JPS6039548A - 機関の空燃比センサ - Google Patents
機関の空燃比センサInfo
- Publication number
- JPS6039548A JPS6039548A JP58147630A JP14763083A JPS6039548A JP S6039548 A JPS6039548 A JP S6039548A JP 58147630 A JP58147630 A JP 58147630A JP 14763083 A JP14763083 A JP 14763083A JP S6039548 A JPS6039548 A JP S6039548A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel ratio
- oxygen
- air
- engine
- pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (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】
この発明は内燃機関の排気ガス中の酸素潤度等を測定し
て機関の運転空燃比を検知する空燃比センサに関するも
ので島り、特にイオン伝導性固体電解質で構成された酸
素ポンプ式の空燃比センサの改良に関するものである。
て機関の運転空燃比を検知する空燃比センサに関するも
ので島り、特にイオン伝導性固体電解質で構成された酸
素ポンプ式の空燃比センサの改良に関するものである。
従来よりイオン伝導性固体電解質（例えば安定化ジルコ
ニア）で構成された酸素センサを用も）、排気ガスの酸
素分圧と空気の酸素分圧との差によって生じる起電力の
変化によって理論空燃比の燃焼状態を検知することによ
り、例えば自動車の機関を理論空燃比で運転するように
制御することは一般に知られている。ところで上記酸素
センサは空気と燃料との重量比率である空燃比（Ａ／Ｆ
）が理論空燃比１４．７である時は大きな変化出力が得
られるが他の運転空燃比域での変化はほとんどなく、理
論空燃比以外の空燃比で機関を運転する場合には上記酸
素センサの出力を利用することができない。そこで特開
昭５６−１８０６４９号では固体電解質酸素ポンプ式の
酸素濃度測定装置を用い理論空燃比より空燃比の大きい
燃料希薄域における空燃比を排気ガス中の残存酸素を測
定することにより検知する方法が提案されている。この
発明は上記特開昭５６−１ｆ３０６４９号等で提案され
ている酸素ポンプ式の空燃比センサにより理論空燃比よ
り空燃比の小さい燃料過湿域、つまり上記残存酸素がな
い領域においても精度よ（空燃比を検知することができ
る機関の空燃比センサを提供するものである。
ニア）で構成された酸素センサを用も）、排気ガスの酸
素分圧と空気の酸素分圧との差によって生じる起電力の
変化によって理論空燃比の燃焼状態を検知することによ
り、例えば自動車の機関を理論空燃比で運転するように
制御することは一般に知られている。ところで上記酸素
センサは空気と燃料との重量比率である空燃比（Ａ／Ｆ
）が理論空燃比１４．７である時は大きな変化出力が得
られるが他の運転空燃比域での変化はほとんどなく、理
論空燃比以外の空燃比で機関を運転する場合には上記酸
素センサの出力を利用することができない。そこで特開
昭５６−１８０６４９号では固体電解質酸素ポンプ式の
酸素濃度測定装置を用い理論空燃比より空燃比の大きい
燃料希薄域における空燃比を排気ガス中の残存酸素を測
定することにより検知する方法が提案されている。この
発明は上記特開昭５６−１ｆ３０６４９号等で提案され
ている酸素ポンプ式の空燃比センサにより理論空燃比よ
り空燃比の小さい燃料過湿域、つまり上記残存酸素がな
い領域においても精度よ（空燃比を検知することができ
る機関の空燃比センサを提供するものである。
以下この発明の一実施例について図面に基づき説明する
。
。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、第２
図は第１図のｎ−１徐に沿う断面図である。図中（１）
は機関の排気管、（２）は該排気管（１）内に配設され
た空燃比センサである。該空燃比センサ（２） ハ厚さ
が約０．５間の平板状のイオン伝導性固体電解質（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）を設けて構成された固体電解質酸素ポン
プ（６）と、該酸素ポンプ（６）と同じように平板状−
の２オン伝導性面体電解質（７）の両側面にそれぞれ白
金電極（８）および（１１）を設けてｍ成された固体電
解質酸素センナＱ０と、上記酸素ポンプ（６）と上記酸
素センサ（ＩＣ）をＱ、ｌ ｍＷ程度の微小間隙ｄを介
して対向配置δするための支持台（ｌηで構成されてい
る。
図は第１図のｎ−１徐に沿う断面図である。図中（１）
は機関の排気管、（２）は該排気管（１）内に配設され
た空燃比センサである。該空燃比センサ（２） ハ厚さ
が約０．５間の平板状のイオン伝導性固体電解質（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）を設けて構成された固体電解質酸素ポン
プ（６）と、該酸素ポンプ（６）と同じように平板状−
の２オン伝導性面体電解質（７）の両側面にそれぞれ白
金電極（８）および（１１）を設けてｍ成された固体電
解質酸素センナＱ０と、上記酸素ポンプ（６）と上記酸
素センサ（ＩＣ）をＱ、ｌ ｍＷ程度の微小間隙ｄを介
して対向配置δするための支持台（ｌηで構成されてい
る。
（２）は電子制御装置であり、上記酸素センサＯＱが電
極（８） 、 （９）間に発生する起電力ｅを抵抗（Ｒ
１）を介して演算増幅器（ハ）の反転入力端子に印加し
、上記演算増幅器ψ９の非反転入力端子に印加されてい
る基準な圧（Ｖ’ｎ）と上記起電力ｅの差異に比例した
上記演算増幅器（へ）の出力によりトランジスタ（ＴＲ
）を駆【（ｉして上記酸素ポンプ（６）の電極（４）
、 （５１間に流すポンプ電流ＩＰを制御する機能を備
えている。すなわち、上記起電力ｅを一定値（ＶＲ）に
保つのに必要な上記ポンプ電流ＩＰを供給する作用をす
る。また直流電源（ハ）から供給される上記ポンプ電％
、Ｉｐに対応した出力信号を出力端子ａ場に得るために
抵抗（ＲＯ〕を備えている。この抵抗（ＲＯ）は上記直
流電源（ハ）と対応して上記ポンプ電流Ｉｐが過大に流
れないような所望の抵抗値が迄ばれている。０はコンデ
ンサである。また上記起電力ｅを検知するための出力端
子αくを備えている。
極（８） 、 （９）間に発生する起電力ｅを抵抗（Ｒ
１）を介して演算増幅器（ハ）の反転入力端子に印加し
、上記演算増幅器ψ９の非反転入力端子に印加されてい
る基準な圧（Ｖ’ｎ）と上記起電力ｅの差異に比例した
上記演算増幅器（へ）の出力によりトランジスタ（ＴＲ
）を駆【（ｉして上記酸素ポンプ（６）の電極（４）
、 （５１間に流すポンプ電流ＩＰを制御する機能を備
えている。すなわち、上記起電力ｅを一定値（ＶＲ）に
保つのに必要な上記ポンプ電流ＩＰを供給する作用をす
る。また直流電源（ハ）から供給される上記ポンプ電％
、Ｉｐに対応した出力信号を出力端子ａ場に得るために
抵抗（ＲＯ〕を備えている。この抵抗（ＲＯ）は上記直
流電源（ハ）と対応して上記ポンプ電流Ｉｐが過大に流
れないような所望の抵抗値が迄ばれている。０はコンデ
ンサである。また上記起電力ｅを検知するための出力端
子αくを備えている。
以上のように構成されたこの発明の空燃比センサを国産
乗用車用２０００°０のガソリン機関に装着して試験し
た結果を第８図に示す。過大なポンプ電流Ｉｐが流れる
と上記酸素ポンプ（６）が破壊するので上記ポンプ電流
ＩＰは１００ｍＡ以上流れないように上記直流電源（ハ
）により制限した。そして基準電圧（ＶＲ）を２００ｍ
Ｖ一定にして試験したものである。上記機関の運転空燃
比（Ａ／Ｆ ）が理論空燃比１４．７より大きい範囲（
燃料希薄域）ではポンプ気流Ｉｒは空燃比に比例してほ
ぼ直線的に変化した。そして理論空燃比１４．７で上記
ポンプ電流は急激に変化し、空燃比（Ａ／Ｆ ）が上記
理論空燃比より小さい範囲一（燃料過濃域）では上記制
限値の１００ｍＡ一定となった。ところで上記燃料過湿
域においてポンプ電流ＩＰが１００ｍＡに保たれると上
記基準電圧（ＶＢ）により２００ｍＶに保たれていた酸
素センサσＱの電極（８）。
乗用車用２０００°０のガソリン機関に装着して試験し
た結果を第８図に示す。過大なポンプ電流Ｉｐが流れる
と上記酸素ポンプ（６）が破壊するので上記ポンプ電流
ＩＰは１００ｍＡ以上流れないように上記直流電源（ハ
）により制限した。そして基準電圧（ＶＲ）を２００ｍ
Ｖ一定にして試験したものである。上記機関の運転空燃
比（Ａ／Ｆ ）が理論空燃比１４．７より大きい範囲（
燃料希薄域）ではポンプ気流Ｉｒは空燃比に比例してほ
ぼ直線的に変化した。そして理論空燃比１４．７で上記
ポンプ電流は急激に変化し、空燃比（Ａ／Ｆ ）が上記
理論空燃比より小さい範囲一（燃料過濃域）では上記制
限値の１００ｍＡ一定となった。ところで上記燃料過湿
域においてポンプ電流ＩＰが１００ｍＡに保たれると上
記基準電圧（ＶＢ）により２００ｍＶに保たれていた酸
素センサσＱの電極（８）。
（９）間に発生する起電力ｅは第８図の特性（ｅ）に示
すように空燃比（Ａ／Ｆ ）の変化に対応して変わるこ
とがわかった。そこで上記機関が燃料希薄域で運転され
る場合は上記酸素ポンプ（６）のポンプ電流ＩＰに対応
した出力信号により上記機関の空燃比を検知し、上記機
関が燃料過濃域で運転される場合は上記酸素センサＱ４
の電極（８） 、 （９）間に発生する起電力ｅにより
上記機関の空燃比を検知するようにすれば、燃料希薄域
および燃料過濃域の広い範囲における空燃比の検知が可
能な空燃比センサを得ることができるのである。
すように空燃比（Ａ／Ｆ ）の変化に対応して変わるこ
とがわかった。そこで上記機関が燃料希薄域で運転され
る場合は上記酸素ポンプ（６）のポンプ電流ＩＰに対応
した出力信号により上記機関の空燃比を検知し、上記機
関が燃料過濃域で運転される場合は上記酸素センサＱ４
の電極（８） 、 （９）間に発生する起電力ｅにより
上記機関の空燃比を検知するようにすれば、燃料希薄域
および燃料過濃域の広い範囲における空燃比の検知が可
能な空燃比センサを得ることができるのである。
上記のように燃料希薄域においてポンプ電流ＩＰが空燃
比に比例して変化する理由は特開昭５６−１８０６４９
号に記載されている。すなわち微小間隙部ｄ内に導入さ
れた排気ガスの酸素分圧を上記酸素ポンプ（６）の作用
により変更することにより排気管（１）内を流れる排気
ガスの酸素分圧と差異をもたせ、この酸素分圧の差異に
応じて発生する上記酸素センサａ０の起電力Ｃが一定と
なるように上記酸素ポンプ（６）に供給されるポンプ電
流ＩＰを制御する時、このポンプ電流ＩＰは上記排気ガ
ス中の酸素濃度に比例して変化するのである。そして空
燃比は上記酸素濃度にほぼ比例するので結果的に上記ポ
ンプ電流ＩＰは空燃比（Ａ／Ｆ）に比例して変化するの
である。ところで燃料過濃度において上記起電力ｅが変
化するのは排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度に上記
空燃比センサ（２）が感応しているように思われるが明
らかではない。
比に比例して変化する理由は特開昭５６−１８０６４９
号に記載されている。すなわち微小間隙部ｄ内に導入さ
れた排気ガスの酸素分圧を上記酸素ポンプ（６）の作用
により変更することにより排気管（１）内を流れる排気
ガスの酸素分圧と差異をもたせ、この酸素分圧の差異に
応じて発生する上記酸素センサａ０の起電力Ｃが一定と
なるように上記酸素ポンプ（６）に供給されるポンプ電
流ＩＰを制御する時、このポンプ電流ＩＰは上記排気ガ
ス中の酸素濃度に比例して変化するのである。そして空
燃比は上記酸素濃度にほぼ比例するので結果的に上記ポ
ンプ電流ＩＰは空燃比（Ａ／Ｆ）に比例して変化するの
である。ところで燃料過濃度において上記起電力ｅが変
化するのは排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度に上記
空燃比センサ（２）が感応しているように思われるが明
らかではない。
以上のようにこの発明は平板状の固体斌解質の両側面に
電極を設けて構成された固体電解＠酸素センサと固体電
解質酸素ポンプを微小間隙を介して対向配置し、この間
隙に機関の排気ガスを導入するように第３成するととも
に、上記機関が力１者料希旗域で運転される場合は上記
酸素センサが発生する起電力を所定値に保つのに必要な
上記酸素ポンプのポンプ電流に対厄した出力信号により
上記機関の空燃比を検知し、上記機関が燃料過濃域で運
転される場合は上記ポンプ電流を所定値に保ち、上記酸
素センサの電極間に発生する起電力により上記機関の空
燃比を検知するようにしたので、広い範囲で運転空燃比
を検知することができる機関の空燃比センサを得ること
ができた。なお、上記実施例では燃料希薄域において上
記酸素センサが発生する起電力を２００ｍＶにしている
が、１００ｍＶ以上の高い値に床っておけば上記燃料過
濃域における上記起電力の変化を太き（することができ
るので、空燃比の検知が容易になる。
電極を設けて構成された固体電解＠酸素センサと固体電
解質酸素ポンプを微小間隙を介して対向配置し、この間
隙に機関の排気ガスを導入するように第３成するととも
に、上記機関が力１者料希旗域で運転される場合は上記
酸素センサが発生する起電力を所定値に保つのに必要な
上記酸素ポンプのポンプ電流に対厄した出力信号により
上記機関の空燃比を検知し、上記機関が燃料過濃域で運
転される場合は上記ポンプ電流を所定値に保ち、上記酸
素センサの電極間に発生する起電力により上記機関の空
燃比を検知するようにしたので、広い範囲で運転空燃比
を検知することができる機関の空燃比センサを得ること
ができた。なお、上記実施例では燃料希薄域において上
記酸素センサが発生する起電力を２００ｍＶにしている
が、１００ｍＶ以上の高い値に床っておけば上記燃料過
濃域における上記起電力の変化を太き（することができ
るので、空燃比の検知が容易になる。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は第
１図のト」線に沿う断面図、第８図はポンプ電流と起電
力の変化を示す特性図である。 図中の同一符号は同一部分を示し、（１）は排気管、（
６）は固体電解質酸素ポンプ、０（′ｌは固体電解質酸
素センサ、（６）は電子制御装置である。 代理人 大岩増雄 第１図 第２図 第３図 空燃比（ケ） 特許庁長官殿 ｌ、事件の表示 特願昭５８−１４７６８０号２、発明
の名称 機関の空燃比センサ ３、補正をする者 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 過濃域」と補正する。 以上
１図のト」線に沿う断面図、第８図はポンプ電流と起電
力の変化を示す特性図である。 図中の同一符号は同一部分を示し、（１）は排気管、（
６）は固体電解質酸素ポンプ、０（′ｌは固体電解質酸
素センサ、（６）は電子制御装置である。 代理人 大岩増雄 第１図 第２図 第３図 空燃比（ケ） 特許庁長官殿 ｌ、事件の表示 特願昭５８−１４７６８０号２、発明
の名称 機関の空燃比センサ ３、補正をする者 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 過濃域」と補正する。 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＋１１平板状の固体？！！解質の両側面に電極を設けて
構成された固体電解質酸素センサおよび固体電解質酸素
ポンプ、該酸素センサと酸素ポンプを微小間隙を介して
対向配置し、該間隙に機関の排気ガスを導入するように
構成するとともに、上記機関が燃料希薄域で運転される
場合は上記酸素センサが発生する起電力を所定値に保つ
のに必要な上記酸素ポンプのポンプ電流に対応した出力
信号により上記機関の空燃比を検知し、上記機関が燃料
過、ｒＡ城で運転される場合は上記ポンプ電流を所定値
に保ち、上記酸素センサの電極間に発生する起電力によ
り上記機関の空燃比を検知するようにした機関の空燃比
センサ。 （２）擺関が燃料希薄域で運転される場合に酸素センサ
が発生する起電力を１００ｍＶ以上の所定値に保つよう
にした特許請求の範囲第１項記載の機関の空燃比センサ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58147630A JPS6039548A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 機関の空燃比センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58147630A JPS6039548A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 機関の空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6039548A true JPS6039548A (ja) | 1985-03-01 |
| JPH0315980B2 JPH0315980B2 (ja) | 1991-03-04 |
Family
ID=15434670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58147630A Granted JPS6039548A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 機関の空燃比センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6039548A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60122365A (ja) * | 1983-11-17 | 1985-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検知装置 |
| US5298147A (en) * | 1991-05-27 | 1994-03-29 | Nippondenso Co., Ltd. | Oxygen concentration sensor |
| US5360670A (en) * | 1987-09-07 | 1994-11-01 | Kuraray Co., Ltd. | Multilayered structure containing an ethylene-vinyl alcohol layer |
-
1983
- 1983-08-12 JP JP58147630A patent/JPS6039548A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60122365A (ja) * | 1983-11-17 | 1985-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検知装置 |
| US5360670A (en) * | 1987-09-07 | 1994-11-01 | Kuraray Co., Ltd. | Multilayered structure containing an ethylene-vinyl alcohol layer |
| US5298147A (en) * | 1991-05-27 | 1994-03-29 | Nippondenso Co., Ltd. | Oxygen concentration sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0315980B2 (ja) | 1991-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6442998B2 (en) | Gas concentration measuring apparatus compensating for error component of output signal | |
| US7981265B2 (en) | Gas concentration measuring apparatus designed to enhance measurement accuracy in desired range | |
| JPH037267B2 (ja) | ||
| US4594139A (en) | Air/fuel ratio detector | |
| US4615787A (en) | Air/fuel ratio detector | |
| US4844788A (en) | Wide-range air/fuel ratio sensor and detector using the same | |
| US7776194B2 (en) | Gas concentration measuring apparatus designed to compensate for output error | |
| JPH0412422B2 (ja) | ||
| US8721856B2 (en) | Gas sensor control system ensuring increased measurement accuracy | |
| KR100260651B1 (ko) | 내연엔진의 공연비 센서 | |
| JPS6039548A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
| US4770758A (en) | Air/fuel ratio detector | |
| US4666566A (en) | Method of detecting oxygen partial pressure | |
| JPS59208451A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
| JPH037268B2 (ja) | ||
| JPS59208453A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
| JPS61161445A (ja) | 空燃比検出装置 | |
| JPS60111953A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
| EP0320502B1 (en) | Method of detecting oxygen partial pressure | |
| JPH0315978B2 (ja) | ||
| JPH0436341B2 (ja) | ||
| JPH0412423B2 (ja) | ||
| JPS60102548A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
| JPS59208455A (ja) | 機関の空燃比センサ | |
| JPH0473550B2 (ja) |