JPH0713620B2 - 酸素濃度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はエンジン排気ガス等の気体中の酸素濃度を検出
する酸素濃度検出装置に関する。

背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的とし
て、排気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出結果に応
じてエンジンへの供給混合気の空燃比を目標空燃比にフ
ィードバック制御する空燃比制御装置がある。

このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度検出装
置として被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生
するものがある。例えば、平板状の酸素イオン伝導性固
体電解質部材の両主面に電極対を設けて固体電解質部材
の一方の電極面が気体滞留室の一部をなしてその気体滞
留室が被測定気体と導入孔を介して連通するようにした
限界電流方式の酸素濃度検出装置が特開昭52−72286号
公報に開示されている。この酸素濃度検出装置において
は、酸素イオン導電性固体電解質部材と電極対とが酸素
ポンプ素子として作用して間隙室側電極が負極になるよ
うに電極間に電流を供給すると、負極面側にて気体滞留
室内気体中の酸素ガスがイオン化して固体電解質部材内
を正極面側に移動し正極面から酸素ガスとして放出され
る。このときの電極間に流れ得る限界電流値は印加電圧
に拘らずほぼ一定となりかつ被測定気体中の酸素濃度に
比例するのでその限界電流値を検出すれば被測定気体中
の酸素濃度を測定することができる。しかしながら、か
かる酸素濃度検出装置を用いて空燃比を制御する場合に
排気ガス中の酸素濃度からは混合気の空燃比が理論空燃
比よりリーンの範囲でしか酸素濃度に比例した出力が得
られないので目標空燃比をリッチ領域に設定した空燃比
制御は不可能であった。また空燃比がリーン及びリッチ
領域にて排気ガス中の酸素濃度に比例した出力が得られ
る酸素濃度検出装置としては２つの平板状の酸素イオン
導電性固体電解質部材各々に電極対を設けて２つの固体
電解質部材の一方の電極面各々が気体滞留室の一部をな
してその気体滞留室が被測定気体と導入孔を介して連通
し一方の固体電解質部材の他方の電極面が大気室に面す
るようにした装置が特開昭59−192955号に開示されてい
る。この酸素濃度検出装置においては一方の酸素イオン
導電性固体電解質部材と電極対とが酸素濃度比検出電池
素子として作用し他方の酸素イオン導電性固体電解質材
と電極対とが酸素ポンプ素子として作用するようになっ
ている。酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が
基準電圧以上のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気
体滞留室側電極に向って移動するように電流を供給し、
酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧
以下のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室
側とは反対側に電極に向って移動するように電流を供給
することによりリーン及びリッチ領域の空燃比において
電流値は酸素濃度に比例するのである。

かかる酸素濃度検出装置においては、導入孔を小さくす
るほど酸素濃度検出誤差を小さくなり、酸素濃度検出誤
差が小さければ、供給混合気の空燃比を高精度で制御す
ることができ排気浄化性能の向上を図ることができる。
逆に、導入孔を大きくするほど酸素濃度検出誤差は大き
くなるが、酸素濃度変化に対する応答性が向上する。こ
のように酸素濃度検出誤差と応答性とは相反する関係に
ある。ところが、エンジンの運転状態によっては排気浄
化性能よりも高応答性の酸素濃度検出出力に応じて供給
混合気の空燃比を制御して良好な運転性を得た方が望ま
しい場合があるので単に排気浄化性能を向上させると運
転性が義性になるという問題点があった。

発明の概要 そこで、本発明の目的は運転性を犠牲にすることなく排
気浄化性能の向上を図ることができる酸素濃度検出装置
を提供することである。

本発明の酸素濃度検出装置は各々が酸素イオン伝導性固
体電解質壁部を有する第１及び第２気体滞留室並びに気
体導入室を形成し気体導入室が第１気体拡散制御手段を
介して内燃エンジンの排気管内に連通し第１気体滞留室
に第２気体拡散制限手段を介して連通しかつ第２気体滞
留室に第３気体拡散制限手段を介して連通するようにさ
れた基体と、第１気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上
にこれを挟んで対向するが如く設けられて第１センサを
形成する２つの第１電極対と、第２気体滞留室の電解質
壁部の内外壁面上にこれを挟んで対向するが如く設けら
れて第１センサとは異なる検出特性を有する第２センサ
を形成する２つの第２電極対と、エンジンの運転状態に
応じて２つの第１電極対の一方の電極対間及び２つの第
２電極対の一方の電極対間のいずれか一方に選択的に電
流を供給し一方の第１電極対間への電流供給時には２つ
の第１電極対の他方の電極対間に発生した電圧と第１基
準電圧との差電圧に応じた値の電流を一方の第１電極対
間に供給してその供給電流値に応じた第１センサの酸素
濃度検出値を出力し一方の第２の電極対間への電流供給
時には２つの第２電極対の他方の電極対間に発生した電
圧と第２基準電圧との差電圧に応じた値の電流を一方の
第２電極対間に供給してその供給電流値に応じた第２セ
ンサの酸素濃度検出値を出力する電流供給手段とを含む
ことを特徴としている。

実 施 例 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明による酸素濃度検出装置を用
いた空燃比制御装置を示している。本装置においては、
ほぼ立方体状の酸素イオン伝導性固体電解質部材１が設
けられている。酸素イオン伝導性固体電解質部材１内に
は第１及び第２気体滞留室2,3並びに気体導入室４が形
成されている。気体導入室４は固体電解質部材１外部か
ら被測定気体の排気ガスを導入する導入孔５に連通し、
導入孔５は内燃エンジンの排気管（図示せず）無いにお
いて排気ガスが気体導入室４に流入し易いように位置さ
れる。気体導入室４と第１及び第２気体滞留室2,3との
間の各壁部には連通孔6,7が形成されている。連通孔６
の径は連通孔７の径よりも大きくされている。第１気体
滞留室２には排気ガスが導入孔５、気体導入室４、そし
て連通孔６を介して導入されるようになっており、また
第２気体滞留室３には排気ガスが導入孔５、気体導入室
４、そして連通孔７を介して導入されるようになってい
る。酸素イオン伝導性固体電解質部材１には外気等を導
入する参照気体室８が第１及び第２気体滞留室2,3と壁
を隔てるように形成されている。第１気体滞留室２と気
体導入室４との間の壁部及び第１気体滞留室２と参照気
体室８との間の壁部には電極対11a,11b,12a,12bが各々
形成され、また第２気体滞留室３と気体導入室４との間
の壁部及び第２気体滞留室３と参照気体室８との間の壁
部には電極対13a,13b,14a,14bが各々形成されている。
電極対11a,11bは中央部に連通孔６に連通する貫通孔を
有し、電極対13a,13bも中央部に連通孔７に連通する貫
通孔を有している。固体電解質部材１及び電極対11a,11
bが第１酸素ポンプ素子15として、固体電解質部材１及
び電極対12a,12bが第１電池素子16として各々作用す
る。また固体電解質部材１及び電極対13a,13bが第２酸
素ポンプ素子17として、固体電解質部材１及び電極対14
a,14bが第２電池素子18として各々作用する。また固体
電解質部材１の気体導入室４の外壁面及び参照気体室８
の外壁面にヒータ素子19,20が各々設けられている。ヒ
ータ素子19,20は電気的に互いに並列に接続されてお
り、第１及び第２酸素ポンプ素子15,17並びに第１及び
第２電池素子16,18を均等に加熱すると共に固体電解質
部材１内の保温性の向上を図っている。なお、酸素イオ
ン伝導性固体電解質部材１は複数の断片から一体に形成
される。また第１及び第２気体滞留室の壁部を全て酸素
イオン伝導性固体電解質から形成する必要はなく、少な
くとも電極対を設ける部分だけがその固体電解質からな
れば良い。

酸素イオン伝導性固体電解質部材１としては、ZrO₂（二
酸化ジルコニウム）が用いられ、電極11aないし14bとさ
てはPt（白金）が用いられる。

第１及び第２酸素ポンプ素子15,17並びに第１及び第２
電池素子16,18には電流供給回路21が接続されている。
第２図に示すように電流供給回路21は差動増幅回路22,2
3,電流検出抵抗24,25,基準電圧源26,27及び切替回路28,
29からなる。第１酸素ポンプ素子15の外側電極11aは切
替回路28のスイッチ28a、電流検出抵抗24を介して差動
増幅回路22の出力端に接続され、内側電極11bは切替回
路29のスイッチ29aを介してアースされるようになって
いる。第１電池素子16の外側電極12aは差動増幅回路22
の反転入力端に接続され、内側電極12bは切替回路29の
スイッチ29bを介してアースされるようになっている。
同様に第２酸素ポンプ素子17の外側電極13aは切替回路2
8のスイッチ28b、電流検出抵抗25を介して差動増幅回路
23の出力端に接続され、内側電極13bは切替回路29のス
イッチ29aを介してアースされるようになっている。第
２電池素子18の外側電極14aは差動増幅回路23の反転入
力端に接続され、内側電極14bは切替回路29のスイッチ2
9bを介してアースされるようになっている。差動増幅回
路22の非反転入力端には基準電圧源26が接続され、差動
増幅回路23の非反転入力端には基準電圧源27が接続され
ている。基準電圧源26,27の出力電圧は理論空燃比に相
当する電圧（例えば、0.4V）である。電流検出抵抗24の
両端間が第１センサの出力をなし、電流検出抵抗25の両
端間が第２センサの出力をなしている。電流検出抵抗2
4,25の両端電圧は差動入力のA/D変換器31を介して空燃
比制御回路32に供給され、電流検出抵抗24,25を流れる
ポンプ電流値I_P（１）、I_P（２）が空燃比制御回路32に
読み込まれる。空燃比制御回路32はマイクロコンピュー
タからなる。空燃比制御回路32にはエンジン回転数、吸
気管内絶対圧、冷却水温等を検出する複数の運転パラメ
ータ検出センサ（図示せず）が接続されると共に、また
駆動回路33を介して電磁弁34が接続されている。電磁弁
34はエンジン気化器絞り弁下流の吸気マニホールド内に
連通する吸気２次空気供給通路（図示せず）に設けられ
ている。また空燃比制御回路32は切替回路28,29のスイ
ッチ切替動作を制御し、空燃比制御回路32からの指令に
応じて駆動回路30が切替回路28,29を駆動する。なお、
差動増幅回路22,23には正負の電源電圧が供給される。

一方、ヒータ素子19,20には電流がヒータ電流供給回路3
5から供給されてヒータ素子19,20が発熱して酸素ポンプ
素子15,17及び電池素子16,18を排気ガスより高い適温に
加熱する。

かかる構成においては、排気管内の排気ガスが導入孔５
から気体導入室４内に流入して拡散し、更に連通孔６を
介して第１気体滞留室２内に流入して拡散すると共に連
通孔７を介して第２気体滞留室３内に流入して拡散す
る。

切替回路28,29において、第２図の如くスイッチ28aが電
極11aを電流検出抵抗24に接続し、スイッチ28bが電極13
aの接続ラインを開放し、スイッチ29aが電極11bをアー
スしかつ電極13bの接続ラインを開放し、またスイッチ2
9bが電極12bをアースしかつ電極14bの接続ラインを開放
する選択位置にされると、第１センサの選択状態にな
る。

この第１センサの選択状態には、先ず、エンジン供給混
合気の空燃比がリーン領域のときには差動増幅回路22の
出力レベルが正レベルになり、この正レベル電圧が抵抗
24及び第１酸素ポンプ素子15の直列回路に供給される。
よって、第１酸素ポンプ素子15の電極11a,11b間にポン
プ電流が流れる。このポンプ電流は電極11aから電極11b
に向って流れるので第１気体滞留室２内の酸素が電極11
bにてイオン化して第１酸素ポンプ素子15内を移動して
電極11aから酸素ガスとして放出され、第１気体滞留室
２内の酸素が汲み出される。

第１気体滞留室２内の酸素の汲み出しにより第１気体滞
留室２内の排気ガスと参照気体室８内の気体の間に酸素
濃度差が生ずる。この酸素濃度差によって電池素子16の
電極12a,12b間に電圧Vsが発生する。この電圧Vsは差動
増幅回路22の反転入力端に供給される。差動増幅回路22
の出力電圧は電圧Vsと基準電圧源26の出力電圧Vr₁との
差電圧に比例した電圧となるのでポンプ電流値は排気ガ
ス中の酸素濃度に比例する。

リッチ領域の空燃比のときには電圧Vsが基準電圧源26の
出力電圧Vr₁を越える。よって、差動増幅回路22の出力
レベルが正レベルから負レベルに反転する。この負レベ
ルにより第１酸素ポンプ素子15の電極11a,11b間に流れ
るポンプ電流が減少し、電流方向が反転する。すなわ
ち、ポンプ電流は電極11bから電極11a方向に流れるので
外部の酸素が電極11aにてイオン化して第１酸素ポンプ
素子15内を移動して電極11bから酸素ガスとして第１気
体滞留室２内に放出され、酸素が第１気体滞留室２内に
汲み込まれる。従って、第１気体滞留室２内の酸素濃度
が常に一定になるようにポンプ電流を供給することによ
り酸素を汲み込んだり、汲み出したりするのでポンプ電
流値I_P及び差動増幅回路22の出力電圧はリーン及びリッ
チ領域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例するのであ
る。第３図の実線ａはそのポンプ電流値I_Pを示してい
る。

ポンプ電流値I_Pは電荷をｅ、導入孔５及び連通孔６によ
る排気ガスに対する拡散係数をσ_Ｏ、排気ガス中の酸素
濃度をP_Oexh、第１気体滞留室２内の酸素濃度をP_Ovとす
ると、次式の如くで表わすことができる。

I_P＝4eσ_Ｏ（P_Oexh−P_Ov） ……（１） ここで、拡散係数σ_Ｏは導入孔５の面積をA₁、連通孔６
の面積をA₂、ボルツマン定数をｋ、絶対温度をＴ、導入
孔５の長さをl₁、連通孔６の長さをl₂、拡散定数をＤと
すると、次式の如く表わすことができる。

σ_Ｏ＝（A₁/l₁＋A₂/l₂）D/kT ……（２） 次に、スイッチ28aが電極11aの接続ラインを開放し、ス
イッチ28bが電極13aを電流検出抵抗25に接続し、スイッ
チ29aが電極13bをアースしかつ電極11bの接続ラインを
開放し、またスイッチ29bが電極14bをアースしかつ電極
12bの接続ラインを開放する選択位置にされると、第２
センサの選択状態となる。

この第２センサの選択状態には上記した第１センサの選
択状態と同様の動作により第２気体滞留室３内の酸素濃
度が常に一定になるようにポンプ電流が第２酸素ポンプ
素子17の電極13a,13b間に供給されて酸素が汲み込まれ
たり、汲み出されたりするのでポンプ電流値I_P及び差動
増幅回路23の出力電圧はリーン及びリッチ領域にて排気
ガス中の酸素濃度に各々比例するのである。この第２セ
ンサ選択状態のポンプ電流値I_Pは上記した式（１）にお
いて拡散係数σ_Ｏを導入孔５及び連通孔７によるものと
し、またP_Ovを第２気体滞留室３内の酸素濃度とするこ
とにより表わされる。ポンプ電流値I_Pの大きさは第４図
に示すように空燃比のリーン及びリッチ領域において拡
散係数σ_Ｏの大きさに反比例する拡散抵抗が大きくなる
ほど小さくなることが明らかになっている。よって、第
２センサ選択状態には第１センサ選択状態よりも拡散抵
抗が大となるので第３図の破線ｂの如くポンプ電流値I_P
の大きさはリーン及びリッチ領域において小さくなり、
連通孔７の大きさ及び長さを調整することにより第３図
に示すように第２センサ選択状態におけるリッチ領域の
ポンプ電流値特性が第１センサ選択状態におけるリーン
領域のポンプ領域値特性にI_P＝０にて直線的に連続する
のである。また差動増幅回路22,23の出力電圧特性も０
〔Ｖ〕にて直線的に連続したものになる。

空燃比制御回路32は次の如く動作する。空燃比制御回路
32は、第５図に示すように先ず、エンジンが過渡運転状
態であるか否かを複数の運転パラメータ検出センサの出
力レベルに応じて判別する（ステップ61）。加速度の過
渡運転状態には応答性の向上のために第１センサ選択指
令を駆動回路30に対して発生し（ステップ62）、第１セ
ンサが選択されたことを表わすためにフラグFsに“0"が
セットされる（ステップ63）。次いで、A/D変換器31か
ら出力される第１センサのポンプ電流値I_P（１）を読み
込んでそのポンプ電流値I_P（１）に対応する酸素濃度検
出出力値L_O2が上限値L_Hより大であるか、又は下限値L_L
より小であるか否かを判別する（ステップ64,65）。L_L
≦L_O2≦L_Hならば、供給混合気の空燃比が超リーン、又
超リッチでもないので第１センサの酸素濃度検出出力値
L_O2が理論空燃比より小なるリッチ目標空燃比に対応す
る目標値Ｌref1より大であるか否かを判別する（ステッ
プ66）。L_O2≦Ｌref1ならば、供給混合気の空燃比がリ
ッチ目標空燃比よりリッチであるので駆動回路33に対し
て電磁弁34の開弁駆動指令を発生し（ステップ67）、L
_O2＞Ｌref1ならば、供給混合気の空燃比がリッチ目標空
燃比よりリーンであるので駆動回路33に対して電磁弁34
の開弁駆動停止指令を発生する（ステップ68）。

一方、過渡運転状態ではないときにはエンジンが定常運
転状態であるか否かを複数の運転パラメータ検出センサ
の出力レベルに応じて判別する（ステップ69）。定常運
転状態には排気浄化性能の向上のために精密な空燃比制
御が望ましいので第２センサ選択指令を駆動回路30に対
して発生し（ステップ70）、第２センサが選択されたこ
とを表わすためにフラグFsに“1"がセットされる（ステ
ップ71）。上記したステップ64,65においてL_O2＜L_L、又
はL_O2＞L_Hならば、超リーン又は超リッチであるのでブ
ラックニング現象の発生を防止するためにステップ70を
実行して第２センサを選択する。次いで、A/D変換器31
から出力される第２センサのポンプ電流値I_P（２）を読
み込んでそのポンプ電流値I_P（２）に対応する酸素濃度
検出出力値L_O2が理論空燃比より大なるリーン目標空燃
比に対応する目標値Ｌref2より大であるか否かを判別す
る（ステップ72）。L_O2≦Ｌref2ならば、供給混合気の
空燃比がリーン目標空燃比よりリッチであるので駆動回
路33に対して電磁弁34の開弁駆動指令を発生し（ステッ
プ67）、L_O2＞Ｌref2ならば、供給混合気の空燃比がリ
ーン目標空燃比よりリーンであるので駆動回路33に対し
て電磁弁34の開弁駆動停止指令を発生する（ステップ6
8）。

定常運転状態でないときにはフラグFsが“0"であるか否
かを判別する（ステップ73）。Fs＝０ならば、ステップ
64を実行し、Fs＝１ならば、ステップ72を実行する。

駆動回路30は第１センサ選択指令に応じてスイッチ28a,
28b,29a,29bを上記した第１センサ選択位置に駆動し、
その駆動状態は第２センサ選択指令が空燃比制御回路32
から供給されるまで維持される。また第２センサ選択指
令に応じてスイッチ28a,28b,29a,29bを上記した第２セ
ンサ選択位置に駆動し、その駆動状態は第１センサ選択
指令が空燃比制御回路32から供給されるまで維持され
る。駆動回路33は開弁駆動指令に応じて電磁弁34を開弁
駆動して２次空気をエンジン吸気マニホールド内に供給
することにより空燃比をリーン化させ、開弁駆動停止指
令に応じて電磁弁34の開弁駆動を停止して空燃比をリッ
チ化させる。かかる動作を所定周期毎に繰り返し実行す
ることにより供給混合気の空燃比を過渡運転状態にはリ
ッチ目標空燃比に制御し、定常運転状態にはリーン目標
空燃比に制御するのである。

上記した本発明の実施例においては、第１ないし第３気
体拡散制限手段として導入孔5,連通孔6,7が用いられて
おり、連通孔6,7によって異なる拡散抵抗が各々得られ
ているが、これに限らず、異なる拡散抵抗を得るために
連通孔6,7の径を等しくしかつ第１気体滞留室２内の２
つの第１電極対間及び第２気体滞留室３内の２つの第２
電極対間のギャップを各々形成しそのギャップ幅を異な
らしても良く、また第６図に示すようにアルミナ（Al₂O
₃）等の多孔質体38,39,40を導入孔５及び連通孔6,7に充
填し多孔質拡散層を形成しても良いのである。

また、上記した本発明の実施例においては、第１又は第
２センサの出力に応じて２次空気を供給することにより
供給混合気の空燃比を目標空燃比に制御しているが、こ
れに限らず、第１又は第２センサの出力に応じて燃料供
給量を調整することにより空燃比を制御しても良い。

発明の効果 以上の如く、本発明の酸素濃度検出装置においては、排
気ガスが導入孔等の第１気体拡散制限手段を介して流入
する気体導入室が基体内に設けられ、該気体導入室に連
通孔等の第２気体拡散制限手段を介して連通する第１気
体滞留室の電解質壁部の内外壁面上にこれを挟んで対向
するが如く第１電極対を２つ設けた第１センサと、第１
センサと同様に気体導入室に連通孔等の第３気体拡散制
御手段を介して連通する第２気体滞留室の電解質壁部の
内外壁面上にこれを挟んで対向するが如く第２電極対を
２つ設けて第１センサとは酸素濃度検出特性が異なる第
２センサとのいずれか一方がエンジンの運転状態に応じ
て選択作動する。よって、第７図に示すように導入孔及
び連通孔による拡散抵抗が小さくなるほど空燃比のリッ
チ及びリーン領域において応答性が良くなるので過渡運
転状態に拡散抵抗の小なる第１センサを選択することに
より良好な運転性を確保することができる。

また第８図に示すように拡散抵抗が大なるほど空燃比の
リッチ及びリーン領域において酸素濃度検出誤差が小さ
くなる。これは拡散抵抗の大なるほど排気ガス温度、排
気ガスの脈動及び排気ガス流量による影響が小さくなる
からである。よって、定常運転状態に拡散抵抗の大なる
第２センサを選択することにより供給混合気の空燃比を
高精度で目標空燃比に制御することができ、排気浄化性
能の向上を図ることができる。

また第９図に示すように所定の運転状態において空燃比
が超リーンのときに拡散抵抗が小なるとセンサ出力レベ
ルがブラックニング現象発生領域の値になる。これは空
燃比が超リッチのときにも同様である。よって、空燃比
が超リーン及び超リッチのときには拡散抵抗の大なる第
２センサを選択することによりブラックニング現象の発
生を回避することができ、酸素ポンプ素子及び電池素子
の急速な劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明による酸素濃度検出装置の実施例
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のI b−I b
部分の断面図、第２図は空燃比制御装置を含む電流供給
回路を示す回路図、第３図は第１図の装置の出力特性を
示す図、第４図は拡散抵抗とポンプ電流値との関係を示
す特性図、第５図は空燃比制御回路の動作を示すフロー
図、第６図（ａ）は本発明の他の実施例を示す平面図、
第６図（ｂ）は第６図（ａ）のVI b−VI b部分の断面
図、第７図ないし第９図は拡散抵抗に係わる各種関係を
示す図である。 主要部分の符号の説明 １……酸素イオン伝導性固体電解質部材 2,3……気体滞留室 ４……気体導入室 ５……導入孔 6,7……連通孔 ８……気体参照室 15,17……酸素ポンプ素子 16,18……電池素子 19,20……ヒータ素子 21……電流供給回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各々が酸素イオン伝導性固体電解質壁部を
   有する第１及び第２気体滞留室並びに気体導入室を形成
   し前記気体導入室が第１気体拡散制限手段を介して内燃
   エンジンの排気管内に連通し前記第１気体滞留室に第２
   気体拡散制限手段を介して連通しかつ前記第２気体滞留
   室に第３気体拡散制限手段を介して連通するようにされ
   た基体と、 前記第１気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上にこれを
   挟んで対向するが如く設けられて第１センサを形成する
   ２つの第１電極対と、 前記第２気体滞留室の電解質壁部の内外壁面上にこれを
   挟んで対向するが如く設けられて前記第１センサとは異
   なる酸素濃度検出特性を有する第２センサを形成する２
   つの第２電極対と、 エンジンの運転状態に応じて前記２つの第１電極対の一
   方の電極対間及び前記２つの第２電極対の一方の電極対
   間のいずれか一方に選択的に電流を供給し前記一方の第
   １電極対間への電流供給時には前記２つの第１電極対の
   他方の電極対間に発生した電圧と第１基準電圧との差電
   圧に応じた値の電流を前記一方の第１電極対間に供給し
   てその供給電流値に応じた前記第１センサの酸素濃度検
   出値を出力し前記一方の第２電極対間への電流供給時に
   は前記２つの第２電極対の他方の電極対間に発生した電
   圧と第２基準電圧との差電圧に応じた値の電流を前記一
   方の第２電極対間に供給してその供給電流値に応じた前
   記第２センサの酸素濃度検出値を出力する電流供給手段
   を含むことを特徴とする酸素濃度検出装置。
2. 【請求項２】前記第２気体拡散制限手段の拡散抵抗は前
   記第３気体拡散制限手段の拡散抵抗より小さくされてお
   り、前記電流供給手段はエンジンの過渡運転状態のとき
   に前記一方の第１電極対間に電流を供給し、エンジン定
   常運転状態のとき又は供給混合気の空燃比が超リーン及
   び超リッチのときには前記一方の第２電極対間に電流を
   供給することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   酸素濃度検出装置。
3. 【請求項３】前記第２気体拡散制御手段は第１連通孔か
   らなり、第３気体拡散制御手段は前記第１連通孔と大き
   さが異なる第２連通孔からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の酸素濃度検出装置。
4. 【請求項４】前記第１気体滞留室内の２つの第１電極対
   間のギャップ幅と前記第２気体滞留室内の第２電極対間
   のギャップ幅とが異なることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の酸素濃度検出装置。