[发明专利]用于控制内燃机的空气燃料比检测器

说明书

本发明所涉及的空气燃料比检测器，是在内燃机排出的混合废气中，检测汽车发动机的空气燃料比和理想的空气燃料配比是否相等。特别是可用于控制汽车发动机的空气燃料比检测器，通过控制检测器内扩散区的氧浓度以使其成为测量的参考值，而由检测排出的废气氧浓度和扩散区中的氧浓度之间的差值所产生的电动势，便可确定空气燃料比是否等于理想的空气燃料配比。

为了从排出的废气混合体中检测汽车发动机的空气燃料比是否等于理想的空气燃料配比（理想配比时的过量空气因子λ＝1），人们一般习惯于使用一种氧气检测器，它包括有一对具有催化作用的铂电极和固态二氧化锆电解质。这种氧气检测器是将一铂电极置于废气之中而另一铂电极则置于大气中，利用“大气参考法”来检测λ＝1的状态。所谓“大气参考法”，实际就是由于在废气中的氧气压力和大气中的氧气压力各不相同，从而可产生一电动势。然而，基于“大气参考法”的氧气检测器既复杂且结构庞大，因此其花昂贵。

为解决这些问题，曾有人提出过关于氧气检测器的建议，但在这些建议中，都是将检测器置于废气中，而且有一个电极是由没有催化作用的黄金制做的，而另一电极是用铂制做的。然而，金制的电极并不经久耐用。它不能承受氧气检测器工作环境的急剧变化，并且，这种检测器的实现也是不合实际的。

人们于是又提出了另一种氧气检测器，它也被完全置于废气之中，而且它的一个铂电极也在废气中，在另一铂电极处，利用抽氧现象，产生了一个参考氧浓度。抽氧现象，即是把氧气从正电极传送到负电极，而正负电极都被连接固态电解质上，通过电流的传导，氧离子穿过固态电解质从负极运动到正极。

日本专利申请公布出版的69690/77号专利文献公布了一种利用抽氧现象的氧气检测器，它包括固态二氧化锆电解质和在电解质中生成的一个参考氧区，并有一个为扩散氧气进入参考氧区的扩散孔。设计这种氧气检测器的目的在于，借助于抽氧现象，将参考氧区的氧气抽空，而且根据参考氧区中所减少的氧气，从通过扩散孔进入的氧气数量以测量在检测器内的氧浓度。日本专利申请公布出版的69690/77号专利文献，对于检测λ＝1的概念未作任何揭示。

日本专利申请公布出版的30681/80号专利文献中公布了一种氧气检测器，它有和一个参考氧区在一起的两个叠层二氧化锆固态电解电池，以及一个抽气孔，这个抽气孔是用来抽空在两电池之间形成的参考氧区氧气的。在该检测器中，参考氧区中的氧浓度被恒定控制而且测量的是相对于参考氧区的环境氧浓度。这种检测器仅用于测定大气中的氧浓度，而且，该出版没有谈及检测λ＝1的概念。

日本专利申请公布出版的111441/82号专利文献公布了一种具有两个电池的氧气检测器，其中的一个电池用来抽氧而另一个用来检测大气中电动势跃变点的氧浓度，设计这种装置的目的在于电动势的跃变点变动，而不是直接用于检测λ＝1状态的。另外，这种检测器有着复杂的叠层结构，就如上述日本专利申请公布出版的30681/80文献。

日本专利申请公布出版的154450/80号专利文献公布了一种使用两个固态二氧化锆电解电池的氧气检测器，其中，一个电池用于控制抽氧而另一个用于测量。设计该检测器的目的，是要通过对抽氧电池施加电压或电流，靠抽吸氧控制在叠压电池中心的参考电极处的局部氧气压，以便可从检测电池的电动势中测出λ的值。由于有叠压电池，所以这种方法也无法避免结构复杂的问题，而且可以想象到，参考电极的密封结构会导致电极产生剥落现象，或由于吸氧时压力升高而引起的元件损坏问题。况且，压制在两层之间的多孔电极与氧的接触而积减小，致使催化作用减弱，从而几乎不能获得瞬时特性。此外，制做抽氧电池的固态二氧化锆电解质，需要一种多孔烧结材料，由于对生产工艺难于控制，因此其生产率很低。

日本专利申请公布出版的16419/79号专利文献和156856/80公布了一种使用一个电池的氧气检测器，该电池既可作为抽氧用，又可作为检测用。这类检测器，是把电池放在对该电池加有电流或电压的衬底上，以控制与衬底接触一面电极附近的局部氧气压。而λ＝1的状态是从电池的电动势中检测的。这种检测器，由于在电极交界面处也采用了密封结构，因此也可能有电极剥落、元件损坏和减弱催化作用的问题。其情形如日本专利申请公布出版的154450/80号专利文献所述。

本发明之目的是提供用于控制内燃机的空气燃料比检测器，它可克服上述先有技术所存在的问题。其中，检测器是被完全置于废气中而且检测器有一扩散区，在扩散区中，利用抽氧现象来控制氧浓度，而且从产生的电动势中，检测发动机的空气燃料比是否等于理想的空气燃料配比。