JPS6014161A - 空燃比センサ - Google Patents
空燃比センサInfo
- Publication number
- JPS6014161A JPS6014161A JP58122793A JP12279383A JPS6014161A JP S6014161 A JPS6014161 A JP S6014161A JP 58122793 A JP58122793 A JP 58122793A JP 12279383 A JP12279383 A JP 12279383A JP S6014161 A JPS6014161 A JP S6014161A
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- JP
- Japan
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- oxygen
- air
- fuel ratio
- pump
- concn
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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、燃焼機関の排気ガス中における空燃比を測定
するためのセンサに関する。
するためのセンサに関する。
従来、空燃比検知素子としてジルコニア酸素濃淡電池セ
ンサが使用されている。このセンサは理論空燃比点で出
力電圧が階段状に変化することによって理論空燃比での
燃焼状態を検出するもので、例えば、自動車用内燃機関
全理論空燃比で運転するように制御するシステムに用い
られている。
ンサが使用されている。このセンサは理論空燃比点で出
力電圧が階段状に変化することによって理論空燃比での
燃焼状態を検出するもので、例えば、自動車用内燃機関
全理論空燃比で運転するように制御するシステムに用い
られている。
しかし、このセンサではリッチ及びリーン側における空
燃比を厳密に測定することができないので、吸気系に種
々の装置を設けてオープン制御を行う必要があシ、この
ため空燃比制御のコストが高くなシ、又応答性が低いこ
とから高度の制御を行うことができなかった。
燃比を厳密に測定することができないので、吸気系に種
々の装置を設けてオープン制御を行う必要があシ、この
ため空燃比制御のコストが高くなシ、又応答性が低いこ
とから高度の制御を行うことができなかった。
ところで、空燃比全域を検出するセンサとして、特公昭
５３−３４０７７号公報及び特公昭５７−４９８６０号
公報に記載されているものもあるが。
５３−３４０７７号公報及び特公昭５７−４９８６０号
公報に記載されているものもあるが。
いずれも技術的に困難で、実用化までに到っていない。
即ち、前者の公報には空燃比が理論空燃比点よシもリッ
チ側での空燃比’ｅ Ｉ１１定するためにジルコニア管
の排気ガス中に位置する測定電極として、 Ａｕ 、
ＡＰの如き非触媒電極を用いる形式の酸素センサが示さ
れている。しかし、このセンサの電極でもやはシ触媒作
用があり、ガス吸着現象が生じてしまうので、出力電圧
の再現性が悪く、更には高温高速のガス中での耐久性が
劣り、従って、実用化は非常に困’ｆＪｉｔである。ま
た、後者の公報にはリッチ及びリーン側の空燃比を測定
する方法が示されているが、使用電流値が極めて低く、
電気的な処理に注意が必要な上に用いる装置の製作が技
術的に難しく、又高温高速ガス中での耐久性及び応答性
の点でも問題金石している。
チ側での空燃比’ｅ Ｉ１１定するためにジルコニア管
の排気ガス中に位置する測定電極として、 Ａｕ 、
ＡＰの如き非触媒電極を用いる形式の酸素センサが示さ
れている。しかし、このセンサの電極でもやはシ触媒作
用があり、ガス吸着現象が生じてしまうので、出力電圧
の再現性が悪く、更には高温高速のガス中での耐久性が
劣り、従って、実用化は非常に困’ｆＪｉｔである。ま
た、後者の公報にはリッチ及びリーン側の空燃比を測定
する方法が示されているが、使用電流値が極めて低く、
電気的な処理に注意が必要な上に用いる装置の製作が技
術的に難しく、又高温高速ガス中での耐久性及び応答性
の点でも問題金石している。
本発明の第１の目的は、比較的安価で実用性に優れ、理
論空燃比点だけでなくリッチ側及びり−ン側の空燃比を
測定することができる空燃比センサを提供することにあ
る。
論空燃比点だけでなくリッチ側及びり−ン側の空燃比を
測定することができる空燃比センサを提供することにあ
る。
また１本発明の第２の目的は、自動車用エンジンの燃焼
効率の向上及び排気ガスの無公害化を計るべくリッチバ
ーンエンジン、リーンバーンエンジンの空燃比全クロー
ズド制御方式で排気ガスの空燃比を測定することができ
る空燃比センサを提供することにある。
効率の向上及び排気ガスの無公害化を計るべくリッチバ
ーンエンジン、リーンバーンエンジンの空燃比全クロー
ズド制御方式で排気ガスの空燃比を測定することができ
る空燃比センサを提供することにある。
本発明は、酸素供給源として空気中の酸素を利用し、測
定室内の被測定ガス中の可燃性ガス経度と酸素濃度を変
化させるのに充分な量の酸素を得るようにしたことを特
徴とする。そして、これにより前記室外の被測定ガスが
リッチ側、即ち酸素不足状態でも室内の被測定ガスに酸
素を供給して酸素濃朋ヲ可変することができ、この結果
、理論空燃比点よシリツチ側での空燃比全検出すること
ができる。
定室内の被測定ガス中の可燃性ガス経度と酸素濃度を変
化させるのに充分な量の酸素を得るようにしたことを特
徴とする。そして、これにより前記室外の被測定ガスが
リッチ側、即ち酸素不足状態でも室内の被測定ガスに酸
素を供給して酸素濃朋ヲ可変することができ、この結果
、理論空燃比点よシリツチ側での空燃比全検出すること
ができる。
以下、本発明の芙施例を回向全参照して説明する。
図面には本発明に係る空燃比センサが示され。
ｉ中１は固体電解質酸素ボンデであり、イツトリアで安
定化したジルコニア（Ｚｒ ０２ ）焼結体から作成さ
れている。この固体電解質酸素ボンデ１は、角筒状に形
成されて排気管９日に配され、その下部側は排気管９の
壁面に気密に固定されている支持台１２に挿入されて支
持されている。固体電解質酸素ポンプ１の内壁面及び外
壁面にはそれぞれ白金電極３と２が固着され、これら両
電極２及び３にはリード＋ｗ４が接続されている。排気
管９内にはこのボンデ１に近接して固体電解質酸素濃度
検出器５が配され、この検出器５の下部は支持台１２に
挿入されて支持されている。検出器５は酸素ポンプ１と
同一材質のジルコニア焼結体から板状に成形され、その
両面にはそれぞれ白金電極６及び７が固着されている。
定化したジルコニア（Ｚｒ ０２ ）焼結体から作成さ
れている。この固体電解質酸素ボンデ１は、角筒状に形
成されて排気管９日に配され、その下部側は排気管９の
壁面に気密に固定されている支持台１２に挿入されて支
持されている。固体電解質酸素ポンプ１の内壁面及び外
壁面にはそれぞれ白金電極３と２が固着され、これら両
電極２及び３にはリード＋ｗ４が接続されている。排気
管９内にはこのボンデ１に近接して固体電解質酸素濃度
検出器５が配され、この検出器５の下部は支持台１２に
挿入されて支持されている。検出器５は酸素ポンプ１と
同一材質のジルコニア焼結体から板状に成形され、その
両面にはそれぞれ白金電極６及び７が固着されている。
これら電極６及び７にはこれらの間に発生する起電力を
取シ出すためのり一ドｉ８が接続されている。
取シ出すためのり一ドｉ８が接続されている。
前記酸素ポンプ１は下端で大気側に連通して内部に空気
室Ａを形成している。そして、酸素ポンプ１と検出器５
との間は隔壁１０により閉じられて閉空間室Ｂが形成さ
れ、隔壁１０は排気管９を流れる排気ガスを閉空間室Ｂ
に導入するだめの拡散細孔１１′に一有している。
室Ａを形成している。そして、酸素ポンプ１と検出器５
との間は隔壁１０により閉じられて閉空間室Ｂが形成さ
れ、隔壁１０は排気管９を流れる排気ガスを閉空間室Ｂ
に導入するだめの拡散細孔１１′に一有している。
次に１本発明の空燃比センサの動作全説明する。
リード線４を介して酸素ボンデ１の電極２，３間に所望
のポンプ電流を通電すると、このポンプ電流に比例した
酸素が空気室Ａ内の空気ｋ［素源として閉空間室Ｂ内に
供給される。従って、閉空間室Ｂ内では、酸素濃度が増
大し、排気管９よシ導入される排気ガスよシ酸素濃度が
高い状態になる。
のポンプ電流を通電すると、このポンプ電流に比例した
酸素が空気室Ａ内の空気ｋ［素源として閉空間室Ｂ内に
供給される。従って、閉空間室Ｂ内では、酸素濃度が増
大し、排気管９よシ導入される排気ガスよシ酸素濃度が
高い状態になる。
この閉空間室Ｂ内の酸素濃度は、拡散細孔１１から導入
される排気ガス量とポンプ電流に比例して供給される酸
素量とが平衡して定まる。このような状態で酸素濃度検
出器５には閉空間室Ｂ内の酸素濃度と排気ガス中の酸素
濃度との差によって起電力が生ずるので、電極６．７に
よりこの起電力を取シ出し、起電力とポンプ電流とによ
り排気ガスの空燃比を知ることができる。例えば、ポン
プ電？Ｍ、’に一定値に保ち、閉空間室Ｂ内に供給され
る酸素量を一定に保持すると、クリーン側では閉空間室
Ｂ内の酸素濃度と排気ガス中の酸素濃度との差が小さい
ことから起電力が小さい。これに対してリッチ側で杖゛
上記の酸素濃度差が大きいことから起電力が大きくなる
。そして、更にリッチ側に移ると、閉空間室Ｂ内に導入
される排気ガ′ス中の可燃性ガスによシ酸素が消費され
、酸素濃度差が小さくなるため、起電力は再び低下する
。このように、起電力が排気ガスの空燃比により変化す
るので、空燃比の検出を行うことができ、゛まだ酸素ポ
ンプ１へのボンデ電流を変化させ、閉空間室Ｂ内の酸素
６４度全変化させることによシ検出範囲を変えることも
できる。
される排気ガス量とポンプ電流に比例して供給される酸
素量とが平衡して定まる。このような状態で酸素濃度検
出器５には閉空間室Ｂ内の酸素濃度と排気ガス中の酸素
濃度との差によって起電力が生ずるので、電極６．７に
よりこの起電力を取シ出し、起電力とポンプ電流とによ
り排気ガスの空燃比を知ることができる。例えば、ポン
プ電？Ｍ、’に一定値に保ち、閉空間室Ｂ内に供給され
る酸素量を一定に保持すると、クリーン側では閉空間室
Ｂ内の酸素濃度と排気ガス中の酸素濃度との差が小さい
ことから起電力が小さい。これに対してリッチ側で杖゛
上記の酸素濃度差が大きいことから起電力が大きくなる
。そして、更にリッチ側に移ると、閉空間室Ｂ内に導入
される排気ガ′ス中の可燃性ガスによシ酸素が消費され
、酸素濃度差が小さくなるため、起電力は再び低下する
。このように、起電力が排気ガスの空燃比により変化す
るので、空燃比の検出を行うことができ、゛まだ酸素ポ
ンプ１へのボンデ電流を変化させ、閉空間室Ｂ内の酸素
６４度全変化させることによシ検出範囲を変えることも
できる。
次いで、本発明の空燃比センサの他の動作について説明
する。リード、ｌ１ｔｄ４ｆ介して酸素ポンプ１の電極
２，３間にポンプ電流を通電すると、ボンｆ ’＠、流
に比例した酸素が閉窒間室Ｂ内から空気室Ａ内の空気中
に放出される。このため、閉空間室Ｂでは、酸素濃度が
減少し、排気管９よシ尋入される排気ガスニジ酸素濃度
が低い状態になる。この閉窒間室Ｂ内の酸素ｍ１度は拡
散細孔１１から導入される排気ガス量とポンプ電流に比
例して放出される岐素倹との平衡で定まる。このような
状態において、酸素濃度検出５５には閉空間室Ｂ内の酸
素濃度と排気ガス中の酸素濃度との差に対応した起電力
が生ずるので、この起電力を電極６，７によシ取り出し
、ポンプ電流と比較することにより排気ガスの空燃比を
検出することができる。例えば、起電力を任意の一定値
に保つべく、閉空間室Ｂ内の酸素濃度と排気ガス中の酸
素濃度との酸素６度全変化にしようとすると、排気ガス
中の酸素濃度が増加する側では酸素濃度比を一定にする
友めに酸素濃度差金大きくする必要があり、そのために
はポンプ電流を増加しなければならない。
する。リード、ｌ１ｔｄ４ｆ介して酸素ポンプ１の電極
２，３間にポンプ電流を通電すると、ボンｆ ’＠、流
に比例した酸素が閉窒間室Ｂ内から空気室Ａ内の空気中
に放出される。このため、閉空間室Ｂでは、酸素濃度が
減少し、排気管９よシ尋入される排気ガスニジ酸素濃度
が低い状態になる。この閉窒間室Ｂ内の酸素ｍ１度は拡
散細孔１１から導入される排気ガス量とポンプ電流に比
例して放出される岐素倹との平衡で定まる。このような
状態において、酸素濃度検出５５には閉空間室Ｂ内の酸
素濃度と排気ガス中の酸素濃度との差に対応した起電力
が生ずるので、この起電力を電極６，７によシ取り出し
、ポンプ電流と比較することにより排気ガスの空燃比を
検出することができる。例えば、起電力を任意の一定値
に保つべく、閉空間室Ｂ内の酸素濃度と排気ガス中の酸
素濃度との酸素６度全変化にしようとすると、排気ガス
中の酸素濃度が増加する側では酸素濃度比を一定にする
友めに酸素濃度差金大きくする必要があり、そのために
はポンプ電流を増加しなければならない。
また、排気ガス中の酸素濃度が低下する側では酸素濃度
差金小さくする必要があるため、ポンプ電流を減少させ
なければならない。従って、排気ガス中の酸素の増減に
対応させてポンプ電流を増減すれば、排気ガス中の酸素
濃度が空燃比に対応して変化していることから、ボンデ
電流の増減を知ることで排気ガスの空燃比を検出するこ
とができる。
差金小さくする必要があるため、ポンプ電流を減少させ
なければならない。従って、排気ガス中の酸素の増減に
対応させてポンプ電流を増減すれば、排気ガス中の酸素
濃度が空燃比に対応して変化していることから、ボンデ
電流の増減を知ることで排気ガスの空燃比を検出するこ
とができる。
尚、隔壁１０を用いずに、酸素ポンプ１と酸素濃度検出
器５と全間隙が０．１ ｔｔａｎ程度になるように密接
させてこれらの間に閉空間室Ｂ＝ｉ形成するようにして
もよい。
器５と全間隙が０．１ ｔｔａｎ程度になるように密接
させてこれらの間に閉空間室Ｂ＝ｉ形成するようにして
もよい。
軍発明の空燃比センサは、自動車エンジンの外に工業用
バーナ、暖房用燃焼装置その他排気ガスの生じる各種装
置に広く利用することができる。
バーナ、暖房用燃焼装置その他排気ガスの生じる各種装
置に広く利用することができる。
以上説明したように、本発明によれば、オープン制御を
行うことなく空燃比′？！：精度よく測定することがで
きるだけでなく応答性及び耐久性の優れた安価で実用的
な空燃比センサが得られ、また本発明センサによれば理
論空燃比点の外にリッチ側及びリーン側の空燃比全測定
できる上にクローズド制御方式で排気ガスの空燃比を測
定できるのでその利用分野が極めて拡大される−
行うことなく空燃比′？！：精度よく測定することがで
きるだけでなく応答性及び耐久性の優れた安価で実用的
な空燃比センサが得られ、また本発明センサによれば理
論空燃比点の外にリッチ側及びリーン側の空燃比全測定
できる上にクローズド制御方式で排気ガスの空燃比を測
定できるのでその利用分野が極めて拡大される−
図面は本発明に係る空燃比センサのＲ・ｖ成を示す断面
図である。 １・・・固体電解質酸素ポンプ、２，３・・・′電極、
４・−・リード線、５・・・固体電解質酸素涙度検出器
、６．７・・・電極、８・・・リード線、９・・・排気
管、ｌＯ・・・隔壁。 代理人 大 岩 増 雄 手続補正書（自発） ５８１１１ 昭和 年 月 日 ２、発明の名称 を燃比センサ 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 間層１書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄
。 ６、 補正の内存 （１）明ａ畳の特許請求の範囲全別紙の通り訂正する。 （２） 同２頁９行１オープン制御」を［空燃比のオー
プン制御」と訂正する。 （３）同３頁１８行１・・・方式で」全１・・・方式で
制御するために、」と訂正する。 （４）同６頁１２行「クリーン」ｆ：［リーン」と訂正
する。 （５）同９頁１〜７行Ｆオープン・・・・・・測定でき
る」を下記のように訂正する。 記 理論空燃比点の外にリッチ側及びリーン側の空燃比を精
度よく測定できる応答性及び耐久性の優れた安価で実用
的な空燃比センサが得られ、壕だ本発明センサによれば
燃焼機関の排気ガスで空燃比を測定して窒燃比制御を行
なうシステムにおいて、オープン制御ヲ行なうことなく
クローズド制御できる ７、 添付書類の目録 訂正特許請求の範囲 １通 以上 ２、特許請求の範囲 通電電流に比例して直接大気中から若しくは周囲から酸
素を取り込む電気化学的酸素量制御手段としての固体電
解質酸素ポンプと、周囲に存在する酸素と被測定ガス中
の酸素との濃度差に対応した起電力を発生する電気化学
的酸素量検出手段としての固体電解質酸素検出器とを備
え、該固体電解質酸素量検出器と前記固体電解質酸素ポ
ンプとが近接して配設されてこれらの間に前記被測定ガ
スを導入するための閉空間室が形成され、前記固体電解
質酸素ポンプにて前記閉空間室に前記大気力）ら取り込
んだ酸素を供給し若しくは前記閉空間室から酸素を取シ
込んで大気中に放出すること全特徴とする空燃比センサ
。
図である。 １・・・固体電解質酸素ポンプ、２，３・・・′電極、
４・−・リード線、５・・・固体電解質酸素涙度検出器
、６．７・・・電極、８・・・リード線、９・・・排気
管、ｌＯ・・・隔壁。 代理人 大 岩 増 雄 手続補正書（自発） ５８１１１ 昭和 年 月 日 ２、発明の名称 を燃比センサ 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 間層１書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄
。 ６、 補正の内存 （１）明ａ畳の特許請求の範囲全別紙の通り訂正する。 （２） 同２頁９行１オープン制御」を［空燃比のオー
プン制御」と訂正する。 （３）同３頁１８行１・・・方式で」全１・・・方式で
制御するために、」と訂正する。 （４）同６頁１２行「クリーン」ｆ：［リーン」と訂正
する。 （５）同９頁１〜７行Ｆオープン・・・・・・測定でき
る」を下記のように訂正する。 記 理論空燃比点の外にリッチ側及びリーン側の空燃比を精
度よく測定できる応答性及び耐久性の優れた安価で実用
的な空燃比センサが得られ、壕だ本発明センサによれば
燃焼機関の排気ガスで空燃比を測定して窒燃比制御を行
なうシステムにおいて、オープン制御ヲ行なうことなく
クローズド制御できる ７、 添付書類の目録 訂正特許請求の範囲 １通 以上 ２、特許請求の範囲 通電電流に比例して直接大気中から若しくは周囲から酸
素を取り込む電気化学的酸素量制御手段としての固体電
解質酸素ポンプと、周囲に存在する酸素と被測定ガス中
の酸素との濃度差に対応した起電力を発生する電気化学
的酸素量検出手段としての固体電解質酸素検出器とを備
え、該固体電解質酸素量検出器と前記固体電解質酸素ポ
ンプとが近接して配設されてこれらの間に前記被測定ガ
スを導入するための閉空間室が形成され、前記固体電解
質酸素ポンプにて前記閉空間室に前記大気力）ら取り込
んだ酸素を供給し若しくは前記閉空間室から酸素を取シ
込んで大気中に放出すること全特徴とする空燃比センサ
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 通電電流に比例して直接大気中から若しくは周囲から酸
素′に＃５！シ込む電気化学的酸素量制御手段としての
固体電解質酸素ポンプと、周囲に存在する酸素と前記被
測定ガス中の酸素との濃度差に対応した起電力を発生す
る電気化学的酸素量検出手段としての固体電解質酸素量
検出器とを備え、該固体電解質酸素量検出器と前記固体
電解質酸素ポンプとが近接して配設されてこれらの間に
前記板測定ガス全酒入するための閉空間室が形成され。 前記固体電解質酸素ポンプにて前記閉空間室に前記大気
から取シ込んだ酸素を供給し若しくは前記閉空間室から
酸素を取シ込んで大気中に放出することを特徴とする空
燃比センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122793A JPS6014161A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 空燃比センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122793A JPS6014161A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6014161A true JPS6014161A (ja) | 1985-01-24 |
| JPH0412420B2 JPH0412420B2 (ja) | 1992-03-04 |
Family
ID=14844761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58122793A Granted JPS6014161A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 空燃比センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014161A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55500757A (ja) * | 1978-10-05 | 1980-10-09 | ||
| EP0170428A2 (en) * | 1984-08-03 | 1986-02-05 | NGK Spark Plug Co. Ltd. | Air-fuel ratio detecting device |
| US5125794A (en) * | 1990-05-14 | 1992-06-30 | Gec Alsthom Sa | Impulse turbine stage with reduced secondary losses |
| US5167486A (en) * | 1990-05-14 | 1992-12-01 | Gec Alsthom Sa | Turbo-machine stage having reduced secondary losses |
| JP2008149264A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Fujibayashi Shokai:Kk | 筒状構造物内壁洗浄装置及び筒状構造物内壁洗浄装置の支持方法 |
Citations (2)
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| JPS59163558A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的装置 |
| JPS59192955A (ja) * | 1984-03-06 | 1984-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 空燃比センサ |
-
1983
- 1983-07-06 JP JP58122793A patent/JPS6014161A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59163558A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的装置 |
| JPS59192955A (ja) * | 1984-03-06 | 1984-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | 空燃比センサ |
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| EP0170428A3 (en) * | 1984-08-03 | 1987-05-27 | NGK Spark Plug Co. Ltd. | Air-fuel ratio detecting device |
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| JPH0412420B2 (ja) | 1992-03-04 |
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