JPS60230537A - 空燃比制御装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、エンジンの空燃比制御装置、詳しくは、酸素
センサを用いた空燃比のフィードバック制御装置に関す
る。

（従来技術） 近時、エンジンの吸入混合気の空燃比を精度よく目標値
に制御するために、排気系に酸素センサを設けて、空燃
比と相関関係をもつ排気中の酸素濃度に応じて燃料供給
量をフィードバンク制御している。

このような酸素センサとしては、例えば、本出願人が先
に特許出願した「空燃比検出方法」　（特開昭５６−８
９０５１号）に記載されたものがあり、第１図のように
示される。第１図において、１は酸素センサであり、酸
素センサ１は酸素濃度に応じて起電力を発生する一種の
酸素濃淡電池の原理を応用したものである。２はアルミ
ナ基板であり、アルミナ基板２上には内側電極（基準電
極）３が設けられている。内側電極３は酸素イオン伝導
性の固体電解質４で包持されており、この固体電解質４
を挾さんで内側電極３と対向する位置に外側電極（酸素
測定電極）５が積層されている。そして、これらアルミ
ナ基板２、内側電極３、固体電解質４および外側電極５
は酸素分子の拡散を制限する多孔質保護層６によって被
覆され□ており、アルミナ基板２内には固体電解質４の
活性を保つように適温に加熱するヒータ７が内蔵されて
いる。

内側電極３には流し込み電流Ｉｓが供給されており、こ
の流し込み電流Ｉｓは酸素イオンを移動させることによ
り内側電極３に基準酸素分圧Ｐａを発生させる。一方、
酸素電極における酸素分圧ｐｂは被測定ガスの有する酸
素分圧であり、これらの酸素分圧Ｐ　ａ　’−，Ｐ　ｂ
に基づいて両電極間に、 Ｅ＝　（ＲＴ／４Ｆ）　・ｊ！ｎ　（Ｐａ’／Ｐｂ）−
−−−−一■ 但し、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度、 Ｆ：ファラディ定数なるネルンストの式によって表わさ
れる起電力Ｅが発生する。この起電力Ｅは、所定の空燃
比を境として希薄側から過濃側に切り換ったとき、プラ
ス側へ大きく急変化し、その切り換り空燃比は前記流し
込み電流■Ｓの値により変化する。

そして、このような酸素センサ１を用いて、構成した空
燃比制御装置としては図示は略すが、前述した公報に開
示されている。この装置は目標空燃比において酸素セン
サ１の出力Ｖｓが急変化するように流し込み電流Ｉｓの
大きさを変えており、この出力Ｖｓの急変化に基づいて
空燃比を目標空燃比に制御している。

しかしながら、このような従来の空燃比制御装置にあっ
ては、酸素センサ出力を比較基準値と比較することによ
り、現在の空燃比が目標空燃比よリッチであるかリーン
であるかを判別して空燃比を制御する構成となっており
、目標からのずれの大きさを判別することができない。

したがって、ずれの程度に応じた補正割合で空燃比を制
御することができず応答性に欠けていた。

そこで、本発明の出願人は先に「空燃比制御装置」　（
特願昭５８−１９０１２９号参照）を出願しており、第
２図のように示される。第２図において、１は酸素セン
サであり、酸素センサ１は電流値検出回路１１に接続さ
れている。

電流値検出回路１１は酸素センサ出力Ｖｓが目標電圧Ｖ
ａ（酸素センサ出力■ｓの切り換り空燃比における急変
電圧の略中間値）となるように流し込み電流Ｉｓを供給
するとともに、この流し込み電流Ｉｓの値を検出して切
り換り空燃比を表す電圧信号Ｖｉを出力する。この電圧
信号Ｖｉは第３図に示すように空燃比（Ａ／Ｆ）に一義
的に対応している（以下、これらの関係をＶｉ−Ａ／Ｆ
特性という）。電圧信号Ｖｉは差動アンプ１２に入力さ
れており、差動アンプ１２にはさらに目標値設定手段１
３からの基準電圧Ｖｆが入力されている。目標値設定手
段１３は運転状態に応じて目標空燃比を設定し、この目
標空燃比に対応する基準電圧Ｖｆを出力する。差動アン
プ１２は電圧信号Ｖｉから基準電圧Ｖｆを減算して差値
Δ■（Δ＝Ｖｉ−Ｖｆ）を補正係数設定回路１４に出力
している。この差値ΔＶは現空燃比の目標空燃比からの
ずれの大きさを表して゛いる。補正係数設定回路１４は
積分回路により構成されており、差値ΔＶを所定の積分
定数で積分して空燃比を目標空燃比に補正する補正係数
αを演算している。なお、補正係数αは積分（■）制御
による演算に限らず、例えば微分（Ｄ）制御あるいは比
例（Ｐ）制御により演算してもよい。補正係数αは燃料
量補正回路１５に入力されており、燃料量補正回路１５
には、さらに燃料量演算回路１６から基本噴射量’ｒｐ
が入力されている。燃料量演算回路１６はエンジンの運
転状態、例えば吸入空気量Ｑａと回転数Ｎに基づいて基
本噴射量Ｔｐ　（Ｔｐ　＝Ｋ　−Ｑａ／Ｎ、但しに：定
数）を演算する。燃料量補正回路１５は基本噴射量’ｒ
ｐに補正係数αを乗じて最終噴射量Ｔｉを算出して燃料
供給手段１７に出力する。燃料供給手段１７は例えば、
エンジンの吸気管に取り付けられたインジェクタであり
、燃料量補正回路１５からの信号に基づいて作動し最終
噴射量Ｔｉの燃料をエンジンに供給する。

したがって、目標空燃比からのずれの大きさに基づいて
補正係数αが設定され、このずれの大きさに応じた速度
で空燃比が目標空燃比に制御される。

ところで、このような先願の空燃比制御装置にあっては
、多孔質保護層を拡散する酸素分子の拡散量を流し込み
電流Ｉｓの値、すなわち電圧信号Ｖｉとして検出し現空
燃比を判断する構成となっていたため、理論空燃比より
リーンな空燃比（以下、リーン空燃比という）にフィー
ドバック制御する場合には好適であるが、その他の空燃
比、例えば、理論空燃比あるいは理論空燃比よりリッチ
な空燃比（以下、リッチ空燃比という）に制御しようと
する場合には空燃比制御の精度が低下するおそれがある
。

すなわち、電圧信号Ｖｉは第３図に示すように、理論空
燃比やリッチ空燃比ではその値が小さくなっており、例
えば、雑音等の影響を受けやすく空燃比の検出精度が低
下する。したがって、このような電圧信号Ｖｉに基づい
て現空燃比の目標空燃比からのずれを判断すると、その
判断誤差が大きくなり空燃比制御の精度が低下する。ま
た、電圧信号Ｖｉは酸素分子の拡散量に対応しているこ
とから、空燃比の急激な変化に対して比較的応答性が遅
い。このため、例えば特に応答性や制御精度の高いこと
が要求される三元触媒を備えたエンジンに本装置を適用
して空燃比をフィードバック制御しようとする場合、適
応性に欠ける。

（発明の目的） そこで本発明は、酸素センサを、排気中の酸素濃度に対
応した空燃比で出力電圧の急変するセンサ部と、流し込
み電流により該センサ部の測定電極雰囲気を所定酸素濃
度に維持するともに所定空燃比でその両電極間の電圧（
ポンプ電圧）が急変するポンプ部と、で構成し、目標空
燃比の値に応じて流し込み電流あるいはポンプ電圧の値
を択一的に選択して空燃比を判断することにより、リッ
チ域からリーン域までの広範囲に亘る空燃比を連続して
精度よく検出するとともに、所定空燃比における応答性
と検出精度を高めて、空燃比制御の精度を向上させるこ
とを目的としている。

（発明の構成） 本発明による空燃比制御装置は、その全体構成図を第４
図に示すように、酸素イオン伝導性の固体電解質を挾さ
んで、一定酸素濃度の基準ガスに接する基準電極と酸素
層に接する測定電極とが配設され、両電極間の酸素分圧
比に応じた電圧を出力するセンサ部と、測定電極を覆い
測定電極の囲りに酸素層を画成するとともに該酸素層と
被測定ガスとの間の酸素分子の拡散量を制限する酸素層
画成部材と、ポンプ電極間に供給される流し込み電流の
値に応じて酸素層の酸素分圧を決定するポンプ部と、を
有する酸素センサと、前記センサ部の出力電圧が所定値
となるようにポンプ部に流し込み電流を供給するととも
に、この流し込み電流の値を検出する電流値検出手段と
、前記ポンプ電極間の電圧の値を検出するポンプ電圧検
出手段と、運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標
値設定手段と、目標空燃比の値に応じて電流値検出手段
あるいはポンプ電圧検出手段を択一的に選択する選択手
段と、選択手段および目標値設定手段の出力に基づいて
現空燃比の目標空燃比からのずれの大きさを演算する差
値演算手段と、差値演算手段の出力に基づいて空燃比を
フィードバック制御する空燃比制御手段と、を備えてお
り、所定空燃比における応答性と制御精度を高めるもの
である。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第５〜１０図は本発明の第１実施例を示す図である。ま
ず、構成を説明すると、第５図は酸素センサの分解斜視
図、第６図は酸素センサの断面図である。これらの図に
おいて、２１は電気絶縁性の高い平板状のアルミナ基板
であり、アルミナ基板２１の上面（図中上方の端面）に
はヒータ２２を挾さんで基準ガス導入板２３が積層され
る。基準ガス導入板上の上面には基準ガス導入溝２４が
形成されており、また基準ガス導入板上の上面側には平
板状の第１固体電解質２５、隔壁板２６および第２固体
電解質２７が略平行に順次積層される。第１、第２固体
電解質２５．２７は酸素イオン伝導性の酸化ジルコニウ
ム等を主成分としている。第１固体電解質部の上、下面
には何れも白金を主成分とする測定電極２８および基準
電極２９がそれぞれ印刷処理により積層されており、こ
れらの各電極２８．２９にはリード線３０．３１がそれ
ぞれ接続される。また、第２固体電解質汐の上、下面に
はそれぞれポンプ電極としてのポンプアノード３２およ
びポンプカソード３３が積層されており、これらの各電
極３２．３３にはそれぞれリード線３４．３５が接続さ
れる。基準ガス導入板２３と第１固体電解質２５は基準
ガス導入部３６を画成しており、基準ガス導入部３６に
は矢印ＡＩＲで示すように一定酸素濃度の基準ガス、本
実施例では大気が導かれる。

一方、第１固体電解質δ、隔壁板２６および第２固体電
解質２７は測定電極間を覆ってこの測定電極２８の囲り
に間隙部（酸素層）３７を画成する酸素層画成部材３８
を構成しており、この酸素層画成部材３８の第６図中左
方に符号ＧＡＳで示すように、被測定ガス、本実施例で
は排気が導かれる。なお、間隙部３７の間隔りは極めて
狭く、例えばＬ　’０．１　ｍｍ程度に設定される。酸
素層画成部材３８は排気中と間隙部３７との間における
単位時間当りの酸素分子の拡散量を規制している。

上記、第１固体電解質２５、測定電極舘および基準電極
２９はセンサ部３９を構成しており、第２固体電解質２
７、ポンプアノード３２およびポンプカソード３３はポ
ンプ部４０を構成している。したがって、センサ部３９
はその基準電極２９側が大気に接し、測定電極四側が間
隙部３７に接する（すなわち、酸素層画成部材３８を介
して排気に接する）こととなり、酸素濃淡電池を形成し
て両電極２８．２９間の酸素分圧比に応じた起電力Ｅを
発生する。この起電力Ｅはセンサ部３９の出力ＶＳとし
て外部に取り出される。また、ポンプ部４０には後述す
る電流値検出手段から流し込み電流（以下、ポンプ電流
という）ｉｐが供給されており、ポンプ電流Ｉｐはポン
プ電極３２．３３間を流れる。このとき、第２固体電解
質２７中をポンプ電流１ｐと逆方向に酸素イ芽ンが移動
し、その移動量はポンプ電流１ｐの値に比例する。

したがって、ポンプ部４０はポンプ電流Ｉｐの値に応じ
て排気と間隙部３７との間で酸素分子を移動させる（す
なわち、酸素ポンプ作用を行う）。

これらのセンサ部３９、ポンプ部４０、酸素層画成部材
３８および基準ガス導入板上は全体として酸素センサ４
１を構成している。なお、ヒータ２２は第１、第２固体
電解質５．２７を適温に加熱しそれらの活性を保ってい
る。

第７図は上記酸素センサ４１を使用した空燃比制御装置
の回路図である。第７図において第２図に示す回路と同
一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。

第７図において、酸素センサ４１はリード線３０．３１
．３４．３５を介して電流値検出手段５１に接続されて
おり、電流値検出手段５１は、例えば第８図に詳細を示
すように構成される。

第８図において、酸素センサ４１のポンプ部４０には電
流供給回路５２からポンプ電流ｒｐが供給されており、
このポンプ電流Ｉｐの値は電流値検出回路５３により検
出されている。電流値検出回路５３はオペアンプＯＰＩ
、ＯＰ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびコ
ンデンサＣ１により構成されており、ポンプ電流Ｉｐの
値を抵抗Ｒ１の両端間の電圧降下として検出し電圧信号
Ｖｉを出力している。この電圧信号Ｖｉはポンプ電流１
ｐが図中矢印ＩＬ方向に供給されるとき正の値、矢印Ｉ
Ｒ力方向供給されるとき負の値となる（なお、第６図参
照）。電流供給回路５２はオペアンプＯＰ３、トランジ
スタＱ１、Ｑ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、コンデンサＣ
２および抵抗Ｒ６により構成されており、差値検出回路
５４の出力ΔＶｓａの値に応じてポンプ電流１ｐの大き
さおよびその向きを制御している。すなわち、差値検出
回路５４はオペアンプＯＰ４、ＯＰ５、抵抗Ｒ７、Ｒ８
、Ｒ９、ＲＩＯ。

Ｒ１１、Ｒ１２により構成されており、センサ部３９の
出力電圧Ｖｓから目標電圧Ｖａを減算して差値ΔＶｓａ
（ΔＶｓａ＝Ｋ　（Ｖｓ−Ｖａ）　、但しＫは定数）を
電流供給回路５２に出力している。この目標電圧Ｖａは
、間隙部３７の酸素濃度が所定値に維持されているとき
のセンサ部出力Ｖｓの急変する電圧値の上限と下限の中
間値であり、電源電圧１５Ｖを抵抗Ｒ７、Ｒ８で分圧し
、例えば０．２Ｖという値に設定される。そして、セン
サ部出力Ｖｓは間隙部３７の酸素濃度に対応し、目標電
圧Ｖａは上記所定値に対応しているから、差値ΔＶｓａ
は間隙部３７における現酸素濃度の所定値からのずれの
大きさを表している。したがって、前記電流供給回路５
２は差値ΔＶｓａが零となるように、すなわちセンサ部
出力Ｖｓが目標電圧Ｖａと一致するようにトランジスタ
Ｑ１、Ｑ２およびダイオードＤＩ、Ｄ２によるコンプリ
メンタリ位相反転回路によりポンプ電流１ｐの大きさお
よび向きを制御する。上記電流供給回路５２、電流値検
出回路５３および差値検出回路５４は電流値検出回路団
を構成しており、本実施例ではこの電流値検出手段５５
がセンサ部３９の出力電圧Ｖｓが所定値（目標電圧Ｖａ
）となるようにポンプ部４０にポンプ電流１ｐを供給す
るとともに、このポンプ電流１ｐの値を検出して空燃比
を算出している。

再び第７図において、５６はポンプ電圧検出手段であり
、ポンプ電圧検出手段５６は差動アンプにより構成され
、ポンプ部４ｏの各電極３２．３３間の電圧（以下、ポ
ンプ電圧という）Ｖｐの値を検出している。電流値検出
手段５１およびポンプ電圧検出手段５６の各出力Ｖｔ、
Ｖｐは選択手段５７に入力されており、選択手段５７は
アナログスイッチ５日および選択信号発生回路５９によ
り構成されている。選択信号発生回路５９には目標値設
定手段１３からの基準電圧Ｖｆが入力、されており、選
択信号発生回路５９は目標空燃比の値に応じて（Ｈ）あ
るいは（Ｌ）レベルとなる選択信号Ｓｃをアナログスイ
ッチ５８に出方する。選択信号Ｓｃは目標空燃比が理論
空燃比に設定されているとき（Ｌ、）となり、理論空燃
比以外に設定されているとき（Ｈ）となる。選択信号Ｓ
ｃはアナログスイッチ５８に入力されており、アナログ
スイッチ５８は選択信号Ｓｃが（Ｈ）のとき電圧信号Ｖ
ｉを、（Ｌ）のときポンプ電圧Ｖｐを差値演算手段６０
に出力する。差値演算手段６゜は差動アンプ１２および
目標値変換回路６１により構成されており、目標値変換
回路６１は目標値設定手段１３からの基準電圧Ｖｆを上
記各電圧Ｖｉ、Ｖｐと比較可能な電圧レベルに変換して
いる。

差動アンプ１２にはアナログスイッチ５８からの出力（
ＶｉあるいＶｐ）および目標値変換回路６１からの出力
Ｖｆが入力される。したがうて、差値演算手段６０は目
標空燃比が理論空燃比に設定されているときポンプ電圧
ＶＰから基準電圧■ｆを減算し、理論空燃比以外に設定
されているとき電圧信号Ｖｉから基準電圧Ｖｆを減算し
て差値Δ■（ΔＶ＝Ｖｐ−ＶｆあるいはΔＶ＝Ｖ＊−Ｖ
ｆ）を空燃比制御手段６２に出力する。空燃比制御手段
６２は第２図に示したものと同様の機能を有する補正係
数設定回路１４、燃料量補正回路１５および燃料量演算
回路１６により構成されている。

次に作用を説明する。

一般に、拡散電流検出型の酸素センサは流し込み電流（
拡散電流）の酸素ポンプ作用によりセンサ部の各電極間
に所定の酸素濃度差を発生させ、そのときの流し込み電
流の値を被測定ガスの酸素濃度に一義的に対応させて、
酸素濃度を広範囲に検出するという原理に基づいている
。この場合、流し込み電流の値は所定の酸素濃度差を維
持するために必要なポンプエネルギの大きさを表してい
る。ところで、このようなポンプエネルギは、センサ部
の各電極が直接被測定ガスに接している場合、実際上か
なりの大きさが必要であることから、通常、センサ部の
一方の電極側に酸素分子の拡散を制限する制限部材（本
実施例では酸素層画成部材）を設けてポンプエネルギの
大きさを小さくして制御性や酸素センサの耐久性等を高
めている。しかしながら、制限部材を拡散する酸素分子
量の検出は時間的な遅れを伴うため応答性に欠け、また
その検出精度も高いものとはいえない。

そこで本実施例では、後述するように間隙部３７の酸素
分圧を理論空燃比に対応する値に維持するようにポンプ
電流１ｐを供給しているときポンプ電圧Ｖｐの値が理論
空燃比を境に急変するという特性と、この特性はいわゆ
る電圧検出型の酸素センサの出力特性と同様に応答性や
検出精度が高いという２点に着目して、目標空燃比の値
に応じてポンプ電流Ｉｐあるいはポンプ電圧Ｖｐを択一
的に選択して空燃比を判断することで、理論空燃比にお
ける応答性と検出精度を高めつつ、リッチからリーンま
での広範囲な空燃比を連続して検出し、空燃比制御の精
度を向上させている。

すなわち、Ｖｓ＝Ｖａとなるように酸素センサ４１にポ
ンプ電流１ｐを供給すると、ポンプ電流ｔｐの酸素ポン
プ作用により間隙部３７の酸素分圧が決定される。いま
、排気温度が１０００”Ｋであるとき、例えばＶａ＝５
００ｍＶに設定し゛間隙部３７の酸素分圧（測定電極間
の酸素分圧Ｐｂ）を理論空燃比に対応した値に維持しよ
うとする場合、その値Ｐｂは前述したネルンストの式■
によりめられＰ　ｂ　＝　０．２０６　Ｘ　１０　気圧
となる。このポンプ電流１ｐの値は間隙部３７の酸素分
圧ｐｂを理論空燃比に対応した上記所定値（Ｐ　ｂ　＝
０．２０６　ＸＩＯ気圧）に維持するために必要なポン
プエネルギの大きさを表しており、ポンプ電流Ｉｐの変
化は排気の酸素分圧、すなわち排気中の酸素濃度の変化
に対応したものとなる。そして、これら両者の関係は排
気中の酸素濃度を空燃比で表すと第９図に示すような■
ｐ−Ａ／Ｆ特性になり、ポンプ電流１ｐの値を電圧信号
Ｖｉとして検出することにより、空燃比を連続して測定
することができる。この電圧信号Ｖｉは、その大きさが
空燃比に対して緩やかに変化しており、理論空燃比で零
となる。なお、ポンプ電流ｘｐの値は理論空燃比よりリ
ーン域では排気中の一酸素分子０２の量に対応し、リッ
チ域では排気中のＣＯやＨＣ等の量（これらが酸素分子
０□に変換されるため）に対応したものとなり、理論空
燃比を境に流れる方向が反転する。したがって、第３図
に示した先願例に比してリッチ域の空燃比を精度よく検
出することができる。

一方、ポンプ電圧Ｖｐの値は間隙部３７と排気との間の
酸素分圧比に対応したものとなり、ポンプ電極３２．３
３間に発生する起電力Ｅ、すなわちネルンストの式■に
おいてＰａ＝排気中の酸素分圧、ｐｂ＝間隙部３７の酸
素分圧であるときの起電力Ｅを外部から測定して、次式
〇によって表される。

Ｖｐ＝Ｅ＋１ｐ−Ｒｐ−−・−・■ 但し、Ｒｐ：ポンプ部４０の内部抵抗、この場合、間隙
部３７の酸素分圧はポンプ部４０に供給されるポンプ電
流！ｐにより常に理論空燃圧、リーン域では約１０　気
圧程度なる。したがって、ポンプ電圧Ｖｐは第１０図に
示すように理′論空燃比を境にその大きさが急変したも
の（以下、第１０図に示す特性をＶｐ−Ａ／Ｆ特性とい
う）となり、その応答性は極めて速くかつ検出精度も高
い。これは、ポンプ部４０のポンプアノード３２が排気
に直接接しており、排気中の酸素濃度変化に対して即座
にかつ正確に反応するからである。

なお、ポンプ部４０の内部抵抗Ｒｐは温度依存性が高い
ため、ポンプ部４０の精密な温度制御を行わなければポ
ンプ電圧Ｖｐによる理論空燃比以外の空燃比判断は不向
きである。

選択手段５７は目標空燃比が理論空燃比以外に設定され
ているときには電圧信号Ｖｔを差値演算手段６０に出力
している。したがって、理論空燃比を除きリッチ域から
リーン域までの広範囲な空燃比を精度よく検出して、空
燃比を目標空燃比に精度よく制御することができる。

一方、選択手段５７は目標空燃比が理論空燃比に設定さ
れているときにはポンプ電圧Ｖｐを差値演算手段６０に
出力する。したがって、理論空燃比における応答性と検
出精度を高めて、空燃比を精度よく理論空燃比に制御す
ることができる。その結果、三元触媒を備えたエンジン
に本装置を適用した場合、例えば低速定常走行では空燃
比をリーン空燃比に制御して燃費の向上を図りつつ、必
要なときには応答性よくかつ高精度で空燃比を理論空燃
比にフィードバンク制御することができ、三元触媒の転
化率を高めて排気エミッションを低減させることができ
る。

第１１図は本発明の第２実施例を示す図であり、本実施
例は酸素センサの構造を変更したものである。第１１図
において、第１固体電解質５の上面側には隔壁板７１お
よび第２固体電解質７２が順次積層されており、第２固
体電解質７２には小孔７２ａが、また、隔壁板７１には
大きな矩形の貫通孔７１ａがそれぞれ形成されている。

貫通孔７１ａに対向する第２固体電解質７２の上、下面
にはそれぞれポンプ電極としてのポンプアノード７３お
よびポンプカソード７４が積層されており、これらの各
電極７３．７４は小孔７２ａと同一軸線上にそれぞれ小
孔７３ａ、７４ａが形成されるとともにリード線７５．
７６が接続される。第２固体電解質７２と隔壁板７１は
測定電極部を覆ってこの電極２８の囲りに空間部（酸素
層）７７を画成しており、第２固体電解質７２の図中上
方には符号ＧＡＳで示すように排気が導かれる。前記小
孔７２ａ〜７４ａは拡散孔７８を構成しており、拡散孔
７８は排気中と空間部７７を連通している。隔壁板７１
および第２固体電解質７２は酸素層画成部材７９を構成
しており、酸素層画成部材７９は排気中と空間部７７と
の間における単位時間当りの酸素分子の拡散量を規制し
ている。その他は第１実施例と同様である。

上記第２固体電解質７２、ポンプアノード７３およびポ
ンプカソード７４はポンプ部８０を構成しており、また
、ポンプ部８０、センサ部３９、酸素層画成部材７９お
よび基準ガス導入板上は全体として酸素センサ８１を構
成している。

したがって、本実施例においてはＶｓ＝Ｖａとなるよう
に供給されるポンプ電流１ｐにより空間部７７の酸素分
圧が理論空燃比に対応した値に維持される。その結果、
ポンプ電流ｈｐおよびポンプ電圧Ｖｐの値を検出するこ
とにより第１実施例と同様に理論空燃比における応答性
と検出精度を高めつつ、空燃比を精度よ（目標空燃比に
制御することができる。

（効果） 本発明によれば、所定空燃比における応答性と検出精度
を高めつつ空燃比をリッチ域からリーン域まで広範囲に
亘り精度よくフィードバンク制御することができ、特に
三元触媒を備えたエンジンへの適応性を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の酸素センサの断面図、第２．３図は先願
の空燃比制御装置を示す図であり、第２図はその回路構
成図、第３図はそのＶｉ−Ａ／Ｆ特性を示す図、第４図
は本発明の全体構成図、第５〜１０図は本発明の第１実
施例を示す図であり、第５図はその酸素センサの分解斜
視図、第６図はその酸素センサの断面図、第７１に′：
はその回路構成図、第８図はその電流値検出手段の詳細
な回路図、第９図はそのＶｉ−Ａ／Ｆ特性を示す図、第
１０図はそのＶｐ−Ａ／Ｆ特性を示す図、第１１図は本
発明の第２実施例を示すその酸素センサの断面図である
。 １３・−−−−一目標値設定手段、 ４１．８１−−−−−−酸素センサ、 ５１−−−一電流値検出手段、 ５６−−−−−ポンプ電圧検出手段、 ５７−−一選択手段、 ６０−−−−−一差値演算手段、 ６２−−−一空燃比制御手段。 代理人弁理士　有我軍一部 第１図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸素イオン伝導性の固体電解質を挾さんで、一定酸素濃
   度の基準ガスに接する基準電極と酸素層に接する測定電
   極とが配設され、両電極間の酸素分圧比に応じた電圧を
   出力するセンサ部と、測定電極を覆い測定電極の囲りに
   酸素層を画成するとともに該酸素層と被測定ガスとの間
   の酸素分子の拡散量を制限する酸素層画成部材と、ポン
   プ電極間に供給される流し込み電流の値に応じて酸素層
   の酸素分圧を決定するポンプ部と、を有する酸素センサ
   と、前記センサ部の出力電圧が所定値となるようにポン
   プ部に流し込み電流を供給するとともに、この流し込み
   電流の値を検出する電流値検出手段と、前記ポンプ電極
   間の電圧の値を検出するポンプ電圧検出手段と、運転状
   態に応じて目標空燃比を設定する目標値設定手段と、目
   標空燃比の値に応じて電流値検出手段あるいはポンプ電
   圧検出手段を択一的に選択する選択手段と、選択手段お
   よび目標値設定手段の出力に基づいて現空燃比の目標空
   燃比からのずれの大きさを演算する差値演算手段と、差
   値演算手段の出力に基づいて空燃比をフィードバック制
   御する空燃比制御手段と、を備えたことを特徴゛とする
   空燃比制御装置。