JPS5892946A - ガス成分検出器 - Google Patents
ガス成分検出器Info
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- JPS5892946A JPS5892946A JP19247781A JP19247781A JPS5892946A JP S5892946 A JPS5892946 A JP S5892946A JP 19247781 A JP19247781 A JP 19247781A JP 19247781 A JP19247781 A JP 19247781A JP S5892946 A JPS5892946 A JP S5892946A
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- Japan
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- temperature
- gas component
- fuel ratio
- detecting element
- detector
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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- G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
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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】
本発明はガス成分検出器、特に内燃機関の排気ガス中の
酸素濃度を検出し空燃比を測定するためのガス成分検出
器に関するものである。
酸素濃度を検出し空燃比を測定するためのガス成分検出
器に関するものである。
近年、排気ガス中の有害成分を低減させるため、また燃
費を向上させる等の目的で内燃機間管理論空燃比よりも
薄−空燃比で運転させる、いわゆる希薄燃焼方式が提案
されて−る。この方式にお−て轄薄−飯域での空燃比を
精確に検出する手段が必要である。
費を向上させる等の目的で内燃機間管理論空燃比よりも
薄−空燃比で運転させる、いわゆる希薄燃焼方式が提案
されて−る。この方式にお−て轄薄−飯域での空燃比を
精確に検出する手段が必要である。
この聰の手段としてれ、特公昭86−6608号、特開
昭61!−868968に記載の検知装置がある。これ
等は、素子として一酸化コバルト(OoO)もしくは−
酸化コバルトと酸化マグネシウム(MgO)との合金を
用−1−酸化コバルトが四三酸化コパル)(00104
)へ変化するのを防止するとともに温度補償のため、素
子tある一定の温度、例えば900℃に加熱保持して使
用する構成となっている。
昭61!−868968に記載の検知装置がある。これ
等は、素子として一酸化コバルト(OoO)もしくは−
酸化コバルトと酸化マグネシウム(MgO)との合金を
用−1−酸化コバルトが四三酸化コパル)(00104
)へ変化するのを防止するとともに温度補償のため、素
子tある一定の温度、例えば900℃に加熱保持して使
用する構成となっている。
これ等装置の検出原理は、第11IK示すようにCoo
等よりなる素子の電気抵抗値が空燃比が薄くなるにつれ
て低下するのを利用するものである。
等よりなる素子の電気抵抗値が空燃比が薄くなるにつれ
て低下するのを利用するものである。
しかしながら、OoO等は金属鹸化物半導体であシ、電
気抵抗値は温度によっても大きく変化すゐ0例えば第1
図に示すように温度toから温度$1へ素子の温度が低
下すると、温度“t・のとき空燃比18での電気抵抗値
凰・が温tL* lではlLlと高くな夛、この値は温
度t・のと古の空燃比纜は16に相当し空燃比て約3変
化してしまうことに&る。このため自動車等の如く非常
に広い温度範囲でかつ温度変化の大11−場合には精i
1t’を空燃比の検出が困離である。また、ヒータを用
−た場合でも、大11一温度変化の雰囲気下で所定温度
に保持するに祉その制御回路が複雑で高価にならざるを
得ない。
気抵抗値は温度によっても大きく変化すゐ0例えば第1
図に示すように温度toから温度$1へ素子の温度が低
下すると、温度“t・のとき空燃比18での電気抵抗値
凰・が温tL* lではlLlと高くな夛、この値は温
度t・のと古の空燃比纜は16に相当し空燃比て約3変
化してしまうことに&る。このため自動車等の如く非常
に広い温度範囲でかつ温度変化の大11−場合には精i
1t’を空燃比の検出が困離である。また、ヒータを用
−た場合でも、大11一温度変化の雰囲気下で所定温度
に保持するに祉その制御回路が複雑で高価にならざるを
得ない。
本発明社、上記の@題を解決して広一温度範囲で精SK
空燃比を検出できるガス成分検出器1m供することを目
的とするもので、ガス成分検出素子と温度検出素子加熱
手段との構成によシ、温度制御なしもしくは簡単′Ik
illl!lII御で精確な空燃比の検出を可能とする
ものである。
空燃比を検出できるガス成分検出器1m供することを目
的とするもので、ガス成分検出素子と温度検出素子加熱
手段との構成によシ、温度制御なしもしくは簡単′Ik
illl!lII御で精確な空燃比の検出を可能とする
ものである。
以下、本発@を実施例により説明する。先ず第S図にお
−て、lはアルミナよりなる板状の基体で、後記するガ
ス成分検出素子および電極を保持するとともに、内部に
温度検出素子と電極およびヒータが埋設しである。また
上端には6本のり−ドI[6を有している。この基体1
社排気ガスを導入する孔?lTh有する耐熱性金属より
なる保護カバー7およびこれと結合した耐熱性金属のパ
イプ8の内部に収納されている。保護カバー7とパイプ
8の結合部には排気管Kl定するための7ランジ9が取
付けである。基体lはパイプ8内において、アル之す等
の焼結体よりなる保持部材10により支持されている。
−て、lはアルミナよりなる板状の基体で、後記するガ
ス成分検出素子および電極を保持するとともに、内部に
温度検出素子と電極およびヒータが埋設しである。また
上端には6本のり−ドI[6を有している。この基体1
社排気ガスを導入する孔?lTh有する耐熱性金属より
なる保護カバー7およびこれと結合した耐熱性金属のパ
イプ8の内部に収納されている。保護カバー7とパイプ
8の結合部には排気管Kl定するための7ランジ9が取
付けである。基体lはパイプ8内において、アル之す等
の焼結体よりなる保持部材10により支持されている。
基体1の上部、リード線6およびこれに接続したステン
レス等の耐熱性金属よシなるサブリード線11tj無機
接着剤1mによりパイプ8内に固定されている。パイプ
8にはパイプ18が、パイプ18には更にパイプ14m
結合されており、これ等の内部に設置したアルミナ等よ
りなる絶縁管1it、7ツ素ゴム等よ〉なるブツシュ1
6、シリコ1ンゴム等の耐熱性ゴム部材lIFに上記サ
ブリード!11#挿通され、外部に導出されたサブリー
ド線11tjカバ一部材18により被覆されて−る。
レス等の耐熱性金属よシなるサブリード線11tj無機
接着剤1mによりパイプ8内に固定されている。パイプ
8にはパイプ18が、パイプ18には更にパイプ14m
結合されており、これ等の内部に設置したアルミナ等よ
りなる絶縁管1it、7ツ素ゴム等よ〉なるブツシュ1
6、シリコ1ンゴム等の耐熱性ゴム部材lIFに上記サ
ブリード!11#挿通され、外部に導出されたサブリー
ド線11tjカバ一部材18により被覆されて−る。
次K、基体lの部分opsiw*ならびにその製造方法
K”)−で第8図な−し第す図により説明する。゛ lax xbStea基体lを構成すべきアルミナグリ
ーンシーシである。一方のグリーンシーシl&にはその
中央に1対の白金、白金−ロジウム等の耐熱金属よりな
る膜状の電極4m、4bが互1/AK離間してスクリー
ン印刷される。またこの電極*a、ahFiグリーンシ
ー)11&の貫通孔111、Ilmの内向にも形成され
て−る。更にグリーンシー)1&に#iその外周部に沿
って白金、白金−ロジウム、タングステン、モリブデン
−マンlン等の金属よりなる膜状のヒータ6aがスクリ
ーン印刷され、またこのヒータ51は貫通孔11B、1
14の内面にも及んで−る。一方グリーンシート1bK
は上記と同様のヒータ5bが、外周部および−vLカ上
勢電1[i 4 a % 4 bと対応する位置に印刷
される。また、グリーンシー)1c6cax対の白金、
白金−ロジウム等の耐熱金属よりなる膜状の電極5as
abが互−に−間してスクリーン印刷される。さらに醸
化、セリウム(C・0倉 )よ#J″Ikる膜状温度検
出素子8が印刷される。 。
K”)−で第8図な−し第す図により説明する。゛ lax xbStea基体lを構成すべきアルミナグリ
ーンシーシである。一方のグリーンシーシl&にはその
中央に1対の白金、白金−ロジウム等の耐熱金属よりな
る膜状の電極4m、4bが互1/AK離間してスクリー
ン印刷される。またこの電極*a、ahFiグリーンシ
ー)11&の貫通孔111、Ilmの内向にも形成され
て−る。更にグリーンシー)1&に#iその外周部に沿
って白金、白金−ロジウム、タングステン、モリブデン
−マンlン等の金属よりなる膜状のヒータ6aがスクリ
ーン印刷され、またこのヒータ51は貫通孔11B、1
14の内面にも及んで−る。一方グリーンシート1bK
は上記と同様のヒータ5bが、外周部および−vLカ上
勢電1[i 4 a % 4 bと対応する位置に印刷
される。また、グリーンシー)1c6cax対の白金、
白金−ロジウム等の耐熱金属よりなる膜状の電極5as
abが互−に−間してスクリーン印刷される。さらに醸
化、セリウム(C・0倉 )よ#J″Ikる膜状温度検
出素子8が印刷される。 。
そして上記グリーンシー)11、Ib、Ic社重ね合さ
れる。この際、グリーンシー)!N%lbの端部間には
、シー)1%の貫通孔112゜118.114と対応す
る位置にリード線6b。
れる。この際、グリーンシー)!N%lbの端部間には
、シー)1%の貫通孔112゜118.114と対応す
る位置にリード線6b。
6e、6mの一端が、またグリーンシー) 1 b。
1.6の端部間にはシー)lbの貫通孔11&とシー)
10の貫通孔116と対応する位置にリード線6d16
・の一端がそれぞれセットされる。
10の貫通孔116と対応する位置にリード線6d16
・の一端がそれぞれセットされる。
そして重ね合せたシー)1%% 1に+、let加熱し
つつ加圧接着後、電気炉で。1600℃〜1600℃、
約す時間焼成する。これKよりシー)1aSlb110
祉焼結して一体化し、内部Kjii状電極6a。
つつ加圧接着後、電気炉で。1600℃〜1600℃、
約す時間焼成する。これKよりシー)1aSlb110
祉焼結して一体化し、内部Kjii状電極6a。
sb、膜状温度検出素子8、膜状ヒータ6bが、表面に
膜状電@6*S4bと膜状ヒータ58が形成される。同
時にリード!!6&、6bs6as6d、6eもシー)
18% lbs 10間に焼結時の収縮作用により強固
に固着される。
膜状電@6*S4bと膜状ヒータ58が形成される。同
時にリード!!6&、6bs6as6d、6eもシー)
18% lbs 10間に焼結時の収縮作用により強固
に固着される。
次にMgO1NiOt園溶させたペースト状のに示すよ
うに、tli*a、ib上にガス成分検出素子g*、電
極@a、Bb上に温度検出素子3が形成され、この素子
sit基体基体忙中設されている。
うに、tli*a、ib上にガス成分検出素子g*、電
極@a、Bb上に温度検出素子3が形成され、この素子
sit基体基体忙中設されている。
このようにして製作したガス成分検出素子3と、温度補
償素子8との抵抗一温度特性を電気炉中で昇温しつつ測
定した結果管筒6図に示す。C@o。
償素子8との抵抗一温度特性を電気炉中で昇温しつつ測
定した結果管筒6図に示す。C@o。
特性は6bO℃〜950℃で良く一致している。
第7図は上記ガス威分検出器の検出回路例を示すもので
、ガス成分検出!!5−b−らの出力電圧管j&珊して
内燃機関の吸気系の燃料制御装置に信号管送る。1中1
9は電源、IOは制御囲路で、これは検出器からの電気
信号を所定値と比較して制御信号管出すものである。図
示のようにガス成分検出素子露と温度検出素子3と紘直
列に接続され、端子6e(リード線)に祉ガス成分検出
素子露と温度検出素子8の電気抵抗値に応じた出力電圧
が発生する。また、ヒータ6、a、5bは端子5m(リ
ード線)で並列に接続され接地されている。ここで温度
検出素子8は基体lの中に埋設されて−るので、温度検
出素子8の電気抵抗値は排気ガスのガス成分によらず温
度のみによシはば決まシ、かつガス成分検出素子3と温
度検出素子3とは第654に示したように電気抵抗値の
温度依存性はほぼ同じである。従って、第8図に示すよ
うに温&が例えば700℃、フ70℃、860℃と変化
しても、ガス成分検出素子2(図中a)と温度検出素子
8(図中b)の電気抵抗値の交点社同−空燃比(17゜
8)てほとんど変化せず、従って端子6eに発生する出
力電圧も変化せず、温度変化にかかわらず精密に空燃比
を検出できる。
、ガス成分検出!!5−b−らの出力電圧管j&珊して
内燃機関の吸気系の燃料制御装置に信号管送る。1中1
9は電源、IOは制御囲路で、これは検出器からの電気
信号を所定値と比較して制御信号管出すものである。図
示のようにガス成分検出素子露と温度検出素子3と紘直
列に接続され、端子6e(リード線)に祉ガス成分検出
素子露と温度検出素子8の電気抵抗値に応じた出力電圧
が発生する。また、ヒータ6、a、5bは端子5m(リ
ード線)で並列に接続され接地されている。ここで温度
検出素子8は基体lの中に埋設されて−るので、温度検
出素子8の電気抵抗値は排気ガスのガス成分によらず温
度のみによシはば決まシ、かつガス成分検出素子3と温
度検出素子3とは第654に示したように電気抵抗値の
温度依存性はほぼ同じである。従って、第8図に示すよ
うに温&が例えば700℃、フ70℃、860℃と変化
しても、ガス成分検出素子2(図中a)と温度検出素子
8(図中b)の電気抵抗値の交点社同−空燃比(17゜
8)てほとんど変化せず、従って端子6eに発生する出
力電圧も変化せず、温度変化にかかわらず精密に空燃比
を検出できる。
また、ガス成分検出−子急と温度検出素子8との電気抵
抗値の温度依存性は、第6図より約650’−950℃
と非常に広い温度範囲であるので、ヒータ6m−,5b
はある一定電圧を印加するか、もしくkisoo℃土l
暴O″CK単純な0N−OFF制御て充分である。
抗値の温度依存性は、第6図より約650’−950℃
と非常に広い温度範囲であるので、ヒータ6m−,5b
はある一定電圧を印加するか、もしくkisoo℃土l
暴O″CK単純な0N−OFF制御て充分である。
ガス成分検出素子の組成として酸化コパルF(Cod)
、酸化!ダネシウム(MgO)固溶体、温度検出素子と
して酸化ニオブ(Nbm Os )を10七ルー添加
したジルコニア(Z r Os )を用い、第9図およ
び第1O図に示すように、基体l上に電*IaS4as
会すを形成し、電極Bm。
、酸化!ダネシウム(MgO)固溶体、温度検出素子と
して酸化ニオブ(Nbm Os )を10七ルー添加
したジルコニア(Z r Os )を用い、第9図およ
び第1O図に示すように、基体l上に電*IaS4as
会すを形成し、電極Bm。
4 bf[K温度検出素子3、電極4に一4a間にガス
成分検出素子8を形成し、温度検出素子8の表面をガス
シールするために緻密構造にしたアルミナ膜101で被
覆した。又、基体l内にヒータhbを形成した。製造方
法社、先の実施例とほぼ同じであるが温度検出素子8と
その表面をII&覆したアルえす*1O1tj同時Km
威し、アルミナ膜1olk緻密に焼結する。
成分検出素子8を形成し、温度検出素子8の表面をガス
シールするために緻密構造にしたアルミナ膜101で被
覆した。又、基体l内にヒータhbを形成した。製造方
法社、先の実施例とほぼ同じであるが温度検出素子8と
その表面をII&覆したアルえす*1O1tj同時Km
威し、アルミナ膜1olk緻密に焼結する。
1111図に示すようにこの実施例によって得られたガ
ス威分検出素子愈と温度検出素子3との電気抵抗値を示
すが、両者の電気抵抗値の温度依存性状良く一致して−
た。
ス威分検出素子愈と温度検出素子3との電気抵抗値を示
すが、両者の電気抵抗値の温度依存性状良く一致して−
た。
なお、本発明にお―て、画素子8.3の材料は前述した
ごとくであるが、要するに画素子の電気抵抗値の温度依
存性(抵抗温度係数)が同一もしくは同等である材料を
用−れdよい。故に、前述の材料における量的割合ある
いは第8成分の添加は、その条件を満足するように設定
すればよい。
ごとくであるが、要するに画素子の電気抵抗値の温度依
存性(抵抗温度係数)が同一もしくは同等である材料を
用−れdよい。故に、前述の材料における量的割合ある
いは第8成分の添加は、その条件を満足するように設定
すればよい。
以上述べたごとく、本発明によれば、比較的広一温度範
囲で正確に空燃比を検出でき、その実用上の効果は大き
い。
囲で正確に空燃比を検出でき、その実用上の効果は大き
い。
第1図社従来の検出器における空燃比と電気抵抗値との
関係を示す図、第8図は本発明の一実施例を示す縦断面
図、第3図社第1図の要部の正向図、第4図社第8図の
ムーム断面図、第6図は第8図に示す要部の分解斜視図
、116図は本発明実施例における温度と電気抵抗値の
関係を示す図、第7図は検出回路例を示す図、第8図は
本発明実施例における空燃比と電気抵抗値の関係を示す
図、第9図は本発明の他の実施例における要部を示す図
、第1O図轄第9WJのムーム断面図、第11図辻本発
明の他の実施例における温度と電気抵抗値の関係を示す
図である0 1−・基体、S−ガス成分検出素子、8・一温度検出素
子、6m、6b−・・七−タ。 代理人弁理士 岡 部 隆 Ill ■ 1に3 面 第 4 図 @5図 @6[1 i度 (°C) 晶1!L各(1ひK) 1i7図 q @ 8 図 空 ガ&rヒ fi9 図 第11図
関係を示す図、第8図は本発明の一実施例を示す縦断面
図、第3図社第1図の要部の正向図、第4図社第8図の
ムーム断面図、第6図は第8図に示す要部の分解斜視図
、116図は本発明実施例における温度と電気抵抗値の
関係を示す図、第7図は検出回路例を示す図、第8図は
本発明実施例における空燃比と電気抵抗値の関係を示す
図、第9図は本発明の他の実施例における要部を示す図
、第1O図轄第9WJのムーム断面図、第11図辻本発
明の他の実施例における温度と電気抵抗値の関係を示す
図である0 1−・基体、S−ガス成分検出素子、8・一温度検出素
子、6m、6b−・・七−タ。 代理人弁理士 岡 部 隆 Ill ■ 1に3 面 第 4 図 @5図 @6[1 i度 (°C) 晶1!L各(1ひK) 1i7図 q @ 8 図 空 ガ&rヒ fi9 図 第11図
Claims (1)
- 検出ガス中のガス成分に応じた電気抵抗値を示すOoO
−MgO系もしく社(3oO−NiO−M g O系よ
りなる膜状ガス成分検出素子と、この素子の示す電気抵
抗値を取出す電極と、温度に応じた電気信号を示し主成
分がC・Osもしく社!rO,よりなる膜状温度検出素
子と、この素子の示す電気抵抗値を取出す電極と、前記
雨検出素子を加熱する加熱手段とを有し、これらを耐熱
電気絶縁材より成る基体に設け、前記膜状温度検出素子
を、耐熱電気絶縁材よ!11にるガス不浸透性の腰で被
覆もしくは前記基体内Kll設したこと全特徴とするガ
ス成分検出器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19247781A JPS5892946A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | ガス成分検出器 |
US06/354,794 US4453397A (en) | 1981-08-17 | 1982-03-04 | Gas detecting sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19247781A JPS5892946A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | ガス成分検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5892946A true JPS5892946A (ja) | 1983-06-02 |
Family
ID=16291936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19247781A Pending JPS5892946A (ja) | 1981-08-17 | 1981-11-30 | ガス成分検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5892946A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60115837A (ja) * | 1983-11-29 | 1985-06-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ヒ−タ付ガスセンサとその製造法 |
JPS60117140A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ヒ−タ付きガスセンサ |
WO2004003536A1 (ja) * | 2002-06-27 | 2004-01-08 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 抵抗型酸素センサとそれを使った酸素センサ装置及び空燃比制御システム |
WO2005003749A1 (ja) * | 2003-07-03 | 2005-01-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 酸化物半導体を使った酸素センサ |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5693038A (en) * | 1979-12-27 | 1981-07-28 | Nec Corp | Semiconductor gas sensor |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP19247781A patent/JPS5892946A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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Cited By (8)
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