JPS60209163A - 酸素濃度検出器 - Google Patents
酸素濃度検出器Info
- Publication number
- JPS60209163A JPS60209163A JP59063369A JP6336984A JPS60209163A JP S60209163 A JPS60209163 A JP S60209163A JP 59063369 A JP59063369 A JP 59063369A JP 6336984 A JP6336984 A JP 6336984A JP S60209163 A JPS60209163 A JP S60209163A
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- JP
- Japan
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- cylinder
- oxygen concentration
- concentration detector
- solid particles
- detector according
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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
- G01N27/42—Measuring deposition or liberation of materials from an electrolyte; Coulometry, i.e. measuring coulomb-equivalent of material in an electrolyte
-
- 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
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は酸素濃度検出器に係り、特に自動車エンジン排
気などのように、固形粒子を含むガス中の酸素濃度を検
出するのに好適な酸素濃度検出器に関する。
気などのように、固形粒子を含むガス中の酸素濃度を検
出するのに好適な酸素濃度検出器に関する。
従来、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質を
用いた酸素濃淡電池または酸素ポンプを利用した方式、
およびチタニアなどの金属酸化物における電子伝導度の
酸素濃度依存性を利用した方式による酸素濃度検出器が
あり、自動車エンジンの供給混合気制御のため、空燃比
と対応する排気中の酸素濃度検出に利用されつつある。
用いた酸素濃淡電池または酸素ポンプを利用した方式、
およびチタニアなどの金属酸化物における電子伝導度の
酸素濃度依存性を利用した方式による酸素濃度検出器が
あり、自動車エンジンの供給混合気制御のため、空燃比
と対応する排気中の酸素濃度検出に利用されつつある。
ここで、これらの酸素濃度検出器はいずれも、それぞれ
温度依存性があるが、本検出器が装着される排気管内の
温度は一50℃から+800℃程度まで流速はOから1
00m/see程度まで大巾に変動するので、それぞれ
の目的に応じた温度制御が必要となる。たとえば酸素濃
淡電池の原理を用いる空燃比理論点検出では少くとも3
00℃程度、以上の温度に制御すればよいのに対して、
電子伝導度の酸素濃度依存性による空燃比理論点検出で
は800℃付近で所定範囲中に制御する必要があり、さ
らに酸素ポンプによる希薄域空燃比のリニア検出では8
00℃に定温度制御することが必要とされ、後2者では
検出素子に接近させて電熱素子および感熱素子を併置さ
せるものも提示されている。従って後2者の場合には殆
んど定常通電して加熱する必要があるが、燃料消費低減
の面から加熱電力を僅少に止めることも要求される。
温度依存性があるが、本検出器が装着される排気管内の
温度は一50℃から+800℃程度まで流速はOから1
00m/see程度まで大巾に変動するので、それぞれ
の目的に応じた温度制御が必要となる。たとえば酸素濃
淡電池の原理を用いる空燃比理論点検出では少くとも3
00℃程度、以上の温度に制御すればよいのに対して、
電子伝導度の酸素濃度依存性による空燃比理論点検出で
は800℃付近で所定範囲中に制御する必要があり、さ
らに酸素ポンプによる希薄域空燃比のリニア検出では8
00℃に定温度制御することが必要とされ、後2者では
検出素子に接近させて電熱素子および感熱素子を併置さ
せるものも提示されている。従って後2者の場合には殆
んど定常通電して加熱する必要があるが、燃料消費低減
の面から加熱電力を僅少に止めることも要求される。
以上の理由から、いずれの方式でも検出部分の熱容量を
小さくするような形態が必要となり、支持および導電の
ための基体を含めた形状は一般に細長くなり、検出素子
として小容積の板状、デスク状さらに膜状のものが提示
されている。
小さくするような形態が必要となり、支持および導電の
ための基体を含めた形状は一般に細長くなり、検出素子
として小容積の板状、デスク状さらに膜状のものが提示
されている。
一方、排気中には吸入空気中のダスト、燃料・潤滑油の
燃焼残渣物、エンジンのシリンダ・ピストン・吸排気弁
からの摺動摩耗粉などの固形粒子が含まれ、燃焼室や排
気管の内壁に耐着堆積することが知られている。これら
の耐着堆積物を分析すると炭素、マグネシウム、珪素、
燐、硫黄、カルシウム、クロム、鉄、亜鉛、鉛などであ
り、カルシウム以上の重いものは800℃でも気化しな
い。
燃焼残渣物、エンジンのシリンダ・ピストン・吸排気弁
からの摺動摩耗粉などの固形粒子が含まれ、燃焼室や排
気管の内壁に耐着堆積することが知られている。これら
の耐着堆積物を分析すると炭素、マグネシウム、珪素、
燐、硫黄、カルシウム、クロム、鉄、亜鉛、鉛などであ
り、カルシウム以上の重いものは800℃でも気化しな
い。
従ってこれらの固形粒子が検出素子表面に耐着堆積して
三相界面を覆うに至ると遂には検出不能となることは明
白であり、たとえ800 ’Cに常時加熱されたもので
あっても遅がれ早がれ同様の結果に至る。固形粒子によ
る影響は、検出素子が小さくなる程強く受けることもま
た明白である。
三相界面を覆うに至ると遂には検出不能となることは明
白であり、たとえ800 ’Cに常時加熱されたもので
あっても遅がれ早がれ同様の結果に至る。固形粒子によ
る影響は、検出素子が小さくなる程強く受けることもま
た明白である。
本発明の目的は、固形粒子を含み温度と流速が大巾に変
動する被検ガス中に於ても、長期間にわたり所望の検出
能力を維持できる酸素濃度検出器を提供する事である。
動する被検ガス中に於ても、長期間にわたり所望の検出
能力を維持できる酸素濃度検出器を提供する事である。
本発明の要点は、検出素子を二重筒で囲み、外筒の開口
部から流入したガスが内筒外壁に衝突してガス中の固形
粒子が内筒外壁に耐着するように構成した事であり、さ
らに内筒開口部を検出素子と対向しない位置に設けて検
出素子周りのガス流速をより以上緩和させた事である。
部から流入したガスが内筒外壁に衝突してガス中の固形
粒子が内筒外壁に耐着するように構成した事であり、さ
らに内筒開口部を検出素子と対向しない位置に設けて検
出素子周りのガス流速をより以上緩和させた事である。
以下図面により本発明の詳細な説明する。第1図〜第4
図はいずれも本発明の実施例で、第1図は全体構造縦断
面図、第2図は外観図、第3図は第1図のA−A横断面
図、第4図は第2図のB−B横断面図である。
図はいずれも本発明の実施例で、第1図は全体構造縦断
面図、第2図は外観図、第3図は第1図のA−A横断面
図、第4図は第2図のB−B横断面図である。
1は広巾部を有する細長い矩形板状の基体で、部分安定
化ジルコニア固体電解質体である。該基体の下端側に感
温兼用電熱素子(図示せず)を内蔵した検出素子2が設
けである。検出素子2はたとえば特願昭57−141O
f38に示すものである。基体1の上端には検出素子2
と電熱素子からの導電端子6が設けてあり制御回路(図
示せず)に接続される。基体1の巾広部11の導電端子
6が露出されるように、溝孔付有底円筒状の保持金具3
内に収容され、アルミナ粉タルク粉、無機質接着剤など
の気密封止部材9によって封止される。一方、有底円筒
状で周壁に8個のルーバ状溝孔81を開口させ底面に4
個の円孔82を開口させた外筒金具8内に、有底円筒状
で大開口側を拡張させ該部分を画形に打抜き8個の爪部
71と切欠部71aを有する内筒7を挿入し、底面8a
で両者を点溶接して結合させる。結合後のルーバ状溝孔
81と切欠部71aとは第1図に示すように長手方向に
ずれており、爪部71の外縁は外筒8に内接し、丸孔8
2は内筒7の底壁で閉じられていない。外筒8は大開口
側につば部8aが拡張されており、該部分がフランジ板
状で円孔4bを開けて取付金具4の段付円形溝4a部に
挿入され、該部に前述の保持金具3のつば部3aが挿入
され、さらに該部分に溝孔付円板状の蓋金具5が挿入さ
れて、全周溶接して全体が完成される。完成後の検出素
子2は第1図に示すように切欠部71aとは長手方向に
ずれた位置に配置される。
化ジルコニア固体電解質体である。該基体の下端側に感
温兼用電熱素子(図示せず)を内蔵した検出素子2が設
けである。検出素子2はたとえば特願昭57−141O
f38に示すものである。基体1の上端には検出素子2
と電熱素子からの導電端子6が設けてあり制御回路(図
示せず)に接続される。基体1の巾広部11の導電端子
6が露出されるように、溝孔付有底円筒状の保持金具3
内に収容され、アルミナ粉タルク粉、無機質接着剤など
の気密封止部材9によって封止される。一方、有底円筒
状で周壁に8個のルーバ状溝孔81を開口させ底面に4
個の円孔82を開口させた外筒金具8内に、有底円筒状
で大開口側を拡張させ該部分を画形に打抜き8個の爪部
71と切欠部71aを有する内筒7を挿入し、底面8a
で両者を点溶接して結合させる。結合後のルーバ状溝孔
81と切欠部71aとは第1図に示すように長手方向に
ずれており、爪部71の外縁は外筒8に内接し、丸孔8
2は内筒7の底壁で閉じられていない。外筒8は大開口
側につば部8aが拡張されており、該部分がフランジ板
状で円孔4bを開けて取付金具4の段付円形溝4a部に
挿入され、該部に前述の保持金具3のつば部3aが挿入
され、さらに該部分に溝孔付円板状の蓋金具5が挿入さ
れて、全周溶接して全体が完成される。完成後の検出素
子2は第1図に示すように切欠部71aとは長手方向に
ずれた位置に配置される。
以上の構成による本実施例の酸素濃度検出器はエンジン
の排気管(図示せず)に取付金具4によって装着され、
導電端子6に制御回路電源が接続され、ルーバ状溝孔8
1が排気流中に露出されると、排気流が該溝孔81の何
れかより流入し、その主流は内筒7と外筒8との間を旋
回しながら、他方のルーバ状溝孔81より流出する。外
筒内の流入排気の一部は長手上下二方向に流れ一方は外
筒底面の丸孔82より流出し、他方は切欠部71aの何
れかより内筒7内に流入しその大部分は他方の切欠部7
1aより流出し内筒7と外筒8との間隙に流出する。
の排気管(図示せず)に取付金具4によって装着され、
導電端子6に制御回路電源が接続され、ルーバ状溝孔8
1が排気流中に露出されると、排気流が該溝孔81の何
れかより流入し、その主流は内筒7と外筒8との間を旋
回しながら、他方のルーバ状溝孔81より流出する。外
筒内の流入排気の一部は長手上下二方向に流れ一方は外
筒底面の丸孔82より流出し、他方は切欠部71aの何
れかより内筒7内に流入しその大部分は他方の切欠部7
1aより流出し内筒7と外筒8との間隙に流出する。
従って、排気流中の固形粒子とくに重いものの大部分は
第1に外筒8の外壁で遮られ、第2に内筒8の外壁と外
筒8の内壁で次々に捕集され、固形粒子中の比較的軽い
もののみが切欠部71.aを経由して内筒7内に流入し
、その殆んどが他方の切欠部71aより流出することと
なり、切欠部71aより離れた検出素子2に接触する固
形粒子はほとんどなく、極く一部のしかも極めて軽い炭
素などの燃え易いものが浮遊するのみとなる。検出素子
2は内蔵の電熱素子により800°Cの高温に維持され
ているので、これらの浮遊粒子は燃焼されて耐着堆積し
ない。外筒8底面の円孔82は内筒7の外壁と外筒8の
内壁に衝突した固形粒子を該隙間から流出させるのに役
立つ。
第1に外筒8の外壁で遮られ、第2に内筒8の外壁と外
筒8の内壁で次々に捕集され、固形粒子中の比較的軽い
もののみが切欠部71.aを経由して内筒7内に流入し
、その殆んどが他方の切欠部71aより流出することと
なり、切欠部71aより離れた検出素子2に接触する固
形粒子はほとんどなく、極く一部のしかも極めて軽い炭
素などの燃え易いものが浮遊するのみとなる。検出素子
2は内蔵の電熱素子により800°Cの高温に維持され
ているので、これらの浮遊粒子は燃焼されて耐着堆積し
ない。外筒8底面の円孔82は内筒7の外壁と外筒8の
内壁に衝突した固形粒子を該隙間から流出させるのに役
立つ。
ここで本検出器では検出素子の温度制御性も有利に動作
する。即ち排気温度の大目コな変動は、ます外筒8によ
って緩和され、ルーバ状溝孔81より流入した排気の温
度変動は内筒7によってさらに緩和され、然も内筒7に
与えられた後エネルギが低温側の保持金具3へ移動し難
いため、より一層温度変動が緩和され、内筒7内の奥深
くに位置する検出素子2の温度変動を大巾に緩和できる
。
する。即ち排気温度の大目コな変動は、ます外筒8によ
って緩和され、ルーバ状溝孔81より流入した排気の温
度変動は内筒7によってさらに緩和され、然も内筒7に
与えられた後エネルギが低温側の保持金具3へ移動し難
いため、より一層温度変動が緩和され、内筒7内の奥深
くに位置する検出素子2の温度変動を大巾に緩和できる
。
本検出器では排気流速の大Illな変動に対しても同様
に有利な動作を行う。即ち流速が増大するに従ってルー
バ状溝孔81から流入した排気流はルーバ方向に旋回増
速されて他方のルーバ状溝孔81より流出するので、外
筒8内で長手上下二方向に流れる排気流の流速はさ程増
速しない。従って切欠部71aから内筒7内の流速まし
て検出素子2周辺の流速はより一層影響されないため、
外筒8の外周に於ける排気流速の激しい変動に対しても
検出素子2周辺の流速は殆んど変動しない。
に有利な動作を行う。即ち流速が増大するに従ってルー
バ状溝孔81から流入した排気流はルーバ方向に旋回増
速されて他方のルーバ状溝孔81より流出するので、外
筒8内で長手上下二方向に流れる排気流の流速はさ程増
速しない。従って切欠部71aから内筒7内の流速まし
て検出素子2周辺の流速はより一層影響されないため、
外筒8の外周に於ける排気流速の激しい変動に対しても
検出素子2周辺の流速は殆んど変動しない。
以上の実施例では、電熱素子を内蔵する細長い矩形板状
のジルコニア固体電解質を基体とする酸素濃度検出素子
につき述べたが、電熱素子が内蔵されず、検出素子と支
持導電基体とが別体であり、さらに検出素子および基体
が副材料であり、その形状も板状でない素子・基体に於
て検出素子が支持端より離れて配置される構造に対して
1本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
のジルコニア固体電解質を基体とする酸素濃度検出素子
につき述べたが、電熱素子が内蔵されず、検出素子と支
持導電基体とが別体であり、さらに検出素子および基体
が副材料であり、その形状も板状でない素子・基体に於
て検出素子が支持端より離れて配置される構造に対して
1本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
また本実施例では有底円筒状の内筒7の大開口側を拡張
し該部分にガス流通口となる切欠部71aを設けたが、
円筒以外の有底筒であってもよく、また大開口側を拡張
せず単に切欠部を設けてもよく、その形状や数も本実施
例には限定されない。要は検出素子2と対向しない位置
にガス流通口を設け、検出素子2に関して離れた場所の
流速よりも近くの場所の流速を相対的に遅くすることで
ある。
し該部分にガス流通口となる切欠部71aを設けたが、
円筒以外の有底筒であってもよく、また大開口側を拡張
せず単に切欠部を設けてもよく、その形状や数も本実施
例には限定されない。要は検出素子2と対向しない位置
にガス流通口を設け、検出素子2に関して離れた場所の
流速よりも近くの場所の流速を相対的に遅くすることで
ある。
また本実施例では有底円筒状の外筒8の周壁上にルーバ
状溝孔81を8個開口させ、底面に円孔82を4個開口
させたものとしたが、有底円筒以外の筒あるいはルーバ
状溝以外の孔であってもよく、さらに底面の孔も円以外
のもの、あるいは底面孔のないもの、底面自体がないも
のであってもよい。要は外筒8のガス流通口が、実質的
に内筒7のガス流通口と対向しない位置にあるものはす
べて本発明に包合される。
状溝孔81を8個開口させ、底面に円孔82を4個開口
させたものとしたが、有底円筒以外の筒あるいはルーバ
状溝以外の孔であってもよく、さらに底面の孔も円以外
のもの、あるいは底面孔のないもの、底面自体がないも
のであってもよい。要は外筒8のガス流通口が、実質的
に内筒7のガス流通口と対向しない位置にあるものはす
べて本発明に包合される。
以上述べたように、本発明の効果は、全ての原理・構成
による酸素濃度検出素子に於いて、第1に被検ガス中の
固形粒子が耐着しない事であり、第2に被検ガスの温度
変動が影響しない事であり、第3に被検ガスの流速変動
が影響しない事であって、これにより自動車エンジン排
気中に於ても長期間安定した検出機能が発揮できるとい
う優れた効果が得られる。
による酸素濃度検出素子に於いて、第1に被検ガス中の
固形粒子が耐着しない事であり、第2に被検ガスの温度
変動が影響しない事であり、第3に被検ガスの流速変動
が影響しない事であって、これにより自動車エンジン排
気中に於ても長期間安定した検出機能が発揮できるとい
う優れた効果が得られる。
第1図、第2図は本発明実施例で、第1図は全体構造縦
断面図、第2図は全体側面外観図、第3図、第4図は夫
々異なる部分の横断面図である。 1・・・基体、2・・・検出素子、3・・・保持金具、
7・・・内筒、8・・・外筒、9・・・気密封止部材、
71a・・・切欠部、81・・・溝孔。 隼3fi1211 第2図 す 第40
断面図、第2図は全体側面外観図、第3図、第4図は夫
々異なる部分の横断面図である。 1・・・基体、2・・・検出素子、3・・・保持金具、
7・・・内筒、8・・・外筒、9・・・気密封止部材、
71a・・・切欠部、81・・・溝孔。 隼3fi1211 第2図 す 第40
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、二重筒で検出素子を囲む形式の酸素濃度検出器に於
て、少くとも内筒は有底であり該周壁上のガス流通口が
前記検出素子と対向しない位置のみに設けられた事を特
徴とする酸素濃度検出器。 2、特許請求の範囲第1項に於て、外筒周壁上のガス流
通口が前記内部周壁土のガス流通口と対向しない位置に
設けられた事を特徴とする酸素濃度検出器。 3、特許請求の範囲第2項に於て、前記外筒が有底であ
る事を特徴とする酸素濃度検出器。 4、特許請求の範囲第2項、第3項に於て、前記外筒周
壁上のガス流通口がルーバ状である事を特徴とする酸素
濃度検出器。 5、特許請求の範囲第2項に於て、前記外筒が有底であ
って、該底面にガス流通口を有する事を特徴とする酸素
濃度検出器。 6、特許請求の範囲第4項に於て、前記外筒底面にガス
流通口を有する事を特徴とする酸素濃度検出器。 7、特許請求の範囲第1項〜第6項に於て、前記内筒底
面にガス流通口を有する事を特徴とする酸素濃度検出器
。 8、特許請求の範囲第1項〜第7項に於て、前記内筒の
大開口側が拡張され、該拡張部で前記外筒内面に接触支
持される事を特徴をする酸素濃度検出器。 9、特許請求の範囲第1項〜第7項に於て、前記内筒の
底面部が前記外筒の底部に固定支持される事を特徴とす
る酸素濃度検出器。 10、第1項〜第7項に於て、前記内筒の大開口側拡張
部にガス流通口を有する事を特徴とする酸素濃度検出器
。 11、特許請求の範囲第1項〜第10項に於て、検出素
子に発熱素子を接近させた事を特徴とする酸素濃度検出
器。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59063369A JPS60209163A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 酸素濃度検出器 |
DE3588143T DE3588143T2 (de) | 1984-04-02 | 1985-04-01 | Sauerstoffsensor |
EP85103909A EP0158256B1 (en) | 1984-04-02 | 1985-04-01 | Oxygen sensor |
EP91112121A EP0458368B1 (en) | 1984-04-02 | 1985-04-01 | Oxygen sensor |
DE8585103909T DE3586265T2 (de) | 1984-04-02 | 1985-04-01 | Sauerstoffuehler. |
KR1019850002204A KR850007304A (ko) | 1984-04-02 | 1985-04-02 | 산소 농도 검출기 |
US06/719,145 US4597850A (en) | 1984-04-02 | 1985-04-02 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59063369A JPS60209163A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 酸素濃度検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60209163A true JPS60209163A (ja) | 1985-10-21 |
Family
ID=13227294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59063369A Pending JPS60209163A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 酸素濃度検出器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60209163A (ja) |
KR (1) | KR850007304A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01118356U (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-10 | ||
JPH032256U (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-10 | ||
JP2003075396A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-03-12 | Denso Corp | ガスセンサ |
JP2012021895A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP59063369A patent/JPS60209163A/ja active Pending
-
1985
- 1985-04-02 KR KR1019850002204A patent/KR850007304A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01118356U (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-10 | ||
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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