[其他]用于汽車的空氣燃料比感測(cè)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86101269
• 申請(qǐng)日: 1986-02-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86101269A
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鈴木清光;笹山隆生;三木政之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類號(hào): G01N27/58
• 分類號(hào): G01N27/58
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 郁玉成

本發(fā)明涉及到一種用于內(nèi)燃機(jī)的空氣燃料比控制裝置的感測(cè)器，更具體地，本發(fā)明涉及到一種用于汽車的空氣燃料比感測(cè)器，它用來(lái)在寬范圍內(nèi)、在下面三個(gè)條件下很容易地檢測(cè)空氣燃料比：濃混合比區(qū);理論空氣燃料比下和稀混合比區(qū)。

相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件，要求內(nèi)燃機(jī)工作在濃混合比區(qū)即過(guò)量空氣系數(shù)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(gè)感測(cè)器在自濃混合比區(qū)到稀混合比區(qū)的寬范圍內(nèi)檢測(cè)空氣燃料比。

另一方面，圖11表明了過(guò)量空氣系數(shù)λ與廢氣中的殘余氧氣濃度和一氧化碳濃度之間的關(guān)系。在稀混合比區(qū)中氧氣（O₂）濃度與空氣燃料比成近似線性地改變，而在濃混合比區(qū)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(xiàn)有技術(shù)中利用殘余氧氣濃度和一氧化碳濃度來(lái)分別地檢測(cè)每一個(gè)區(qū)內(nèi)的空氣燃料比的空氣燃料比感測(cè)器的基本原理。此空氣燃料比感測(cè)器由電極1、氧化鋯固體電解質(zhì)2、電極3、保護(hù)薄膜4和安培計(jì)5構(gòu)成。

圖12（A）中的感測(cè)器通過(guò)在電極1和電極3之間加有近似為0.5V的激發(fā)電壓E來(lái)完成對(duì)濃混合比區(qū)（λ＜1）的檢測(cè)，由比如是日本專利公開(kāi)No.66292/1978中可知，電極1和3分別作為陰極和陽(yáng)極。保護(hù)膜4用作為氣體擴(kuò)散阻擋體。和通過(guò)保護(hù)膜4擴(kuò)散到電極3的未燃燒氣體一起，發(fā)生燃燒反應(yīng)的氧氣以氧離子的形式，由與空氣接觸的電極1通過(guò)氧化鋯固體電解質(zhì)2遷移到電極3。因而，由安培計(jì)5所測(cè)得的激勵(lì)電流Ip表示由電極1遷移到電極3的氧離子的數(shù)量，并且相應(yīng)于通過(guò)保護(hù)薄膜4擴(kuò)散到電極3這部分的未燃燒氣體的數(shù)量，這樣，在濃混合比區(qū)內(nèi)的空氣燃料比的模擬檢測(cè)可用Ip的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

如圖12（B）所示，當(dāng)兩個(gè)電極之間的電動(dòng)勢(shì)eλ的檢測(cè)是以電極3（電極3是通過(guò)保護(hù)膜接觸廢氣）電位作為參考，因?yàn)閑λ的數(shù)值在理論的空氣燃料比下按大約1V漸增地改變，所以λ＝1的近似的數(shù)字檢測(cè)是通過(guò)測(cè)量eλ來(lái)完成的。這個(gè)原理由例如是日本專利公開(kāi)No.37599/1972知道的。

如圖12（C）中所表明的，當(dāng)大約為0.5伏的激勵(lì)電壓被加到以電極3作為陰極的兩個(gè)電極之間時(shí)，氧離子自電極3到電極1，而激勵(lì)電流Ip用安培計(jì)5測(cè)得。由于這個(gè)激勵(lì)電流Ip相應(yīng)于通過(guò)保護(hù)膜擴(kuò)散到電極3這部分的氧的數(shù)量，稀混合比區(qū)（λ＞1）能夠由Ip值來(lái)檢測(cè)。這個(gè)原理由例如是日本專利公開(kāi)No.69690/1977可知道。

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

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

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

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

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)汽車用的空氣燃料比感測(cè)器，用此感測(cè)器能夠檢測(cè)在濃混合比區(qū)、理論混合比的、及稀混合比區(qū)的空氣燃料比，其構(gòu)成簡(jiǎn)單而精確度高。

在本發(fā)明的一個(gè)空氣燃料感測(cè)器中，構(gòu)成檢測(cè)部分的氧化鋯固體電解質(zhì)在廢氣一邊所設(shè)置的一個(gè)電極的電位被預(yù)先決定為要高于驅(qū)動(dòng)電路的電位，此驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)檢測(cè)部分，而構(gòu)成檢測(cè)部分的在空氣一邊的電極與在廢氣一邊的電極之間的激勵(lì)電壓受到驅(qū)動(dòng)電路的反饋控制。按照此構(gòu)成，在濃混合比區(qū)、在理論混合比的、在稀混合比區(qū)的空氣燃料比能夠用流過(guò)氧化鋯固體電解質(zhì)的氧的數(shù)量連續(xù)地檢測(cè)。

圖1表明了本發(fā)明的一種感測(cè)器的基本構(gòu)成;

圖2是描述本發(fā)明原理的電動(dòng)勢(shì)特性圖;

圖3表明了描述本發(fā)明的一種空氣燃料比感測(cè)器的一個(gè)實(shí)施方案的電路圖;