JPS6027751A - 空燃比センサの温度特性補償法 - Google Patents
空燃比センサの温度特性補償法Info
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- JPS6027751A JPS6027751A JP13711283A JP13711283A JPS6027751A JP S6027751 A JPS6027751 A JP S6027751A JP 13711283 A JP13711283 A JP 13711283A JP 13711283 A JP13711283 A JP 13711283A JP S6027751 A JPS6027751 A JP S6027751A
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- JP
- Japan
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- fuel ratio
- air
- sensor
- solid electrolyte
- oxygen
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
- F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
- F02D41/1476—Biasing of the sensor
-
- 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
- G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
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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】
この発明は、内燃機関などの排気ガス中の酸素濃度を測
定して空燃比を検知する場合において、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により空燃比
センサの温度補正を行うようにした空燃比センサの温度
特性補償法に関する、従来より、イオン伝導性固体電解
質(たとえは、安定化ソルコニア)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またとえは自動車の機関
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。
定して空燃比を検知する場合において、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により空燃比
センサの温度補正を行うようにした空燃比センサの温度
特性補償法に関する、従来より、イオン伝導性固体電解
質(たとえは、安定化ソルコニア)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またとえは自動車の機関
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
あるを燃比A/Fが理論空燃比14.7であるときは大
きな変化出力が得られるが、他の運転空燃、比域での変
化がtl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。
あるを燃比A/Fが理論空燃比14.7であるときは大
きな変化出力が得られるが、他の運転空燃、比域での変
化がtl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。
この発明性、上記の点にかんがみなさtたもので、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号公報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
論空燃比の検知はもちろん、他の空燃比をも検知するこ
とができる空燃比センサの温度特性補償法を提供するこ
とを目的とする。
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号公報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
論空燃比の検知はもちろん、他の空燃比をも検知するこ
とができる空燃比センサの温度特性補償法を提供するこ
とを目的とする。
以下、この発明の空燃比センサの温度特性補償法の実施
例について図面に基づき説明する。第1図はその一実施
例に適用される空燃比センサおよび電子制御装置の構成
を示す図である。また、第2図は第1図の…−■線に沿
う断面図である。この第1図および第2図の両図におい
て、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。
例について図面に基づき説明する。第1図はその一実施
例に適用される空燃比センサおよび電子制御装置の構成
を示す図である。また、第2図は第1図の…−■線に沿
う断面図である。この第1図および第2図の両図におい
て、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。
この空燃比センサ2は厚さが約0.5 wn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、この固体電解質酸素ポンゾロ
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
体電解質酸素ポンプ10と、固体電解質酸素ポンプ6と
固体雷2解質酸素センサ10を0.1■程度の微小間隙
dを介して対向配置するための支持台11で構成されて
いる。
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、この固体電解質酸素ポンゾロ
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
体電解質酸素ポンプ10と、固体電解質酸素ポンプ6と
固体雷2解質酸素センサ10を0.1■程度の微小間隙
dを介して対向配置するための支持台11で構成されて
いる。
また、12は電子制御装置であジ、酸素センサ10が電
極8.9間に発生する起電力eを抵抗R1を介して演算
増幅器Aの反転大刀端子((−)端子)に印加し、演算
増幅器Aの非反転入力端子((+)端子)に印加されて
いる基準電圧V1と起電力eの差異忙比例した演算増幅
器Aの出力によりトランジスタTRを駆動して、酸素ボ
ンf6の型棒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。
極8.9間に発生する起電力eを抵抗R1を介して演算
増幅器Aの反転大刀端子((−)端子)に印加し、演算
増幅器Aの非反転入力端子((+)端子)に印加されて
いる基準電圧V1と起電力eの差異忙比例した演算増幅
器Aの出力によりトランジスタTRを駆動して、酸素ボ
ンf6の型棒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、起電力eを一定V、に保っのに必要なポンプ
電流Ip’を供給する作用をする。また、直流電源Bか
ら供給されるポンプ電流IPに対応した出力信号を得る
ための抵抗rt。全備えている。
電流Ip’を供給する作用をする。また、直流電源Bか
ら供給されるポンプ電流IPに対応した出力信号を得る
ための抵抗rt。全備えている。
この抵抗Roは直流電源Bと対応してポンプ電流IPが
過大に流れないような所望の抵抗値が選はれている。
過大に流れないような所望の抵抗値が選はれている。
なお、Cはコンデンサ、13はリーンリッチ判別用の公
知のチタニアセンサ、14は温度センサ、VstUチタ
ニアセンザセンと温度センサ14の出力信号によって基
準電圧vIを変更する基準電圧発生回路である。
知のチタニアセンサ、14は温度センサ、VstUチタ
ニアセンザセンと温度センサ14の出力信号によって基
準電圧vIを変更する基準電圧発生回路である。
以上のように構成された空燃比センサを国産乗用車20
00CCのガソリン機関に装着し、基準電圧■、をV、
= 20 mVに設定して試験した結果を第3図に示
す。この第3図において、Aは論理空燃比である。この
特性によって空燃比A/Fil〜19の広い範囲で空燃
比を検知できる。
00CCのガソリン機関に装着し、基準電圧■、をV、
= 20 mVに設定して試験した結果を第3図に示
す。この第3図において、Aは論理空燃比である。この
特性によって空燃比A/Fil〜19の広い範囲で空燃
比を検知できる。
ところが上記特性は一例を示すと、第4図に示すように
、リーン側〔a1A/F=17〕、リッチ測[b1A/
F=13 Jで温度特性が異っていることが試験の結果
判明した。温度補償法に関しては、%開昭56−130
649号公報で述べられているが、空燃比がリーン相尚
の状態の説明でリッチ状態の特性にはふれていない。
、リーン側〔a1A/F=17〕、リッチ測[b1A/
F=13 Jで温度特性が異っていることが試験の結果
判明した。温度補償法に関しては、%開昭56−130
649号公報で述べられているが、空燃比がリーン相尚
の状態の説明でリッチ状態の特性にはふれていない。
したがって、上記特性に関しても言及されておらず、リ
ーンリッチにわたって空燃比センサを使用するための温
度補償法が必要となるわけである。
ーンリッチにわたって空燃比センサを使用するための温
度補償法が必要となるわけである。
そこで、この発明は、上記温度センサ14で空燃比セン
サの付近温度を測定し、チタニアセンサ13で空燃比が
リーン、リッチどちらの側にあるかを判別し、温度セン
サ14、チタニアセンサ13の出力信号により基準電圧
発生回路Vstが基準圧v1をリーンリッチそれぞれで
変更の度合いを異ならせること罠よって広範囲の空燃比
を温度補正を行って検知するようにしたものである。
サの付近温度を測定し、チタニアセンサ13で空燃比が
リーン、リッチどちらの側にあるかを判別し、温度セン
サ14、チタニアセンサ13の出力信号により基準電圧
発生回路Vstが基準圧v1をリーンリッチそれぞれで
変更の度合いを異ならせること罠よって広範囲の空燃比
を温度補正を行って検知するようにしたものである。
たとえば、機関の空燃比を検知する場合、まずチタニア
センサ13と上記温度センサ14からの信号により基準
電圧発生回路Vstが基準電圧V、を発生させ、演算増
幅器の非反転入力端子に印加される。
センサ13と上記温度センサ14からの信号により基準
電圧発生回路Vstが基準電圧V、を発生させ、演算増
幅器の非反転入力端子に印加される。
印加される電圧は、たとえは、リーン時(A/F=17
)の場合ポンプ電流IPが40mAを保つように基準電
圧■、を第5図の特性Cに示すような変化をあたえ、ま
た、リッチ時(A/F=13)の場合はポンプ電流IP
が20mAt保つように基準電圧V、を第5図の特性d
に示すような変化をあたえることによって空燃比センサ
の出力特性を補正し、空燃比を検知するようKしている
。
)の場合ポンプ電流IPが40mAを保つように基準電
圧■、を第5図の特性Cに示すような変化をあたえ、ま
た、リッチ時(A/F=13)の場合はポンプ電流IP
が20mAt保つように基準電圧V、を第5図の特性d
に示すような変化をあたえることによって空燃比センサ
の出力特性を補正し、空燃比を検知するようKしている
。
なお、第3図の特性が示すように、空燃比A/Fが理論
空燃比より大きい範囲(リーン)でIンプ電流IPが空
燃比に比例して変化する理由は特開昭56−13064
9号公報に記載されている。
空燃比より大きい範囲(リーン)でIンプ電流IPが空
燃比に比例して変化する理由は特開昭56−13064
9号公報に記載されている。
すなわち、微小な間隙部d内に導入された排気ガスの酸
素分圧を固体電解質酸素ポンプ6の作用により変更する
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固
体電解質酸素センサ10の起電力eが一定となるように
固体電解質酸素ポンプ6に供給されるIング電流IPを
制御するとき、このポンプ電流IPは上記排気ガス中の
酸素濃度に比例する。
素分圧を固体電解質酸素ポンプ6の作用により変更する
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固
体電解質酸素センサ10の起電力eが一定となるように
固体電解質酸素ポンプ6に供給されるIング電流IPを
制御するとき、このポンプ電流IPは上記排気ガス中の
酸素濃度に比例する。
また、空燃比は酸素濃度にはは比例−するので、結果的
にポンプ電流IPは空燃比A/Fに比例して変化する。
にポンプ電流IPは空燃比A/Fに比例して変化する。
ところで、理論空燃比より空燃A/Fが小さい範囲(リ
ッチ)でポンプ電流IPが変化するのけ排気ガス中の一
酸化炭素(CO)かまたはそのガスの濃度に空燃比セン
サ2が感応しているように思われるが、明らかではない
。
ッチ)でポンプ電流IPが変化するのけ排気ガス中の一
酸化炭素(CO)かまたはそのガスの濃度に空燃比セン
サ2が感応しているように思われるが、明らかではない
。
なお、リーン、リッチ判別用センサは上記チタニアセン
サ13だけに限定されるものではなく、公知のジルコニ
ア酸素濃炎電池式や他の手段であっても何らさしつかえ
ない。
サ13だけに限定されるものではなく、公知のジルコニ
ア酸素濃炎電池式や他の手段であっても何らさしつかえ
ない。
以上のように、この発明の空燃比センサの温度特性補償
法によれば、機関の排気ガスを導入する間隙部内の酸素
分圧を固体電解酸素ポンプで制御し、この間隙内の酸素
分圧と間隙部外の排気ガス中の酸素分圧に対応した起電
力を固体電解質酸素センサで発生させ、この起電力を一
定値に保つのに必要な固体電解質酸素ポンプのポンプ電
流に対応した出力信号により空燃比センサで機関の空燃
比を検知し、この空燃比センサの温度を温度センサで検
知し、この温度センサの出力に対応して一定値に保持し
た上記起電力t−X更し、空燃比センサの出力信号を補
正する場合に、リーンリッチを判別し、その判別結果と
温度センサの出力信号によって基準電圧を変更するよう
にしたので、広い範囲で空燃比をリーンリッチ毎の温度
補正を行なって検知することができる。
法によれば、機関の排気ガスを導入する間隙部内の酸素
分圧を固体電解酸素ポンプで制御し、この間隙内の酸素
分圧と間隙部外の排気ガス中の酸素分圧に対応した起電
力を固体電解質酸素センサで発生させ、この起電力を一
定値に保つのに必要な固体電解質酸素ポンプのポンプ電
流に対応した出力信号により空燃比センサで機関の空燃
比を検知し、この空燃比センサの温度を温度センサで検
知し、この温度センサの出力に対応して一定値に保持し
た上記起電力t−X更し、空燃比センサの出力信号を補
正する場合に、リーンリッチを判別し、その判別結果と
温度センサの出力信号によって基準電圧を変更するよう
にしたので、広い範囲で空燃比をリーンリッチ毎の温度
補正を行なって検知することができる。
第1図はこの発明の空燃比センサの温度特性補償法の一
実施例に適用される排気管中のを燃比センサおよび電子
制御装置の構成を示す図、第3図は2000ccがンリ
ン機関を用いて試験して得られた空燃比対ポンプ電流の
関係を示す特性図、第4図は同上2000ccガソリン
機関を用いて試験して得られた温度対ポンプ電流の関係
を示す特性図、第5図は同上空燃比センサの温度特性補
償法を説明するための温度対基準電圧の関係を示す図で
ある。 1・・・排気管、2・・・空燃比センサ、3,7・・・
イオン伝導性固体電解質、4,5,8.9・・・白金電
極、6・・・固体電解質酸素ポンプ、10・・・固体電
解質酸素センサ、11・・・支持台、12・・・電子制
御装置、13・・・チタニアセンサ、14・・・温度セ
ンサ、A・・・演算増幅器。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第−1図 第2 F4 第3図 手続補正書(自発) 1.事件の表示 特願昭58−137112号2、発明
の名称 空燃比センサの温度特性補償法 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 4、代理人 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄1
図面。 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙の通9訂正する。 (2)同8頁1行「そのガス」を1その他のガス」と訂
正する。 (3)同頁6行「濃炎電池」を「濃淡屈曲」と訂正する
。 (4)図面の第2図を別紙の通シ訂正する。 7、添付書類の目録 (1) 訂正特許請求の範囲 1通 (2)訂正図面 】通 2、特許請求の範囲 機関の′排気ガスを導入する間隙部内の酸素分圧を固体
電解質酸素ポンダで制御し、この間隙部内の酸素分圧と
間隙部外の排気ガス中の酸素分圧に対応した起電力を固
体電解質酸素センサで発生させ、この固体電解質酸素セ
ンサが発生する起電力を一定値に保つのに必要な固体電
解質酸素ポンプのポンプ電流に対応した出力信号により
機関の空燃比を検知し、この空燃比センサの温度を温度
センサで検知し、この温度センサの出力に対応して一定
値に保持した上記固体電解質センサの起電力を変更して
上記空燃−比センサの出力を補正するとともにこの空燃
比がリーンのときとリッチのときでは上記固体電解質酸
素センサの起電力の変更の度合をそれぞれ異ならせるこ
とを特徴とする空燃比センサの温度特性補償法。 第2図 手続補正書(方式) 1.事件の表示 特願昭58−137112号3、補正
をする者 5、補正命令の日付 昭和58年11月29日(発送日) 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 7、 補正の内容 明細書9頁7行「・・−を示す図、」の次に「第2図は
第1図の■−■線に沿う断面図、」を挿入する。
実施例に適用される排気管中のを燃比センサおよび電子
制御装置の構成を示す図、第3図は2000ccがンリ
ン機関を用いて試験して得られた空燃比対ポンプ電流の
関係を示す特性図、第4図は同上2000ccガソリン
機関を用いて試験して得られた温度対ポンプ電流の関係
を示す特性図、第5図は同上空燃比センサの温度特性補
償法を説明するための温度対基準電圧の関係を示す図で
ある。 1・・・排気管、2・・・空燃比センサ、3,7・・・
イオン伝導性固体電解質、4,5,8.9・・・白金電
極、6・・・固体電解質酸素ポンプ、10・・・固体電
解質酸素センサ、11・・・支持台、12・・・電子制
御装置、13・・・チタニアセンサ、14・・・温度セ
ンサ、A・・・演算増幅器。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第−1図 第2 F4 第3図 手続補正書(自発) 1.事件の表示 特願昭58−137112号2、発明
の名称 空燃比センサの温度特性補償法 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 4、代理人 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄1
図面。 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙の通9訂正する。 (2)同8頁1行「そのガス」を1その他のガス」と訂
正する。 (3)同頁6行「濃炎電池」を「濃淡屈曲」と訂正する
。 (4)図面の第2図を別紙の通シ訂正する。 7、添付書類の目録 (1) 訂正特許請求の範囲 1通 (2)訂正図面 】通 2、特許請求の範囲 機関の′排気ガスを導入する間隙部内の酸素分圧を固体
電解質酸素ポンダで制御し、この間隙部内の酸素分圧と
間隙部外の排気ガス中の酸素分圧に対応した起電力を固
体電解質酸素センサで発生させ、この固体電解質酸素セ
ンサが発生する起電力を一定値に保つのに必要な固体電
解質酸素ポンプのポンプ電流に対応した出力信号により
機関の空燃比を検知し、この空燃比センサの温度を温度
センサで検知し、この温度センサの出力に対応して一定
値に保持した上記固体電解質センサの起電力を変更して
上記空燃−比センサの出力を補正するとともにこの空燃
比がリーンのときとリッチのときでは上記固体電解質酸
素センサの起電力の変更の度合をそれぞれ異ならせるこ
とを特徴とする空燃比センサの温度特性補償法。 第2図 手続補正書(方式) 1.事件の表示 特願昭58−137112号3、補正
をする者 5、補正命令の日付 昭和58年11月29日(発送日) 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 7、 補正の内容 明細書9頁7行「・・−を示す図、」の次に「第2図は
第1図の■−■線に沿う断面図、」を挿入する。
Claims (1)
- 機関の排気ガスを導入する間隙部内の酸素分圧を固体電
解賃酸素ポンプで制御し、この間隙部内の酸素分圧と間
隙部外の排気ガス中の酸素分圧に対応した起電力を固体
電解質酸素センサで発生させ、この固体電解質酸素セン
サが発生する起電力を一定値に保つのに必要な固体電解
質酸素ポンプのポンプ電流に対応した出力信号により空
燃比センサで機関の空燃比を検知し、との空燃比センサ
の温度を温度センサで検知し、この温度センサの出力に
対応して一定値に保持した上記固体電解質センサの起電
力を変更して上記を燃比センサの出力を補正するととも
にこの空燃比がリーンのときとリッチのときでは上記固
体電解質酸素センサの起電力の変更の度合をそれぞれ異
ならせることを特徴とするを燃比センサの温度特性補償
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13711283A JPS6027751A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 空燃比センサの温度特性補償法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13711283A JPS6027751A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 空燃比センサの温度特性補償法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027751A true JPS6027751A (ja) | 1985-02-12 |
Family
ID=15191113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13711283A Pending JPS6027751A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 空燃比センサの温度特性補償法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027751A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128138U (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-13 | ||
| US6576118B2 (en) | 2000-02-08 | 2003-06-10 | Unisia Jecs Corporation | Correction device of air-fuel ratio detection apparatus |
-
1983
- 1983-07-25 JP JP13711283A patent/JPS6027751A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128138U (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-13 | ||
| US6576118B2 (en) | 2000-02-08 | 2003-06-10 | Unisia Jecs Corporation | Correction device of air-fuel ratio detection apparatus |
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