JPH0524454B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の空燃比検出装置に関し、特
に内燃機関の燃料カツト運転時に、検出素子部の
劣化を検知する内燃機関の空燃比検出装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来より内燃機関の空燃比検出装置の１つとし
て、酸素イオン電導性の固体電解質の両面に多孔
性電極を配設した２個の検出素子部を用い、内燃
機関の排気中の酸素濃度を検出し、空燃比信号を
出力する空燃比検出装置がある。この種の空燃比
検出装置では通常、上記２個の検出素子部を間隙
を介して対向配設すると共に、その間隙を排気の
流入が制限された閉鎖状室となるように小間隙に
形成し、一方の検出素子部を酸素濃淡電池素子、
他方の検出素子部を酸素ポンプ素子として、酸素
濃淡電池素子より発生される起電力が所定電圧と
なるよう酸素ポンプ素子に流れるポンプ電流を制
御し、そのポンプ電流を空燃比信号として検出す
るよう構成されている。

一方空燃比検出装置を用いて燃料噴射量のフイ
ードバツク制御（空燃比制御）を実行する電子制
御式の内燃機関においては、従来より、減速時等
車両の低負荷運転時に燃料供給を停止する、いわ
ゆる燃料カツト制御を実行するものがある。

このため上記ポンプ電流を制御して空燃比信号
を出力する空燃比検出装置を用い、上記燃料カツ
ト制御を実行する内燃機関の空燃比制御を実行す
る場合、車両が低負荷走行に入り燃料カツト制御
が開始されると燃料噴射は実行されず、空燃比制
御を実行する必要はないのであるが、空燃比検出
装置ではポンプ電流制御が継続して実行され、空
燃比信号として大気の酸素濃度が検出されること
となる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上記従来のポンプ電流を制御して空燃
比信号を出力する空燃比検出装置では、排気中の
酸素が少ない理論空燃比近傍でも、応答性を低下
することなく、精度よく空燃比を検出するため
に、排気と閉鎖状室との酸素分圧比が大きくなる
よう、即ち、酸素濃淡電池素子の出力電圧が所定
の大きな電圧となるよう、酸素ポンプ素子のポン
プ電流を制御するものとして構成されていること
から、燃料カツト運転時に排気管に大気が流れる
と、酸素ポンプ素子には大電流のポンプ電流が流
され、閉鎖状室内の酸素を大量に外部に汲み出す
よう動作される。従つて酸素ポンプ素子の劣化が
早く進み、正確な空燃比が検出できなくなつてし
まうといつた問題が生じ易い。尚この問題の対策
のために、燃料カツト運転時に流れるポンプ電流
を許容範囲内の最大電流として制御回路を構成す
るといつたことも考えられるが、この場合、排気
中の酸素が減少するに従つて感度もしくは応答性
が低下し、理論空燃比近傍では正確に空燃比を検
出することができなくなつてしまうといつたこと
がある。

一方空燃比検出装置では、検出素子部が長時間
高温排気中に哂されることによつて経時的に劣化
したり、あるいは何らかの原因によつて検出素子
部にゴミが付着し、得られる空燃比信号を用いて
内燃機関の空燃比制御を実行しても、空燃比が良
好に制御できなくなつてしまうといつた問題があ
る。

そこで本発明は、燃料カツト運転時には空燃比
信号を検出する必要がなく、また排気管に大気が
流れることに着目し、なされたものであつて、燃
料カツト運転時の空燃比信号に基づき検出素子部
の劣化を検知すると共に、その時流れるポンプ電
流が大電流となり、それによつて酸素ポンプ素子
が劣化することのないよう構成した内燃機関の空
燃比検出装置を提供することによつて、内燃機関
の空燃比制御が誤制御されることなく精度よく実
行できるようにすることを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達するための第１の発明の構成
は、第１図に示す如く、 酸素イオン電導性の固体電解質両面に、多孔性
電極を配設してなる２個の検出素子部Ｍ１，Ｍ２
と、 少なくとも該２個の検出素子部Ｍ１，Ｍ２を用
い、排気の流入が制限された閉鎖状室Ｍ３と、 上記２個の検出素子部Ｍ１，Ｍ２のうち、Ｍ１
を酸素濃淡電池素子、Ｍ２を酸素ポンプ素子とし
て用い、該酸素濃淡電池素子Ｍ１より発生される
起電力が予め設定された設定電圧となるよう上記
酸素ポンプ素子Ｍ２に流れるポンプ電流を制限す
るポンプ電流制御手段Ｍ４と、 該制御されたポンプ電流を検出し、空燃比信号
を出力する空燃比信号検出手段Ｍ５と、 を備えた内燃機関の空燃比検出装置において、 当該内燃機関の燃料カツト運転中に、上記ポン
プ電流制御手段Ｍ４で用いられる設定電圧を、非
燃料カツト運転時より小さい値に変更する設定電
圧変更手段Ｍ６と、 上記内燃機関の燃料カツト運転中に、上記空燃
比信号検出手段Ｍ５より出力される空燃比信号と
予め設定された設定値とを比較して、上記検出素
子部Ｍ１，Ｍ２の劣化を検知する劣化検知手段Ｍ
７と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比検出
装置を要旨としている。

また第２発明の構成は、第２図に示す如く、前
記第１の発明に、 劣化検知手段Ｍ７にて検出素子部Ｍ１，Ｍ２の
劣化が検知された場合には、燃料カツト運転中に
検出された空燃比信号と設定値とに基づき、非燃
料カツト運転中に検出される空燃比信号の補正係
数を設定する補正係数設定手段Ｍ８を設けたこと
を特徴とする内燃機関の空燃比検出装置を要旨と
している。

ここで２個の検出素子部Ｍ１，Ｍ２を構成する
上記酸素イオン伝導性の固体電解質としては、ジ
ルコニアとイツトリアとの固溶体、あるいはジル
コニアとカルシアとの固溶体等が代表的なもので
あり、その他二酸化セリウム、二酸化トリウム、
二酸化ハフニウムの各固溶体、ペロブスカイト型
酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等も使用可
能である。またその固体電解質両面に設けられる
多孔性電極としては、酸化反応の触媒作用を有す
る白金やロジウム等を用いればよく、その形成方
法としては、これらの金属粉末を主成分としてこ
れに固体電解質と同じセラミツク材料の粉末を混
合してペースト化し、厚膜技術を用いて印刷後、
焼結して形成する方法、あるいはフレーム容射、
化学メツキ、蒸着等の薄膜技術を用いて形成し、
かつその電極層に更に、アルミナ、スピネル、ジ
ルコニア、ムライト等の多孔質保護層を厚膜技術
を用いて形成することが好ましく、また拡散室側
の電極上の多孔質層には白金、ロジウム等を分散
させ、酸化反応の触媒作用を付与することが好ま
しい。

このように形成された２個の検出素子部Ｍ１，
Ｍ２のうち酸素濃淡電池素子として用いられる検
出素子部Ｍ１は、酸素イオン伝導性固体電解質
の、適当な温度条件（例えば固体電解質がジルコ
ニアの場合400℃以上）において、固体電解質表
面の酸素ガス分圧の高い所から、酸素ガス分圧の
低い所へと固体電解質中を酸素イオンが移動し、
固体電解質に酸素ガス透過性の電極をつけること
により電極間の酸素ガス分圧の比を電圧（起電
力）として取り出すことができる性質を利用した
ものであつて、本発明では排気の流入が制限され
た閉鎖状室内の酸素濃度と、周囲雰囲気（排気あ
るいは大気）との酸素分圧比に応じた電圧を発生
するように構成されている。

一方酸素ポンプ素子として用いられる素子は、
酸素イオン伝導性固体電解質の、電圧をかけるこ
とにより固体電解質中を酸素イオンが移動する性
質を利用するものであり、２つの電極間に電圧を
かけることによつて閉鎖状室の酸素を周囲に汲み
出すものである。

従つてポンプ電流制御手段Ｍ４にて、酸素濃淡
電池素子より発生される電圧が所定の値になるよ
う、酸素ポンプ素子を用いて閉鎖状室の酸素を汲
み出し、その時酸素ポンプ素子に流れる電流（ポ
ンプ電流）を空燃比信号検出手段Ｍ５で検出すれ
ば排気中の酸素濃度に応じた空燃比信号を得るこ
とができるようになる。

次に設定電圧変更手段Ｍ６は、内燃機関の燃料
カツト運転時に、ポンプ電流制御手段Ｍ４で用い
られるポンプ電流制御用の設定電圧を小さい値に
変更するためのものであるが、これは内燃機関の
燃料カツト運転時、即ち排気管に大気が導入され
た場合にも、通常の設定電圧でポンプ電流を制御
し、空燃比信号を検出していると、ポンプ電流が
過大となり、酸素ポンプ素子の劣化を招くといつ
た理由から、この時流れるポンプ電流を抑えるた
めに、設定電圧を小さい値にしているのである。

また劣化検知手段Ｍ７では、内燃機関の燃料カ
ツト運転時に空燃比検出手段Ｍ５にて得られる空
燃比信号、即ち上記設定電圧変更手段Ｍ６で設定
電圧を変更し、ポンプ電流制御手段Ｍ４で制御さ
れたポンプ電流に対応する空燃比信号、に基づき
検出素子部Ｍ１，Ｍ２の劣化を検知する。これは
上述したように燃料カツト運転時には排気管に大
気が導入されることから、検出素子部が正常であ
れば燃料カツト運転時に得られる空燃比信号は大
気中の酸素濃度に対応し、常に一定の値（設定
値）になるといつたことを利用して、検出素子部
Ｍ１，Ｍ２の劣化を検知するものであつて、得ら
れる空燃比信号が設定値と一致していないとか、
設定値に対して所定の範囲内にないといつた場合
に検出素子部Ｍ１，Ｍ２の劣化を検知する。

更に第２の発明を構成する補正係数設定手段Ｍ
８においては、上記劣化検知手段Ｍ７にて検出素
子部Ｍ１，Ｍ２の劣化が検知された場合に、その
劣化の程度に応じて空燃比検出手段Ｍ５より出力
される非燃料カツト運転時（空燃比制御実行時）
の空燃比信号の補正係数を設定する。ここでは燃
料カツト運転時に得られる空燃比信号と設定値と
に基づき補正係数を設定するが、これは閉鎖状室
Ｍ３の酸素分子の拡散係数σを次式 σ＝IP／4e（Po、exh−Po、ｖ） ＝IP／4ePo、exh｛１−（Po、ｖ／Po、exh）｝ 但し、Po、exh：排気中の酸素分圧 Po、ｖ：閉鎖状室の酸素分圧 IP：ポンプ電流 ｅ：電子の電荷 で表わすことができるので、排気中の酸素分圧
Po、exhが一定で酸素濃淡電池素子Ｍ１からの出
力電圧を一定にする時、即ち燃料カツト時にPo、
ｖ／Po、exhを一定にする時にはσ∝IPとなり、
例えば閉鎖状室Ｍ３の排気の流入が制限された開
口にゴミが付着し拡散係数σが変化したとする
と、その変化率をポンプ電流IPの変化率として
求めることができるといつた理由から、上記のよ
うに構成したのである。

［作用］ 以上の如く構成することによつて、第１の発明
の内燃機関の空燃比検出装置においては、内燃機
関の燃料カツト運転時にポンプ電流制御手段Ｍ４
で用いる設定電圧が、設定電圧変更手段Ｍ６によ
つて通常より小さい値に設定され、酸素ポンプ素
子Ｍ２に流れるポンプ電流が過大になつて酸素ポ
ンプ素子Ｍ２が劣化してしまうといつたことを防
止できる。また燃料カツト運転時には、空燃比信
号検出手段Ｍ５で検出された空燃比信号に基づ
き、劣化検知手段Ｍ７が検出素子部Ｍ１，Ｍ２の
劣化を検知することから、該検出した空燃比信号
で以て非燃料カツト運転時の空燃比制御が実行さ
れるといつたことも防止できる。

一方第２の発明の内燃機関の空燃比検出装置で
は、上記第１の発明に補正係数設定手段Ｍ８を設
けたものであることから、劣化検知手段Ｍ７が検
出素子部Ｍ１，Ｍ２の劣化を検知した時には、空
燃比信号の補正係数が算出されることとなり、検
出素子部Ｍ１，Ｍ２が劣化しても得られる空燃比
信号を排気の酸素濃度に対応した良好な空燃比信
号に補正することができる。従つて検出素子部Ｍ
１，Ｍ２が劣化しても内燃機関の空燃比制御を精
度良く実行することができるようになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第３図は本実施例の空燃比検出装置が搭載
された内燃機関（エンジン）及びその周辺機器を
表わす概略系統図である。図において１はエンジ
ン、２はピストン、３は排気マニホールド、４は
排気マニホールド３に備えられ、当該エンジン１
に供給された混合気の空燃比を検出するために用
いられる酸素センサ、５は各気筒に対して夫々設
けられ燃料を噴射する燃料噴射弁、６は吸気マニ
ホールド、７は吸気マニホールド６に備えられ、
吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、８はエ
ンジン１の冷却水温を検出する水温センサ、９は
スロツトルバルブ、１０スロツトルバルブ９の開
度を検出するスロツトル開度センサ、１１は吸入
空気量を検出するエアフロメータ、１２は吸入空
気を浄化するエアクリーナ、１３はエンジン１の
回転に応じた信号を出力し、エンジン回転数を検
出するための回転数センサを夫々表わしている。

又２０はマイクロコンピユータからなる電子制
御回路を表わし、上記各センサより出力されたデ
ータを制御プログラムに従つて入力・演算し、エ
ンジン１の運転状態に応じて燃料噴射弁５を駆動
して燃料噴射量を制御する処理を行なうセントラ
ルプロセシングユニツト（CPU）２１と、CPU
２１にて実行される制御プログラムやマツプ等の
データが予め格納されたリードオンリメモリ
（ROM）２２と、上記各センサより出力され、
本電子制御回路２０に入力されたデータ等、演算
処理に必要なデータが一時的に読み書きされるラ
ンダムアクセスメモリ（RAM）２３と、上記各
センサからの信号に応じた波形整形回路やＡ／Ｄ
変換器を備えると共に、その波形整形されたデジ
タル信号をCPU２１に選択的に出力するマルチ
プレクサを備えた入力部２４と、CPU２１の演
算処理により求められた燃料噴射量に応じて燃料
噴射弁５に駆動信号を出力する出力部２５と、
CPU２１、ROM２２、RAM２３の各素子、及
び入力部２４、出力部２５を結び各データが送ら
れるバスライン２６とから構成されている。そし
て上記電子制御回路２０から出力された駆動信号
は、燃料噴射弁５に送出され、燃圧調整弁２８に
より調圧され燃料ポンプ２９より圧送された燃料
がエンジン１に供給されることとなる。

次に本発明にかかわる主要な部分である酸素セ
ンサ４について説明する。尚本実施例の酸素セン
サ４は、前述の酸素濃淡電池素子Ｍ１、酸素ポン
プ素子Ｍ２、及び排気の流入が制限された閉鎖状
室Ｍ３を備えている。

第４図はこの酸素センサ４が排気マニホールド
３に設けられた状態を表わす断面図であり、排気
マニホールド３に穿設された酸素センサ取り付け
孔に取り付け部材３１を介して取り付けられてい
る。３２は酸素濃淡電池素子を表わし、第５図に
示す如く、例えば安定化または部分安定化された
ジルコニア、トリア、セリア等からなる厚さが約
0.5mmの平板状のイオン伝導性固体電解質３３の
両側面に、夫々厚膜技術を用いて約20μの厚さの
多孔質白金電極層３４ａ，３４ｂ及び出力取り出
し用の白金電極３５ａ，３５ｂが設けられてい
る。３６は上記酸素濃淡電池素子３２と同様に構
成され、イオン伝導性固体電解質３７の両側面に
多孔質白金電極層３８ｃ，３８ｄ及び白金電極３
９ｃ，３９ｄが設けられた酸素ポンプ素子を表わ
している。

そしてこれら酸素濃淡電池素子３２及び酸素ポ
ンプ素子３６は、酸素濃淡電池素子３２と酸素ポ
ンプ素子３６とで0.1mm程度の間隙４０を形成す
るよう、耐熱性で絶縁性のスペーサ４１を用いて
対向配設され、取り付け部材３１を介して排気マ
ニホールド３に取り付けられている。尚本実施例
では、上記酸素濃淡電池素子３２と酸素ポンプ素
子３６とで形成される間隙４０が、排気の流入を
制限された閉鎖状室Ｍ３とされる。

次に上記酸素濃淡電池素子３２の出力電圧を一
定に制御すべく酸素ポンプ素子３６に流れるポン
プ電流を制御するポンプ電流制御手段Ｍ４、及び
そのポンプ電流を検出して、エンジンに供給され
る混合気の空燃比に応じた信号を取り出す空燃比
信号検出手段Ｍ５に相当する空燃比信号検出回路
について説明する。

第６図に示す如く、この空燃比信号検出回路は
演算増幅器OP１及びトランジスタTR１を中心
に構成される。まず酸素センサ４の酸素濃淡電池
素子３２及び酸素ポンプ素子３６においては、相
対向する白金電極３５ｂ及び３９ｃが接地され、
酸素濃淡電池素子３２の他方の白金電極３５ａが
抵抗Ｒ１を介して演算増幅器OP１の反転入力端
子に、酸素ポンプ素子３６の他方の白金電極３９
ｄが抵抗Ｒ２を介してトランジスタTR１のエミ
ツタに、夫々接続されている。

また演算増幅器OP１は反転入力端子と出力端
子との間に抵抗Ｃ１が接続され、積分回路として
構成されており、非反転入力端子に入力される設
定電圧Vsと酸素濃淡電池素子３２の検出電圧Va
との差に応じて積分された制御信号Vbを出力す
る。

次にトランジスタTR１においては、ベースが
演算増幅器OP１の出力端子に接続され、コレク
タに印加されたバツテリＢからの電流を、制御信
号Vbに応じて酸素ポンプ素子３６のポンプ電流
Ipとして制御する。またトランジスタTR１のエ
ミツタと酸素ポンプ素子３６との間に接続された
抵抗Ｒ２には、ポンプ電流Ipを電圧信号として検
出するためのものであつて、この抵抗Ｒ２両端の
電圧が空燃比信号Voとされる。

このように空燃比信号検出回路を構成すること
によつて、酸素ポンプ素子３６が、酸素濃淡電池
素子３２より出力される間隙４０と排気との酸素
分圧比に応じた電圧Vaが所定の電圧、即ち設定
電圧Vsとなるよう、間隙４０内の酸素を排気中
に汲み出すよう動作する。従つて、この時流れる
ポンプ電流Ipを検出すれば排気中の酸素濃度、即
ちエンジン１の空燃比を知ることができるのであ
る。

上記空燃比信号検出回路は電子制御回路２０の
入力部に設けられ、検出された空燃比信号Voに
基づきエンジン１の空燃比制御が実行されること
となるのであるが、エンジン１が燃料カツト運転
に入ると電子制御回路２０ではエンジン制御と共
に酸素センサ４の機能チエツク処理を実行し、空
燃比検出回路より出力される空燃比信号に異常が
ある時、その信号の補正係数を算出する。以下こ
の酸素センサの機能チエツク処理について、第７
図に示すフローチヤートに沿つて説明する。

図に示す如く本実施例の酸素センサの機能チエ
ツク処理においては、まずステツプ101にてエン
ジン１の燃料カツト制御を実行中であるか否かを
判断する。そして現在エンジン１が非燃料カツト
運転されている際にはステツプ102に移行して、
上記空燃比検出回路のオペアンプOP１に印加す
る設定電圧VsをVs１に設定し、そのまま本ルー
チンの処理を終了する。一方エンジン１が燃料カ
ツト運転に入ると、ステツプ103に移行して、設
定電圧VsをVs２に設定し、続くステツプ104に
移行する。

ここで上記ステツプ102にて設定される設定電
圧Vs電圧値Vs１は、第８図に示す如く、エンジ
ン１を運転する際、通常、空燃比が最も希薄とな
る点（例えばＡ／Ｆ：25の点）で、酸素ポンプ素
子３６に流れるポンプ電流Ipが酸素ポンプ素子３
６を劣化させない程度の最大許容電流値（80ｍ
Ａ）内の適当に大きな値（60ｍＡ）で制御される
よう、例えば40ｍＶ程度に設定されている。一方
ステツプ102にて設定される設定電圧Vsの電圧
Vs２は、燃料カツト運転時には大気の酸素濃度
を検出することとなり、上記電圧値Vs１（40ｍ
Ｖ）のまま酸素ポンプ素子を制御するとポンプ電
流Ipが過大（120ｍＡ）となつてしまうといつた
理由から、この時流れるポンプ電流Ipが最大許容
電流値（80ｍＡ）以下となるよう、例えば20〜30
ｍＶ程度の上記電圧値Vs１（40ｍＶ）より小さ
い値に設定されている。

次にステツプ104では、上記設定電圧Vs２で以
て制御され、検出された空燃比信号Voを読み込
み、続くステツプ105に移行して、空燃比信号Vo
が所定値Vc±２％の範囲内にあるか否かを判断
する。そして空燃比信号Voが所定値Vc±２％の
範囲内にあれば、酸素センサ４には異常がない判
断し、そのまま本ルーチンの処理を終了する。

一方空燃比信号Voが所定値Vc±２％の範囲内
にないと判断すると、続くステツプ106に移行し
て、所定値Vcと空燃比信号Voとの比Vc／Voの
非燃料カツト運転時の空燃信号Voの補正係数Ｋ
として算出し、本ルーチンの処理を終了する。そ
してこのように求められた補正係数Ｋは、今後エ
ンジン１が非燃料カツト運転に入ると、読み込ん
だ空燃比信号Voに乗算して、空燃比信号を補正
するのに用いられる。

以上説明したように、本実施例ではエンジン１
の燃料カツト運転時に酸素ポンプ素子３６に流れ
るポンプ電流Ipが過大となつて酸素ポンプ素子３
６を劣化させることのないよう、設定電圧Vsを
通常の電圧値Vs１より小さい電圧値Vs２に設定
し、その時検出される空燃比信号Voが設定値Vc
±２％の範囲内にあるか否かによつて酸素センサ
４の劣化を検知する。また酸素センサ４の劣化を
検知すると検出された空燃比信号Voと設定値Vc
とを用いて空燃比信号Voの補正値Ｋを算出し、
空燃比制御を実行する際検出された空燃比信号
Voを実際の空燃比に対応した値に補正する。

従つて本実施例の空燃比検出装置を用いれば、
エンジン１の燃料カツト運転時の酸素センサ４の
劣化を防止することができ、また酸素センサ４に
劣化を生じても得られる空燃比信号Voを正常な
値に補正するができるので、１つの酸素センサを
用いて長期間良好な空燃比制御を実行することが
とが可能となる。

ここで上記実施例では、第７図のステツプ105
にて酸素センサ４の劣化を検知した際、ステツプ
106で空燃比信号Voの補正係数Ｋを算出するもの
としたが、例えば酸素センサ４の劣化を検知した
際には、非燃料カツト運転時の空燃比のフイード
バツク制御を禁止し、その旨を運転席に表示して
酸素センサ４の取り換えを促すようにしてもよ
い。また本実施例のように補正値Ｋを算出し、空
燃比信号Voを補正して空燃比制御を実行する場
合であつても、酸素センサの劣化の程度によつて
は空燃比信号Voを正確に補正しきれないといつ
たことも考えられるので、上記ステツプ106で求
められた補正係数Ｋが１±20％の範囲内にない場
合には上記のように非燃料カツト運転時の空燃比
フイードバツク制御を禁止し、その旨を運転席に
表示するようにしてもよい。

次に上記実施例では酸素センサを固体電解質両
面に多孔質白金電極層を設けてなる２個の検出素
子を間隙を介して対向配設し、その間隙を排気の
流入が制限された閉鎖状室として構成したが、こ
の他にも、例えば閉鎖状室をセラミツクスあるい
は金属等の耐熱材によつて形成し、その一部に排
気の流入孔を形成すると共に壁面に一部を上記２
個の検出素子で形成するよう構成してもよい。

また上記の如く酸素濃淡電池素子の閉鎖状室と
は反対側の多孔質電極層を、排気と接触するよう
構成した酸素センサでは、リーン域での空燃比に
対応した空燃比信号しか得ることができないとい
つた不便から、酸素濃淡電池素子の閉鎖状室とは
反対側の多孔質白金電極層を大気に接触させ、閉
鎖状室内の酸素濃度が所定値になるようポンプ電
流を双方向に制御し、空燃比のリツチ域からリー
ン域にかけて全領域で直接状に変化する空燃比信
号を検出するようにしてもよく、このような酸素
センサであつても上記と同様の制御をすれば酸素
センサの劣化を良好に検知することができ、同様
の効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、第１の発明の内燃機関の空
燃比検出装置においては、内燃機関の燃料カツト
運転時にポンプ電流制御手段で用いられる設定電
圧を小さい値に変更する設定値変更手段と、その
時空燃比信号検出手段に検出された空燃比信号と
設定値とを比較して検出素子部の劣化を検知する
劣化検出手段と、を備えている。従つて内燃機関
の燃料カツト運転時に酸素ポンプ素子に流れるポ
ンプ電流が過大となるのを防止でき、しかも検出
素子部の劣化時に実行される空燃比のフイードバ
ツク制御の誤制御を防止できるようになる。

また第２の発明の内燃機関の空燃比検出装置に
おいては、上記設定値変更手段及び劣化検知手段
の他に、検出素子部劣化時に検出される空燃比信
号の補正係数を設定する補正係数設定手段を備え
ている。従つて閉鎖状室の排気流入孔の目づまり
や酸素ポンプ素子あるいは酸素濃淡電池素子自体
の劣化により、検出素子部が劣化した時であつて
も検出される空燃比信号を正確な値に補正するこ
とができ、空燃比のフイードバツク制御を精度よ
くそのまま続けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の構成を表わすブロツク
図、第２図は第２の発明の構成を表わすブロツク
図、第３図ないし第８図は第１及び第２の発明が
適用された空燃比検出装置の一実施例を示し、第
３図は本実施例の空燃比検出装置が搭載されたエ
ンジン及びその周辺機器を表わす概略系統図、第
４図は本実施例の酸素センサ４の構成及びその取
り付け状態を表わす断面図、第５図は酸素濃淡電
池素子を表わす斜視図、第６図は空燃比検出回路
を表わす電気回路図、第７図は酸素センサの劣化
検知処理を表わすフローチヤート、第８図は設定
電圧Vsの電圧値を説明するグラフである。 Ｍ１，３２……酸素濃淡電池素子、Ｍ２，３６
……酸素ポンプ素子、Ｍ３……閉鎖状室、Ｍ４…
…ポンプ電流制御手段、Ｍ５……空燃比信号検出
手段、Ｍ６……設定電圧変更手段、Ｍ７……劣化
検知手段、Ｍ８……補正係数設定手段、２０……
電子制御回路、４０……間隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素イオン電導性の固体電解質両面に、多孔
   性電極を配設してなる２個の検出素子部と、 少なくとも該２個の検出素子部を用い、排気の
   流入が制限された閉鎖状室と、 上記２個の検出素子部のうち、一方を酸素濃淡
   電池素子、他方を酸素ポンプ素子として用い、該
   酸素濃淡電池素子より発生される起電力が予め設
   定された設定電圧となるよう上記酸素ポンプ素子
   に流れるポンプ電流を制限するポンプ電流制御手
   段と、 該制御されたポンプ電流を検出し、空燃比信号
   を出力する空燃比信号検出手段と、 を備えた内燃機関の空燃比検出装置において、 当該内燃機関の燃料カツト運転中に、上記ポン
   プ電流制御手段で用いられる設定電圧を、非燃料
   カツト運転時より小さい値に変更する設定電圧変
   更手段と、 上記内燃機関の燃料カツト運転中に、上記空燃
   比信号検出手段より出力される空燃比信号と予め
   設定された設定値とを比較して、上記検出素子部
   の劣化を検知する劣化検知手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比検出
   装置。 ２ 酸素イオン電導性の固体電解質両面に、多孔
   性電極を配設してなる２個の検出素子部と、 少なくとも該２個の検出素子部を用い、排気の
   流入が制限された閉鎖状室と、 上記２個の検出素子部のうち、一方を酸素濃淡
   電池素子、他方を酸素ポンプ素子として用い、該
   酸素濃淡電池素子より発生される起電力が予め設
   定された設定電圧となるよう上記酸素ポンプ素子
   に流れるポンプ電流を制限するポンプ電流制御手
   段と、 該制御されたポンプ電流を検出し、空燃比信号
   を出力する空燃比信号検出手段と、 を備えた内燃機関の空燃比検出装置において、 当該内燃機関の燃料カツト運転中に、上記ポン
   プ電流制御手段で用いられる設定電圧を、非燃料
   カツト運転時より小さい値に変更する設定電圧変
   更手段と、 上記内燃機関の燃料カツト運転中に、上記空燃
   比信号検出手段より出力される空燃比信号と予め
   設定された設定値とを比較して、上記検出素子部
   の劣化を検知する劣化検知手段と、 該劣化検知手段にて上記検出素子部の劣化が検
   知された場合には、上記燃料カツト運転中に検出
   された空燃比信号と上記設定値とに基づき、非燃
   料カツト運転中に検出される空燃比信号の補正係
   数を設定する補正係数設定手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比検出
   装置。