JPS59208451A - 機関の空燃比センサ - Google Patents
機関の空燃比センサInfo
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- JPS59208451A JPS59208451A JP58083587A JP8358783A JPS59208451A JP S59208451 A JPS59208451 A JP S59208451A JP 58083587 A JP58083587 A JP 58083587A JP 8358783 A JP8358783 A JP 8358783A JP S59208451 A JPS59208451 A JP S59208451A
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- oxygen
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は内燃機関等の排気ガス中の酸素濃度を測定し
て空燃比を検知するのに使用する測定装置に関するもの
であり、特にイオン伝導性固体電解質で構成された酸素
ポンプ式の空燃比センサの改良に関するものである。
て空燃比を検知するのに使用する測定装置に関するもの
であり、特にイオン伝導性固体電解質で構成された酸素
ポンプ式の空燃比センサの改良に関するものである。
従来より、イオン伝導性固体電解質(例えば安定化ジル
コニア)で構成された酸素センサを用い、排気ガスの酸
素分圧と空気の酸素分圧との差によって生じる起電力の
変化によって理論空燃比での燃焼状態を検知することに
より、例えば自動車の機関を理論空燃比で運転するよう
に制御することは衆知の通りである。ところで、上記酸
素センサは空気と燃料との重量比率である空燃比A/F
が理論空燃比14.7である時は大きな変化出力が得ら
れるが、他の運転空燃比域では出力変化がほとんどなく
、理論空燃比以外の空燃比で機関を運転する場合には上
記酸素センサの出力を利用することができない。
コニア)で構成された酸素センサを用い、排気ガスの酸
素分圧と空気の酸素分圧との差によって生じる起電力の
変化によって理論空燃比での燃焼状態を検知することに
より、例えば自動車の機関を理論空燃比で運転するよう
に制御することは衆知の通りである。ところで、上記酸
素センサは空気と燃料との重量比率である空燃比A/F
が理論空燃比14.7である時は大きな変化出力が得ら
れるが、他の運転空燃比域では出力変化がほとんどなく
、理論空燃比以外の空燃比で機関を運転する場合には上
記酸素センサの出力を利用することができない。
この発明は理論空燃比の正確な検知が困難であると言わ
れていた特開昭56−130649号で提案されている
ような固体電解質酸素ポンプ式の酸素濃度測定装置を用
い、正確な理論空燃比の検知と理論空燃比よシ大きい空
燃比の検知が可能な機関の空燃比センサを提供するもの
である。以下、この発明の一実施例について説明する。
れていた特開昭56−130649号で提案されている
ような固体電解質酸素ポンプ式の酸素濃度測定装置を用
い、正確な理論空燃比の検知と理論空燃比よシ大きい空
燃比の検知が可能な機関の空燃比センサを提供するもの
である。以下、この発明の一実施例について説明する。
第1図はこの宅明の一実施例を示す構成図であり、第2
図は第1図の■−■線に沿う断面図である。
図は第1図の■−■線に沿う断面図である。
図中、(1)は機関の排気管、(2)は排気管(1)内
に配設された空燃比センサである。空燃比センサ(2)
は厚さが約0.5mmの平板状のイオン伝導性固体電解
質(安定化ジルコニア)(3)の両側面にそれぞれ白金
電極(4)および(5)を設けて構成された固体電解質
酸素ポンプ(6)と該酸素ポンプ(6)と同じように平
板状のイオン伝導性固体電解質(7)の両側面にそれぞ
れ白金電極(8)および(9)を設けて構成された固体
電解質酸素センサαQと、上記酸素ポンプ(6)と上記
酸素センサαQをO,1mm程度の微小間隙dを介して
対向配置するだめの支持台(0)で構成されている。(
12)は電子制御装置であシ、上記酸素センサ00が電
極(8)。
に配設された空燃比センサである。空燃比センサ(2)
は厚さが約0.5mmの平板状のイオン伝導性固体電解
質(安定化ジルコニア)(3)の両側面にそれぞれ白金
電極(4)および(5)を設けて構成された固体電解質
酸素ポンプ(6)と該酸素ポンプ(6)と同じように平
板状のイオン伝導性固体電解質(7)の両側面にそれぞ
れ白金電極(8)および(9)を設けて構成された固体
電解質酸素センサαQと、上記酸素ポンプ(6)と上記
酸素センサαQをO,1mm程度の微小間隙dを介して
対向配置するだめの支持台(0)で構成されている。(
12)は電子制御装置であシ、上記酸素センサ00が電
極(8)。
(9)間に発生する起電力eを抵抗R5を介して演算増
幅器Aの反転入力端子に印加し、上記演算増幅器Aの非
反転入力端子に印加されている基準電圧vRと上記起電
力eの差異に比例した上記演算増幅器Aの出力によりト
ランジスタTRを駆動して上記酸素ポンプ(6)の電極
(4) 、 (5)間に流すポンプ電流IPを制御する
機能を備えている。すなわち、上記起電力eを一定値(
VR)に保つのに必要な上記ポンプ電流Ipを供給する
作用をする。また、直流電源Bから供給される上記ポン
プ電流IPに対応した出力信号を得るための抵抗J(、
を備えている。との抵抗Roは上記直流電源Bと対応し
て上記ポンプIPが過大に流れないような所望の抵抗値
が選ばれている。Cはコンデンサである。
幅器Aの反転入力端子に印加し、上記演算増幅器Aの非
反転入力端子に印加されている基準電圧vRと上記起電
力eの差異に比例した上記演算増幅器Aの出力によりト
ランジスタTRを駆動して上記酸素ポンプ(6)の電極
(4) 、 (5)間に流すポンプ電流IPを制御する
機能を備えている。すなわち、上記起電力eを一定値(
VR)に保つのに必要な上記ポンプ電流Ipを供給する
作用をする。また、直流電源Bから供給される上記ポン
プ電流IPに対応した出力信号を得るための抵抗J(、
を備えている。との抵抗Roは上記直流電源Bと対応し
て上記ポンプIPが過大に流れないような所望の抵抗値
が選ばれている。Cはコンデンサである。
以上のように構成されたこの発明の空燃比センサを国産
乗用車用2000CCのガソリン機関に装着して試験し
た結果を第3図に示す。過大なポンプ電流T、が流れる
と上記酸素ポンプ(6)が破壊するので上記ポンプ電流
工、は100mA以上流れないように上記直流電源Bに
より制限した。上記酸素センサ00の起電力eを55m
V一定とした場合はポンプ電流工、は空燃比A/li”
の変化釦従って7字形の特性を示すが上記起電力eを2
00mV一定とすると理論空燃比14.’i+でポンプ
電流工、は急激に変化し、空燃比A/Fが上記理論空燃
比より大きい範囲では空燃比の変化に比例して上記ポン
プ電流工Pが変化する特性が得られた。上記起電力eを
55mV一定とした場合のV字形特性では理論空燃比近
傍におけるポンプ電流1pの変化が少なく、正確な理論
空燃比の検知は困難であるが、上記起電力eを200m
V一定とした場合の特性ではポンプ電流エアの変化が大
きいので正確に理論空燃比を検知することができると同
時に理論空燃比よシ大きい空燃比も上記ポンプ電流工p
K対応した出力信号により検知することができるのであ
る。上記のように理論空燃比近傍でポンプ電流工、の変
化を大きくし、理論空燃比の検知を正確にするには第3
図の特性が示すように起電力e ftloomV程度以
上とする必要があるのがわかった。
乗用車用2000CCのガソリン機関に装着して試験し
た結果を第3図に示す。過大なポンプ電流T、が流れる
と上記酸素ポンプ(6)が破壊するので上記ポンプ電流
工、は100mA以上流れないように上記直流電源Bに
より制限した。上記酸素センサ00の起電力eを55m
V一定とした場合はポンプ電流工、は空燃比A/li”
の変化釦従って7字形の特性を示すが上記起電力eを2
00mV一定とすると理論空燃比14.’i+でポンプ
電流工、は急激に変化し、空燃比A/Fが上記理論空燃
比より大きい範囲では空燃比の変化に比例して上記ポン
プ電流工Pが変化する特性が得られた。上記起電力eを
55mV一定とした場合のV字形特性では理論空燃比近
傍におけるポンプ電流1pの変化が少なく、正確な理論
空燃比の検知は困難であるが、上記起電力eを200m
V一定とした場合の特性ではポンプ電流エアの変化が大
きいので正確に理論空燃比を検知することができると同
時に理論空燃比よシ大きい空燃比も上記ポンプ電流工p
K対応した出力信号により検知することができるのであ
る。上記のように理論空燃比近傍でポンプ電流工、の変
化を大きくし、理論空燃比の検知を正確にするには第3
図の特性が示すように起電力e ftloomV程度以
上とする必要があるのがわかった。
上記のように空燃比A/Fが理論空燃比よシ大きい範囲
でポンプ電流IPが空燃比に比例して変化する理由は特
開昭56−130649号に記載されている。
でポンプ電流IPが空燃比に比例して変化する理由は特
開昭56−130649号に記載されている。
すなわち、微小間隙部d内に導入された排気ガスの酸素
分圧を上記酸素ポンプ(6)の作用によシ変更すること
により、排気管(1)内を流れる排気ガスの酸素分圧と
差異をもたせ、この酸素分圧の差異に応じて発生する上
記酸素センサ01の起電力eが一定となるように上記酸
素ポンプ(6)に供給されるポンプ電流IPを制御する
時、このポンプ電流IPは上記排気ガス中の酸素濃度に
比例して変化するのである。そして、空燃比は上記酸素
温度にほぼ比例するので、結果的に上記ポンプ電流IP
は空燃比A/Fに比例して変化するのである。ところで
、理論空燃比より小さい範囲で上記ポンプ電流IPが変
化するのは排気ガス中の一酸化炭素(CO)濃度に上記
空燃比センサ(2)が感応しているように考えられる0 以上のようにこの発明は機関の排気ガスを導入する間隙
部と、この間隙部内の酸素分圧を制御する固体電解質酸
素ポンプと、上記間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の
排気ガス中の酸素分圧に対応した起電力を発生する固体
電解質酸素センサを備え、該酸素センサが発生する起電
力を所定値に保つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電
流に対応した出力信号により、上記機関の空燃比を検知
するようにした空燃比センサにおいて、上記酸素センサ
の起電力を100 mV以上の所定値に保つようにした
ので、いままで困難であった理論空燃比の正確な検知が
容易となったのである。
分圧を上記酸素ポンプ(6)の作用によシ変更すること
により、排気管(1)内を流れる排気ガスの酸素分圧と
差異をもたせ、この酸素分圧の差異に応じて発生する上
記酸素センサ01の起電力eが一定となるように上記酸
素ポンプ(6)に供給されるポンプ電流IPを制御する
時、このポンプ電流IPは上記排気ガス中の酸素濃度に
比例して変化するのである。そして、空燃比は上記酸素
温度にほぼ比例するので、結果的に上記ポンプ電流IP
は空燃比A/Fに比例して変化するのである。ところで
、理論空燃比より小さい範囲で上記ポンプ電流IPが変
化するのは排気ガス中の一酸化炭素(CO)濃度に上記
空燃比センサ(2)が感応しているように考えられる0 以上のようにこの発明は機関の排気ガスを導入する間隙
部と、この間隙部内の酸素分圧を制御する固体電解質酸
素ポンプと、上記間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の
排気ガス中の酸素分圧に対応した起電力を発生する固体
電解質酸素センサを備え、該酸素センサが発生する起電
力を所定値に保つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電
流に対応した出力信号により、上記機関の空燃比を検知
するようにした空燃比センサにおいて、上記酸素センサ
の起電力を100 mV以上の所定値に保つようにした
ので、いままで困難であった理論空燃比の正確な検知が
容易となったのである。
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図は第
1図の■−■線に沿う断面図、第3図は起電力eを変え
た場合のポンプ電流を示す特性図である。 図中の符号、(1)は排気管、(6)は固体電解質酸素
ポンプ、αQは固体電解質酸素センサ、(”)は電子制
御装置である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 (7) 第3図 を爪;比(A/ F ) 手続補正値自発) 58719 昭和 年 月 日 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 4、代理人 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の桐。 6、補正の内容 (1) 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正
する。 特許請求の範囲 (1)機関の排気ガスを導入する間隙部と、この間隙部
内の酸素分圧を制御する固体電解質酸素ポンプと、上記
間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の排気ガス中の酸素
分圧に対応した起電力を発生する固体電解質酸素センサ
とを備え、該酸素センサが発生する起電力を所定値に保
つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電流に対応した出
力信号により上記機関の空燃比を検知するようにした空
燃比センサにおいて、上記酸素センサの起電力゛を10
0mV以上の所定値に保ち、上記ポンプ電流が理論空燃
比近傍で急激に変化するようにして正確な理論空燃比を
検知するようにした機関の空燃比センサ。 (2)酸素ポンプに供給されるポンプ電流が所望値以上
とならないようにする手段を備えた特許請求の範囲第1
項記載の機関の空燃比センサ。
1図の■−■線に沿う断面図、第3図は起電力eを変え
た場合のポンプ電流を示す特性図である。 図中の符号、(1)は排気管、(6)は固体電解質酸素
ポンプ、αQは固体電解質酸素センサ、(”)は電子制
御装置である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 (7) 第3図 を爪;比(A/ F ) 手続補正値自発) 58719 昭和 年 月 日 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 4、代理人 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の桐。 6、補正の内容 (1) 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正
する。 特許請求の範囲 (1)機関の排気ガスを導入する間隙部と、この間隙部
内の酸素分圧を制御する固体電解質酸素ポンプと、上記
間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の排気ガス中の酸素
分圧に対応した起電力を発生する固体電解質酸素センサ
とを備え、該酸素センサが発生する起電力を所定値に保
つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電流に対応した出
力信号により上記機関の空燃比を検知するようにした空
燃比センサにおいて、上記酸素センサの起電力゛を10
0mV以上の所定値に保ち、上記ポンプ電流が理論空燃
比近傍で急激に変化するようにして正確な理論空燃比を
検知するようにした機関の空燃比センサ。 (2)酸素ポンプに供給されるポンプ電流が所望値以上
とならないようにする手段を備えた特許請求の範囲第1
項記載の機関の空燃比センサ。
Claims (2)
- (1)機関の排気ガスを導入する間隙部と、この間隙部
内の酸素分圧を制御する固体電解質酸素ポンプと、上記
間隙部内の酸素分圧と上記間隙部外の排気ガス中の酸素
分圧に対応した起電力を発生する固体電解質酸素センサ
とを備え、該酸素センサが発生する起電力を所定値に保
つのに必要な上記酸素ポンプのポンプ電流に対応した出
力信号によシ上記機関の空燃比を検知するようにした空
燃比センサにおいて、上記酸素センサの起電力を100
mV以上の所定値に保ち、上記ポンプ電流が理論空燃比
近傍で急激に変化するようにして正確な理論空燃比を検
知するようにした機関の空燃比センサ。 - (2)酸素ポンプに供給されるポンプ電流が100mA
以上とならないようにする手段を備えた特許請求の範囲
第1項記載の機関の空燃比センサ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58083587A JPS59208451A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 機関の空燃比センサ |
CA000453840A CA1214520A (en) | 1983-05-11 | 1984-05-08 | Air-to-fuel ratio sensor for engine |
DE8484303157T DE3474722D1 (en) | 1983-05-11 | 1984-05-10 | Air-to-fuel ratio sensor for engine |
EP84303157A EP0126590B1 (en) | 1983-05-11 | 1984-05-10 | Air-to-fuel ratio sensor for engine |
US06/770,655 US4657640A (en) | 1983-05-11 | 1985-08-28 | Method of sensing air-to-fuel ratio sensor of an engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58083587A JPS59208451A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 機関の空燃比センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59208451A true JPS59208451A (ja) | 1984-11-26 |
Family
ID=13806622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58083587A Pending JPS59208451A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 機関の空燃比センサ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4657640A (ja) |
EP (1) | EP0126590B1 (ja) |
JP (1) | JPS59208451A (ja) |
CA (1) | CA1214520A (ja) |
DE (1) | DE3474722D1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3606045A1 (de) * | 1985-02-25 | 1986-08-28 | Ngk Spark Plug Co | Luft/kraftstoff-verhaeltnissensor fuer brennkraftmaschinen |
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JPS61138156A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検出装置 |
JP2509905B2 (ja) * | 1985-02-06 | 1996-06-26 | 株式会社日立製作所 | 空燃比センサ |
US4762605A (en) * | 1986-02-01 | 1988-08-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Oxygen sensor |
EP2952721B1 (en) * | 2013-01-29 | 2018-03-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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NL6710038A (ja) * | 1967-07-20 | 1969-01-22 | ||
US3699032A (en) * | 1969-06-20 | 1972-10-17 | Univ Ohio | Devices for the control of agents in fluids |
US3691023A (en) * | 1970-12-15 | 1972-09-12 | Westinghouse Electric Corp | Method for polarographic measurement of oxygen partial pressure |
JPS55154450A (en) * | 1979-05-19 | 1980-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel-ratio detector |
JPS6029066B2 (ja) * | 1979-07-28 | 1985-07-08 | 日産自動車株式会社 | 空燃比制御信号発生装置 |
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JPS57192849A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Detecting device for limit current system oxygen concentration performing temperature compensation of measuring output |
JPS5832156A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-25 | Shimadzu Corp | 特定物質の濃度センサ− |
JPS5893862U (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-25 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素センサ |
JPS5943348A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Hitachi Ltd | 空燃比センサ |
-
1983
- 1983-05-11 JP JP58083587A patent/JPS59208451A/ja active Pending
-
1984
- 1984-05-08 CA CA000453840A patent/CA1214520A/en not_active Expired
- 1984-05-10 DE DE8484303157T patent/DE3474722D1/de not_active Expired
- 1984-05-10 EP EP84303157A patent/EP0126590B1/en not_active Expired
-
1985
- 1985-08-28 US US06/770,655 patent/US4657640A/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3606045A1 (de) * | 1985-02-25 | 1986-08-28 | Ngk Spark Plug Co | Luft/kraftstoff-verhaeltnissensor fuer brennkraftmaschinen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0126590A3 (en) | 1985-09-11 |
CA1214520A (en) | 1986-11-25 |
EP0126590B1 (en) | 1988-10-19 |
EP0126590A2 (en) | 1984-11-28 |
DE3474722D1 (en) | 1988-11-24 |
US4657640A (en) | 1987-04-14 |
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