JPS62174648A - 酸素濃度検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 皮五匁１ 本発明はエンジン排気ガス等の気体中の酸素濃度を検出
する酸素濃度検出装置に関する。

毘且且薯 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的として
、排気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出結果に応じ
てエンジンへの供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィ
ードバック制御する空燃比制御装置がある。

このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度検出装
置として被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生
するものがある。例えば、平板状の酸素イオン伝導性固
体電解質部材の両主面に電極対を設けて固体電解質部材
の一方の電極面が気体滞留室の一部をなしてその気体滞
留室が被測定気体と導入孔を介して連通ずるようにした
限界電流方式の酸素濃度検出装置が特開昭５２−７２２
８６号公報に開示されている。このＭ素ａ度検出装置に
おいては、酸素イオン伝導性固体電解質部材と電極対と
が酸素ポンプ素子として作用して間隙室側電極が負極に
なるように電極間に電流を供給すると、負極面側にて気
体滞留室内気体中の酸素ガスがイオン化して固体電解質
部材内を正極面側に移動し正極面から酸素ガスとして放
出される。

このときの電極間に流れ得る限界電流値は印加電圧に拘
らずほぼ一定となりかつ被測定気体中の酸素濃度に比例
するのでその限界電流値を検出すれば被測定気体中の酸
素濃度を測定することができる。しかしながら、かかる
酸素濃度検出装置を用いて空燃比を制御する場合に排気
ガス中の［濃度からは混合気の空燃比が理論空燃比より
リーンの範囲でしか酸素濃度に比例した出力が得られな
いので目標空燃比をリッチ領域に設定した空燃比制御は
不可能であった。また空燃比がリーン及びリッチ領域に
て排気ガス中の酸素濃度に比例した出力が得られる酸素
濃度検出装置としては２つの平板状の酸素イオン伝導性
固体電解質部材各々に電極対を設けて２つの固体電解質
部材の一方の電極向合々が気体滞留室の一部をなしてそ
の気体滞留室が被測定気体と導入孔を介して連通し一方
の固体電解質部材の他方の電極面が大気苗に面するよう
にした装置が特開昭５９−１９２９５５Ｑに１ｆｆｌ示
されている。この酸素ｍ度検出装置においては一方の酸
素イオン伝導性固体電解質部材と電極対とが酸素濃度比
検出電池素子として作用し他方の酸素イオン伝導性固体
電解質材と電極対とが酸素ポンプ素子として作用するよ
うになっている。

酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧
以上のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室
側電極に向って移動するように電流を供給し、酸素濃度
比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧以下のと
き酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室側とは反
対側の電極に向って移動するように電流を供給すること
によりリーン及びリッチ領域の空燃比において電流値は
酸素濃度に比例するのである。しかしながら、かかる酸
素濃度検出装置においては、リッチ側とり一ン側とでは
酸素８１度検出特性が異なり、広領域において直線性の
良好な酸素濃度検出出力が得られないのでリッチ側又は
リーン側の酸素ｍ度検出出力を補正しなければならず空
燃比制御が複雑になるという問題点があった。

ｌ団辺ＩＩ そこで、本発明の目的は空燃比のリーン及びリッチ領域
に渡って良好な直線性にて酸素濃度検出出力を得ること
ができる酸素濃度検出装置を提供することである。

本発明の酸素濃度検出装置は各々が酸素イオン伝導性固
体電解質壁部を有する第１及び第２気体？Ｆ５留室を形
成する基体と、第１気体滞留至の電解質壁部の内外壁面
上にこれを挟んで対向するが如く設けられた２つの第１
電極対と、第２気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上に
これを挟んで対向するが如く設けられた２つの第２電極
対と、２つ　　　”の第１電極対の一方の電極対間に発
生した電圧と第１基準電圧との差電圧に応じた値の電流
を２つの第１電極対の他方の電極対間に供給しかつ２つ
の第２電極対の一方の電極対間に発生した電圧と第２基
準電圧との差電圧に応じた値の電流を２つの第２電極対
の他方の電極対間に供給する電流供給手段とを含み、第
１気体滞留空が第１気体拡散制限手段を介して外部に連
通しかつ第２気体滞留室が第２気体拡散制限手段を介し
て第１気体滞留至に連通し、電流供給手段による供給電
流値に応じた酸素濃度検出値を得ることを特徴としてい
る。

友−呈一旦 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明による酸素Ｑ度検出装置を用
いた空燃比制御装置を示している。本装置においては、
はぼ立方体状の酸素イオン伝導性固体電解質部材１が設
けられている。酸素イオン伝導性固体電解質部材１内に
は第１及び第２気体滞留室２．３が形成されている。第
１気体滞留室２は固体電解質部＠１外部から被測定気体
の排気ガスを導入する導入孔４に連通し、導入孔４は内
燃エンジンの排気管（図示せず）内において排気ガスが
第１気体滞留室２内に流入し易いように位置される。第
１気体滞留室２と第２気体滞留空３との間の壁部には連
通孔５が形成され、第２気体滞留室３内に排気ガスが導
入孔４、第１気体滞留室３、そして連通孔５を介して導
入されるようになっている。また酸素イオン伝導性固体
電解質部材１には外気等を導入する参照気体室６が第１
及び第２気体滞留室２，３と壁を隔てるように形成され
ている。第１及び第２気体滞留室２，３の参照気体室６
とは反対側の壁部内には電極保護孔７が形成されている
。第１気体滞留室２と参照気体室６との間の壁部及び第
１気体滞留室２と電極保護孔７との間の壁部には電極対
１１ａ、１１ｂ。

１２ａ、１２ｂが各々形成され、また第２気体滞留室３
と参照気体室６との間の壁部及び第２気体滞留室３と電
極保護孔７との間の壁部には電極対１３ａ、１３ｂ、１
４ａ、１４ｂが各々形成されている。固体電解質部材１
及び電極対１１８．１１ｂが第１酸素ポンプ素子１５と
して、固体電解質部材１及び電極対１２ａ、１２ｂが第
１電池素子１６として各々作用する。また固体電解質部
材１及び電極対１３ａ、１３ｂが第２酸素ポンプ素子１
７として、固体電解質部材１及び′ｒ５極対１４ａ、１
４ｂが第２電池素子１８として各々作用する。また参照
気体室６の外壁面及び電極保護孔７の外壁面にヒータ素
子１９．２０が各々設けられている。ヒータ素子１９．
２０は電気的に互いに並列に接続されており、第１及び
第２酸素ポンプ素子１５．１７並びに第１及び第２電池
素子１６゜１８を均等に加熱すると共に固体電解質部材
１内の保温性の向上を図っている。なお、酸素イオン伝
導性固体電解質部材１は複数の断片から一体に形成され
る。また第１及び第２気体滞留室の壁部を全て酸素イオ
ン伝導性固体電解質から形成する必要はなく、少なくと
も電極対を設ける部分だけがその固体電解質からなれば
良い。

酸素イオン伝導性固体電解質部材１としては、Ｚｒ０ｚ
　　（二酸化ジルコニウム）が用いられ、電極１１ａな
いし１４ｂとしてはＰｔ（白金）が用いられる。

第１及び第２酸素ポンプ素子１５．１７並びに第１及び
第２電池素子１６．１８には電流供給回路２１が接続さ
れている。第２図に示すように電流供給回路２１は差動
増幅回路２２．２３．電流検出抵抗２４．２５．基準電
圧源２６．２７及び切替回路２８．２９からなる。第１
酸素ポンプ素子１５の外側電極１１ａは切替回路２８の
スイッチ２８ａ、電流検出抵抗２４を介して差動増幅回
路２２の出力端に接続され、内側電極１１ｂは切替回路
２９のスイッチ２９ａを介してアースされるようになっ
ている。第１電池素子１６の外側電極１２ａは差動増幅
回路２２の反転入力端に接続され、内側電極１２ｂは切
替回路２９のスイッチ２９ｂを介してアースされるよう
になっている。

同様に第２酸素ポンプ素子１７の外側電極１３ａは切替
回路２８のスイッチ２８ｂ、電流検出抵抗２５を介して
差動増幅回路２３の出力端に接続され、内側電極１３ｂ
は切替回路２つのスイッチ２９ａを介してアースされる
ようになっている。第２電池素子１８の外側電極１４ａ
は差動増幅回路２３の反転入力端に接続され、内側電極
１４ｂは切替回路２９のスイッチ２９ｂを介してアース
されるようになっている。差動増幅回路２２の非反転入
力端には基準電圧源２６が接続され、差動増幅回路２３
の非反転入力端には基準電圧源２７が接続されている。

基準電圧源２６．２７の出力電圧は理論空燃比に相当す
る電圧（例えば、０．４Ｖ）である。電流検出抵抗２４
の両端間が第１センリの出力をなし、電流検出抵抗２５
の両端間が第２センサの出力をなしている。電流検出抵
抗２４．２５の両端電圧は差動入力のＡ／Ｄ変換器３１
を介して空燃比制御回路３２に供給され、電流検出抵抗
２４．２５を流れるポンプ電流値１ｐ（１）、Ｉｐ（２
）が空燃比制御回路３２に読み込まれる。空燃比制御回
路３２はマイクロコンピュータからなる。空燃比制御回
路３２にシまエンジン回転数、吸気管内絶対圧、冷却水
温等を検出する複数の運転パラメータ検出センナ（図示
ゼず）が接続されると共に、また駆動回路３３を介して
電磁弁３４が接続されている。電磁弁３４はエンジン気
化器絞り弁下流の吸気マニホールド内に連通ずる吸気２
次空気供給通路（図示せず）に設けられている。また空
燃比制御回路３２は切替回路２８゜２９のスイッチ切替
動作を制御し、空燃比制御回路３２からの指令に応じて
駆動回路３０が切替回路２８．２９を駆動する。なお、
差動増幅回路２２．２３には正負の電源電圧が供給され
る。

一方、ヒータ素子１９．２０には電流がヒータ電流供給
回路３５から供給されてヒータ素子１９゜２０が発熱し
て酸素ポンプ素子１５．１７及び電池素子１６．１８を
排気ガスより高い適温に加熱する。

かかる構成においては、排気管内の排気ガスが導入孔４
から第１気体滞留室２内に流入し拡散する。また第１気
体８ｉ留室２内の排気ガスは連通孔５から第２気体滞留
室３内に流入し拡散する。

切替回路２８．２９において、第２図の如くスイッチ２
８ａＳ電極１１ａを電流検出抵抗２４に接続し、スイッ
チ２８ｂＳ電極１３ａの接続ラインを開放し、スイッチ
２９ａが電極１１ｂをアースしかつ電極１３ｂの接続ラ
インを開放し、またスイッチ２９ｂが電極１２ｂをアー
スしかつ電極１４ｂの接続ラインを開放する選択位置に
されると、第１センサの選択状態になる。

この第１センサの選択状態には、先ず、エンジン供給混
合気の空燃比がリーン領域のときには差動増幅回路２２
の出力レベルが正レベルになり、この正レベル電圧が抵
抗２４及び第１１素ポンプ累子１５の直列回路に供給さ
れる。よって、第１酸素ポンプ素子１５の電極１１ａ、
１１ｂ間にポンプ電流が流れる。このポンプ電流は電極
１１ａから電極１１ｂに向って流れるので第１気体滞留
室２内の酸素が電極１１ｂにてイオン化して第１酸素ポ
ンプ素子１５内を移動して電極１１ａから酸素ガスとし
て放出され、第１気体滞留室２内の酸素が汲み出される
。

第１気体滞留室２内の酸素の汲み出しにより第１気体？
ＩｉＳ留室２内の排気ガスと参照気体室６内の気体の間
に酸素濃度差が生ずる。この酸素濃度差によって電池素
子１６の電極１２ａ、１２ｂ間に電圧Ｖｓが発生する。

この電圧Ｖｓは差動増幅回路２２の反転入力端に供給さ
れる。差動増幅回路２２の出力電圧は電圧Ｖｓと基準電
圧源２６の出力電圧Ｖｒｔ　との差電圧に比例した電圧
となるのでポンプ電流値は排気ガス中の酸素濃度に比例
する。

リッチ領域の空燃比のときには電圧Ｖｓが基準電圧源２
６の出力電圧Ｖｒ＋を越える。よって、差動増幅回路２
２の出力レベルが正レベルから負レベルに反転する。こ
の負レベルにより第１酸素ポンプ素子１５の電極１１ａ
、１１ｂ間に流れるポンプ電流が減少し、電流方向が反
転する。すなわち、ポンプ電流は電極１１ｂから電極１
１ａ方向に流れるので外部の酸素が電極１１ａにてイオ
ン化して第１酸素ポンプ素子１５内を移動して電極１１
ｂから酸素ガスとして第１気体滞留室２内に放出され、
酸素が第１気体滞留空２内に汲み込まれる。従って、第
１気体滞留室２内の酸素濃度が常に一定になるようにポ
ンプ電流を供給することにより酸素を汲み込んだり、汲
み出したりするのでポンプ電流値１ρ及び差動増幅回路
２２の出力電圧はリーン及びリッチ領域にて活気ガス中
の酸素１１１度に各々比例するのである。第３図の実線
ａはそのポンプ電流値ＩＰを示している。

ポンプ電流ｌ１ＩＩＰは電荷をｅ、導入孔４による排気
ガスに対する拡散係数をσ０、排気ガス中のｌ！ｉ素濃
度をＰｏｅＸｈ、第１気体滞留苗２内の酸素濃度をＰｏ
ｖとすると、次式の如くで表わすことができる。

Ｉｐ　＝４６（Ｔｏ　　（Ｐｏｅｘｈ　−、、ＰＯｙ　
）−（１）ここで、拡散係数σＯは導入孔４の面積をＡ
、ボルツマン定数をｋ、絶対温度を王、導入孔４の長さ
をｑ、拡散定数をＤとすると、次式の如く表わすことが
できる。

σｏ＝Ｄ−Ａ／ｋＴＱ　　−＝（２＞ 次に、スイッチ２８ａが電極１１ａの接続ラインを開放
し、スイッチ２８ｂが電極１３ａを電流検出抵抗２５に
接続し、スイッチ２９ａが電極１３ｂをアースしかつ電
極１１ｂの接続ラインを開放し、またスイッチ２９１）
が電極１４ｂをアースしかつ電極１２ｂの接続ラインを
開放する選択位置にされると、第２センサの選択状態と
なる。

この第２センサの選択状態には上記した第１センサの選
択状態と同様の動作により第２気体滞留室３内の酸素濃
度が常に一定になるようにポンプ電流が第２酸素ポンプ
素子１７の電極１３ａ、１３ｂ間に供給されて酸素が汲
み込まれたり、汲み出されたりするのでポンプ電流値１
ｐ及び差動増幅回路２３の出力電圧はリーン及びリッチ
領域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例するのである
。

この第２センサ選択状態のポンプ電流値１ｐは上記した
式（１）において拡散係数σ０を導入孔４及び連通孔５
によるものとし、またＰｏＶを第２気体滞留室３内の酸
素濃度とすることにより表わされる。ポンプ電流値ｉｐ
の大きさは第４図に示すように空燃比のリーン及びリッ
チ領域において拡散係数σ０の大きさに反比例する拡散
抵抗が大きくなるほど小さくなることが明らかになって
いる。よって、第２センサ選択状態には第１センサ選択
状態よりも拡散抵抗が大となるので第３図の破線すの如
くポンプ電流値ＩＰの大きさはリーン及びリッチ領域に
おいて小さくなり、連通孔５の大きさ及び長さを調整す
ることにより第３図に示すように第２センサ選択状態に
おけるリッチｆｒＩ域のポンプ電流値特性が第１センサ
選択状態におけるリーン領域のポンプ電流値特性にＩｐ
＝０にて直線的に連続するのである。また差動増幅回路
２２．２３の出力電圧特性もＯ（Ｖ）にて直線的に連続
したものになる。

このように直線的に連続した出力特性を得るために空燃
比制御回路３２は次の如く動作する。空燃比制御回路３
２は第５図に示すように先ず、第１及び第２センサの選
択状態を表わすフラグＦｓが“１″であるか否かを判別
する（ステップ５１）。Ｆｓ　＝０の場合、第１セン号
選択状態にあるのでＡ／Ｄ変換器３１から出力される第
１センサのポンプ電流値１ｐ（１）を読み込んでそのポ
ンプ電流値１ｐ（１）に対応する酸素濃度検出出力値Ｌ
０２が差動増幅回路２２の出力電圧Ｖｓ＋の０（Ｖ）に
対応する基準値Ｌ　ｒｅｒｏ以上であるか否かを判別す
る（ステップ５２）、ＬＯ２≧１ｒｃｆＯ（Ｖｓ＋≧Ｏ
）ならば、リーン領域であるので第１センサ選択状態が
継続され、Ｌ　Ｏ２＜１−ｒｅｆｏ（Ｖｓ　＋　＜Ｏ）
ならば、リッチ領域であるので第２センリ選択指令を駆
動回路３０に対して発生しくステップ５３）、第２セン
サが選択されたことを表わすためにフラグＦｓに“１″
がセットされる（ステップ５４）。一方、Ｆｓ　＝１の
場合、第２センサ選択状態にあるのでＡ／Ｄ変換器３１
から出力される第２センサのポンプ電流値１ｐ（２）を
読み込んでそのポンプ電流値Ｉｐ（２）に対応する酸素
濃度検出出力値ＬＯ２が差動増幅回路２３の出力電圧Ｖ
Ｓ２の０（Ｖ）に対応する基準値Ｌ　ｒｅｆｏ以下であ
るか否かを判別する（ステップ５５）。ＬＯ２≦１−ｒ
ｅｆｏ（Ｖｓｚ≦０）ならば、リッチ領域であるので第
２センサ選択状態が継続され、ＬＯ２＞１ｒｅｆＯ（Ｖ
ｓ　２　＞　Ｏ）ならば、リーン領域であるので第１セ
ンサ選択指令を駆動回路３０に対して発生しくステップ
５６）、第１センサが選択されたことを表わすためにフ
ラグＦｓにＯ゛がセットされる（ステップ５７）。駆動
回路３０は第１センサ選択指令に応じてスイッチ２８ａ
、２８ｂ。

２９ａ、２９ｂを上記した第１センナ選択位買に駆動し
、その駆動状態は第２　ｔンサ選択指令が空燃比制御回
路３２から供給されるまで維持される。

また第２センサ選択指令に応じてスイッチ２８ａ。

２８ｂ、２９ａ、２９ｂを上記した第２センリ選択位置
に駆動し、その駆動状態は第１センサ選択指令が空燃比
制御回路３２から供給されるまで維持される。このよう
に第１又は第２センりを選択すると、空燃比制御回路３
２はＡ／Ｄ変換器３１から出力される第１又は第２セン
ザの酸素濃度検出出力値ＬＯ２が目標空燃比に対応する
目標値Ｌｒｅｆより大であるか否かを判別する（ステッ
プ５８）。ＬＯ２≦Ｉ−ｒｅｆならば、供給混合気の空
燃比がリッチであるので駆動回路３３に対して電磁弁３
４の開弁駆動指令を発生しくステップ５９）、Ｌｏ２〉
Ｌｒｅｒならば、供給混合気の空燃比がリーンであるの
で駆動回路３３に対して電磁弁３４の開弁駆動停止指令
を発生する（ステップ６０）。

駆動回路３３は開弁駆動指令に応じて電磁弁３４を開弁
駆動して２次空気をエンジン吸気マニホールド内に供給
することにより空燃比をリーン化させ、開弁駆動停止指
令に応じて電磁弁３４の開弁駆動を停止して空燃比をリ
ッチ化させる。かかる動作を所定周期毎に繰り返し実行
することにより供給混合気の空燃比を目標空燃比に制御
するのである。なお、ステップ５２．５５においては基
準値Ｌ　ｒｅｆｏ、すなわち電圧ＶＳＩＮＶＳ２の判別
基準電圧が共に０（Ｖ）に設定されているが、ヒステリ
シスを持たせるために電圧Ｖｓ＋の判別基準電圧を０（
Ｖ）より若干小さく設定し、ＶＳ２の判別基準電圧を０
（Ｖ）より若干大きく設定しても良い。

第６図は第１図及び第２図示した本発明による酸素濃度
検出装置を用いた空燃比制御回路３２の他の動作フロー
を示している。この場合、空燃比制御回路３２は、先ず
、エンジンが過渡運転状態であるか否かを複数の運転パ
ラメータ検出センナの出力レベルに応じて判別する（ス
テップ６１）。

加速等の過渡運転状態には応答性の向上のために第１セ
ンサ選択指令を駆動回路３０に対して発生しくステップ
６２）、第１センサが選択されたことを表わすために７
ラグＦｓに０″がセットされる（ステップ６３）。次い
で、Ａ／Ｄ変換器３１から出力される第１センサのポン
プ電流値１ｐ（１）を読み込んでそのポンプ電流値１ｐ
（１）に対応する酸素濃度検出出力値ＬＯ２が上限値Ｌ
＋−＋より大であるか、又は下限値ＬＬより小であるが
否かを判別する（ステップ６４．６５）。ＬＬ≦Ｌ０２
≦ＬＨならば、供給混合気の空燃比が超り−ン、又超リ
ッチでもないので第１センサの酸素濃度検出出力値１０
２が理論空燃比より小なるリッチ目標空燃比に対応する
目標値１　ｒｅｆｌより大であるか否かを判別する（ス
テップ６６）。ＬＯ２≦１ｒｅｆｌならば、供給混合気
の空燃比がリッチ目標空燃比よりリッチであるので駆動
回路３３に対して電磁弁３４の開弁駆動指令を発生しく
ステップ６７）　、Ｌｏ　２　＞Ｌｒｅｒｌならば、供
１ａ　Ｉｎ　合気（７）　空燃比がリッチ目標空燃比よ
りリーンであるので駆動回路３３に対して電磁弁３４の
開弁駆動停止指令を発生する（ステップ６８）。

一方、過渡運転状態ではないとぎにはエンジンが定常運
転状態であるか否かを複数の運転パラメータ検出セン１
ノの出力レベルに応じて判別する（ステップ６９）。定
常運転状態には排気浄化性能の向上のために精密な空燃
比制御が望ましいので第２セン４ノ選択指令を駆動回路
３０に対して発生しくステップ７０）、第２センサが選
択されたことを表わすために７ラグＦｓに′１″がセッ
トされる（ステップ７１）。上記したステップ６４゜６
５においてＬｏ２＜ＬＬ、又はＬｏｚ＞Ｌ＋ならば、超
リーン又は超リッチであるのでブラックニング現染の発
生を防止するためにステップ７０を実行して第２センサ
を選択する。次いで、Ａ／Ｄ変換器３１から出力される
第２センザのポンプ電流値ＩＰ（２）を読み込んでその
ポンプ電流値ＩＰ（２）に対応する酸素濃度検出出力値
ＬＯ２が理論空燃比より大なるリーン目標空燃比に対応
する目標値１　ｒｅｆ２より大であるか否かを判別する
（ステップ７２）。ＬＯ２≦ｌ　ｒｅｆ２ならば、供給
混合気の空燃比がリーン目標空燃比よりリッヂであるの
で駆動回路３３に対して電磁弁３４の開弁駆動指令を発
生しくスフ’／ブロア）、Ｌ、０２　＞Ｌｒｅｒ２なら
ば、供給混合気の空燃比がリーン目標空燃比よりリーン
であるので駆動回路３３に対して電磁弁３４の開弁駆動
停止指令を発生する（ステップ６８）。

定常運転状態でないときにはフラグＦｓが゛Ｏｎである
か否かを判別する（ステップ７３ン。Ｆｓ＝Ｏならば、
ステップ６４を実行し、Ｆｓ　＝１ならば、ステップ７
２を実行する。

かかる動作を所定周期毎に繰り返し実行することにより
供給混合気の空燃比を過渡運転状態にはリッチ目標空燃
比に制御し、定常運転状態にはリーン目標空燃比に制御
するのである。

かかる本発明による酸素濃度検出装置においては、第７
図に示すように導入孔４及び連通孔５による拡散抵抗が
小さくなるほど空燃比のリッチ及びリーン領域において
応答性が良くなるので過渡運転状態に拡散抵抗の小なる
第１セン勺を選択することにより良好な運転性を確保す
ることができる。

また第８図に示すように拡散抵抗が大なるほど空燃比の
リッヂ及びリーン領域において酸素濃度検出誤差が小さ
くなる。これは拡散抵抗の大なるほど排気ガス温度、排
気ガスの脈動及び排気ガス流量による影響が小さくなる
からである。よって、定常運転状態に拡散抵抗の大なる
第２センサを選択することにより供給混合気の空燃比を
高精度で目標空燃比に制御することができ、排気浄化性
能の向上を図ることができる。

また第９図に示すように所定の運転状態において空燃比
が超リーンのときに拡散抵抗が小なるとポンプ電流がブ
ラックニング現象発生領域の値になる。これは空燃比が
超リッチのときにも同様である。よって、空燃比が超リ
ーン及び超リッチのときには拡散抵抗の大なる第２セン
リ“を選択することによりブラックニング現象の発生を
回避することができ、酸素ポンプ素子及び電池素子の急
速な劣化を防止することができる。

上記した本発明の実施例においては、第１気体拡散１１
Ｊ限手段として導入孔４が、また第２気体拡散制限手段
として連通孔５が用いられているが、これに限らず、第
１０図に示すように第１気体滞留室２内の２つの第１電
極対間にギャップを形成しても良く、また第１１図に示
すようにアルミナ（ＡＱ２０３）等の多孔質体３８．３
９を導入孔４及び連通孔５に充填し多孔質拡散層を形成
しても良いのである。

また、上記した本発明の実施例においては、第１又は第
２センザの出力に応じて２次空気を供給することにより
供給混合気の空燃比を目標空燃比に制御しているが、こ
れに限らず、第１又は第２センサの出力に応じて燃料供
給筒を調整することにより空燃比を制御しても良い。

ｌ町五累Ｉ 以上の如く、本発明の酸素濃度検出装置においては、流
入する排気ガス等の被測定気体に対する拡散抵抗が異な
りかつ気体拡散制限手段を介して互いに連通する第１及
び第２気体滞留窄を有して第１及び第２気体滞留室各々
の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟ｌυで対向するが
如く第１及び第２電極対を設けたので拡散抵抗を調整す
ることによりリーン及びリッチの広い領域において被測
定気体中の酸素濃度に比例したリニアリティの良好な酸
素濃度検出出力特性を得ることができる。よって、酸素
１１２１度検出出力を補正する必要がなく空燃比制御が
容易となり、空燃比制ｔＩｌ粘度の向上が図れるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明による酸素濃度検出装置の実施例
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＩｂ−Ｉ
ｂ部分の断面図、第２図は空燃比制御装置を含む電流供
給回路を示す回路図、第３図は第１図の装置の出力特性
を示す図、第４図は拡散抵抗とポンプ電流値との関係を
示す特性図、第５及び第６図は空燃比制御回路の動作を
丞すフロー図１．第７図ないし第９図は拡散抵抗に係わ
る各種関係を示す図、第１０図は本発明の他の実施例を
示す断面図、第１１図は本発明の伯の実施例を示す平面
図、第１１図（ｂ）は第１１図（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ
部分の断面図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・酸素イオン伝導性固体電解質部材２．３
・・・・・・気体滞留室 ４・・・・・・導入孔 ５・・・・・・連通孔 ６・・・・・・気体参照室 １５．１７・・・・・・酸素ポンプ素子１６．１８・・
・・・・電池素子 １９．２０・・・・・・ヒータ素子 ２１・・・・・・電流供給回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々が酸素イオン伝導性固体電解資壁部を有する
   第１及び第２気体滞留室を形成する基体と、前記第１気
   体滞留室の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟んで対向
   するが如く設けられた２つの第１電極対と、前記第２気
   体滞留室の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟んで対向
   するが如く設けられた２つの第２電極対と、前記２つの
   第１電極対の一方の電極対間に発生した電圧と第１基準
   電圧との差電圧に応じた値の電流を前記２つの第１電極
   対の他方の電極対間に供給しかつ前記２つの第２電極対
   の一方の電極対間に発生した電圧と第２基準電圧との差
   電圧に応じた値の電流を前記２つの第２電極対の他方の
   電極対間に供給する電流供給手段とを含み、前記第１気
   体滞留室が第１気体拡散制限手段を介して外部に連通し
   かつ前記第２気体滞留室が第２気体拡散制限手段を介し
   て前記第１気体滞留室に連通し、前記電流供給手段によ
   る供給電流値に応じた酸素濃度検出値を得ることを特徴
   とする酸素濃度検出装置。
2. （２）前記第１気体滞留室内の２つの第１電極対間にギ
   ャップが形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の酸素濃度検出装置。（３）前記電流供給
   手段は前記酸素濃度検出値に応じて前記他方の第１電極
   対間及び他方の第２電極対間のいづれか一方に選択的に
   電流を供給してその供給電流値に応じた酸素濃度検出値
   を出力することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の酸素濃度検出装置。