JP2017049020A - ガスセンサ制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
これらの(i)組成式:LaCo1-xNixO3±d(0.300≦x≦0.600、0≦d≦0.4)で表され、ペロブスカイト型結晶構造を有するペロブスカイト相(以下、LCNと言う)と、(ii)組成式:LaFe1-yNiyO3±d(0.450≦y≦0.700、0≦d≦0.4)で表され、ペロブスカイト型結晶構造を有するペロブスカイト相(以下、LFNと言う)は、いずれも、室温導電率が200S/cm以上であり、かつ、B定数(25℃−570℃)の絶対値が白金のB定数の絶対値よりも小さい。上記ガスセンサ素子では、電極部の少なくとも一部がLCN又はLFNを主成分とする導電性酸化物で形成されているので、電極部として十分に高い導電性を確保できるとともに、内部抵抗制御を行う際に、素子温度の制御性が向上する。
この構成によれば、外側リード部と内側リード部の少なくとも一方が導電性酸化物で形成されているので、内部抵抗制御を行う際に、素子温度の制御性が向上する。
図1は、本発明の一実施形態としてのガスセンサの構成を示す断面図である。ガスセンサ10は、内燃機関の排気ガス中の酸素を検出する酸素センサである。ガスセンサ10は、ガスセンサ素子20と、主体金具11と、内側端子部材30と、外側端子部材40と、セラミックヒータ100と、を主に備える。
(i)組成式:LaCo1-xNixO3±d(0.300≦x≦0.600、0≦d≦0.4)で表され、ペロブスカイト型結晶構造を有するペロブスカイト相
(ii)組成式:LaFe1-yNiyO3±d(0.450≦y≦0.700、0≦d≦0.4)で表され、ペロブスカイト型結晶構造を有するペロブスカイト相
図3は、ガスセンサ10と、このガスセンサ10に接続されたセンサ出力処理装置であるヒータ通電制御部400とを備えるガスセンサ制御装置の概略構成を示す図である。このガスセンサ制御装置は、例えば、内燃機関を備える車両(図示しない)に搭載される。ヒータ通電制御部400は、ガスセンサ10を制御すると共に、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応するガスセンサ10の出力を処理することにより、内燃機関における燃焼が、理論空燃比よりもリッチ側であったかリーン側であったかを検出する。ヒータ通電制御部400は、検出したガスセンサ10の出力を外部接続バス401を介して、外部装置(例えば、ECU)に向けて送出する。
図5は、図2に示したガスセンサ素子20の製造方法を示すフローチャートである。工程T210では、固体電解質体21の材料(例えばイットリア安定化ジルコニア粉末)をプレスし、図2に示す形状(筒状)となるように切削し、生加工体(未焼結成形体)を得る。
図6は、電極材料の組成と電気的特性(導電率及びB定数)の実験結果を示す説明図である。サンプルS11〜S18はLCN(LaCo1-xNixO3±d)である。但し、係数xは、0.0〜0.700の範囲について示している。サンプルS21〜S28はLFN(LaFe1-yNiyO3±d)である。但し、係数yは、0.0〜0.800の範囲について示している。サンプルS31は、白金(Pt)である。図6の右側の欄には、各サンプルの室温導電率と、B定数B25−570を示している。
B=ln(ρ1/ρ2)/(1/T1−1/T2)
ρ1=1/σ1
ρ2=1/σ2
ρ1:絶対温度T1(K)における抵抗率(Ωcm)
ρ2:絶対温度T2(K)における抵抗率(Ωcm)
σ1:絶対温度T1(K)における導電率(S/cm)
σ2:絶対温度T2(K)における導電率(S/cm)
T1=298.15(K)
T2=843.15(K)
(1)LCNでは、係数xが0.300≦x≦0.600の範囲にあれば、室温導電率が200S/cm以上であり、かつ、B定数B25−570の絶対値が白金よりも小さい点で好ましい。
(2)LFNでは、係数yが0.450≦y≦0.700の範囲にあれば、室温導電率が200S/cm以上であり、かつ、B定数B25−570の絶対値が白金よりも小さい点で好ましい。
(3)LCNでは、係数xが、0.550≦x≦0.600を満たすことが特に好ましい。
(4)LFNでは、係数yが、0.500≦y≦0.550若しくは0.650≦y≦0.700を満たすことが特に好ましい。
これらの範囲にあれば、室温導電率が十分に高く、かつ、B定数B25−570が正の値であって抵抗温度係数が負の値となるので、内部抵抗制御による素子温度制御の精度をさらに向上させることができる。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
上記実施形態では、酸素濃度センサの例を説明したが、異なる構成の酸素センサや、酸素以外のガスを被測定ガスとするガスセンサにも本発明を適用可能である。
11…主体金具
11c…六角部
11d…接続部
12b,12c…ヒータリード線
13,13b…インシュレータ
14…タルク
15…プロテクタ
15a…外側プロテクタ
15b…内側プロテクタ
16…金属外筒
17…グロメット
18…セパレータ
19,19b…センサ出力リード線
20…ガスセンサ素子
20f…鍔部
20s…有底部
20t…基体部
21…固体電解質体
30…内側端子部材
31…コネクタ部
32…セパレータ挿入部
33…挿入部
36…ヒータ押圧部
40…外側端子部材
41…外嵌部
42…セパレータ挿入部
42d…セパレータ当接部
43…コネクタ部
83…金属製パッキン
85…フィルタ
86…金属パイプ
100…セラミックヒータ
130…接続端子
200…外側電極
210…外側リード部
214…縦リード部
217…リングリード部
220…外側検知電極部
300…内側電極
310…内側リード部
320…内側検知電極部
400…ヒータ通電制御部
401…外部接続バス
410…マイクロプロセッサ
411…パルス信号出力回路
412…電圧シフト回路
413…出力検出回路
414…ヒータ制御回路
415…I/Oポート
416…A/D入力ポート
417…PWM出力ポート
420…マイクロプロセッサ
Claims (2)
- 固体電解質体と、前記固体電解質体の一方の表面に設けられて被測定ガスと接する外側電極と前記固体電解質体の他方の表面に設けられて基準ガスと接する内側電極とを含む電極部と、を有するガスセンサ素子と、
前記ガスセンサ素子を加熱するヒータと、
前記ガスセンサ素子の内部抵抗が目標抵抗値になるように前記ヒータへの通電をフィードバック制御するヒータ通電制御手段と、を備えるガスセンサ制御装置において、
前記電極部の少なくとも一部は、
(i)組成式:LaCo1-xNixO3±d(0.300≦x≦0.600、0≦d≦0.4)で表され、ペロブスカイト型結晶構造を有するペロブスカイト相、又は、
(ii)組成式:LaFe1-yNiyO3±d(0.450≦y≦0.700、0≦d≦0.4)で表され、ペロブスカイト型結晶構造を有するペロブスカイト相、
を主成分とする導電性酸化物で形成されている、ことを特徴とするガスセンサ制御装置。 - 請求項1に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記外側電極は、外側リード部と、前記被測定ガスと接する外側検知電極部とを含み、
前記内側電極は、内側リード部と、前記基準ガスと接する内側検知電極部とを含み、
前記外側リード部と前記内側リード部の少なくとも一方が、前記導電性酸化物で形成されている、ことを特徴とするガスセンサ制御装置。
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