(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素イオン伝導性を有するコップ型の固体電解質体（２）と、
該固体電解質体（２）の外側面に設けられ、内燃機関の排気系統を流れる排ガスである被測定ガス（Ｇ）に晒される測定電極（３１）と、
上記固体電解質体（２）の内側面に設けられ、基準ガス（Ａ）に晒される基準電極（３２）と、
上記測定電極（３１）と上記基準電極（３２）との間に生じる起電力（Ｖ）を検出し、該起電力（Ｖ）が、理論空燃比（Ｘ）を境界にして高い状態に変化したときには、上記測定電極（３１）に接触する被測定ガス（Ｇ）が燃料過剰なリッチ状態（Ｒ）にあることを検出する一方、上記起電力（Ｖ）が、理論空燃比（Ｘ）を境界にして低い状態に変化したときには、上記測定電極（３１）に接触する被測定ガス（Ｇ）が空気過剰なリーン状態（Ｌ）にあることを検出する起電力検出手段（４）と、
該起電力検出手段（４）が上記リーン状態（Ｌ）から上記リッチ状態（Ｒ）への変化を検出するとき、及び上記起電力検出手段（４）が上記リッチ状態（Ｒ）から上記リーン状態（Ｌ）への変化を検出するときのいずれにおいても、上記基準電極（３２）をプラス電極として、該基準電極（３２）と上記測定電極（３１）との間に直流電圧（Ｅ）を印加する電圧印加手段（５）と、を備え、
該電圧印加手段（５）による上記直流電圧（Ｅ）の印加がない状態において、上記起電力検出手段（４）が上記リーン状態（Ｌ）から上記リッチ状態（Ｒ）への変化を検出するときの起電力（Ｖ１）の立ち上がり時間（ｔ１）は、上記起電力検出手段（４）が上記リッチ状態（Ｒ）から上記リーン状態（Ｌ）への変化を検出するときの起電力（Ｖ２）の立ち下がり時間（ｔ２）よりも短くなっており、
上記電圧印加手段（５）による上記直流電圧（Ｅ）の印加によって、上記起電力（Ｖ１）の立ち上がり時間（ｔ１）を長くするとともに、上記起電力（Ｖ２）の立ち下がり時間（ｔ２）を短くし、上記起電力（Ｖ１）の立ち上がり時間（ｔ１）と上記起電力（Ｖ２）の立ち下がり時間（ｔ２）との差を小さくしていることを特徴とする酸素センサ（１）。
【請求項２】
上記電圧印加手段（５）による上記直流電圧（Ｅ）の印加によって、上記起電力（Ｖ１）の立ち上がり時間（ｔ１）と上記起電力（Ｖ２）の立ち下がり時間（ｔ２）とを同等にしていることを特徴とする請求項１に記載の酸素センサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、理論空燃比に対する、燃料過剰なリッチ状態と空気過剰なリーン状態とを検出するよう構成された酸素センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃度を検出する酸素センサにおいては、コップ型の固定電解質体の外側面に、被測定ガスとしての排ガスが接触する測定電極が設けられ、固定電解質体の内側面に、基準ガスとしての大気が接触する基準電極が設けられている。測定電極は、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）等の酸化反応のための触媒となる白金を含有している。
【０００３】
そして、酸素センサによって酸素濃淡電池を形成する場合には、基準ガスの酸素濃度（酸素分圧）と被測定ガスの酸素濃度（酸素分圧）との差に応じて、基準電極と測定電極との間に生じる起電力を検出している。この起電力は、理論空燃比の下で生じた被測定ガスが測定電極に接触する場合を境界として大きく変化する。具体的には、リッチ状態の下で生じた被測定ガスが測定電極に接触する場合には、ＨＣ、ＣＯ等と酸素との反応によって起電力が大きくなり、リーン状態の下で生じた被測定ガスが測定電極に接触する場合には、起電力が小さくなる。
【０００４】
また、酸素センサによって酸素ポンプ（空燃比センサ）を形成する場合には、基準電極をプラス側電極として、基準電極と測定電極との間に直流電圧を印加している。そして、測定電極に接触する被測定ガス中の酸素をポンピングし、基準電極と測定電極との間に流れる酸素イオン電流を検出している。この酸素イオン電流は、測定電極に接触する被測定ガス中の酸素濃度に応じて変化する。
例えば、特許文献１の酸素濃度検出器においては、固体電解質の両面における酸素分圧差により生ずる濃淡起電力を検出して、測定ガスにおける酸素濃度を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２６７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、酸素センサによって酸素濃淡電池を形成する場合、測定電極に接触する被測定ガスの状態が、リーン状態からリッチ状態に変化するときには、起電力の立ち上がり時間が短くなる（起電力の立ち上がり速度が速くなる）。この現象は、リーン状態からリッチ状態に変化するときには、酸素が測定電極から離脱しやすく、また、ＨＣ、ＣＯ等の未燃焼ガスが測定電極に吸着しやすいことに起因していると考えられる。
一方、酸素センサによって酸素濃淡電池を形成する場合、測定電極に接触する被測定ガスの状態が、リッチ状態からリーン状態に変化するときには、起電力の立ち下がり時間が長くなる（起電力の立ち下がり速度が遅くなる）。この現象は、リッチ状態からリーン状態に変化するときには、ＨＣ、ＣＯ等の未燃焼ガスが測定電極から離脱しにくく、また、酸素が測定電極に吸着しにくいことに起因していると考えられる。
【０００７】
そのため、リーン状態からリッチ状態に変化するときの応答速度と、リッチ状態からリーン状態に変化するときの応答速度との差が、酸素センサの応答性のヒステリシスとなる。そして、この応答性のヒステリシスの影響を緩和するために、酸素センサの制御装置においては、特に、リッチ状態からリーン状態に変化するときの応答速度の遅れを加味して、内燃機関における空燃比が理論空燃比の近傍になるように制御している。従って、酸素センサの制御装置の構成が複雑になる。また、酸素センサ（素子）の生産時において、ヒステリシスを緩和するためにエージング処理等を行っており、酸素センサの生産性を悪化させている。
【０００８】
従来の酸素センサにおいては、酸素センサによって酸素濃淡電池を形成する場合には、電極間に生じる起電力を測定するため、電極間に電圧の印加は行っていない。また、酸素センサによって酸素ポンプ（空燃比センサ）を形成する場合には、電極間に直流電圧を印加して、電極間に流れる酸素イオン電流を測定するため、電極間に生じる起電力は測定していない。このことは、特許文献１においても同様である。従って、上記課題を解決するための新たな酸素センサの開発が望まれる。
【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、被測定ガスがリッチ状態とリーン状態との間で変化する際の、起電力の応答性に生じるヒステリシスを緩和することができる酸素センサを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、酸素イオン伝導性を有するコップ型の固体電解質体と、
該固体電解質体の外側面に設けられ、内燃機関の排気系統を流れる排ガスである被測定ガスに晒される測定電極と、
上記固体電解質体の内側面に設けられ、基準ガスに晒される基準電極と、
上記測定電極と上記基準電極との間に生じる起電力を検出し、該起電力が、理論空燃比を境界にして高い状態に変化したときには、上記測定電極に接触する被測定ガスが燃料過剰なリッチ状態にあることを検出する一方、上記起電力が、理論空燃比を境界にして低い状態に変化したときには、上記測定電極に接触する被測定ガスが空気過剰なリーン状態にあることを検出する起電力検出手段と、
該起電力検出手段が上記リーン状態から上記リッチ状態への変化を検出するとき、及び上記起電力検出手段が上記リッチ状態から上記リーン状態への変化を検出するときのいずれにおいても、上記基準電極をプラス電極として、該基準電極と上記測定電極との間に直流電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
該電圧印加手段による上記直流電圧の印加がない状態において、上記起電力検出手段が上記リーン状態から上記リッチ状態への変化を検出するときの起電力の立ち上がり時間は、上記起電力検出手段が上記リッチ状態から上記リーン状態への変化を検出するときの起電力の立ち下がり時間よりも短くなっており、
上記電圧印加手段による上記直流電圧の印加によって、上記起電力の立ち上がり時間を長くするとともに、上記起電力の立ち下がり時間を短くし、上記起電力の立ち上がり時間と上記起電力の立ち下がり時間との差を小さくしていることを特徴とする酸素センサにある。
【発明の効果】
【００１１】
上記酸素センサは、酸素濃淡電池として使用する場合において、起電力検出手段の他に、電圧印加手段を備えている。
酸素センサによって、被測定ガスがリッチ状態にあるか、リーン状態にあるかの検出を行う際には、電圧印加手段によって、基準電極と測定電極との間に、常時、所定の直流電圧を印加しておく。このとき、各電極間においては、酸素濃度（酸素分圧）の差に基づく酸素イオンが、基準電極から固体電解質体を通過して測定電極へ移動する一方、直流電圧の印加に基づく酸素イオンが、測定電極から固体電解質体を通過して基準電極へ移動する。なお、電流が流れる方向は、酸素イオンの移動方向とは逆方向になる。
【００１２】
直流電圧の印加により、起電力検出手段がリーン状態からリッチ状態への変化を検出するときの起電力の立ち上がり時間は長くなることがわかった。一方、直流電圧の印加により、起電力検出手段がリッチ状態からリーン状態への変化を検出するときの起電力の立ち下がり時間は、予想に反して短くなることがわかった。つまり、所定の直流電圧を常時印加しているにも係わらず、起電力の立ち下がり時間は、起電力の立ち上がり時間とは逆の性質を示すことがわかった。
この理由は必ずしも明確ではないが、この特殊な性質を利用して、上記酸素センサにおいては、リーン状態からリッチ状態に変化するときの応答速度と、リッチ状態からリーン状態に変化するときの応答速度との差を小さくすることができる。
【００１３】
それ故、上記酸素センサによれば、被測定ガスがリッチ状態とリーン状態との間で変化する際の、起電力の応答性に生じるヒステリシスを緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例にかかる、酸素センサの構成を示す説明図。
【図２】実施例にかかる、空燃比と、起電力検出手段によって検出される起電力との関係を示すグラフ。
【図３】実施例にかかる、被測定ガスがリーン状態とリッチ状態との間で交互に変化する場合において、起電力検出手段によって検出される起電力の波形を示すグラフ。
【図４】実施例にかかる、電圧印加手段による直流電圧の印加がない状態、電圧印加手段による所定の直流電圧の印加がある状態について、起電力検出手段によって検出される起電力の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を示すグラフ。
【図５】実施例にかかる、測定電極に接触する被測定ガスがリッチ状態にある場合の酸素センサをモデル的に示す説明図。
【図６】実施例にかかる、測定電極に接触する被測定ガスがリーン状態にある場合の酸素センサをモデル的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、上述した酸素センサにおける好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施例）
本例の酸素センサ１は、図１に示すように、固体電解質体２、測定電極３１、基準電極３２、起電力検出手段４、電圧印加手段５を備えている。
固体電解質体２は、所定の温度に加熱されたときに酸素イオン伝導性を有するものであり、コップ型に形成されている。測定電極３１は、固体電解質体２の外側面に設けられており、内燃機関の排気系統を流れる排ガスである被測定ガスＧに晒されるものである。基準電極３２は、固体電解質体２の内側面に設けられており、酸素濃度一定の大気である基準ガスＡに晒されるものである。
【００１６】
図２に示すように、起電力検出手段４は、測定電極３１と基準電極３２との間に生じる起電力Ｖを検出するよう構成されている。起電力検出手段４は、起電力Ｖが、理論空燃比Ｘ（空気過剰率λ＝１）を境界にして高い状態に変化したときには、測定電極３１に接触する被測定ガスＧが燃料過剰なリッチ状態Ｒにあることを検出する。一方、起電力検出手段４は、起電力Ｖが、理論空燃比Ｘを境界にして低い状態に変化したときには、測定電極３１に接触する被測定ガスＧが空気過剰なリーン状態Ｌにあることを検出する。図１に示すように、電圧印加手段５は、基準電極３２をプラス電極として、基準電極３２と測定電極３１との間に直流電圧Ｅを印加するよう構成されている。
【００１７】
以下に、本例の酸素センサ１について、図１〜図６を参照して詳説する。
本例の酸素センサ１は、内燃機関（エンジン）の排気管（排気系統）に配置され、排気管を流れる排ガスを被測定ガスＧとして、被測定ガスＧが理論空燃比Ｘよりもリッチ状態Ｒにあるか、リーン状態Ｌにあるかを検出するものである。排気管内には、排ガスの浄化を行う三元触媒が配置されており、酸素センサ１は、三元触媒による浄化を効果的に行うために用いられる。具体的には、図２に示すように、三元触媒は、理論空燃比Ｘの付近（空燃比が１４．７付近）に設定された空燃比の所定の範囲である浄化ウィンドウＷ内にあるときに、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の未燃焼ガスを効果的に浄化する。そして、酸素センサ１は、内燃機関における空燃比が浄化ウィンドウＷ内に収まるよう、内燃機関の制御装置に空燃比のフィードバックを行うために用いられる。
【００１８】
また、酸素センサ１は、排気管内において、排ガスの浄化を行う三元触媒よりも上流側と下流側とに配置される。上流側の酸素センサ１は、内燃機関から排気される排ガスを被測定ガスＧとして用いて動作し、下流側の酸素センサ１は、三元触媒から排気される排ガスを被測定ガスＧとして用いて動作する。
【００１９】
図１に示すように、酸素センサ１における固体電解質体２の内部には、固体電解質体２及び各電極３１，３２を加熱するセラミックヒータ６が配置されている。セラミックヒータ６は、セラミックの基材と、基材に設けられた、通電によって発熱する発熱体とによって構成されている。
固体電解質体２における測定電極３１の表面には、測定電極３１を熱及び被毒物質から保護する電極保護層３３が設けられている。電極保護層３３は、多孔質のセラミックコーティングによって形成されている。電極保護層３３は、測定電極３１に接触する被測定ガスＧの流量を制限する拡散抵抗層としても機能する。測定電極３１及び基準電極３２は白金、及び固体電解質体２との共材（ジルコニア等）を含有している。固体電解質体２は、イットリア安定化ジルコニアによって構成されており、酸化ジルコニウム及び酸化イットリウムを含有している。
【００２０】
起電力検出手段４は、測定電極３１と基準電極３２との間に接続された電圧計によって構成されている。図２には、空燃比と、起電力検出手段４によって検出される起電力Ｖとの関係を示す。同図に示すように、起電力Ｖは、被測定ガスＧの空燃比が理論空燃比Ｘよりも小さいリッチ状態Ｒにあるときには、測定電極３１における白金の触媒作用によって酸化反応が促進されて顕著に大きくなる。そして、起電力Ｖは、理論空燃比Ｘを境界にして、リッチ状態Ｒとしての高い状態（１Ｖ付近）と、リーン状態Ｌとしての低い状態（０Ｖ付近）とに大きく変化する。また、リッチ状態Ｒにおいては、測定電極３１の表面付近においては、被測定ガスＧ中の残存酸素がＨＣ、ＣＯ等と反応することにより、酸素濃度Ｎがほぼゼロとなる。
【００２１】
図３には、被測定ガスＧがリーン状態Ｌとリッチ状態Ｒとの間で交互に変化する場合において、起電力検出手段４によって検出される起電力Ｖの波形を示す。同図に示すように、電圧印加手段５による直流電圧Ｅの印加がない状態においては、起電力検出手段４がリーン状態Ｌからリッチ状態Ｒへの変化を検出するときの起電力Ｖ１の立ち上がり時間ｔ１（立ち上がり速度）は、起電力検出手段４がリッチ状態Ｒからリーン状態Ｌへの変化を検出するときの起電力Ｖ２の立ち下がり時間ｔ２（立ち下がり速度）よりも短くなっている（速くなっている）。なお、起電力の符号Ｖ１，Ｖ２は、説明のために便宜的に示すものであり、起電力Ｖと同じである。
【００２２】
測定電極３１に接触する被測定ガスＧが、リーン状態Ｌからリッチ状態Ｒへ変化するときには、酸素が測定電極３１から離脱しやすく、また、ＨＣ、ＣＯ等の未燃焼ガスが測定電極３１に吸着しやすい状態にあると考えられる。つまり、リッチ状態Ｒに変化する際のＨＣ、ＣＯ等の未燃焼ガスは、測定電極３１における白金を触媒として酸化反応するため、測定電極３１における白金に引き寄せられる。また、酸素は、測定電極３１における白金にほとんど引き寄せられない。そのため、リーン状態Ｌからリッチ状態Ｒに変化するときには、リーン状態Ｌは維持されにくく、リーン状態Ｌからリッチ状態Ｒに変わりやすくなる。これにより、起電力検出手段４がリーン状態Ｌからリッチ状態Ｒへの変化を検出するときの起電力Ｖ１の立ち上がり時間ｔ１は、短くなると考えられる。
【００２３】
一方、測定電極３１に接触する被測定ガスＧが、リッチ状態Ｒからリーン状態Ｌへ変化するときには、ＨＣ、ＣＯ等の未燃焼ガスが測定電極３１から離脱しにくく、また、酸素が測定電極３１に吸着しにくい状態にあると考えられる。そのため、リッチ状態Ｒからリーン状態Ｌに変化するときには、リッチ状態Ｒが維持されやすく、リッチ状態Ｒからリーン状態Ｌに変わりにくくなる。これにより、起電力検出手段４がリッチ状態Ｒからリーン状態Ｌへの変化を検出するときの起電力Ｖ２の立ち下がり時間ｔ２は、長くなると考えられる。
【００２４】
本例においては、電圧印加手段５によって、基準電極３２と測定電極３１との間に直流電圧Ｅの印加を行うことにより、図３に示すように、起電力Ｖ１’の立ち上がり時間ｔ１’と起電力Ｖ２’の立ち下がり時間ｔ２’との差を小さくしている。
具体的には、酸素センサ１によって、被測定ガスＧがリッチ状態Ｒにあるか、リーン状態Ｌにあるかの検出を行う際には、電圧印加手段５によって、基準電極３２と測定電極３１との間に、常時、所定の直流電圧Ｅを印加しておく。この直流電圧Ｅは、固体電解質体２を介して基準電極３２と測定電極３１との間に、０．１〜５．８ｍＡの電流が流れるように印加することができる。また、直流電圧Ｅの電圧値の範囲は、０．１〜１．７Ｖとすることができる。また、酸素センサ１の素子温度の範囲は、５５０〜１０００℃とすることができる。
【００２５】
直流電圧Ｅの電圧値は、電極保護層３３等によって測定電極３１に供給される被測定ガスＧの量が制限され、固体電解質体２が限界電流特性を示す範囲内で決定することができる。直流電圧Ｅの電圧値を１．７Ｖを超える値にすると、測定電極３１に接触する酸素の量が著しく減少し、固体電解質体２から酸素が奪われ、固体電解質体２に割れ等が生じるおそれがある。
【００２６】
図４には、電圧印加手段５による直流電圧Ｅの印加がない状態Ｅ０、及び電圧印加手段５による所定の直流電圧Ｅの印加がある状態Ｅ１について、起電力検出手段４によって検出される起電力Ｖの立ち上がり時間ｔ１，ｔ１’及び立ち下がり時間ｔ２，ｔ２’を示す。同図においては、横軸に、直流電圧Ｅの印加によって固体電解質体２に流れる注入電流（ｍＡ）を示し、縦軸に、立ち上がり時間ｔ１，ｔ１’及び立ち下がり時間ｔ２，ｔ２’を応答時間（ｍｓ）として示す。また、酸素センサ１の素子の温度は、６５０℃になるようにした。
【００２７】
直流電圧Ｅの印加がない状態Ｅ０において、起電力検出手段４がリーン状態Ｌからリッチ状態Ｒへの変化を検出するときの起電力Ｖの立ち上がり時間ｔ１は、排気温度が３７０℃と低い場合には、約２００ｍｓとなり、排気温度が５５０℃と高い場合には、約１００ｍｓとなった。また、直流電圧Ｅの印加がない状態Ｅ０において、起電力検出手段４がリッチ状態Ｒからリーン状態Ｌへの変化を検出するときの起電力Ｖの立ち下がり時間ｔ２は、排気温度が３７０℃と低い場合には、約４００ｍｓとなり、排気温度が５５０℃と高い場合には、約２００ｍｓとなった。
【００２８】
一方、基準電極３２と測定電極３１との間に２ｍＡの電流が流れるように直流電圧Ｅを印加した状態Ｅ１において、起電力検出手段４がリーン状態Ｌからリッチ状態Ｒへの変化を検出するときの起電力Ｖの立ち上がり時間ｔ１”は、排気温度が３７０℃と低い場合には、約４２０ｍｓとなり、排気温度が５５０℃と高い場合には、約２１０ｍｓとなった。また、基準電極３２と測定電極３１との間に２ｍＡの電流が流れるように直流電圧Ｅを印加した状態Ｅ１において、起電力検出手段４がリッチ状態Ｒからリーン状態Ｌへの変化を検出するときの起電力Ｖの立ち下がり時間ｔ２”は、排気温度が３７０℃と低い場合には、約３００ｍｓとなり、排気温度が５５０℃と高い場合には、約１００ｍｓとなった。
【００２９】
つまり、電圧印加手段５によって直流電圧Ｅを印加する状態Ｅ１においては、起電力Ｖの立ち上がり時間ｔ１”が長くなる一方、起電力Ｖの立ち下がり時間ｔ２”が短くなる特殊な性質が確認できた。つまり、所定の直流電圧Ｅを常時印加しているにも係わらず、起電力Ｖの立ち下がり時間ｔ２，ｔ２”は、起電力Ｖの立ち上がり時間ｔ１，ｔ１”とは逆の性質を示すことがわかった。また、起電力Ｖの立ち上がり時間ｔ１’と、起電力Ｖの立ち下がり時間ｔ２’とは、基準電極３２と測定電極３１との間に約１ｍＡの電流が流れるように直流電圧Ｅを印加したときに同等になることが確認された。
従って、電圧印加手段５によって基準電極３２と測定電極３１との間に印加する電圧は、これらの電極間に約１ｍＡの電流が流れるよう設定することができる。これにより、電圧印加手段５による直流電圧Ｅの印加によって、起電力Ｖの立ち上がり時間ｔ１と起電力Ｖの立ち下がり時間ｔ２とを同等にすることができ、リッチ状態Ｒとリーン状態Ｌとの間で変化する際の、起電力Ｖの応答性に生じるヒステリシスをほとんどなくすことができる。
【００３０】
図５、図６には、基準電極３２と測定電極３１との間に電圧印加手段５によって所定の直流電圧Ｅを印加し、起電力検出手段４によって測定電極３１と基準電極３２との間に生じる起電力Ｖを検出する状態を、モデル的に示す。図５は、測定電極３１に接触する被測定ガスＧがリッチ状態Ｒにある場合を示し、図６は、測定電極３１に接触する被測定ガスＧがリーン状態Ｌにある場合を示す。
酸素濃度（酸素分圧）の差に基づく酸素イオンｅ１は、基準電極３２から固体電解質体２を通過して測定電極３１へ移動する。一方、直流電圧Ｅの印加に基づく酸素イオンｅ２は、測定電極３１から固体電解質体２を通過して基準電極３２へ移動する。そして、直流電圧Ｅの印加に基づく酸素イオンｅ２の移動は、酸素濃度の差に基づく酸素イオンｅ１の移動を打ち消すように作用すると考えられる。
なお、直流電圧Ｅの印加による注入電流Ｉが流れる方向は、直流電圧Ｅの印加に基づく酸素イオンｅ２の移動方向とは逆方向になる。
【００３１】
直流電圧Ｅの印加により、図４に示したように、起電力検出手段４がリーン状態Ｌからリッチ状態Ｒへの変化を検出するときの起電力Ｖの立ち上がり時間ｔ１が長くなった要因としては、酸素濃度の差に基づく酸素イオンｅ１の移動が抑制されたためであると考えられる。一方、直流電圧Ｅの印加により、図４に示したように、起電力検出手段４がリッチ状態Ｒからリーン状態Ｌへの変化を検出するときの起電力Ｖの立ち下がり時間ｔ２が短くなった要因としては、直流電圧Ｅの印加に基づく、測定電極３１から基準電極３２への酸素イオンｅ２の移動が、測定電極３１への被測定ガスＧ中の酸素の吸着を促進し、測定電極３１の周辺に残存するＨＣ、ＣＯ等の未燃焼ガスの酸化反応が促進されたためであると考えられる。
【００３２】
このように、本例の酸素センサ１においては、直流電圧Ｅを印加した際の特殊な性質を利用して、リーン状態Ｌからリッチ状態Ｒに変化するときの応答速度と、リッチ状態Ｒからリーン状態Ｌに変化するときの応答速度との差をほとんどなくしている（図３の起電力Ｖ１’及びＶ２’参照）。
それ故、本例の酸素センサ１によれば、被測定ガスＧがリッチ状態Ｒとリーン状態Ｌとの間で変化する際の、起電力Ｖの応答性に生じるヒステリシスをほとんどなくすことができる。
そして、本例の酸素センサ１の制御装置においては、応答性のヒステリシスの影響を緩和するための調整を省略することが可能になる。そのため、酸素センサ１の制御装置の構成を簡単にすることができる。また、酸素センサ１の生産時において、ヒステリシスを緩和するためのエージング処理等を簡素化又は省略することが可能となり、酸素センサの生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  酸素センサ
２  固体電解質体
３１  測定電極
３２  基準電極
４  起電力検出手段
５  電圧印加手段
Ｇ  被測定ガス
Ａ  基準ガス
Ｘ  理論空燃比
Ｒ  リッチ状態
Ｌ  リーン状態
【図１】
0006350290.tif 000002
【図２】
0006350290.tif 000003
【図３】
0006350290.tif 000004
【図４】
0006350290.tif 000005
【図５】
0006350290.tif 000006
【図６】
0006350290.tif 000007