[其他]探測空-燃比的裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85106165
• 申請日: 1985-08-15
• 公開（公告）號: CN85106165B
• 公開（公告）日: 1988-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大山宜茂;大須賀稔
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G01N27/56
• 分類號: G01N27/56
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 姚珊

本發(fā)明涉及一種空-燃比探測器和作為探測空燃比的一種方法，更具體地說，涉及用于探測供給內(nèi)燃機(jī)的一種空氣燃料混合物的空燃比的探測裝置和方法。

現(xiàn)已提出的空氣-燃料比的探測器或叫氧濃度傳感器，其中，在例如氧化鋯制成的一個(gè)筒形固體電解質(zhì)的底部兩側(cè)設(shè)有電極，大氣被引入筒形固體電解質(zhì)的內(nèi)部，同時(shí)，筒形固體電解質(zhì)的外側(cè)暴露在待測氣體中。

就上述類型的空-燃比探測器而言，產(chǎn)生這樣一個(gè)輸出;其電動勢是在一個(gè)理論上的典型值（或最佳空-燃比，例如14，7）上躍增變化。因此上述類型的探測器通常廣泛應(yīng)用于機(jī)動車的內(nèi)燃機(jī)控制中，以確定供給內(nèi)燃機(jī)的空氣燃料混合物相對于理論上的典型值或最佳空燃比是貧還是富。

近來，又產(chǎn)生了一種用于探測貧油空-燃比的空-燃比探測器，以便燃燒貧油混合物而節(jié)省燃料。例如，在對應(yīng)于日本公開專利公報(bào)NO55-125548的第4，282，080號美國專利的圖4和5中，提出了一種為探測貧空燃比的探測器，它包括一種固體電解質(zhì)和一個(gè)多孔擴(kuò)散電阻，通過測量閾值電流來檢測貧空燃比。

此外，如美國專利4，158，166（對應(yīng)日本已公開專利申請53-66292）的圖1A中所提出的又一種探測器，其中包括一種固體電解質(zhì)和一個(gè)單孔擴(kuò)散電阻器，在這種探測器中，氧氣是通過固體電解質(zhì)泵抽入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)室，并與通過單孔流入標(biāo)準(zhǔn)室的CO反應(yīng)，由此測出一個(gè)富空-燃比。

再有，在美國專利4，304，652中（對應(yīng)日本已公開專利申請55-166039）所提出的一種探測器，它包括一種固體電解質(zhì)和一個(gè)多孔擴(kuò)散電阻器，該探測器可利用通過固體電解質(zhì)的電流方向有選擇地反轉(zhuǎn)而確定空-燃比是貧還是富。

例如，在美國專利4，272，331中所提出的一種探測器包括一個(gè)帶有傳感器的泵，用于向一個(gè)腔內(nèi)加入或從中抽出氧氣，傳感器用來測量一個(gè)由泵抽吸作用引起的電動勢（EMF），一個(gè)外部回路使腔內(nèi)氣體被排出，從而減少其中的氧氣，直到電動勢EMF達(dá)到一個(gè)參考電壓。然后，泵反向抽吸，直到EMF達(dá)到另一個(gè)參考電壓。重復(fù)這種抽送方式，從而產(chǎn)生一個(gè)比例于氧氣分壓的振蕩周期。

然而，上述每種探測器只能在特定的范圍內(nèi)起作用，沒有一個(gè)能提供覆蓋空燃比從“富”到“貧”的一個(gè)寬廣范圍運(yùn)行中的完整探測。

因此，本發(fā)明的根本目的主要在于提供一種能在從富到貧寬廣的空燃比范圍進(jìn)行探測的空-燃比探測器。

根據(jù)本發(fā)明的特征，提供一種空-燃比探測器，它包括：一種可傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)，分別置于電解質(zhì)兩側(cè)的第一和第二電極，一個(gè)擴(kuò)散電阻置于第一電極上并暴露于被測氣體之中，以及一個(gè)為在第一和第二電極之間提供電流的裝置，以便在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)，通過固體電解質(zhì)，將氧從第二電極加至第一電極，然后氧從第一電極又通過固體電解質(zhì)回到第二電極。此外還備有測量裝置，用于測量氧從第一電極通過固體電解質(zhì)被抽到第二電極的遷移率。檢測氧的遷移率是基于一個(gè)抽氧電流的變化率，一個(gè)抽氧電流的平均值，或一個(gè)周期，該周期從抽氧的開始時(shí)間起到第一電極附近氧含量實(shí)際上變?yōu)榱銜r(shí)止。

按照本發(fā)明，氧起初是由第二電極傳至第一電極而且第一電極附近的氧氣分壓達(dá)到一個(gè)值，該值在貧油空-燃比與被測氣體中的氧氣分壓成正比，而在富油空-燃比情況下與被測氣體中的一氧化碳的分壓成反比，因而使測量范圍從富到貧的空-燃比，成為可能。

按照本發(fā)明的特征，氧的移動率，或者說氧離子的遷移率是在開始抽氧時(shí)根據(jù)第二電極和第一電極間的電流變化率來測定的。

根據(jù)本發(fā)明，基于在抽氧期間流過兩電極之間的電流的平均值，也有可能檢測氧離子的移動率或說遷移率。

根據(jù)本發(fā)明的其它特點(diǎn)，氧的移動率，即氧離子的遷移率可按這樣一個(gè)周期去探測，該周期是從開始抽氧的時(shí)間到第一電極附近的氧含量達(dá)到基本等于零的一個(gè)預(yù)定值的時(shí)間。

當(dāng)?shù)谝浑姌O附近的氧含量已達(dá)到預(yù)定值時(shí)，可根據(jù)第一電極和第二電極之間產(chǎn)生的電動勢的變化而探測到。

第二電極可暴露在大氣中或暴露在待測氣體中。

還是根據(jù)本發(fā)明的其它特點(diǎn)，裝在第一電極上并暴露在待測氣體中的一個(gè)擴(kuò)散電＊是多孔擴(kuò)散式電阻，而多孔擴(kuò)散電阻可用一層具有更大孔隙率的有孔的保護(hù)層覆蓋。

根據(jù)本發(fā)明的附帶特點(diǎn)，該擴(kuò)散電阻包括至少一個(gè)用以限定一個(gè)腔并包括一個(gè)小孔的蓋，而且固態(tài)電解質(zhì)可以是多孔的同時(shí)也可用作該擴(kuò)散電阻。