[其他]用于汽車的空氣燃料比感測器

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• 申請號: 101986000001269
• 申請日: 1986-02-05
• 公開（公告）號: CN1005365B
• 公開（公告）日: 1989-10-04
• 發明（設計）人: 鈴木清光;笹山隆生;三木政之
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 郁玉成

本發明的空氣燃料感測器中，構成檢測部分的氧化鋯固體電解質（２０）在廢氣一邊的電極（２３）的電位被預先決定為要高于驅動電路的電位（２６），此驅動電路驅動檢測部分，而構成檢測部分在空氣一邊的電極（２２）與電極（２３）之間的激勵電壓受到驅動電路的反饋控制，在電極（２３）外形成擴散阻檔體（２４），按照此構成，在濃混合比區、理論混合比區、稀混合比區的空氣燃料比能用流過氧化鋯固體電解質（２０）的氧的數量連續地檢測。

本發明涉及到一種用于內燃機的空氣燃料比控制裝置的感測器，更具體地，本發明涉及到一種用于汽車的空氣燃料比感測器，它用來在寬范圍內、在下面三個條件下很容易地檢測空氣燃料比;濃混合比區;理論空氣燃料比下和稀混合比區。

相應于發動機的工作條件，要求內燃機工作在濃混合比區即過量空氣系數λ＜1，理論的空氣燃料比即λ＝1，和在稀混合比即λ＞1的條件下，因此，需要用一個感測器在自濃混合比區到稀混合比區的寬范圍內檢測空氣燃料比。

另一方面，圖11表明了過量空氣系數λ與廢氣中的殘余氧氣濃度和一氧化碳濃度之間的關系。在稀混合比區中氧氣（O〈`;;2`〉）濃度與空氣燃料比成近似線性地改變，而在濃混合比區中一氧化碳（CO）濃度與空氣燃料比成近似線性地改變。

圖12（A）～（C）表明了現有技術中利用殘余氧氣濃度和一氧化碳濃度來分別地檢測每一個區內的空氣燃料比的空氣燃料比感測器的基本原理。此空氣燃料比感測器由電極1、氧化鋯固體電解質2、電極3、保護薄膜4和安培計5構成。

圖12（A）中的感測器通過在電極1和電極3之間加有近似為0.5伏的激發電壓E來完成對濃混合比區（λ＜1）的檢測，由比如是日本專利公開No.66292/1978中可知，電極1和3分別作為陰極和陽極。保護膜4用作為氣體擴散阻擋體。和通過保護膜4擴散到電極3的未燃燒氣體一起，發生燃燒反應的氧氣以氧離子的形式，由與空氣接觸的電極1通過氧化鋯固體電解質2遷移到電極3。因而，由安培計5所測得的激勵電流Ip表示由電極1遷移到電極3的氧離子的數量，并且相應于通過保護薄膜4擴散到電極3這部分的未燃燒氣體的數量，這樣，在濃混合比區內的空氣燃料比的模擬檢測可用Ip的測量來實現。

如圖12（B）所示，當兩個電極之間的電動勢eλ的檢測是以電極3（電極3是通過保護膜接觸廢氣）電位作為參考，因為eλ的數值在理論的空氣燃料比下按大約1伏漸增地改變，所以λ＝1的近似的數字檢測是通過測量eλ來完成的。這個原理由例如是日本專利公開No.37599/1972知道的。

如圖12（C）中所表明的，當大約為0.5伏的激勵電壓被加到以電極3作為陰極的兩個電極之間時，氧離子自電極3到電極1，而激勵電流Ip用安培計5測得。由于這個激勵電流Ip相應于通過保護膜擴散到電極3這部分的氧的數量，稀混合比區（λ＞1）能夠由Ip值來檢測。這個原理由例如是日本專利公開No.69690/1977可知道。

在圖12（A）～（C）中表明的現有技術感測器的特性的一些例子表明在圖13中。稀混合比區的特性由點劃線表明，濃混合比區的特性以虛線表示，而理論的空氣燃料比下的特性以實線表示。于是，知道了能夠檢測各個范圍的檢測方法，但是，以一種方法在寬范圍內平滑地檢測空氣燃料比的方法還未提出過。

注意，由于圖12（B）中表明的感測器的原理不是基于擴散控制的速度，在圖（B）的感測器的保護膜4的氣體擴散阻擋速率小于圖（A）和（C）的感測器的速率。通常，在圖12（B）中的保護膜4的厚度小于其它情況下的厚度。

例如由日本專利公開No.62349/1980和No.154450/1980也知道，通過在電極之間加有一個確定的電流，從兩個電極之間的端電壓能夠得到空氣燃料比的模擬檢測，還知道，通過轉換兩個電極的極性能夠檢測濃混合比區和稀混合比區的空氣燃料比。然而，未表明什么時候和如何轉換極性。

由日本專利公開No.48749/1983也知道，通過通斷兩個電極和電路之間的連接以及改變感測器的測量方式能夠檢測理論的空氣燃料比和在稀混合比區中的空氣燃料比。然而，在此方法中，還未考慮對濃混合比區的檢測。