[其他]探测空-燃比的装置和方法

说明书

一种空燃比探测器，包括可传导氧离子的固体电解质，装在固体电解质两侧的第一和第二电极，覆盖第一电极的有孔扩散电阻和一个为在第一和第二电极间供给电流的电路装置。为了能探测宽范围的空燃比。控制两电极间的供给电流以便从第二电极通过固体电解质供氧给第一电极，然后又通过固体电解质将氧从第一电极抽至第二电极，在抽氧时，测得氧的移动率以定空燃比。

本发明涉及一种空-燃比探测器和作为探测空燃比的一种方法，更具体地说，涉及用于探测供给内燃机的一种空气燃料混合物的空燃比的探测装置和方法。

现已提出的空气-燃料比的探测器或叫氧浓度传感器，其中，在例如氧化锆制成的一个筒形固体电解质的底部两侧设有电极，大气被引入筒形固体电解质的内部，同时，筒形固体电解质的外侧暴露在待测气体中。

就上述类型的空-燃比探测器而言，产生这样一个输出;其电动势是在一个理论上的典型值（或最佳空-燃比，例如14，7）上跃增变化。因此上述类型的探测器通常广泛应用于机动车的内燃机控制中，以确定供给内燃机的空气燃料混合物相对于理论上的典型值或最佳空燃比是贫还是富。

近来，又产生了一种用于探测贫油空-燃比的空-燃比探测器，以便燃烧贫油混合物而节省燃料。例如，在对应于日本公开专利公报NO55-125548的第4，282，080号美国专利的图4和5中，提出了一种为探测贫空燃比的探测器，它包括一种固体电解质和一个多孔扩散电阻，通过测量阈值电流来检测贫空燃比。

此外，如美国专利4，158，166（对应日本已公开专利申请53-66292）的图1A中所提出的又一种探测器，其中包括一种固体电解质和一个单孔扩散电阻器，在这种探测器中，氧气是通过固体电解质泵抽入一个标准室，并与通过单孔流入标准室的CO反应，由此测出一个富空-燃比。

再有，在美国专利4，304，652中（对应日本已公开专利申请55-166039）所提出的一种探测器，它包括一种固体电解质和一个多孔扩散电阻器，该探测器可利用通过固体电解质的电流方向有选择地反转而确定空-燃比是贫还是富。

例如，在美国专利4，272，331中所提出的一种探测器包括一个带有传感器的泵，用于向一个腔内加入或从中抽出氧气，传感器用来测量一个由泵抽吸作用引起的电动势（EMF），一个外部回路使腔内气体被排出，从而减少其中的氧气，直到电动势EMF达到一个参考电压。然后，泵反向抽吸，直到EMF达到另一个参考电压。重复这种抽送方式，从而产生一个比例于氧气分压的振荡周期。

然而，上述每种探测器只能在特定的范围内起作用，没有一个能提供覆盖空燃比从“富”到“贫”的一个宽广范围运行中的完整探测。

因此，本发明的根本目的主要在于提供一种能在从富到贫宽广的空燃比范围进行探测的空-燃比探测器。

根据本发明的特征，提供一种空-燃比探测器，它包括：一种可传导氧离子的固体电解质，分别置于电解质两侧的第一和第二电极，一个扩散电阻置于第一电极上并暴露于被测气体之中，以及一个为在第一和第二电极之间提供电流的装置，以便在一预定时间内，通过固体电解质，将氧从第二电极加至第一电极，然后氧从第一电极又通过固体电解质回到第二电极。此外还备有测量装置，用于测量氧从第一电极通过固体电解质被抽到第二电极的迁移率。检测氧的迁移率是基于一个抽氧电流的变化率，一个抽氧电流的平均值，或一个周期，该周期从抽氧的开始时间起到第一电极附近氧含量实际上变为零时止。

按照本发明，氧起初是由第二电极传至第一电极而且第一电极附近的氧气分压达到一个值，该值在贫油空-燃比与被测气体中的氧气分压成正比，而在富油空-燃比情况下与被测气体中的一氧化碳的分压成反比，因而使测量范围从富到贫的空-燃比，成为可能。

按照本发明的特征，氧的移动率，或者说氧离子的迁移率是在开始抽氧时根据第二电极和第一电极间的电流变化率来测定的。

根据本发明，基于在抽氧期间流过两电极之间的电流的平均值，也有可能检测氧离子的移动率或说迁移率。

根据本发明的其它特点，氧的移动率，即氧离子的迁移率可按这样一个周期去探测，该周期是从开始抽氧的时间到第一电极附近的氧含量达到基本等于零的一个预定值的时间。