７１法の
１゛省素十ンリ＝であっても、大幅に急変する１−１ｆ
’ ４ｆスの温度環境下では、排ガス中の残存酸素濃度
を高精度で検出することが困難である。１だ、低温作動
性と応答性に関しては、基準室１７内の酸素分圧を制御
している分だけ第２図のものより改善できるが、実用上
は才だ不十分である。
酸素七ンーリの原理図で、第２図の酸素センサの欠点で
ある温度影響を油漬した酸素センサとして知らｊＩてい
る。このセンサは両面に電極９と１０をｆｉ ′−Ｊる
固体電解質１１、両面に電極１２と１３をイ］４“る・
固体電解質１４および両方の端面にぞれそＪ１１図電解
質１１．１４を取り伺けだガス拡散孔（５を付する円筒
部材１６とよりなり、固体電解質１１，１４と円筒部材
１６とで囲まれた空間が基？ｆ室１７となっている。こ
の方式の１酸素十ン−リに］１、固体市Ｗ（質１１をｒ
俊素ポンプセル、固体電解質１４を酸素センサセルとし
、基準室１，７内の１酸素濃度を；ｂ１１伺１して出力
信号−Ｃあるポンプ電流Ｉ＋・のｊｌ’ｊｌ１度影響を
低減するようにし、である。すなわち、酸素センサセル
の起電力ｅｓが一定値になる６１、・）に酸素ポンプセ
ルの励起電源１８の電圧Ｅを′１！・（Ｉ １ｆｉ１１
Ｌ、、このときに固体電解質１１中を流れるボ：′ゾ
屯流ｉ ｐを％流、４ｔ １９にて測定するようにし、
昌＠影響の低減をはかつている。しかし、この７１法の
１゛省素十ンリ＝であっても、大幅に急変する１−１ｆ
’ ４ｆスの温度環境下では、排ガス中の残存酸素濃度
を高精度で検出することが困難である。１だ、低温作動
性と応答性に関しては、基準室１７内の酸素分圧を制御
している分だけ第２図のものより改善できるが、実用上
は才だ不十分である。
このように、従来の酸素イオン伝導性固体電解質を用い
た酸素ポンブカ式の空燃比センーリ”は、低温作動性、
温度影響および応答性に問題があり／こ。
た酸素ポンブカ式の空燃比センーリ”は、低温作動性、
温度影響および応答性に問題があり／こ。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、理論空燃比よりも大きいリーン側の空燃比を
検出でき、しかも、５００Ｕ程度の低温でも動作し、か
つ、温度影響が少なく、応答性が良好な酸素イオン伝導
性固体型１１１７／質を用いた空燃比センサを提供する
ことにある。
ところは、理論空燃比よりも大きいリーン側の空燃比を
検出でき、しかも、５００Ｕ程度の低温でも動作し、か
つ、温度影響が少なく、応答性が良好な酸素イオン伝導
性固体型１１１７／質を用いた空燃比センサを提供する
ことにある。
本発明の特徴は、両面に電極を形成しカー第１の固体電
解質と第２の固体電解質とを積層（７てなり、」二記第
１の固体電解質は酸素ボア ７’ □ｔ＝ ）しと１．
て用い、上記第２の固体電解質は酸素センーリセルとし
７て用い、−１−記第２の固体電解質の両面型１０ｉ間
に発生ずる電圧ｅｓがあらかじめ定めプこ所定値になる
ように上記第１の固体電解質の両面型（ヴ間に印加する
励起電圧を制呻し、このときの上記第１の固体電解質中
に流れるポンプ電流から周囲の排ガス中の残存酸素濃度
、すなわち、空燃比を検ＩＪｊ−ｔ−る溝Ｆ戊としだ点
にある。
解質と第２の固体電解質とを積層（７てなり、」二記第
１の固体電解質は酸素ボア ７’ □ｔ＝ ）しと１．
て用い、上記第２の固体電解質は酸素センーリセルとし
７て用い、−１−記第２の固体電解質の両面型１０ｉ間
に発生ずる電圧ｅｓがあらかじめ定めプこ所定値になる
ように上記第１の固体電解質の両面型（ヴ間に印加する
励起電圧を制呻し、このときの上記第１の固体電解質中
に流れるポンプ電流から周囲の排ガス中の残存酸素濃度
、すなわち、空燃比を検ＩＪｊ−ｔ−る溝Ｆ戊としだ点
にある。
さらに詳剛に説明すれば、両１ｆＪｉに電極を有する酸
素イオン伝導性固体電解質を積層し、基準室を両固体眠
呵質間の電極部のみに限定して基準室相当部分の内部容
積の極少化をはかるようにしだ。
素イオン伝導性固体電解質を積層し、基準室を両固体眠
呵質間の電極部のみに限定して基準室相当部分の内部容
積の極少化をはかるようにしだ。
すなわち、両固体電解質の少なくとも一方をガス透過性
のポーラスな多孔質部材で構成して両固体眠解質間の？
ｔＥ極部を間接的に排ガス雰囲気に接触させるか、ある
いは、両固体屯解質の積層側電極間にガス透過性のポー
ラスな多孔質部材を設け、この部材を介ｉ−で排ガス雰
囲気と開法的に接触させで、基準室相当部分の内部容積
の極小化をはかり、−＝一方の固体電解質（酸素ポンプ
セル）中を流れるポンプ電流の大きさを抑制しても、早
い応答性の空燃比センサが得られるようにした。
のポーラスな多孔質部材で構成して両固体眠解質間の？
ｔＥ極部を間接的に排ガス雰囲気に接触させるか、ある
いは、両固体屯解質の積層側電極間にガス透過性のポー
ラスな多孔質部材を設け、この部材を介ｉ−で排ガス雰
囲気と開法的に接触させで、基準室相当部分の内部容積
の極小化をはかり、−＝一方の固体電解質（酸素ポンプ
セル）中を流れるポンプ電流の大きさを抑制しても、早
い応答性の空燃比センサが得られるようにした。
なお、一方の固体電解質を酸素センサセル、他方の固体
ｔｔ電解質酸素ポンプセルとし２て、基準室相当部分で
ある両固体電解質間の市・ｊ部の酸素濃度を酸素ポンプ
セルに流すポンプ電流Ｉｒによって制御し、基準室相当
部分の酸素濃度Ｌ」、酸素センサセルの両面型・ｎ間に
発生する電圧ｅｓから検知シ、このｅｓの値があらかじ
め定めた所定１１１！］になるように酸素ポンプセルの
両面電極間に印加する励起電圧Ｅを制御し、このときの
ポンプ電流Ｉｐから周囲の排ガス中の残存酸素濃度を検
出するようにした。この場合、基準室相当部分の深さは
、従来と比較して無視できるから、深さ方向の酸素分圧
分布の問題がなく、基準室相当部分の酸素濃度を高精朋
に制御できる。その結果、排ガス中の残存酸素濃度を高
い精度で検出できる。
ｔｔ電解質酸素ポンプセルとし２て、基準室相当部分で
ある両固体電解質間の市・ｊ部の酸素濃度を酸素ポンプ
セルに流すポンプ電流Ｉｒによって制御し、基準室相当
部分の酸素濃度Ｌ」、酸素センサセルの両面型・ｎ間に
発生する電圧ｅｓから検知シ、このｅｓの値があらかじ
め定めた所定１１１！］になるように酸素ポンプセルの
両面電極間に印加する励起電圧Ｅを制御し、このときの
ポンプ電流Ｉｐから周囲の排ガス中の残存酸素濃度を検
出するようにした。この場合、基準室相当部分の深さは
、従来と比較して無視できるから、深さ方向の酸素分圧
分布の問題がなく、基準室相当部分の酸素濃度を高精朋
に制御できる。その結果、排ガス中の残存酸素濃度を高
い精度で検出できる。
また、基準室相当部分の酸素濃度を制ｅ＋＋することに
より、排ガス雰囲気と基準室相当部分のガスとの間に低
温でも十分な酸素分圧差をつけることができ、その結果
、空燃比センサの低温作動性が改善され、低温下でも酸
素濃度の変化に対して十分な感度を有するものを得るこ
とができる。
より、排ガス雰囲気と基準室相当部分のガスとの間に低
温でも十分な酸素分圧差をつけることができ、その結果
、空燃比センサの低温作動性が改善され、低温下でも酸
素濃度の変化に対して十分な感度を有するものを得るこ
とができる。
また、酸素センサセルの両面電極間に発生する電圧ｅｓ
を温度に応じてあらかじめ定めた所定値になるようにｉ
ｌｉ制御し、酸素イオン伝導性固体電解質の酸素イオン
導電率の温度影響を救済するようにし７、排ガスの温度
が大幅に急変しても、温度影響の極めて少ない空燃比セ
ンサを得ることができるようにしだ。
を温度に応じてあらかじめ定めた所定値になるようにｉ
ｌｉ制御し、酸素イオン伝導性固体電解質の酸素イオン
導電率の温度影響を救済するようにし７、排ガスの温度
が大幅に急変しても、温度影響の極めて少ない空燃比セ
ンサを得ることができるようにしだ。
以下本発明を第５図、第９図〜第１１図に示し／ζ実施
例および第６図〜第８図を用いて詳細に鮮明する。
例および第６図〜第８図を用いて詳細に鮮明する。
第５図は本発明の空燃比センサの一実施例を示す構造図
である。第５図において、２０．２’ｌはそれぞれイツ
トリアなどで安定化されたジルコニアよりなり、カス透
過性を有するポーラス状の第１の固体電解質、第２の固
体しｉｌｌイ質である。第１の固体電解質２０．２１に
は、それぞれ両面に白金などからなる多孔性電極２２．
２３と２２゜２４とが形成してあり、図示のように積層
してあって、第１の固体電解質２０は酸素ポンプセルと
し、第２の固体電解質２１は酸素センサセルとして使用
するようにしである。この場合の積層、接着は、両面に
成極を形成したグリーンシート状のジルコニアを熱圧着
し、その後、高温で焼成すればよい。固体電解質のポー
ラス度は、グ１ルーンシート状態時のジルコニアの粒径
や熱圧着後の焼成温度を調節することによって任意に変
えることができる。
である。第５図において、２０．２’ｌはそれぞれイツ
トリアなどで安定化されたジルコニアよりなり、カス透
過性を有するポーラス状の第１の固体電解質、第２の固
体しｉｌｌイ質である。第１の固体電解質２０．２１に
は、それぞれ両面に白金などからなる多孔性電極２２．
２３と２２゜２４とが形成してあり、図示のように積層
してあって、第１の固体電解質２０は酸素ポンプセルと
し、第２の固体電解質２１は酸素センサセルとして使用
するようにしである。この場合の積層、接着は、両面に
成極を形成したグリーンシート状のジルコニアを熱圧着
し、その後、高温で焼成すればよい。固体電解質のポー
ラス度は、グ１ルーンシート状態時のジルコニアの粒径
や熱圧着後の焼成温度を調節することによって任意に変
えることができる。
上記によれば、電極２２は固体電解質２０゜２１中に埋
没されており、電極２３，２４は排ガス雰囲気に接触し
ている。そして基準室相当部分である電極２２は、第１
．第２の固体電ＵＮ１．質２０゜２１の極めて微細な多
数の孔を介して排ガス雰囲気と間接的に接触している。
没されており、電極２３，２４は排ガス雰囲気に接触し
ている。そして基準室相当部分である電極２２は、第１
．第２の固体電ＵＮ１．質２０゜２１の極めて微細な多
数の孔を介して排ガス雰囲気と間接的に接触している。
基準室相当部分である電極２２の内容積は、電極２２の
多孔度によって決まるが、電極２２の厚さは数〜数十μ
Ｉ１１であるので極めて小さな値になる。しだがって、
第１゜第２の固体電解質２０．２１のポーラス度を低下
させ、排ガス雰囲気中から固体電解質２０．２１の微細
の孔を介して電極２２の部分に拡散流入する酸素の量を
抑制しても、時定数が数十ｍｓと高応答のものを得るこ
とができる。まだ、Ｆｄ極２２の部分に拡散流入する；
浚素の量を抑制り、−Ｃ１第１の固体１）ノア質２０中
を流れるポンプ電流Ｉｐを小さくできるから、固体電解
質２ｏの酸素イオン導ｄｊ率の温度依を性、ｔどに起因
する低温作動性を改善することができる。
多孔度によって決まるが、電極２２の厚さは数〜数十μ
Ｉ１１であるので極めて小さな値になる。しだがって、
第１゜第２の固体電解質２０．２１のポーラス度を低下
させ、排ガス雰囲気中から固体電解質２０．２１の微細
の孔を介して電極２２の部分に拡散流入する酸素の量を
抑制しても、時定数が数十ｍｓと高応答のものを得るこ
とができる。まだ、Ｆｄ極２２の部分に拡散流入する；
浚素の量を抑制り、−Ｃ１第１の固体１）ノア質２０中
を流れるポンプ電流Ｉｐを小さくできるから、固体電解
質２ｏの酸素イオン導ｄｊ率の温度依を性、ｔどに起因
する低温作動性を改善することができる。
次に、本発明に係る空燃比センサの全体動作について説
明する。第５図の２５は可変励起電源で、Ｅ１ｆ変励起
電源２５の陰極側は電極２２へ接続し、陽極側は電４１
Ｍ２３へ接続しである。したがって、電極２２の部分で
酸素が還元されて酸素イオンになシ、それが第１の固体
’Ｆｊ 、’ｌｌ’ｌ’質２ｏを通って電極２３側へ移
動し、重接２３の部分で酸化されて再び酸素ガスとなり
、排ガス雰囲気中へ放出される。
明する。第５図の２５は可変励起電源で、Ｅ１ｆ変励起
電源２５の陰極側は電極２２へ接続し、陽極側は電４１
Ｍ２３へ接続しである。したがって、電極２２の部分で
酸素が還元されて酸素イオンになシ、それが第１の固体
’Ｆｊ 、’ｌｌ’ｌ’質２ｏを通って電極２３側へ移
動し、重接２３の部分で酸化されて再び酸素ガスとなり
、排ガス雰囲気中へ放出される。
このとき、第１の固体電解質２ｏ中を移動する酸素イオ
ンのＬすなわち、ポンプ電流Ｉｐは電流計２６によって
計１１１］する。ここで、ボンゾ市流ＩＰ超、排ガス雰
囲気中から電極２２の部分へ拡散流入する酸素の量に対
応する。
ンのＬすなわち、ポンプ電流Ｉｐは電流計２６によって
計１１１］する。ここで、ボンゾ市流ＩＰ超、排ガス雰
囲気中から電極２２の部分へ拡散流入する酸素の量に対
応する。
基準室相当部分である亀、ｌ１ｔ２２の部分における酸
素濃度は、第２の固体電解質２１の両面成極２２．２４
間の起電力ｅｓから検知する。なお、起電力ｅｓはＮｅ
ｒｓｔＯ式から一義的に定する。
素濃度は、第２の固体電解質２１の両面成極２２．２４
間の起電力ｅｓから検知する。なお、起電力ｅｓはＮｅ
ｒｓｔＯ式から一義的に定する。
とのように、第１の固体電解質２０は酸素ポンプセル、
第２の固体電解質２１（Ｉｉ酸累セセンセルとしてのイ
幾能を有する。そして、酸素十ンーリ゛＋ル２１に発生
する起電力ｅｓは起電力検知器２７で検出する。２８は
起電力設定器で、第２の固体電解質２１の温度に応じた
最適の起電力を設定するものである。なお、起電力設定
器２８は、固体型へ 解質２１の酸素イオン導電重上とに起因する温度影響や
低温作動性を改善するために、固体電Ｍｌ質２１の温度
情報′Ｐに依存した電圧１直を発生ずる、１、うに構成
しである。固体電解質２１の温度情＋ｉｄＴは、固体電
解質２１の内部インピーダンスまだｉｄ、固体電解質２
１上に温度センサ（図示ぜず）を設けることによって容
易に得ることができる。
第２の固体電解質２１（Ｉｉ酸累セセンセルとしてのイ
幾能を有する。そして、酸素十ンーリ゛＋ル２１に発生
する起電力ｅｓは起電力検知器２７で検出する。２８は
起電力設定器で、第２の固体電解質２１の温度に応じた
最適の起電力を設定するものである。なお、起電力設定
器２８は、固体型へ 解質２１の酸素イオン導電重上とに起因する温度影響や
低温作動性を改善するために、固体電Ｍｌ質２１の温度
情報′Ｐに依存した電圧１直を発生ずる、１、うに構成
しである。固体電解質２１の温度情＋ｉｄＴは、固体電
解質２１の内部インピーダンスまだｉｄ、固体電解質２
１上に温度センサ（図示ぜず）を設けることによって容
易に得ることができる。
第６図は固体電解質の温度Ｔに応じたノρ適の起電力ｅ
ｓの実測値を示［〜だ線図である。なお、この関係は成
極材質の触媒効果の大小によって４１ｒｉ々の関係を示
すが、第６図は白金スパッタ「電極を用いて触媒効果を
促進させたときの実測實を示している。
ｓの実測値を示［〜だ線図である。なお、この関係は成
極材質の触媒効果の大小によって４１ｒｉ々の関係を示
すが、第６図は白金スパッタ「電極を用いて触媒効果を
促進させたときの実測實を示している。
第７図は固体電解質温度と固体電解質抵抗率との関係を
示した線図で、とＪ′１．より抵抗率がわかれば６１□
′１度を翔ることができることがわかる。
示した線図で、とＪ′１．より抵抗率がわかれば６１□
′１度を翔ることができることがわかる。
し７／ｉ−がって、固体ｔ４伸ｇイ質２１の抵抗率を測
定して、第７図から固体７Ｊｉ ＩＩＩ’ｌ質２１の温
Ｈｇを検出し２、第６図に示すその温度に対応した起電
力ｅｓと同じ大きさの電圧ｅ （ｌ奮起心力設定器２８
より発生させるようにしである。
定して、第７図から固体７Ｊｉ ＩＩＩ’ｌ質２１の温
Ｈｇを検出し２、第６図に示すその温度に対応した起電
力ｅｓと同じ大きさの電圧ｅ （ｌ奮起心力設定器２８
より発生させるようにしである。
ところで、本発明においてによ、起電力検知器２７で検
出した起゛眠力Ｃ８と起１［力設定３汁２８で設定され
た起電力値Ｃ６とを比較器２９で比較し、その差に応じ
た出力で励起電圧制御器３０を動作させ、起電力ｅｓが
起電力設定器２８で設定され／こ起、１呈力値ｅ （ｌ
に一致した一定１直となるように可変励起、１Ｃ源２５
の電圧Ｅを励起電圧制御器３０で制御器するようにしで
ある。
出した起゛眠力Ｃ８と起１［力設定３汁２８で設定され
た起電力値Ｃ６とを比較器２９で比較し、その差に応じ
た出力で励起電圧制御器３０を動作させ、起電力ｅｓが
起電力設定器２８で設定され／こ起、１呈力値ｅ （ｌ
に一致した一定１直となるように可変励起、１Ｃ源２５
の電圧Ｅを励起電圧制御器３０で制御器するようにしで
ある。
１−１記溝成によれば、電圧２２の部分における酸素濃
度を排ガス雰囲′気中の１酸素濃度よりも一定の割合で
低いレベルに１ｔｊｌＪ 御でき、低温下でも排ガス雰
囲気中の酸素濃度に感応する十分なレベルのポンプ電流
Ｉｐを得ることができる。寸だ、酸素センサセルの起電
力ｅｓが温度に依存した一定値になるようにしているの
で、温度影響の少ない空燃比センサを得ることができる
。さらに、基準室相当部分の内容積が極めて小さいから
、応答がト１」い空燃比センサを得ることができる。
度を排ガス雰囲′気中の１酸素濃度よりも一定の割合で
低いレベルに１ｔｊｌＪ 御でき、低温下でも排ガス雰
囲気中の酸素濃度に感応する十分なレベルのポンプ電流
Ｉｐを得ることができる。寸だ、酸素センサセルの起電
力ｅｓが温度に依存した一定値になるようにしているの
で、温度影響の少ない空燃比センサを得ることができる
。さらに、基準室相当部分の内容積が極めて小さいから
、応答がト１」い空燃比センサを得ることができる。
次に、具体的効果の実測例について説明する。
第８図は酸素濃度とポンプ電流との関係を温度をパラメ
ータとして示した線図である。／こだし、ｅ ｓ ：＝
Ｉ Ｑ Ｉｎ ｖ一定とした場合である。第８図から
れかるように、５００ｔｌ？でも酸素濃度に対して十分
な感度を有しており、第４図と比較して低温作動性が改
善されている。／こだし、第８図は起電力ｅｓを温度に
無関係にｅ ｓ ＝ ］、 ＯｍＶ一定とし７だ場合の
結果であるので、ポンプ電流Ｉｐ（７）４１〜４度依存
性が大きい。
ータとして示した線図である。／こだし、ｅ ｓ ：＝
Ｉ Ｑ Ｉｎ ｖ一定とした場合である。第８図から
れかるように、５００ｔｌ？でも酸素濃度に対して十分
な感度を有しており、第４図と比較して低温作動性が改
善されている。／こだし、第８図は起電力ｅｓを温度に
無関係にｅ ｓ ＝ ］、 ＯｍＶ一定とし７だ場合の
結果であるので、ポンプ電流Ｉｐ（７）４１〜４度依存
性が大きい。
第９図は起電力ｅｓが温度８００Ｕのときは１０ｍＶ、
７００Ｕのときは１４ｒＴＩＶ、、６０ＣＩ？のときｆ
ｄ、１８１１１Ｖ、 ５００ ｒのときｄ２５ｍＶ、
’Ｈなる上りに［］、１′変励起電源２５の市川Ｅをｉ
ｉｉ’ｌ ｍｌｌ Ｌ ；’こ鳴合の第８図に相当する
線区で、この場合は、図より明らかなように、ポンプ電
流ＩＰの温度影響が隊めて小さく４る。したがって、排
ガスの温度が大幅に変化しても、それに応じて（！ｓが
あらかじめ定め７／こ異なる値になるように励起重圧Ｅ
を変えるようにすれば、高い精度で排ガス中の残存酸素
【濃度を検出することができる。
７００Ｕのときは１４ｒＴＩＶ、、６０ＣＩ？のときｆ
ｄ、１８１１１Ｖ、 ５００ ｒのときｄ２５ｍＶ、
’Ｈなる上りに［］、１′変励起電源２５の市川Ｅをｉ
ｉｉ’ｌ ｍｌｌ Ｌ ；’こ鳴合の第８図に相当する
線区で、この場合は、図より明らかなように、ポンプ電
流ＩＰの温度影響が隊めて小さく４る。したがって、排
ガスの温度が大幅に変化しても、それに応じて（！ｓが
あらかじめ定め７／こ異なる値になるように励起重圧Ｅ
を変えるようにすれば、高い精度で排ガス中の残存酸素
【濃度を検出することができる。
第１０図〜第１２図はそれぞれ本発明の空燃比十ン型の
他の実施例を示す構造図で、電気回路は図７Ｊ”：を省
略しであるっ第１０図においては、第２の固１本Ｆ程屓
質２１を力゛ス不透過性の緻密な固体型Ｗ（質で構成し
、第１の固体電Ｉリイ質２０のみ第５図と同じガス透過
性の多孔質の固（４匂ｕ屏質で構成Ｌ〜である。
他の実施例を示す構造図で、電気回路は図７Ｊ”：を省
略しであるっ第１０図においては、第２の固１本Ｆ程屓
質２１を力゛ス不透過性の緻密な固体型Ｗ（質で構成し
、第１の固体電Ｉリイ質２０のみ第５図と同じガス透過
性の多孔質の固（４匂ｕ屏質で構成Ｌ〜である。
第１１図においては、第１０図の場合とは逆に第１の同
体上１１１イ質２０をガス不透過性の緻密な固体・↓Ｃ
解質で構成し、第２の固体１Ｅ前質２１のみガス透過性
の固体電ｉｌＩイ質で構成しである。
体上１１１イ質２０をガス不透過性の緻密な固体・↓Ｃ
解質で構成し、第２の固体１Ｅ前質２１のみガス透過性
の固体電ｉｌＩイ質で構成しである。
第１２図においては、第１．第２の固困屯８’Ｊ質２０
．２１をともにガス不透性の、牧畜な固体１１−叩解質
で構成し、第１の固体！ ＋Ｉｌ’（質２０の電極２２
と第２の固体電解質２１の電極２２との間にツノ゛スｉ
秀過性の多孔質のセラミック部利３０を・設けてあり、
セラミック部材：３０を介して４ｊ：極２２が排ガス雰
囲気と間接的に接触するようにしである。
．２１をともにガス不透性の、牧畜な固体１１−叩解質
で構成し、第１の固体！ ＋Ｉｌ’（質２０の電極２２
と第２の固体電解質２１の電極２２との間にツノ゛スｉ
秀過性の多孔質のセラミック部利３０を・設けてあり、
セラミック部材：３０を介して４ｊ：極２２が排ガス雰
囲気と間接的に接触するようにしである。
第１０図〜第１２図ともその他は第５図と同様であり、
第５図と同様の効果が得られる。ただし７、第１２図０
場合は、ヒラミック部材３０の厚さを薄くする必要があ
る。
第５図と同様の効果が得られる。ただし７、第１２図０
場合は、ヒラミック部材３０の厚さを薄くする必要があ
る。
以上説明したように、本発明によれば、理論空燃比より
も大きいリーン側の空燃比を検１１甘−ｒることができ
、しかも、５００Ｃ程度の低温でも動作し、かつ、温度
影響が少なく、応答性が良好であるという効果がある。
も大きいリーン側の空燃比を検１１甘−ｒることができ
、しかも、５００Ｃ程度の低温でも動作し、かつ、温度
影響が少なく、応答性が良好であるという効果がある。
第１図は空燃比と排ガス組成との関係を示す線図、第２
図、第４図Ｖよそ凡ぞれ従来の酸素センサの原理図、第
３図は第２図の酸素センサの酸素濃度とポンプ電流との
関係を示す線図、第５図は本発明の空燃比センサの一実
施１＋１１を示す構造図、第６図は固体電解質温度に対
応する最適の起電力の実測値を示す線図、第７（シ］は
固体電解質温度と固体型）γＩ′質祇抗率との関係を示
す線図、第８図、第９図はそＥれそれ酸素濃度とポンプ
電流との関係を示す線図、第１０図〜第１２図はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す構造図である。 ２０−・第１の固１・ｉ〔電１ＱｒＩ！質、２１−ｍ
２）固（’ｔ”ＮＩＲ＃？’ｔ、２２．２３．２４・・
侍’Ｌ−険、３ ｏ・・・ガス透過性セラ６フク部利。 ）パ 代叩人 弁理士 長崎傅刀 ・パ ゛ド１ （ほか１名） 第１冒 堂短仲１片＼ 窄亡゛比ハｔ 弔７冑１ ３′ 完３図 稠左濃度（７，） 第４−図 慴５（４ 温ｌ芝Ｔ（’Ｃ） 兎７０ ′／ＴＸ１０３（°に一′）
図、第４図Ｖよそ凡ぞれ従来の酸素センサの原理図、第
３図は第２図の酸素センサの酸素濃度とポンプ電流との
関係を示す線図、第５図は本発明の空燃比センサの一実
施１＋１１を示す構造図、第６図は固体電解質温度に対
応する最適の起電力の実測値を示す線図、第７（シ］は
固体電解質温度と固体型）γＩ′質祇抗率との関係を示
す線図、第８図、第９図はそＥれそれ酸素濃度とポンプ
電流との関係を示す線図、第１０図〜第１２図はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す構造図である。 ２０−・第１の固１・ｉ〔電１ＱｒＩ！質、２１−ｍ
２）固（’ｔ”ＮＩＲ＃？’ｔ、２２．２３．２４・・
侍’Ｌ−険、３ ｏ・・・ガス透過性セラ６フク部利。 ）パ 代叩人 弁理士 長崎傅刀 ・パ ゛ド１ （ほか１名） 第１冒 堂短仲１片＼ 窄亡゛比ハｔ 弔７冑１ ３′ 完３図 稠左濃度（７，） 第４−図 慴５（４ 温ｌ芝Ｔ（’Ｃ） 兎７０ ′／ＴＸ１０３（°に一′）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、酸素イオン伝導性固体電解質を用いてなる空Ｊａ！
ｉ比セン復において、両面に電極を形成した第１の固体
電解質と第２の固体型１π質とを積層し７てなり、前記
第１の固体電解質は酸素ポンプセルとして用い、１）ｉ
ｊ記第２の固体［Ｅナイ質は酸素センサセルとして用い
、前記第２の固体′電解質の両面電極間に発生する電圧
ｅｓがあらかじめ定めた所定値になるように前記第１の
固体電解質の両面電極間に印加する励起電圧を制御し、
このときの前記第１の同体、■ｄ管質中に流れるボング
屯流から周囲の排ガス中の残育酸素濃度を検出する調成
とし２である（−とを特徴とする７、′コ燃比センザ。 ２゜前記電圧ｅｓの所定値は前記第２の固体型１１イ質
の温度に応じで定めである！１壱〇、′１請求の・１・
１）間第１１頁（：Ｉ２載の空燃比センサ。 ；３．前記第１の固体６解質と第２の固体型１イ質のう
ち少なくとも一方は多孔質のもので構成しＣある特許請
求の範囲第］−項まだは第２項記載の空燃比センサ。 ４、前記第１の固体電解質の前記第２の固体電解質側電
極と前記第２の固体電解質の前記第１の固体電解質側電
極との間に多孔質部材を介在させである特許請求の範囲
第１項または第２項１ｊα載の空燃比センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57153709A JPS5943348A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | 空燃比センサ |
| EP19830108677 EP0104501B1 (en) | 1982-09-03 | 1983-09-02 | Air-fuel ratio sensor arrangement |
| DE8383108677T DE3378787D1 (en) | 1982-09-03 | 1983-09-02 | Air-fuel ratio sensor arrangement |
| KR1019830004139A KR840006407A (ko) | 1982-09-03 | 1983-09-02 | 공기-연료비 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57153709A JPS5943348A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | 空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5943348A true JPS5943348A (ja) | 1984-03-10 |
| JPH0513262B2 JPH0513262B2 (ja) | 1993-02-22 |
Family
ID=15568378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57153709A Granted JPS5943348A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | 空燃比センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0104501B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5943348A (ja) |
| KR (1) | KR840006407A (ja) |
| DE (1) | DE3378787D1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59108951A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-23 | Hitachi Ltd | 酸素ポンプ方式空燃比センサ |
| JPS60108744A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-14 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的装置 |
| JPS6418786A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-23 | Central Motor Wheel Co Ltd | Spare tire holder |
| US10730669B2 (en) | 2015-12-23 | 2020-08-04 | Conopco, Inc. | Closure |
| US12246884B2 (en) | 2020-08-03 | 2025-03-11 | Conopco, Inc. | Closure |
| US12325619B2 (en) | 2020-08-03 | 2025-06-10 | Conopco, Inc. | Adapter |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59208451A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 機関の空燃比センサ |
| JPS59208452A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | 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 |
| EP0147989A3 (en) * | 1983-12-17 | 1985-08-14 | NGK Spark Plug Co. Ltd. | Air/fuel ratio detector |
| DE3676834D1 (de) * | 1985-02-28 | 1991-02-21 | Hitachi Ltd | System zur bestimmung des luft-kraftstoff-verhaeltnisses. |
| GB9116385D0 (en) * | 1991-07-30 | 1991-09-11 | British Gas Plc | Oxygen sensor |
| JP3841957B2 (ja) * | 1998-07-06 | 2006-11-08 | 本田技研工業株式会社 | 酸素センサ |
| DE102008055108A1 (de) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung mit Temperaturfühler |
Citations (4)
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| JPS56145342A (en) * | 1980-04-14 | 1981-11-12 | Toray Ind Inc | Solid-electrolyte oximeter |
| JPS5832156U (ja) * | 1981-08-28 | 1983-03-02 | 株式会社日立製作所 | 電熱式オ−トチヨ−ク付気化器 |
Family Cites Families (6)
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| 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 |
| US3691023A (en) * | 1970-12-15 | 1972-09-12 | Westinghouse Electric Corp | Method for polarographic measurement of oxygen partial pressure |
| JPS6029066B2 (ja) * | 1979-07-28 | 1985-07-08 | 日産自動車株式会社 | 空燃比制御信号発生装置 |
-
1982
- 1982-09-03 JP JP57153709A patent/JPS5943348A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-02 EP EP19830108677 patent/EP0104501B1/en not_active Expired
- 1983-09-02 KR KR1019830004139A patent/KR840006407A/ko not_active Withdrawn
- 1983-09-02 DE DE8383108677T patent/DE3378787D1/de not_active Expired
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS55154450A (en) * | 1979-05-19 | 1980-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel-ratio detector |
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| US12595095B2 (en) | 2015-12-23 | 2026-04-07 | Conopco, Inc. | Closure |
| US12246884B2 (en) | 2020-08-03 | 2025-03-11 | Conopco, Inc. | Closure |
| US12325619B2 (en) | 2020-08-03 | 2025-06-10 | Conopco, Inc. | Adapter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE3378787D1 (en) | 1989-02-02 |
| JPH0513262B2 (ja) | 1993-02-22 |
| KR840006407A (ko) | 1984-11-29 |
| EP0104501B1 (en) | 1988-12-28 |
| EP0104501A2 (en) | 1984-04-04 |
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