JPH02236151A - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
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- JPH02236151A JPH02236151A JP5514489A JP5514489A JPH02236151A JP H02236151 A JPH02236151 A JP H02236151A JP 5514489 A JP5514489 A JP 5514489A JP 5514489 A JP5514489 A JP 5514489A JP H02236151 A JPH02236151 A JP H02236151A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、内燃機関において排気中の酸素濃度を検出す
るために使用される酸素センサに関する．く従来の技術
〉 従来のこの種の酸素センサのセンサ素子構造には、以下
に示すようなものがある（特開昭６３１５９７４３号公
報参照）。
るために使用される酸素センサに関する．く従来の技術
〉 従来のこの種の酸素センサのセンサ素子構造には、以下
に示すようなものがある（特開昭６３１５９７４３号公
報参照）。
即ち、第５図（ａ），Φ）に示すように、アルミナより
なる板状絶縁体ｌの上に一対のリード電極２，３を設け
、更にリード電極２．３の先端部をチタニア４によって
被覆し、残りの部分に同じくアルミナよりなる板状絶縁
体５を積層して構成されている。
なる板状絶縁体ｌの上に一対のリード電極２，３を設け
、更にリード電極２．３の先端部をチタニア４によって
被覆し、残りの部分に同じくアルミナよりなる板状絶縁
体５を積層して構成されている。
このようなセンサ素子構造を有する酸素センサを機関排
気通路に臨ませて、酸素濃度に応じてチタニア４の電気
抵抗値が変化することを利用して、リード電極２，３に
より電圧を取出すことによって、排気通路中の酸素濃度
を検出し、これを介して機関に吸入される混合気の空燃
比を検出して、空燃比フィードバック制御に用いている
。
気通路に臨ませて、酸素濃度に応じてチタニア４の電気
抵抗値が変化することを利用して、リード電極２，３に
より電圧を取出すことによって、排気通路中の酸素濃度
を検出し、これを介して機関に吸入される混合気の空燃
比を検出して、空燃比フィードバック制御に用いている
。
〈発明が解決しようとする課題〉
ところで、このような従来の酸素センサ素子６をホルダ
等のケースに嵌挿支持し、素子先端を排気流を渦巻くよ
うに窓部を形成したプロテクタ７により覆って排気通路
に取付けた場合（第６図参照）、以下に示すような問題
点が生じてしまう．つまり、第６図に酸素センサの取付
態様による一酸化炭素（Ｃｏ），窒素酸化物（ＮＯＸ）
排出量特性を示すように、板状のセンサ素子には、指向
性があるため、排気通路に取付けられるときに排気流（
図示矢印）に対してどのような向きになるかによって、
空燃比フィードバック制御をしたときのＣｏ，Ｎｏ．の
排出量にバラツキが生じるという問題点があった． この対策として、プロテクタフのスリット形状等を工夫
して、プロテクタ７内で排気が渦巻く構造としているが
、内部で板状のセンサ素子の形状が障害となってしまっ
たり、或いは取付ける排気管の形状等により、不充分な
場合がある。
等のケースに嵌挿支持し、素子先端を排気流を渦巻くよ
うに窓部を形成したプロテクタ７により覆って排気通路
に取付けた場合（第６図参照）、以下に示すような問題
点が生じてしまう．つまり、第６図に酸素センサの取付
態様による一酸化炭素（Ｃｏ），窒素酸化物（ＮＯＸ）
排出量特性を示すように、板状のセンサ素子には、指向
性があるため、排気通路に取付けられるときに排気流（
図示矢印）に対してどのような向きになるかによって、
空燃比フィードバック制御をしたときのＣｏ，Ｎｏ．の
排出量にバラツキが生じるという問題点があった． この対策として、プロテクタフのスリット形状等を工夫
して、プロテクタ７内で排気が渦巻く構造としているが
、内部で板状のセンサ素子の形状が障害となってしまっ
たり、或いは取付ける排気管の形状等により、不充分な
場合がある。
また、第７図に示すように、板状のセンサ素子６をホル
ダ８に嵌拝する際の、センサ素子６とホルダ８との向き
によって、センサ自体の強度が異なり、６角形のホルダ
８の角部にセンサ素子６の板面が揃った場合（Ａ）と、
ホルダ８の辺の中央にセンサ素子６の板面が揃った場合
（Ｂ）との２種類の酸素センサを種々の高さから横向き
にコンクリート状に落下させ、壊れたもの（×印）と壊
れないもの（Ｏ印）との数を比較する実験では、後者（
Ｂ）のセンサの方が圧倒的に強度が高いことが分かり、
製品によって強度が一定でないという問題点もあった． 本発明は、上記の問題点に鑑み、設置向きによらず、ま
た組立てる向きによらず、一定の高性能を発揮すること
のできる酸素センサを提供することを目的とする． く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明では、機関排気通路
に臨ませて設置され、チタニアの酸素濃度に応じた電気
抵抗値の変化により排気中の酸素濃度を検出する酸素セ
ンサにおいて、柱状セラミックス絶縁体の先端面に露出
させた一対の電極を覆ってチタニアを添着した構成とす
る。
ダ８に嵌拝する際の、センサ素子６とホルダ８との向き
によって、センサ自体の強度が異なり、６角形のホルダ
８の角部にセンサ素子６の板面が揃った場合（Ａ）と、
ホルダ８の辺の中央にセンサ素子６の板面が揃った場合
（Ｂ）との２種類の酸素センサを種々の高さから横向き
にコンクリート状に落下させ、壊れたもの（×印）と壊
れないもの（Ｏ印）との数を比較する実験では、後者（
Ｂ）のセンサの方が圧倒的に強度が高いことが分かり、
製品によって強度が一定でないという問題点もあった． 本発明は、上記の問題点に鑑み、設置向きによらず、ま
た組立てる向きによらず、一定の高性能を発揮すること
のできる酸素センサを提供することを目的とする． く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明では、機関排気通路
に臨ませて設置され、チタニアの酸素濃度に応じた電気
抵抗値の変化により排気中の酸素濃度を検出する酸素セ
ンサにおいて、柱状セラミックス絶縁体の先端面に露出
させた一対の電極を覆ってチタニアを添着した構成とす
る。
また、前記柱状セラミックス絶縁体の断面は角部のない
形状にすると好ましい。
形状にすると好ましい。
更に、ヒータ付酸素センサとする場合は、ほぼ半円柱状
のセラミックス絶縁体の面上に一対のリード電極を配し
、もう一方のほぼ半円柱状のセラミックス絶縁体の面上
にヒータを配し、これらの間に前記リード電極及びヒー
タを絶縁する板状のセラミックス絶縁体を積層して、柱
状体を形成し、前記リード電極を柱状体の先端面に露出
させて、この先端面にリード電極を覆ってチタニアを添
着した構成とする。
のセラミックス絶縁体の面上に一対のリード電極を配し
、もう一方のほぼ半円柱状のセラミックス絶縁体の面上
にヒータを配し、これらの間に前記リード電極及びヒー
タを絶縁する板状のセラミックス絶縁体を積層して、柱
状体を形成し、前記リード電極を柱状体の先端面に露出
させて、この先端面にリード電極を覆ってチタニアを添
着した構成とする。
く作用〉
上記の構成によると、センサ素子のチタニアで覆ってい
る検知面が従来のように板状センサ素子の片面に設けら
れるのではなく、排気通路に臨ませられる柱状セラミッ
クス絶縁体の先端面に設けられるので、酸素センサの指
向性をなくすることができる。
る検知面が従来のように板状センサ素子の片面に設けら
れるのではなく、排気通路に臨ませられる柱状セラミッ
クス絶縁体の先端面に設けられるので、酸素センサの指
向性をなくすることができる。
また、柱状セラミックス絶縁体の断面形状を角部のない
形状としたので、センサ素子周りで排気がスムーズに流
れ、何れの方向に対しても等価となり、一層、検出性能
の安定を図ることができる．更に、ヒータ付酸素センサ
とする場合も、セラミックス絶縁体をリード電極及びヒ
ータを別々に扶持しつつ、積層して、柱状体を形成し、
その柱状体の先端面にリード電極を露出させ、それをチ
タニアにより被覆させる構成としたので、指向性のない
酸素センサを実現することができる。
形状としたので、センサ素子周りで排気がスムーズに流
れ、何れの方向に対しても等価となり、一層、検出性能
の安定を図ることができる．更に、ヒータ付酸素センサ
とする場合も、セラミックス絶縁体をリード電極及びヒ
ータを別々に扶持しつつ、積層して、柱状体を形成し、
その柱状体の先端面にリード電極を露出させ、それをチ
タニアにより被覆させる構成としたので、指向性のない
酸素センサを実現することができる。
〈実施例〉
以下に本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する． 第２図を参照し、センサ素子の構造を製造工程に従って
説明する。
明する． 第２図を参照し、センサ素子の構造を製造工程に従って
説明する。
先ず、ほぼ半円柱状で基端側（図で右側）にそれぞれ２
個のスルーホール１０ａ，１０ｂ，ｌｌａ，１ｌｂを有
する同じ長さのアルミナよりなるセラミックス絶縁体の
ロッド１２、ｌ３のそれぞれ外側にスルーホール１０ａ
，１０ｂ，ｌｌａ，ｌｌｂから更に基端側へと延びる引
出し電極１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを印刷して、
乾燥する。
個のスルーホール１０ａ，１０ｂ，ｌｌａ，１ｌｂを有
する同じ長さのアルミナよりなるセラミックス絶縁体の
ロッド１２、ｌ３のそれぞれ外側にスルーホール１０ａ
，１０ｂ，ｌｌａ，ｌｌｂから更に基端側へと延びる引
出し電極１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを印刷して、
乾燥する。
次に、ロッド１２の下側（内側）にスルーホール１０ａ
，１０ｂから更に先端側へと延びる、白金または白金と
ロジウムとの合金よりなる一対のリード電極１６ａ，１
６ｂと、スルーホール１０ａ，１０ｂを貫通して引出し
電極１４ａ，１４ｂに連結する貫通電極１７ａ，１７ｂ
と、を同時印刷して、乾燥する．尚、リード電極１６ａ
，１６ｂはロッドｌ２先端側まで印刷する． 次に、ロッド１３の上側（内側）にスルーホール１１ａ
，ｌｌｂから先端側にコ字状に延びる、白金または白金
とロジウムとの合金よりなるヒータ１８と、スルーホー
ルｌｌａ，ｌｌｂを貫通して引出し電極１５ａ，１５ｂ
に連結する貫通電極１９ａ．１９ｂと、を同時印刷して
、乾燥する。尚、ヒータ１８は後述するシート２０先端
側より突出しないようにする．次に、板状で基端側一側
に切欠き１９を形成され、先端側でロンド１２． １３
より僅かに長さの短い、同じくアルミナよりなるセラミ
ックス絶縁体のシ一ト２０上面に接着用の積層材を塗布
し、その側にロッド１２を積層する．その後、シ一ト２
０下．面にも積層材を塗布し、ロッドｌ３を積層する．
ここで、このシート２０の長さが短い分、積層の結果、
溝２１（第１図参照）となる． その次に、この柱状の積層体を１４５０℃以上の高温で
焼成し、その後、第１図に示すように、先端の溝２１よ
り露出している一対のリード電極１６ａ，１６ｂを覆う
ように、積層体の先端面にチタニア２２をパッド印刷ま
たはスラリードロッピング工法で膜状に添着し、乾燥す
る。
，１０ｂから更に先端側へと延びる、白金または白金と
ロジウムとの合金よりなる一対のリード電極１６ａ，１
６ｂと、スルーホール１０ａ，１０ｂを貫通して引出し
電極１４ａ，１４ｂに連結する貫通電極１７ａ，１７ｂ
と、を同時印刷して、乾燥する．尚、リード電極１６ａ
，１６ｂはロッドｌ２先端側まで印刷する． 次に、ロッド１３の上側（内側）にスルーホール１１ａ
，ｌｌｂから先端側にコ字状に延びる、白金または白金
とロジウムとの合金よりなるヒータ１８と、スルーホー
ルｌｌａ，ｌｌｂを貫通して引出し電極１５ａ，１５ｂ
に連結する貫通電極１９ａ．１９ｂと、を同時印刷して
、乾燥する。尚、ヒータ１８は後述するシート２０先端
側より突出しないようにする．次に、板状で基端側一側
に切欠き１９を形成され、先端側でロンド１２． １３
より僅かに長さの短い、同じくアルミナよりなるセラミ
ックス絶縁体のシ一ト２０上面に接着用の積層材を塗布
し、その側にロッド１２を積層する．その後、シ一ト２
０下．面にも積層材を塗布し、ロッドｌ３を積層する．
ここで、このシート２０の長さが短い分、積層の結果、
溝２１（第１図参照）となる． その次に、この柱状の積層体を１４５０℃以上の高温で
焼成し、その後、第１図に示すように、先端の溝２１よ
り露出している一対のリード電極１６ａ，１６ｂを覆う
ように、積層体の先端面にチタニア２２をパッド印刷ま
たはスラリードロッピング工法で膜状に添着し、乾燥す
る。
最後に、チタニア２２を９００℃以上の高温で焼成する
。
。
次に、こうして製造されたセンサ素子３０のセンサ本体
への組立工程を第３図に基づいて説明する。
への組立工程を第３図に基づいて説明する。
先ず、インナーキャップ３１をティグ溶接したホルダ３
２にセンサ素子３０，ワッシャ３３、タルク粉焼成体３
４を挿入する。
２にセンサ素子３０，ワッシャ３３、タルク粉焼成体３
４を挿入する。
次に、タルク粉焼成体３４を５００ｋｇ／ｃｍ”のプレ
ス圧で圧粉する． 次に、インナーキャップ３１にスペーサ３５を挿入し、
更にアイソレーション３６をセンサ素子３０に沿って挿
入後、インナーキャップ基端３１ａをかしめる． 次に、アイソレーション３６側への排気の侵入を防止す
るため、インナーキャップ中段３ｌｂをかしめる。
ス圧で圧粉する． 次に、インナーキャップ３１にスペーサ３５を挿入し、
更にアイソレーション３６をセンサ素子３０に沿って挿
入後、インナーキャップ基端３１ａをかしめる． 次に、アイソレーション３６側への排気の侵入を防止す
るため、インナーキャップ中段３ｌｂをかしめる。
次に、プロテクター３８をセンサ素子３０先端に被せ、
プロテクター基端３８ａとホルダ先端３２ａとをかしめ
て固定する。
プロテクター基端３８ａとホルダ先端３２ａとをかしめ
て固定する。
次に、別の組立として、別体のコネクタ４０より引き出
されているリード線４ｌにアウターキャップ４２、シー
ルラバー４３を挿入後、リード＆’ｊｌ４１先端にリー
ドターミナル４４をかしめる． 最後に、センサ素子３０基端の切欠き１９を目印にリー
ドターミナル４４をアイソレーション３６に挿入して、
センサ素子３０の前記引出し電極１４ａ，１４ｂ，１５
ａ，１５ｂとリードターミナル４４とを接触させる。
されているリード線４ｌにアウターキャップ４２、シー
ルラバー４３を挿入後、リード＆’ｊｌ４１先端にリー
ドターミナル４４をかしめる． 最後に、センサ素子３０基端の切欠き１９を目印にリー
ドターミナル４４をアイソレーション３６に挿入して、
センサ素子３０の前記引出し電極１４ａ，１４ｂ，１５
ａ，１５ｂとリードターミナル４４とを接触させる。
その後、アウターキャップの先端４２ａとホルダ基端３
２ｂをかしめる． 上記の構造の酸素センサによれば、センサ素子３０を柱
状にし、その先端に検知面を形成したので、排気流（図
示矢印）に対する指向性がなくなった．具体的には、第
４図に示すように、排気流に対してそれぞれ９０゜ずつ
回転させた４種類の向きで取付けた場合、すべて良好に
制御が行われているという結果を示した． また、柱状の断面をほぼ円形としたので、センサ素子周
りの排気の流れもスムーズで、一層、検出性能の安定化
を図ることができ、更に、酸素センサ自体の強度の製品
によるバラツキを回避して、強度を高く一定にすること
ができ、取付け時の向きのライン管理が不要となった． もって、空燃比制御の安定性が向上する．尚、本実施例
では、積層体の断面形状を円形として角部のない形状と
したが、その他楕円形でも．よく、板状体を積層したよ
うな角柱の場合は、角部を面取りして、なくべ《、その
周りを排気流がスムーズに流れるような形状にするとよ
い．《発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、センサの排気流
に対する指向性がなくなるので、一定の高検出性能を得
ることができるようになった．また、素子断面を角部の
ない構造としたので、一層、素子周りの排気の流れをス
ムーズにして検出性能の安定化を図ることが可能となり
、更に、センサ自体の強度を高く一定化することが可能
となった．
２ｂをかしめる． 上記の構造の酸素センサによれば、センサ素子３０を柱
状にし、その先端に検知面を形成したので、排気流（図
示矢印）に対する指向性がなくなった．具体的には、第
４図に示すように、排気流に対してそれぞれ９０゜ずつ
回転させた４種類の向きで取付けた場合、すべて良好に
制御が行われているという結果を示した． また、柱状の断面をほぼ円形としたので、センサ素子周
りの排気の流れもスムーズで、一層、検出性能の安定化
を図ることができ、更に、酸素センサ自体の強度の製品
によるバラツキを回避して、強度を高く一定にすること
ができ、取付け時の向きのライン管理が不要となった． もって、空燃比制御の安定性が向上する．尚、本実施例
では、積層体の断面形状を円形として角部のない形状と
したが、その他楕円形でも．よく、板状体を積層したよ
うな角柱の場合は、角部を面取りして、なくべ《、その
周りを排気流がスムーズに流れるような形状にするとよ
い．《発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、センサの排気流
に対する指向性がなくなるので、一定の高検出性能を得
ることができるようになった．また、素子断面を角部の
ない構造としたので、一層、素子周りの排気の流れをス
ムーズにして検出性能の安定化を図ることが可能となり
、更に、センサ自体の強度を高く一定化することが可能
となった．
第１図は本発明に係る一実施例を示す酸素センサ素子の
斜視図、第２図は同上の酸素センサ素子の分解斜視図、
第３図は酸素センサ全体の断面図、第４図は本発明の効
果を示す図、第５図（ａ），（ロ）は従来の酸素センサ
素子の断面図及び平面図、第６図及び第７図は従来の問
題点を示す図である。 １２． １３・・・ロッド １６ａ，１６ｂ・・・リ
ード電極１８・・・ヒータ ２０・・・シ一ト２１・
・・溝２２・・・チタニア 特許出願人 日本電子機器株式会社 富士重工業株式会社 代 理 人 弁理士 笹島 冨二雄
斜視図、第２図は同上の酸素センサ素子の分解斜視図、
第３図は酸素センサ全体の断面図、第４図は本発明の効
果を示す図、第５図（ａ），（ロ）は従来の酸素センサ
素子の断面図及び平面図、第６図及び第７図は従来の問
題点を示す図である。 １２． １３・・・ロッド １６ａ，１６ｂ・・・リ
ード電極１８・・・ヒータ ２０・・・シ一ト２１・
・・溝２２・・・チタニア 特許出願人 日本電子機器株式会社 富士重工業株式会社 代 理 人 弁理士 笹島 冨二雄
Claims (3)
- （１）機関排気通路に臨ませて設置され、チタニアの酸
素濃度に応じた電気抵抗値の変化により排気中の酸素濃
度を検出する酸素センサにおいて、柱状セラミックス絶
縁体の先端面に露出させた一対の電極を覆ってチタニア
を添着した構成としたことを特徴とする酸素センサ。 - （２）前記柱状セラミックス絶縁体の断面を角部のない
形状にしたことを特徴とする請求項１記載の酸素センサ
。 - （３）機関排気通路に臨ませて設置され、チタニアの酸
素濃度に応じた電気抵抗値の変化により排気中の酸素濃
度を検出する酸素センサにおいて、ほぼ半円柱状のセラ
ミックス絶縁体の面上に一対のリード電極を配し、もう
一方のほぼ半円柱状のセラミックス絶縁体の面上にヒー
タを配し、これらの間に前記リード電極及びヒータを絶
縁する板状のセラミックス絶縁体を積層して、柱状体を
形成し、前記リード電極を柱状体の先端面に露出させて
、この先端面にリード電極を覆ってチタニアを添着した
構成としたことを特徴とする酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5514489A JPH02236151A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5514489A JPH02236151A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02236151A true JPH02236151A (ja) | 1990-09-19 |
Family
ID=12990575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5514489A Pending JPH02236151A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02236151A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996000198A1 (de) * | 1994-06-23 | 1996-01-04 | Bernd Penth | Herstellung keramischer schichten und deren verwendung |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP5514489A patent/JPH02236151A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996000198A1 (de) * | 1994-06-23 | 1996-01-04 | Bernd Penth | Herstellung keramischer schichten und deren verwendung |
| US5885657A (en) * | 1994-06-23 | 1999-03-23 | Creavis Gesellschaft Fur Technologie Und Innovation Mbh | Production of ceramic layers and their use |
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