[其他]空燃比检测系统

说明书

本发明涉及一个用于检测空燃比的系统，特别是能够使用该系统控制内燃机的空燃比。

常规的空燃比传感器，如美国专利号No.3691023和No.4158166中所公开的，包括一个具有扩散型电阻的固体电解质，以这样的方式工作，氧气从扩散电阻引出，当氧气的浓度降至零时测量电流值（被称作临界电流值）。在此方法中，过量空气率λ的测量是可能的，只是在待测气体中含有氧气的区域，即，过量率空气等于1.0或大于1.0的区域，如果λ值小于1.0，测量λ值是不可能的。

当测量区域的λ值低于1.0时，改变施加于λ值在1.0的固体电解质的电压是必要的，象日本专利未审查公布号No.166039/80所陈述的。这需要一个新的装置用于检测λ等于1.0的点，使该系统更复杂。

按照图12所示的美国汽车工程师学会（SAE）论文810433中所公开的方法，另一方面，电流施加于一个固体电解质上而极性相反，燃烧室中的氧化浓度，根据施加氧负荷和卸去氧负荷而变化，所以，随着浓度变化的电动势的变化能由其它固体电解质检测。电动势每次达到预定值时，极性反向，利用这一事实，此反向周期与氧气浓度成正比例。在美国专利号No.3907657中公开的另一方法中，燃烧室中扩散的氧气是由气流逐出的，利用时间τ的数值与氧气浓度成比例的现象，在燃烧室中的氧气浓度降至零以前的时间τ是由在固体电解质上电极之间的电动势的变化计算的。在预先确定的容积燃烧室中氧气的绝对数量是以这两种方法测定的，它易受由体积和温度或压力的长期变化的影响。此外，预定的容积是由单个孔径形成的，如果孔径有阻碍，影响就更大。这些系统的其它缺点是由于整个传感器容易受到燃烧废气的影响，在λ值小于1.0的区域测量其值是不可能的。

在日本专利未审定公布号No.192852/82中公布了进一步的常规系统，其中，用于检测固体电解质的温度的方法包括带有交变电流的电解质，温度周期测量或温度测量部件。这样的一个方法是已知的，即，电解质的温度是从发动机的运转状态或者其排气温度测定的（日本实用新型未审定公布号No.103265/84，日本专利未审定公布号188054/84）。然而，这些系统具有复杂的结构或受间接影响，没有足够的温度检测精度。

本发明的目的是提供一个空燃比检测系统，能够在很大范围内检测过量空气率，而不受温度变化的影响。

根据本发明，可提供一个系统和一个方法，在氧气供入固体电解质旁的扩散电阻中去，又以相反的路径从扩散电阻中排出，氧气的浓度是从电流数量随着氧气运动的变化测定的，所以，过量空气率能在很大范围内检测而不受温度变化的影响。

图1是根据本发明用于解释传感器实施方案的示意图。

图2是表明图1A中圆圈围绕的主要部位的放大示意图。

图3A，3B和3C是用于解释本发明基本工作原理的示意图。

图4A是表明提供给固体电解质的电流和固体电解质侧面间出现的电压之间的关系的波形图。

图4B是表示过量空气率和传感过程间关系的输出特性的示意图。

图5是表明用于驱动传感器的电路的示意图。

图6A，6B和6C是用于解释本发明工作原理的示意图。

图7是表明本发明实施方案的总体结构图。

图8A至8D是用于解释图7所示的实施方案的工作原理和效果的示意图。

图9A，9B和9C是用于解释本发明另一个实施方案的工作过程示意图。

图10是表明用于实现参考图9A，9B和9C解释的实施方案的总体结构示意图。

图11A，11B和12是表明又一个实施方案的示意图。

图13A，13B和14是表示进一步的实施方案的示意图。

图15A和15B表示了进一步的实施方案示意图。

图16A，16B和17是表示又一个实施方案的示意图。

图18A，18B和19是表示不同实施方案的示意图。

图20是表明又一不同实施方案的示意图。

图21A和21B是表明又一不同实施方案的示意图。

图22A和22B还是表明不同实施方案的示意图。

图23和24是表明其它不同实施方案的示意图。

图25是用于解释温度补偿的另一个原理。

图26是用于解释在信号传感时间内保持电压设定的示意图。

图27是表明本发明另一实施方案的总体结构示意图。

图28是表示特性随温度变化的实例的示意图。

图29A，29B和30是表示本发明又一实施方案的示意图。