JPS6042367Y2 - 空燃比制御装置 - Google Patents

空燃比制御装置

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JPS6042367Y2
JPS6042367Y2 JP1979134084U JP13408479U JPS6042367Y2 JP S6042367 Y2 JPS6042367 Y2 JP S6042367Y2 JP 1979134084 U JP1979134084 U JP 1979134084U JP 13408479 U JP13408479 U JP 13408479U JP S6042367 Y2 JPS6042367 Y2 JP S6042367Y2
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健次 岡村
豊昭 中川
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日産自動車株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特にその
排気の酸素濃度から間接的に空燃比を検出するヒータ付
膜構造センサにおいて、その流し込み電流を供給する装
置の改良に関する。
機関の排気通路に三元触媒を配設して排気中の有害物質
を除去するようにしたものでは、三元触媒の転換効率が
理論空燃比の混合気の排気に対して最良となることから
、混合気が常に理論空燃比近傍となるように制御するの
が好ましい。
また、混合気の理論空燃比制御は機関出力、すなわち燃
費の面からも有利となる。
そこで、触媒上流の排気通路に酸素濃度を検出するセン
サを配設し、この検出信号から排気の燃焼以前の空燃比
を間接的に検知して、この検知信号に応じて燃料噴射量
をコントロールすることにより、混合気が常に理論空燃
比となるようにフィードバック制御するようにしたエン
ジンが従来から知られている。
このエンジンに用いるセンサとして種々のセンサが提案
されているが、その一つに例えば第１図に示すようなヒ
ータ付膜構造酸素センサがある。
（特開昭５３−３９７８吋） すなわち、上部アルミナ基板１と下部アルミナ基板２と
の間に白金線ヒータ３が埋め込まれて、ヒータを内装し
たセンサ素子部の基体４が形成されている。
この基板４の上には、センサ素子部本体５を構成する内
側白金電極６、固体電解質７、検出ガス側白金電極８と
が厚膜状（厚さ約２０ミクロン）に順次重ね合わされて
乗せられている。
これらの基板４と素子部本体５とはセンサ素子部を構威
し、その周囲は保護層９によって被覆されている。
また、白金電極６，８にはそれぞれリード線１０．１１
が接続しており、白金線ヒータ３にはリード線１２．１
３が接続している。
これらリード線のうちリード線１１と１３とは途中で接
続されて、アース側共通線としてリード線１４によって
取り出されている。
したがって、リード線１０，１４がセンサ端子を、リー
ド線１２，１４がヒータ端子を構成する。
以上のような構成をもつ酸素センサは、内側白金電極６
付近に存在する酸素の濃度と、検出ガス側白金電極８付
近に存在する酸素の濃度との比率に応じて、出力端子す
なわちリード線１０．１４間に起電力を発生する。
ところで、周囲の保護層９は、気体分子が支障なく通過
しうる程度の孔を無数に有しており、このためこのセン
サを被検出ガス中にさらすと、検出ガス側白金電極８付
近には被検出ガスが導入される。
したがって、内側白金電極６付近の酸素濃度を基準値と
して常に一定に保つようにすれば、被検出ガス中の酸素
濃度に応じた起電力が得られ、その酸素濃度を検出でき
る。
これを達成するため、リード線１０．１４を介して、内
側白金電極６から固体電解質７を経て検出ガス側白金電
極８へ向かって一定の電流を流し込み、白金電極８にト
ラップされた陰イオンである酸素イオンを固体電解質７
を経て内側白金電極６へ一定の率で送り込んで、固体電
解質７の活性の度合に応じて白金電極６付近から自然と
センサ外部などへ逃げ出す酸素量を相殺して、この電極
６付近の酸素濃度を常に一定の基準値に保つようにして
いる。
なお、このセンサを良好に作動させるためには、センサ
素子部本体５を比較的高い所定の温度に保持する必要が
あり、このため通常はヒータ３によってこの素子部本体
５を加熱するようにしている。
このセンサに一定の電流を流し込む装置として、従来は
第２図に示すようなものが使用されている。
すなわち、センサ１５への電流は、抵抗１６゜トランジ
スタ１７．抵抗１８を経て供給されている。
そしてこの電流は抵抗１６による電圧降下として比較器
１９によって常に検知されており、例えばこの電流が一
定の目標値よりも減少すると、比較器１９がトランジス
タ１７をコントールしてこの電流をふやし、逆に目標値
よりも増加するとこの電流をへらすので、このセンサ１
５への流し込み電流が常に一定に保たれるのである。
ところで、このようなセンサや流し込み電流を供給する
装置を介して、空燃比制御を行う前述のエンジンでは、
無駄な燃料消費を抑えるために、急減速時などには通常
燃料の供給をカットするようにしている。
しかしながら、この燃料カット時（もちろんこの時には
空燃比制御は解除されている）などにおいては、排気中
の酸素濃度が相対的に上昇するとともに、排気温度に伴
ってセンサ内部の固体電解質７の温度が低下し、その活
性が弱まる。
この結果、同一の流し込み電流であっても、自然と拡散
して逃げ出す酸素量に比べて内側白金電極６に送り込ま
れる酸素イオンの量が増加し、この電極付近の酸素濃度
が基準値を越えて上昇する。
そして、この酸素濃度が極端に上昇して、内側白金電極
６付近の酸素分圧が著しく上昇した場合には、センサ自
体の機械的な破壊を招く。
本考案は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、燃料カット信号などに基づいて、内側白金電極
付近の酸素分圧が上昇する運転状態においては、センサ
への流し込み電流を低減して、内側白金電極付近に送り
込む酸素イオンの量を減らすことにより、内側白金電極
付近の酸素分圧の上昇を抑制するようにした装置を得る
ことを目的とする。
以下図面によって説明する。
第３図は本考案の実施例の要部である流し込み電流供給
装置を示す回路図である。
図において、２１は機関の排気通路に配設された第１図
と同様の酸素濃度センサ、２２は比較器、２３．２４は
トランジスタ、１５〜３０は抵抗である。
３１はセンサ２１の温度が低下したりあるいは排気中の
酸素濃度が相対的に上昇したりして、センサ内部の内側
白金電極付近の酸素分圧が著しく上昇する恐れのある運
転状態を検出する手段である。
基本的にはこの検出手段３１は、燃料噴射パルス幅、吸
入空気量１、吸入負圧、空燃比制御信号等を検出して空
燃比制御信号から制御目標値である理論空燃比よりも混
合気が希薄となる運転状態や燃料カットする運転状態を
検出して、間接的に排気中の酸素濃度が相対的に上昇す
る状態を検知したり、あるいは排温センサを介してセン
サ周囲の温度が低下しセンサ内部の固体電解質の活性が
弱まる運転状態（例えば２５０°Ｃ〜３００℃）を検知
する。
通常は、センサ２１への流し込み電流を抵抗２５による
電圧降下として感知する比較器２２が、逆の降下した電
圧値と、分圧抵抗２７．２８． ２９で与えられる一定
の基準値とを比較して、その電圧降下値すなわち流し込
み電流が常に一定の基準値となるように、トランジスタ
２３のベース電流をコントロールする。
例えば、上記の降下した電圧値が基準値を越えて、流し
込み電流が減少した場合には、比較器２２がベース電流
をふやして流し込み電流の減少を抑え、逆の場合にはベ
ース電流を低減して流し込み電流の増大を抑えて、流し
込み電流を一定の値に保持する。
一方、センサ内部の内側白金電極付近の酸素分圧が著し
く上昇する恐れのある運転状態、例えば燃料カット状態
では、検出手段３１がトランジスタ２４をＯＮにし、抵
抗２７を短絡するので、比較器２２への基準電圧値が上
昇する。
この結果、この基準値と比較される抵抗２５によって降
下した電圧値が上昇するように、逆に言えば抵抗２５に
よる電圧降下が減少するように、比較器２２などを介し
て流し込み電流が低減される。
したがって、この場合にセンサ内部の内側白金電極に送
り込まれる酸素イオンの量が絞られて、該電極付近の酸
素分圧の上昇が抑えられる。
尚、本考案は電流の流し出し型にも、特性を変えること
によって、同様に適用できる。
以上のように、本考案によれば、センサ内部の内側白金
電極付近の酸素分圧が著しく上昇する恐れのある運転状
態、例えば燃料カット状態では、センサへの流し込み電
流が低減され、センサ内部の内側白金電極に送り込まれ
る酸素イオンの量が絞られるので、該電極付近の酸素分
圧の上昇が抑制される。
したがって、この酸素分圧が極端に上昇して、センサ本
体が機械的に破壊されるといった事態を未然に回避でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は酸素濃度センサを示す概略的な断面図、第２図
は従来の流し込み電流供給装置を示す回路図、第３図は
本考案の実施例の要部を示す回路図である。 ５・・・・・・センサ素子部本体、６・・・・・・内側
白金電極、７・・・・・・固体電解質、８・・・・・・
検出ガス側白金電極、２１・・・・・・センサ、２２・
・・・・・比較器、２３，２４・・・・・・トランジス
タ、２５，２６，２７，２８゜２９．３０・・・・・・
・・・抵抗、３１・・・・・・運転状態検出手段。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 内部にヒータを埋め込んだ基板と、この基板の上面に各
    々内側電極、固体電解質、外側検出電極を順次積層して
    形成したセンサ素子部本体と、この内側電極と外側検出
    電極との間に一定の電流を流し込む手段とから構威され
    たヒータ付き模型構造センサを備え、このヒータ付き模
    型構造センサを介して検出した機関の排気中の酸素濃度
    に応じて空燃比を目標値にフィードバック制御する装置
    において、排温が相対的に低下あるいは空燃比が目標値
    よりも希薄となる運転状態のいずれかを検出する手段と
    、該運転状態を検出した時に上記流し込み電流を低減す
    る手段とを設けたことを特徴とする空燃比制御装置。
JP1979134084U 1979-09-28 1979-09-28 空燃比制御装置 Expired JPS6042367Y2 (ja)

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GB (1) GB2059645B (ja)

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