JP5114453B2 - 空燃比センサ - Google Patents
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Description
該触媒金属はプラチナ−パラジウム−ロジウム合金であり、
該ロジウムは、該触媒層全体を100質量%としたときに2〜9質量%含まれていることを特徴とする。
実施例1の空燃比センサを模式的に表す一部切り欠き正面図を図2に示す。実施例1の空燃比センサを、図2中A−A位置で切断した様子を模式的に表す断面図を図3に示す。
実施例2の空燃比センサは、Pt−Pd−Rh合金におけるRhの比率以外は実施例1の空燃比センサと同じものである。実施例2の空燃比センサにおけるPt−Pd−Rh合金は、触媒層全体を100質量%としたときに3質量%のRhを含む。
実施例3の空燃比センサは、Pt−Pd−Rh合金におけるRhの比率以外は実施例1の空燃比センサと同じものである。実施例3の空燃比センサにおけるPt−Pd−Rh合金は、触媒層全体を100質量%としたときに2.5質量%のRhを含む。
比較例1の空燃比センサは、Pt−Pd−Rh合金におけるRhの比率以外は実施例1の空燃比センサと同じものである。比較例1の空燃比センサにおけるPt−Pd−Rh合金は、触媒層全体を100質量%としたときに1.8質量%のRhを含む。
比較例2の空燃比センサは、Pt−Pd−Rh合金におけるRhの比率以外は実施例1の空燃比センサと同じものである。比較例2の空燃比センサにおけるPt−Pd−Rh合金は、触媒層全体を100質量%としたときに9.5質量%のRhを含む。
比較例3の空燃比センサは、触媒層の触媒金属として、Pt−Pd合金を用いたこと以外は実施例1の空燃比センサと同じものである。比較例3の空燃比センサにおけるPt−Pd合金は、PtとPdとを1:1の質量比で含む。
比較例4の空燃比センサは、触媒層の触媒金属として、Rhを用いたこと以外は実施例1の空燃比センサと同じものである。
比較例5の空燃比センサは、触媒層の触媒金属として、Ptを用いたこと以外は実施例1の空燃比センサと同じものである。
実施例1〜実施例3の空燃比センサおよび比較例1〜比較例5の空燃比センサで用いた触媒層の酸素貯蔵能(OSC)および50%浄化温度を測定した。また、実施例1〜実施例3の空燃比センサおよび比較例1〜比較例5の空燃比センサのストイキ精度および応答遅れ時間を測定した。
実施例1、2の空燃比センサおよび比較例1〜4の空燃比センサで用いた触媒金属を、高温酸化雰囲気にて酸化させた。その後、触媒金属にH2等の還元ガスを流通させることで、触媒金属に吸着した酸素を脱離させた。この時の質量変化を熱重量分析(TG)にて測定し、触媒金属の酸素貯蔵能(g/g−cat)を測定した。酸素貯蔵能測定試験の結果を、後述する応答遅れ時間測定試験の結果とともに図4に示す。
実施例1、2の空燃比センサおよび比較例3、4の空燃比センサを、それぞれガス発生装置に接続し、各空燃比センサをH2、CO、O2等を含む試験ガスに曝した。試験ガスに含まれるH2、CO、O2等の濃度を徐変させることで、試験ガスの雰囲気をリーンからリッチに徐変させ、試験ガスの雰囲気の変化に伴う各空燃比センサの出力値の変化をモニタした。試験ガスの雰囲気がリーンからストイキ点に到達した瞬間から、空燃比センサの出力値に基づき算出した空燃比(実測空燃比と呼ぶ)がストイキ点からリッチに変化するまでに要する時間(応答遅れ時間)を測定した。応答遅れ時間測定試験の結果を図4に示す。
TPR(Temperature Programmed Reduction)法を用いて、実施例1〜3の空燃比センサおよび比較例1〜5の空燃比センサで用いた触媒金属の50%浄化温度を測定した。詳しくは、各触媒金属を充填した管に、H2、CO、O2等のガスを流し、その後流側に分析計(四重極形質量分析計、QMASS)を設置した。そして触媒金属を外部ヒータにより加熱して触媒金属の温度を徐々に昇温させつつ、触媒金属が充填された管から流出した各ガス種の濃度をモニタすることで、H2ガスが50%酸化(浄化)されるときの触媒金属の温度(50%浄化温度)を測定した。50%浄化温度測定試験の結果を、後述するストイキ精度測定試験の結果とともに図5に示す。
H2、CO、O2等を混合し、ストイキ雰囲気(A/F14.5)の混合ガスを調製した。実施例1〜2の空燃比センサおよび比較例3〜5の空燃比センサを、それぞれ、この混合ガスに曝し、各空燃比センサによってこの混合ガスの空燃比(A/F)を測定した。各空燃比センサの測定値と理論空燃比との差からΔA/Fを算出した。ΔA/Fが0に近い程、各空燃比センサのストイキズレが少なく、空燃比センサの測定精度(ストイキ精度)が高いと判断できる。ストイキ精度測定試験の結果を図5に示す。
13:基準側電極 14:多孔質拡散抵抗層 15:遮蔽層
16:触媒層 17:大気チャンバ区画層 18:ヒータ
19:保護層 30:排ガスチャンバ 31:大気チャンバ
Claims (2)
- 固体電解質層と、該固体電解質層の一方の面に積層されている測定側電極と、該固体電解質の他方の面に積層され該測定側電極と背向している基準側電極と、ガス流通可能であり該測定側電極を覆う多孔質拡散抵抗層と、触媒金属と該触媒金属を担持する基材とを含みガス流通可能であり該多孔質拡散抵抗層を覆う触媒層と、を持ち、
該触媒金属はプラチナ−パラジウム−ロジウム合金であり、
該ロジウムは、該触媒層全体を100質量%としたときに2〜9質量%含まれていることを特徴とする空燃比センサ。 - 前記プラチナ−パラジウム−ロジウム合金における前記パラジウムと前記プラチナとの質量比は1:4〜5:5である請求項1に記載の空燃比センサ。
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