KR910008589B1

KR910008589B1 - 공연비 검출장치

Info

Publication number: KR910008589B1
Application number: KR1019870004449A
Authority: KR
Inventors: 마사유끼 미끼; 세이꼬오 스즈끼
Original assignee: 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼; 미다 가쓰시게
Priority date: 1986-05-08
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1991-10-19
Also published as: JPS62261953A; DE3715461A1; KR870011470A; DE3715461C2; JPH0697220B2; US4803866A

Abstract

내용 없음.

Description

공연비 검출장치

제1도는 본 발명의 기본회로 구성도.

제2도a는 본 발명에 이용된 저부관형 공연비 검출셀의 개략구성도.

제2도b는 후막공정과 박막공정으로 만들어진 프레이트형 공연비 검출셀의 개략구성도.

제3도는 공연비 검출셀의 여기전압에 대하여 펌프전류에 따른 온도를 보이는 특성도.

제4도는 공연비 검출셀의 온도에 대한 내부저항의 특성도.

제5도는 배기가스의 온도에 대한 츨력전압의 특성도.

제6도는 제1도의 기본회로의 한 예로서 공연비 검출셀의 온도제어를 모든 공연비영역에서 할 수 있는 회로도.

제7도는 기전력제어 가변형 공연비 검출기의 한 회로도.

제8도 및 9도는 본 발명의 응용예를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 공연비 검출셀 3, 3' : 히터

4 : 제어시간 발생기 11, 11' : 지르코니아고체전해질

12, 12', 13, 13' : 백금전극 14, 14' : 가스확산저항체

본 발명은 연소제어조작에 이용되는 공연비 센서에 관한 것으로, 특히 공연비센서의 온도을 조절하는 데에 적절히 이용되는 공연비 검출장치에 관한 것이다.

종래의 배기가스에 있는 가스성분에서 공연비를 검출하기 위한 공연비센서는 예를 들면 1977년 6월 9일자 일본국 특허공개 제69690호 공보에 기재된 "감시된 가스환경에서 초기설정된 가스성분의 부분압력 측정장치"와 1978년 6월 13일자 일본국 특허공개 제66292호 공보에 기재된 "가연성물질 센서"가 있고, 여기에서는 일정 또는 가변전압을 공연비 검출셀에 인가하여 이때 얻어진 전류치에 의거하여 공연비를 검출하는 것이다. 이들 공연비센서는 주로 온도에 좌우되기 때문에 센서들을 고온에서 사용할 필요가 있다. 공연비 센서의 온도 제어방법은 전압을 인가하는 방법으로 여기에서는 교류성분을 직류전압에 중첩시켜 전압을 검출셀에 인가하고 교류성분으로부터 온도의존 정보에 의거하여 온도를 제어하는 방법이고, 다른 방법은 1982년 11월 18일자 일본국 특허공개 제187646호 공보에 기재된 "한계전류산드 또는 산소산드의 온도측정장치 및 방법"과 1982년 11월 27일자 일본국 특허공개 제192852호 공보에 기재된 "온도제어된 한계전류형 산소농도검출기"에서와 같이 교류성분에 의거하여 검출셀의 내부저항을 검출하고 내부저항에 의거하여 제어하는 것이다. 1982년 11월 27일자 일본국 특허공개 제192849호 공보에 기재된 "한계 전류형 산소농도 검출기를 보정하는 출력온도측정"에는 한계전류를 측정하기 위해 검출셀에 전압을 인가하는 단계와 내부저항을 결정하는 단계가 반복적으로 행해지는 방법이 기술된다. 이 방법에서 신호처리는 온도보정계수를 구한 다음 연산하는 것이다.

그러나 종래의 공연비센서에 있어서 공연비의 검출과 온도정보의 취득이 각각 직류성분과 교류성분에 의거하여 행해지기 때문에 공연비센서로부터 공연비 출력을 얻기 위해 직류성분에 중첩된 교류성분은 직류성분과 분리될 필요가 있었다. 이 때문에 특별한 신호처리기 또는 연산요소를 필요로 한다.

1982년 10월 8일자 일본국 특허공개 제163862호 공보에 기재된 "산소농도 센서용 검출회로"에는 검출셀의 내부저항에 의거하여 검출셀이 일반적으로 조절될 가능성을 나타내는 신호를 출력하고 검출회로부터 수납한 신호를 출력하는 회로 구조체가 있다. 그러나 검출셀의 온도제어는 종래회로에 개시되지 않았다.

본 발명의 목적은 직류성분만으로 공연비의 검출 및 온도조절이 가능하고, 특별한 신호처리가 없이 전자전도 영역에 돌입시 출력발진을 방지하고, 검출셀의 내부저항에 근거하여 공연비검출의 정밀도 저하를 방지할 수 있는 공연비 검출장치를 제공하는 것이다.

이후의 설명으로부터 명확히 이해할 수 있는 본 발명에 따라서 브릿지회로의 한 아암에서 공연비 검출셀의 기전력을 이용하는 브릿지회로가 형성되고, 공연비검출셀에 포함된 히터는 브릿지회로의 출력단자에서 전위치에 의거하여 제어되며, 이에 의해 공연비검출셀의 온도를 초기 설정레벨로 조절한다. 이 구조에 따라 공연비검출셀의 내부저항으로 인한 전압강하에 의한 검출밀도의 감소와, 출력발진의 발생등이 방지될 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

제1도에서 1은 공연비검출셀, A1, A2, A3는 차동증폭기, SW1,SW2는 전기적으로 온·오프하는 스위치, R1, R2, R3, r2은 저항기, C1, C2는 콘덴서, 3은 히터, 4는 제어시간 발생기, e는 기전력제어치, Vpc는 전위그라운드, Tr은 트랜지스터, Vo는 출력전압이다.

제2도에서 11,11'는 지르코니아 고체전해질, 12,12'는 대기에 접하는 백금전극, 13,13'는 배기사스에 접하는 백금전극, 14,14'는 가스확산 저항체, 3,3'는 내장 히터이고, 본 발명에서 어떤형의 검출셀의 부품도 사용할 수 있다. 공연비의 검출은 지르코니아 고체전해질의 산호펌프현상과 기전력특성을 이용하는 것이다.

공연비검출(1)에서 점차적인 기력력(E)은 λ=1의 라인의 일측에 있는 희박지역(과도한 공기비λ＞1)에서 실질적으로 영볼트를 가지며, 라인의 타측에 있는 농후지역(λ＜1)에서 약1볼트를 가지고, 이것은 다음의 내론스트방정(1)으로 잘알 수 있다.

여기서 F는 패러디상수이고, R은 가스 상수이며, T는 절대온도이고, Pa는 대기중의 산소농도이며, Pe는 배기가스측 전극 경계면의 산소농도이다. 이 경우에 대한 화학반응식은 다음과 같다.

따라서 배기가스측 전극경계면에서 산소농도는 초기 설정된 기전력(E)(바람직하게 0.5V)이 λ의 모든 영역에서 발생하도록 제어된다. 즉 산소펌프현상에 의해 배기가스측 전극경계면에 있는 산소는 λ＞-1인 경우에 대기로 방출되어 산소농도가 감소되며, 반대로 λ＜ 1인 경우에 산소는 대기로부터 이 경계면에 주입되어 산소농도가 증가되어서 공연비 검출셀의 기전력(E)은 일정하게 제어된다. 따라서 배기가스에 있는 산소농도는 기전력(E)을 초기 설정한 레벨로 유지하는 데에 필요한 산소주입량과 산소방출량에 대응한 펌프 전류량에 의거하여 결정될 수 있다. λ＞1과 λ＜1에서 펌프전류의 극성이 서로에 역이 된다. 즉 λ＞1인 경우에 정의 펌프전류량(Ip)이 얻어지고, λ＜1인 경우에 부의 펌프전류량(Ip)이 얻어진다.

제1도에 있어서, 제어시간 발생기(4)는 공연비검출셀(1)의 기전력을 측정하기 위해 시간영역에서 하이레벨인 기전력측정시간 (te)신호와, 공연비검출 및 히터제어를 위해 시간영역에서 하이레벨인 제어신간(tp)신호를 출력한다. te가 하이레벨일 때 tp는 로우레벨이고 te가 로우레벨일 때 tp는 하이레벨이다.

자동차용 전압원은 약 14V이고, 정·부 펌프전류는 본 발명에 이용된 센서를 통하여 통전되므로 어스레벨보다 더 높은 가상그라운드가 필요하게 된다. 따라서 공연비 검출셀의 배기측 전극인 음극은 어스레벨 보다 더 높은 전위그라운드로 될 필요가 있다. 공연비검출셀(1)은 도면상에 나타내지 않은 내부저항(r)과 기전력(E)의 직렬회로로 이루어진 등가회로에 의해 전기적으로 나타낼 수 있다.

te가 하이레벨이고 tp가 로우레벨일 때 SW2는 온으로되고 SW1은 오프로되며, 공연비검출셀(1)의 펌프전류는 중단된다. 따라서 기전력(E)과 전위그라운드(V_PG)의 합, 즉 전위(E＋V_PG)는 검출셀(1)의 양극에서 발생되어 샘플/홀드회로(이하에서 S/H 회로라 함)에 유지되고, R3, C2, A1으로 구성된 적분기에 입력된다.

tp가 하이레벨이고 te가 로우레벨일 때, SW1은 온으로 되며 SW2는 오프로 된다. 적분기에서 S/H회로에 있는 홀드치(Vs)와 기전력제어치(e)는 이들사이의 차이에 의거하여 공연비검출셀(1)을 통하여 펌프전류의 통전량을 서로 조절한다. 이 제어조작이 반복될 때 홀드치는 Vs=e로 되도록 제어되며, 배기가스에 있는 산소농도 즉 공연비는 이때의 펌프전류(Ip)의 한계전류량에 따라 결정된다. 물론, 기전력제어치(e)는 V_PG를 더함으로서 결정된 레벨로 정해지는 것이 필요하다.

이제 공연비 검출셀의 온도제어에 대해 설명한다.

본 실시예에서 공연비의 검출은 상기 설명된 지르코니아 고체전해질의 산소펌프현상을 이용하여 행해진다. 따라서 지르코니아의 내부저항이 감소될 필요가 있다. 즉 지르코니아 내장히터에 의해 일정한 고온으로 가열될 필요가 있다.

이 필요조건을 충족시키기 위해, 스위치(SW2), 콘덴서(C1) 및 차동증폭기(A2)로 구성된 S/H회로는 공연비검출셀(1)과 펌프전류(Ip), 검출저항기(R1)에 병렬로 있는 온도설정저항기(r2)와 로드저항기(R2)로 구성된 브릿지회로에 연결되며, 내장히터는 브릿지회로가 평형으로 되도록 차동증폭기(A3)에 의해 제어된다.

펌프전류(Ip)가 히터의 온도를 높게 제어하는 제어시간(tp)의 신호레벨로 통전될 때 SW1과 SW2는 각각 온과 오프로 된다. 이때 공연비검출셀의 양극측단자 전압(V_PG)은 다음식으로 표현된다.

V_L=V_PG+I_p·r+E...............................(3)

(3)식으로 명확히 알수 있는 바와 같이 공연비검출셀의 두단자 전압은 Ip에 의해 강하되며, 기전력 성분으로 구성되므로 공연비검출셀(1)의 맞은편에 있는 브릿지의 일측은 또한 Ip·r과 E에 대응하는 성분이 필요하다. 따라서 r대응하는 r2와, E대응하는 W/H 회로의 출력(Vs)를 제공할 필요가 있다.

차동증폭기(A3)의 정의 입력단자 전압과 부의 입력단자 전압을 각각 e⁺와 e^-라고 하자, 이에 따라 다음식을 얻을 수 있다.

(4),(5)식은 차동증폭기(A3)의 안정조건으로부터 다음식으로 표시된다.

따라서 (6)식을 정리하면

따라서 브릿지회로의 평형조건이 성립한다. 그러므로 내장히터(3)에 공급된 전류의 전류치가(7)식이 성립되도록 트랜지스터(Tr)에 의해 조절된다면, 제4도에 보인 공연비 검출셀(1)의 내부저항(r)은 온도설정저항(r2)과 같게되며, 이에 의해 공연비검출셀(1)의 온도 조절이 가능하게 된다.

제3도에서 펌프전류(Ip)가 포화된 한계전류는 온도에 따라 변한다. 따라서 공연비검출셀(1)은 고온의 일정온도로 가열제어될 필요가 있다.

제5도에서 실선은 출력전압과 배기가스온도 사이의 관계를 나타내며, 이 관계는 공연비검출셀의 온도가 고온의 일정온도로 조절되는 경우에 결정되고, 파선은 온도조절이 행해지지 않는 경우에 결정되는 유사한 관계를 나타낸다. 도면은 안정출력 전압이 약100℃보다 더 큰 배기가스 온도에서 얻어질 수 있다는 것을 보여준다.

자동차의 공연비영역은 λ=1라인의 일측에 있는 λ＞1의 희박영역과 라인의 타측에 있는 λ＜1의 농후영역으로 구성되고, 펌프전류(Ip)의 극성은 상술한 바와 같이 이들 영역에서 역전된다. 따라서 모든 공연비영역에서 온도를 안정하게 제어하기 위해 제1도에 도시한 차동증폭기(A₃)로 두입력 신호(e⁺), (e^-)는 제6도에 도시한 바와 같이 λ=1라인의 양측에서 전환되어야 한다. 제1도에서 r＞r₂이면 공연비검출셀(1)의 온도가 낮아서 검출셀(1)은 내장히터에 의해 가열될 필요가 있다. 희박영역에 있는 펌프전류(Ip)는 Vo에서부터 V_PG로 통전된다. 따라서 브릿지회로로부터의 출력(e^-), (e^-)은 e⁺＞ e^-로 되며, 차동증폭기(A₃)는 하이레벨의 출력신호를 발생하고, 전기적 전류는 히터로 공급되어 셀(1)을 가열하게 한다. 역으로 농후영역에 있는 펌프전류(Ip)는 V_PG에서부터 Vo로 통전된다. 따라서 r＞r₂일때 브릿지회로로부터의 출력(e⁺), (e^-)은 e⁺＜ e^-로 되어서 셀(1)의 가열이 행해질 수 없다. 이것은 농후영역에서 차동증폭기(A₃)로의 입력의 극성을 역전하기 위한 역전수단을 제공하는 것을 필요하게 한다.

제1도에 도시한 온도제어유닛은 희박영역에서만 공연비를 검출하도록 되어 있고, 모든 공연비영역에서 온도를 제어하는데 사용하는 것은 적절치 못하다. 제6도에 있는 실시예는 상술한 실시예와는 달리 차동증폭기(A₃)에의 입력의 극성을 역전하기 위한 역전수단으로써 스위치를 이용하는 것이 아니고, 온도제어를 연속적으로 할 수 있도록 형성되어 있다.

제6도에서 B1, B2, B3, B4는 오픈콜렉터형 비교기이고, D1, D2는 다이오드이며, Rs1, Rs2, Rb, Ra는 저항기이고, 그외의 다른 부분은 제1도에 나타낸 부호와 동일한 것을 가르킨다. 온도제어조작을 제외하고 제6도의 실시예에 있는 조작은 상술한 것과 동일하므로 이것의 조작설명은 생략한다.

브릿지회로로 부터의 출력신호(e⁺), (e^-)가 농후 및 희박영역에서 전환될 때, 비교기(B1),(B2)가 사용된다. 비교기(B1),(B2)는 신호(e⁺), (e^-)의 레벨에 따라 "하이" 또는 "로우"신호를 출력한다.

비교기(B3),(B4)에서 λ=1일 때 얻어진 Vo의 값에 대응하는 vref는 일측 입력단자로 입력되며, Vo의 값은 타측 입력단자로 입력된다. Vo의 입력신호의 레벨에 따라, "하이" 또는 "로우" 신호는 비교기(B3), (B4)의 출력단자에서 출력된다. "하이"신호가 비교기(B3)에서 출력될 때 λ＞1이고, 역으로 "하이"신호가 비교기(B4)에서 출력될 때 λ＜1이다.

따라서 비교기(B1),(B3)와 저항기(R_S1)구성된 논리곱회로와, 비교기 (B2), (B4)와 저항기(R_S2)로 구성된 논리곱터가 형성된다. 이들 논리곱회로롤 부터의 출력레벨은 B1과 B3가 회박영역에서 "하이"로 될 때 또는 B2와 B4가 농후영역에서 "하이"로 될 때 "하이"로 된다.

D1,D2 ,Tr 로 구성된 논리합회로는 두논리곱회로중의 하나가 "하이"로 될 때 히터(3)에 전류를 공급하도록 되어 있어 공연비검출셀(1)을 가열한다. 역으로 두논리곱회로중의 하나가 "로우"레벨에 있을 때 히터(3)에 전류공급은 차단된다.

이들 조작이 반복되어 히터(3)가 가열 및 냉각된다(이 경우에는 자연 냉열됨). 따라서 내부저항 즉 공연비검울셀(1)의 온도는 일정레벨로 제어된다.

상기 구성에 따라, 온도제어조작이 모든 공연비 영역에서 연속적으로 행해질수 있다.

상술한 방법은 기전력제어치(e)가 일정하게 유지되는 경우에 행해진다. 만일 e가 가변으로된다면 공연비검출셀(1)의 온도는 로우레벨로 제어되면, 히터에 필요한 전력감소와 저온조작 효율의 증진이 효과적으로 될 수 있다.

제7도에서 기전력제어치를 가변으로 제어하기 위해서 저항기(R10), (R20), (R30), (R40), (R50), (R60)와 차동증폭기(A4)를 부가하는 것이 좋다. 이들 부품의 조작이외의 조작은 제 1도 및 6도를 참고하여 상기 셜명한 것과 동일하므로 편의상 설명을 생략한다.

저항기(R10),(R20)에 의해 과도한 공기비(λ)에 따라 변하는 출력전압(Vo)을 나누어서 얻어지는 기전력제어치(e')는 R30-R60과 A4로 이루어진 가산기의 일측 입력단자로 입력된다. V_PG의 값이 타측 입력단자로 입력될 때 이때의 차동증폭기(A4)로부터의 출력, 즉 기전력체어치(e)는 다음식으로 표현된다.

여기서 R100=R30=R40=R60

따라서 R50=R100이라면 e=V_PG+e'이고, e'만이 Vo에 따라 변한다. 그러므로 기전력제어치(e)는 실질적으로 변한다. 이때 기전력제어치(e')는 λ=0.5일 때 약 0.2-0.3v 로 설정되며, λ=1.5 일 때 약 0.6-0.7v로 설정된다. 제7도에 도시한 회로는 배기가스의 공연비를 결정하는 데에 바람직하게 이용되며, 배기가스에 있는 공기량은 예를 들면 엔진에의 연료공급 차단후에 배기가스로 흐르는 공기 때문에 일시적으로 증가된다.

제8도에 도시한 플레이트형 히트 내장의 공연비 검출셀은 히터와 셀부재를 단일로 조합하여 형성되며, 온도제어방법과 회로구조체를 간단화할수 있고, 이에 따라 검출셀은 소형화 될 수 있다. 제 8도에 도시한 요소(3), (11), (12), (13), (14)는 제2도에 도시한 요소(3'), (11'), (12'), (13'), (14')와 각각 대응한다.

이들 요소중, 히터(3)는 예를 들어 백금히터로 구성된다. 따라서 백금에 의한 히터(3)의 저항치(RH)에 의존하여 온도가 결정된다면, 브릿지회로는 도면에 도시한 저항기(R1),(R2),(r₂)로 형성되고, 이 회로는 차동증폭기(A₃)와 트랜지스터(Tr)에 의해 제어될 수 있어 다음식으로 표현되는 평형상태가 충족된다.

따라서, 기전력이 인가되므로 본 발명에 따라 변형된 브릿지회로를 형성할 필요가 없다. 이것으로 회로가 단순화되며, 열 방사율이 최소화되고, 검출정밀도가 쉽게 증진된다.

제9도에서 R100, R200은 저항기이고 A6, A7은 차동증폭기이며, 그외의 다른 부분은 제8도에 도시한 것과 동일부분에 대해 같은 부호 및 문자로 한다,

이 방법에서 히터전류(I_H)는 트랜지스터(Tr)를 통하여 저항기(R1)와 히터(3)로 공급되어서 저항기(R1)에서 전압강화와 히터(3)에서 전압강하가 동일해진다. R_H가 제어될 히터(3)의 저항치와 같다고하면, R1과 R_H에서 전압강화(V_R1),(V_RH) 다음식으로 표현된다.

V_R1=I_H·R₁..........................(10) V_RH=I_H·R_H...................(11)

차동증폭기(A7)에서, V_R1이 검출되고, 제어조작이 행해지므로 식(10),(11)은 A6에서 같게된다. 동시에, V_R1은 V_RH와 같게된다. 그러므로 R₁, R_H는 히터전류(I_H)에 관계없이 제어되어 같게된다.

따라서 바람직한 R_H와 같은 저항치(R₁)는 백금히터(3)의 저항치(R_H)에 따른 온도에 의거하여 설정될 수 있다. R₁에서 열발생을 방지하기 위해, R₁은 차동증폭기(A7)의 이득을 적절히 증가시키도록 작게 설정된다. 그 결과 제8도의 실시예에 대한 설명과 같은 효과를 얻을 수 있다.

Claims

자동차의 배기가스 성분으로부터 공연비를 검출하는 공연비 검출셀(1)과; 상기 검출셀(1)과 전원(Vo)사이에 직렬로 연결된 전류검출저항치(R₁) 및 스위칭요소(SW)와; 상기 스위칭요소가 턴 오프될때 상기 검출셀(1)로부터 출력전압을 샘플홀딩하는 샘플 홀들회로(SW₂,C₁,A₂)와, 상기 샘플홀드회로로 부터의 출력과 기전력 제어치(e)를 비교하기위한 비교기수단(A₁)과; 상기 샘플홀드회로의 출력단자와 상기 스위칭 요소간에 직렬로 연결된 온도 설정저항기(r₂) 및 로드저항기(R₂)와 ;상기 검출셀과 전류검출저항기의 교점 그리고 상기 온도 설정 저항기와 상기 로드 저항기의 노드로 부터의 각각의 전압(e⁺,e^-)을 공급받는 차동증폭기(A₃)로 이루어진 공연비 검출장치에 있어서, 상기 검출셀의 음극에 연결된 전위 그라운드(V_PG)와 상기 차동증폭기로 부터의 출력에 의거하여 상기 검출셀에 포함된 히터로 흐르는 전류를 제어하여 소정의 레벨로 상기 검출셀의 내부저항(r)을 제어하기 위한 수단(Tr)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 전원의 전압이 상기 비교기수단의 출력단자로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제2항에 있어서, 상기 차동증폭기는 상기 전압레벨에 따라 "하이" 또는 "로우"신호를 출력하도록 구성되고, 상기 전압에 상보적으로 연결된 두 개의 비교기(B₁,B₂)으로 된 제1그룹과; 과도 공기비가 1일 때 상기 비교기수단으로부터의 출력전압에 상응하는 전압(Verf)을 일측 압력단자에서 받아들이고 타측 입력단자에서는 상기 비교기 수단(A₁)으로부터의 출력전압(V_o)을 받아 들이도록 구성되고, 상기 출력 전압(Vo)의 레벨에 따라 "하이" 또는 "로우" 신호를 출력하도록 된 두 개의 상보 연결된 비교기(B₃, B₄)로 형성된 제2그룹을 포함하고, 논리곱연산을 수행하기 위하여, 상기 전압 레벨에 따라 "하이" 신호를 출력하도록 구성되고, 상기 제1그룹의 비교기내에 포함된 상기 제1의 비교기(B₁)와, 상기 출력전압의 레벨에 따라 "하이" 신호를 출력하도록 구성되고, 상기 제2그룹의 비교기 내에 포함된 상기 제2비교기(B₃)을 포함하는 제1논리곱회로와, 논리곱 연산을 수행하기 위하여 상기 전압의 레벨에 따라 "하이" 신호를 출력하도록 구성되고, 상기 제1그룹의 비교기에 포함된 상기 제1의 비교기(B₂)와, 상기 출력전압레벨에 따라, "하이" 신호를 출력하도록 구성되고, 상기 제2그룹의 비교기내에 포함된 상기 제2의 비교기(B₄)를 포함하는 제2논리곱회로와, 상기 제1 및 제2 논리곱회로의 출력신호중 어느것에 기초하여 상기 전류제어수단(T_r)을 동작하기 수단(D₁,D₂)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제3항에 있어서, 상기 기전력제어치(e)를 제어하기 위하여 상기 전위 그라운드와 상기 전원 및 상기 비교기수단 사이에 연결된 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제4항에 있어서, 상기 기전력제어치(e)를 제어하기 위한 상기 수단은 가산기를 포함하는 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제4항에 있어서, 상기 기전력제어치를 제어하기 위한 상기 수단은 기준전위에 연결된 제1의 저항기와; 상기 제1의 저항기와 상기 비교기수단의 제1입력단자간에 연결된 제2의 저항기와; 상기 전원과 상기 기준전위간 전위를 분할하기 위한 수단과, 상기 전위그라운드와 상기 분할수단 사이에 직렬로 결합된 제3 및 제 4의 저항기와; 상기 비교기수단의 상기 제1입력단자에 상기 전원전압치에 따라 변하는 상기 기전력 제어치(e)를 제공하기 위하여, 상기 제1 및 제2저항기 사이의 노드에 결합된 제1의 입력단자와, 제3 및 제4저항 사이의 노드에 결합된 제2입력단자와, 상기 비교기수단의 상기 제1입력단자에 결합된 출력단자를 갖는 가산기수단을 포함하는 공연비 검출장치.
제6항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3, 제4저항기의 저항치는 근사적으로 동일함을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제3항에 있어서, 상기 비교기 수단은 상기 비교기 수단의 일측 입력단자에 상기 샘플호드회로의 상기 출력은 결합하는 제1저항기와, 상기 일측 입력단자와 비교기수단의 출력단자 사이에 결합된 제1캐패시턴스를 포함하는 공연비 검출장치.
제8항에 있어서, 상기 비교기 수단은 기준전위에 결합된 제2의 저항기와 ; 상기 제2저항기와 상기 비교기 수단의 제2입력 단자 사이에 결합된 제3저항기와 ;상기 전원과 상기 기준전위 사이의 전위를 분할하는 수단과; 상기 전원그라운드와 상기 분할수단사이에 직렬 결합된 제4 및 제5의 저항기와 ; 상기 비교기수단의 상기 제2입력단자에 전원전압치에 따라 변하는 상기 기전력 제어치(e)를 제공하기 위하여, 상기 제2 및 제3 저항기 사이의 노드에 결합된 제1의 입력단자와, 제4 및 제5저항기 사이의 노드에 결합된 제2입력단자와, 상기 비교기 수단의 상기 제2입력단자에 결합된 출력단자를 갖는 가산기 수단을 더 포함하는 공연비 검출장치.
제9항에 있어서, 상기 제2, 제3, 제4, 제5저항기의 저항치는 근사적으로 동일함을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 비교기 수단은 상기 비교기수단의 일측 입력단자에 상기 샘플호드 회로의 상기 출력을 결합하는 제1저항기와; 상기 일측 입력단자와 상기 비교기 수단의 출력단자 사이에 결합된 제1의 캐패시턴스를 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제11항에 있어서, 상기 비교기 수단은 기준전위에 결합된 제2저항기와 ; 상기 제2저항기와 상기 비교기수단의 제2입력단자 사이에 결합된 제3저항기와 ; 상기 전원과 상기 기준전위 사이의 전위를 분할하는 수단과 ; 상기 전위 그라운드와 상기 분할수단 사이에 직렬 결합된 제4 및 제5저항기와 ; 상기 비교기수단의 상기 제2입력단자에 상기 전원전압치에 따라 변하는 상기 기전력제어치(e)를 제공하기 위하여, 상기 제2 및 제3저항기 사이의 노드에 결합된 제1의 입력단자와, 제4 및 제5저항 사이의 노드에 결합된 제2입력단자와, 상기 비교기 수단의 상기 제2입력단자에 결합된 출력단자를 갖는 가산기 수단을 포함하는 공연비 검출장치.
제12항에 있어서, 상기 제2, 제3, 제4, 제5저항기의 저항치는 근사적으로 동일함을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 기전력제어치를 제어하기 위하여 상기 전위 그라운드와 상기 전원 및 상기 비교기수단 사이에 연결된 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제14항에 있어서, 상기 기전력제어치(e)를 제어하기 위한 상기 수단은 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
자동차의 배기가스 성분으로부터 공연비를 검출하기 위한 공연비 검출셀로 사용가능한 공연비 검출회로에 있어서, 상기 검출셀내에 포함된 히터와 제1노도간에 연결된 전류검출 저항기와 ; 상기 히터와 상기 제1노드간에 직렬로 연결된 온도설정저항기 및 부하저항기와; 상기 히터 및 상기 전류검출저항기 사이의 제2노드와 상기 온도 설정저항기와 상기 부하 저항기 사이의 제3노드로부터 전압(e_xe_)이 공급되는 차동증폭기와; 전위 그라운드에 연결된 상기 검출셀의 캐소드와; 상기 차동증폭기로 부터의 출력에 의해 히터로 흐르는 전류를 제어하여 소정의 레벨로 검출셀의 내부저항을 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제16항에 있어서, 상기 제1노드를 전원에 결합하기 위한 수단과 ; 상기 결합수단이 비전기적으로 전도상태에 있을 때 검출셀로부터의 출력전압을 홀딩하기 위하여 상기 제3노드와 상기 온도설정저항기를 연결하는 샘플홀딩 수단과; 비교에 의거하여 상기 전류검출저항기를 통해 흐르는 전류를 조절하고, 상기 샘플홀딩수단의 출력과 제어밸브간 비교를 하기 위하여 상기 온도설정저항기와 상기 제3노드 사이에 배치된 비교기 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제17항에 있어서, 상기 차동증폭기는 상기 전압레벨에 따라 "하이" 또는 "로우" 신호를 출력하도록 구성되고, 상기 전압에 상보적으로 연결된 두 개의 비교기의 제1그룹과 ; 과도 공기비가 1일 때 상기 비교기 수단으로부터의 출력전압에 상응하는 기준전압을 일측 입력단자에 받아들이고, 타측 입력단자에서는 상기 비교기 수단으로부터의 출력 전압을 받아들이도록 구성되며, 상기 출력전압의 레벨에 따라 "하이" 또는 "로우"신호를 출력하도록 된 두 개의 상보적으로 연결된 비교기의 제2그룹과 ; 논리곱 연산을 수행하기 위하여 상기 전압레벨에 따라 "하이"신호를 출력하도록 구성되고 상기 제1그룹 비교기내에 포함된 상기 제1의 비교기와, 상기 출력전압의 레벨에 따라 "하이"신호를 출력하도록 구성되고 상기 제2그룹의 비교기내에 포함된 상기 제2비교기를 포함하는 제1논리곱회로와; 논리곱연산을 수행하기 위하여 상기 전압의 레벨에 따라 "하이"신호를 출력하도록 구성되고 상기 제1그룹의 비교기에 포함된 상기 제1의 비교기와, 상기 출력전압레벨에 따라 "하이"신호를 출력하도록 구성되고 상기 제2그룹의 비교기내에 포함된 상기 제2의 비교기를 포함하는 제2논리곱회로 ; 상기 제1 및 제2논리곱회로의 출력신호중 어느것에 기초하여 상기 제어수단을 동작하기 위한 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제18항에 있어서, 상기 비교기수단은 상기 비교기수단의 일측 입력단자에 상기 샘플홀드회로의 상기 출력을 결합하는 제1저항기와 ; 상기 일측 입력단자와 상기 비교기수단의 출력단자 사이에 결합된 제1캐패시턴스를 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 감출장치.
제19항에 있어서, 상기 비교기수단은 기준전위에 결합된 제2의 저항기와; 상기 제2저항기와 상기 비교기수단의 제2입력단자간에 결합된 제3의 저항기와 ; 상기 전원과 상기 기준 전위간 전위를 분할하는 수단과; 상기 전위 그라운드와 상기 분할수단 사이에 직렬 결합된 제4 및 제5의 저항기와 ; 상기 비교기수단의 상기 제2 입력단자에 상기 전원 전압치에 따라 변하는 기전력 제어치를 제공하기 위하여 상기 제2 및 제3저항기 간에 결합된 제1의 입력단자와, 제4 및 제5저항간에 결합된 제2입력단자와, 상기 비교기수단의 상기 제2입력 단자에 결합된 출력단자를 갖는 가산기수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제20항에 있어서, 상기 제2, 제3, 제4, 제5 저항기의 저항치는 근사적으로 동일함을 특징으로 하는 공연비 검출 장치.
캐소드와 히터를 포함하는 공연비 검출셀과 ; 제1과 제2노드 사이에 연장된 제1임피던스와 ; 상기 제2노드와 제3노드 사이에 연장된 제2임피던스와; 제3노드와 제4노드 사이에 연장된 제3임피던스와; 제3노드와 제4노드 사이에 연장된 제3임피던스와; 상기 제1과 제3노드 사이의 어느 전위차에 기초하여 상기 히터의 전류흐름을 제어하기 위해, 상기 제1 및 제3노드사이에 연결된 수단과; 전원에 상기제2노드를 접속하기 위한 수단과 ; 상기 접속수단이 비전도 조건에 놓였을 때 상기 검출셀로부터 출력전압을 홀딩하기 위해서 상기 제1 노드와 상기 제3임피던스를 연결하는 샘플홀딩수단과; 비교에 기초하여 상기 제1임피던스를 통과하는 전류를 조정하기 위하여, 상기 샘플 홀딩수단의 출력과 제어치 사이의 비교를 행하도록 상기 제3노드로부터의 상기 제3임피던스에 의해 분리되고, 상기 제3임피던스와 제1노드 사이에 배치된 비교기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제22항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 제1노드와 상기 제3노드로부터 각각 공급된 전압에 상보적으로 연결되고 상기 전압레벨에 따라 "하이" 또는 "로우" 신호를 출력하도록 구성된 두 비교기의 제1그룹과 ; 과도공기비가 1일 때 비교기수단으로 부터의 출력전압을 받아들이도록 구성되며, 상기 출력전압의 레벨에 따라 "하이" 또는 "로우" 신호를 출력하도록 된 두 개의 상보적으로 연결된 비교기의 제2그룹과 ; 논리곱연산을 실행하기 위하여 상기 전압의 레벨에 따라 "하이" 신호를 출력하도록 구성되고 상기 제1그룹의 비교기내에 포함된 상기 제1의 비교기와, 상기 출력전압의 레벨에 따라 "하이" 신호를 출력하도록 구성되고 상기 제2그룹의 비교기내에 포함된 상기 제2비교기를 포함하는 제1논리곱회로와 ; 논리곱연산을 실행하기 위하여 상기 전압의 레벨에 따라 "하이"신호를 출력하도록 구성되고 상기 제1그룹의 비교기에 포함된 상기 제1의 비교기와, 상기 전압의 레벨에 따라 "하이" 신호를 출력하도록 구성되고 상기 제2그룹의 비교기내에 포함된 상기 제2의 비교기를 포함하는 제2논리곱회로와 ; 상기 히터에 상기 전류흐름의 크기를 조절하기 위해 상기 제2노드에 연결된 수단과 ; 상기 제1 및 제2 회로의 출력신호중 어느 것에 기초하여 상기 제어 수단을 동작하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출 장치.
제22항에 있어서, 상기 비교기수단은 상기 비교기수단의 일측 입력단자에 상기 샘플 홀드 수단의 상기 출력을 결합하는 제1저항기와; 일측 입력단자와 상기 비교기수단의 출력 단자 사이에 결합된 제1캐패시턴스를 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제24항에 있어서, 상기 비교기 수단은 기준전위에 결합된 제2저항기와; 제2저항기와 상기 비교기수단의 제2입력단자 사이에 결합된 제3저항기와; 상기 전원과 상기 기준전위 사이에 전위를 분할하기 위한 수단과 ; 상기 전위그라운드와 상기 분할수단 사이에 직렬로 결합된 제4와 제5저항기와; 상기 전원의 전압치에 따라 변하는 제어치를 상기 비교기의 상기 제2입력 단자에 출력하기 위해 상기 제2 및 제3저항기 사이의 접합점에 결합된 제1 입력단자와, 상기 제4와 제5저항기 사이의 접합점에 결합된 제2입력단자와, 상기 비교기수단의 상기 입력단자에 결합된 출력단자를 갖는 가산기 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공연비 검출장치.
제25항에 있어서, 상기 제2, 제3, 제4, 제5저항기의 저항치는 근사적으로 동일함을 특징으로 하는 공연비 검출장치.