JPH07104318B2 - 内燃機関用酸素センサ素子の製造方法 - Google Patents
内燃機関用酸素センサ素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH07104318B2 JPH07104318B2 JP2062715A JP6271590A JPH07104318B2 JP H07104318 B2 JPH07104318 B2 JP H07104318B2 JP 2062715 A JP2062715 A JP 2062715A JP 6271590 A JP6271590 A JP 6271590A JP H07104318 B2 JPH07104318 B2 JP H07104318B2
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- JP
- Japan
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- air
- fuel ratio
- oxygen sensor
- platinum
- sensor element
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関用酸素センサ素子の製造方法に関
し、特に内燃機関の排気通路に装着して該機関に供給さ
れる混合気の空燃比と密接な関係にある排気中酸素濃度
を測定し、空燃比フィードバック制御におけるフィード
バック信号の提供に用いる酸素センサ素子の製造方法に
関する。
し、特に内燃機関の排気通路に装着して該機関に供給さ
れる混合気の空燃比と密接な関係にある排気中酸素濃度
を測定し、空燃比フィードバック制御におけるフィード
バック信号の提供に用いる酸素センサ素子の製造方法に
関する。
〈従来の技術〉 従来、この種の酸素センサとしては、例えば第４図に示
すような素子構造を有したものがある（特開昭58−2043
65号公報等参照）。
すような素子構造を有したものがある（特開昭58−2043
65号公報等参照）。
即ち、酸素イオン導電性を有する固体電解質である酸化
ジルコニウム（ZrO2）を主成分とする基材により先端部
を閉塞したセラミック管21を形成し、該該セラミック管
21の内表面と外表面の各一部に白金（Pt）ペーストを塗
布した後、セラミック管21を焼成することで起電力取り
出し用の白金電極22,23を形成している。セラミック管2
1の外表面には更に白金を蒸着若しくはスパッタリン
グ、メッキ等により白金触媒層24を形成し、その上から
マグネシウムピネル等の酸化金属を容射して白金触媒層
24を保護するための保護層25を形成してある。
ジルコニウム（ZrO2）を主成分とする基材により先端部
を閉塞したセラミック管21を形成し、該該セラミック管
21の内表面と外表面の各一部に白金（Pt）ペーストを塗
布した後、セラミック管21を焼成することで起電力取り
出し用の白金電極22,23を形成している。セラミック管2
1の外表面には更に白金を蒸着若しくはスパッタリン
グ、メッキ等により白金触媒層24を形成し、その上から
マグネシウムピネル等の酸化金属を容射して白金触媒層
24を保護するための保護層25を形成してある。
かかる構成において、セラミック管21の内側空洞に基準
気体としての大気が導かれるようにする一方、セラミッ
ク管21の外側を機関排気通路に臨ませて機関排気と接触
させ、内表面に接触する大気中の酸素濃度と外表面に接
触する排気中酸素濃度との比に応じた電圧を白金電極2
2,23間に発生させることにより、排気中の酸素濃度を検
出するものである。
気体としての大気が導かれるようにする一方、セラミッ
ク管21の外側を機関排気通路に臨ませて機関排気と接触
させ、内表面に接触する大気中の酸素濃度と外表面に接
触する排気中酸素濃度との比に応じた電圧を白金電極2
2,23間に発生させることにより、排気中の酸素濃度を検
出するものである。
尚、白金触媒層24は、一酸化炭素COや炭化水素HCと酸素
O2とのCO＋1/2O2→CO2、HC＋O2→H2O＋CO2なる酸化反応
を促進し、理論空燃比に対してリッチな混合気で燃焼さ
せたときにその部分に残存する低濃度のO2をCOやHCと良
好に反応させてO2濃度を零近くにし、セラミック管21内
外の濃度比を大きくして大きな起電力を発生させる。
O2とのCO＋1/2O2→CO2、HC＋O2→H2O＋CO2なる酸化反応
を促進し、理論空燃比に対してリッチな混合気で燃焼さ
せたときにその部分に残存する低濃度のO2をCOやHCと良
好に反応させてO2濃度を零近くにし、セラミック管21内
外の濃度比を大きくして大きな起電力を発生させる。
一方、理論空燃比よりリーンな混合気で燃焼させたとき
には、排気中に高濃度のO2と低濃度のCO,HCがあるた
め、CO,HCとO2とが反応してもまだO2が余り、セラミッ
ク管21内外のO2濃度比は小さく殆ど電圧は発生しない。
には、排気中に高濃度のO2と低濃度のCO,HCがあるた
め、CO,HCとO2とが反応してもまだO2が余り、セラミッ
ク管21内外のO2濃度比は小さく殆ど電圧は発生しない。
したがって、かかる素子構造を有する酸素センサにおい
ては第３図に点線で示すように、混合気を理論空燃比で
燃焼させたときの排気中の酸素濃度比により起電力が急
変するストイチ性を持たせている。
ては第３図に点線で示すように、混合気を理論空燃比で
燃焼させたときの排気中の酸素濃度比により起電力が急
変するストイチ性を持たせている。
かかる特性を有した酸素センサを用いて内燃機関の空燃
比フィードバック制御を行う場合、次のように行われて
いる。即ち、酸素センサの出力電圧と所定の基準電圧
（スライスレベル）とを比較して機関吸入混合気の空燃
比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを判定し、第
２図に示すように例えば空燃比がリーン（リッチ）の場
合には、機関運転状態に応じて理論空燃比を得るべく設
定された燃料供給量を補正するための空燃比フィードバ
ック補正係数LAMBDAを所定の積分分（Ｉ分）ずつ徐々に
上げて（下げて）いき、燃料供給量を増量（減量）する
ことで空燃比を理論空燃比に制御する。
比フィードバック制御を行う場合、次のように行われて
いる。即ち、酸素センサの出力電圧と所定の基準電圧
（スライスレベル）とを比較して機関吸入混合気の空燃
比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを判定し、第
２図に示すように例えば空燃比がリーン（リッチ）の場
合には、機関運転状態に応じて理論空燃比を得るべく設
定された燃料供給量を補正するための空燃比フィードバ
ック補正係数LAMBDAを所定の積分分（Ｉ分）ずつ徐々に
上げて（下げて）いき、燃料供給量を増量（減量）する
ことで空燃比を理論空燃比に制御する。
また、酸素センサからの出力電圧が理論空燃比近傍で急
変するものであって理論空燃比に対するリッチ・リーン
の判定しか行えない特性であるため、空燃比がリッチか
らリーン又はリーンからリッチへ反転する時には、空燃
比フィードバック補正係数LAMBDAを前記積分分より十分
大きな所定の比例分（Ｐ分）だけ変化させて制御応答性
を高めるようにしている。
変するものであって理論空燃比に対するリッチ・リーン
の判定しか行えない特性であるため、空燃比がリッチか
らリーン又はリーンからリッチへ反転する時には、空燃
比フィードバック補正係数LAMBDAを前記積分分より十分
大きな所定の比例分（Ｐ分）だけ変化させて制御応答性
を高めるようにしている。
このように、酸素センサによって検出される空燃比のリ
ッチ・リーンに基づいて空燃比フィードバック補正係数
LAMBDAを設定し、実際の空燃比を理論空燃比に近づける
制御すれば、第３図に示すように理論空燃比は三元触媒
が有効に働く空燃比であるため、排気性状を良好に保つ
ことができる。
ッチ・リーンに基づいて空燃比フィードバック補正係数
LAMBDAを設定し、実際の空燃比を理論空燃比に近づける
制御すれば、第３図に示すように理論空燃比は三元触媒
が有効に働く空燃比であるため、排気性状を良好に保つ
ことができる。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の製造方法で製造された上記酸素セ
ンサの素子構造は以下の理由により空燃比の制御バラツ
キを生じることがある。
ンサの素子構造は以下の理由により空燃比の制御バラツ
キを生じることがある。
前述したように、白金電極は基材としてのセラミック管
と一体に高温下（約1500℃）で焼成されるため酸化膜
（PtO）を生じ、そのために電極自体の酸化機能は弱く
単体（白金触媒層無し）では空燃比がかなりリーン側に
ずれて制御される特性となる。一方、白金触媒層は酸化
機能が強いため単体では理論空燃比よりややリッチ側に
制御される理想的な特性である。
と一体に高温下（約1500℃）で焼成されるため酸化膜
（PtO）を生じ、そのために電極自体の酸化機能は弱く
単体（白金触媒層無し）では空燃比がかなりリーン側に
ずれて制御される特性となる。一方、白金触媒層は酸化
機能が強いため単体では理論空燃比よりややリッチ側に
制御される理想的な特性である。
このため、白金電極上に白金触媒層がある酸素センサ構
造では両者の特性の中間の特性を有するが、白金触媒層
の微妙な触媒能力の違いにより、電極のリッチ側にずれ
る傾向が出たり出なかったりして空燃比制御特性にバラ
ツキを生じることとなる。また、低温で白金触媒層が劣
化した場合電極の特性傾向が相対的に強まり空燃比がリ
ーン側にずれてしまう。
造では両者の特性の中間の特性を有するが、白金触媒層
の微妙な触媒能力の違いにより、電極のリッチ側にずれ
る傾向が出たり出なかったりして空燃比制御特性にバラ
ツキを生じることとなる。また、低温で白金触媒層が劣
化した場合電極の特性傾向が相対的に強まり空燃比がリ
ーン側にずれてしまう。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、白金電極の焼成時に生じる酸化膜を除去して、白金
電極による制御空燃比をリッチ化することにより上記問
題点を解決した内燃機関用酸素センサ素子の製造方法を
提供することを目的とする。
で、白金電極の焼成時に生じる酸化膜を除去して、白金
電極による制御空燃比をリッチ化することにより上記問
題点を解決した内燃機関用酸素センサ素子の製造方法を
提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 このため本発明に係る酸素センサ素子の製造方法は、白
金電極の焼成により該電極表面に生じる酸化膜を弗化水
素酸で溶かして除去した後白金触媒層を形成する方法と
した。
金電極の焼成により該電極表面に生じる酸化膜を弗化水
素酸で溶かして除去した後白金触媒層を形成する方法と
した。
〈作用〉 弗化水素酸により、白金電極の焼成によって該電極表面
に生じる酸化膜が溶かされて除去されるため、白金電極
の酸化機能が強化され制御空燃比をリッチ化して理論空
燃比近傍に保持することができる。
に生じる酸化膜が溶かされて除去されるため、白金電極
の酸化機能が強化され制御空燃比をリッチ化して理論空
燃比近傍に保持することができる。
〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
一実施例に係る酸素センサ素子の製造行程を示す第１図
において、ａでは酸化ジルコニウムを主成分とする生渇
き状のセラミック管１の内外表面の一部に白金ペースト
を塗布した後、1500℃程度の高温下で焼成する。これに
より、白金ペースト塗布部分に起電力取り出し用の白金
電極2,3が形成されるが、その表面に酸化膜（PtO）４が
形成される。
において、ａでは酸化ジルコニウムを主成分とする生渇
き状のセラミック管１の内外表面の一部に白金ペースト
を塗布した後、1500℃程度の高温下で焼成する。これに
より、白金ペースト塗布部分に起電力取り出し用の白金
電極2,3が形成されるが、その表面に酸化膜（PtO）４が
形成される。
次に、ｂでは前記白金電極2,3の表面を弗化水素酸11に
浸けて（若しくは吹きつけて）前記酸化膜４を溶かして
出し除去する。この場合、弗化水素酸11の濃度は10〜30
％程度が良い。10％未満の場合リッチ化効果が殆ど得ら
れず、30％を超えると電極2,3の損傷が大きくセラミッ
ク管１への付着性に問題を生じるからである。
浸けて（若しくは吹きつけて）前記酸化膜４を溶かして
出し除去する。この場合、弗化水素酸11の濃度は10〜30
％程度が良い。10％未満の場合リッチ化効果が殆ど得ら
れず、30％を超えると電極2,3の損傷が大きくセラミッ
ク管１への付着性に問題を生じるからである。
次いで外表面に白金を蒸着若しくはスパッタリング，メ
ッキ等により白金触媒層５を形成し、その上からマグネ
シウムスピネル等の酸化金属を容射して保護層６を形成
する。
ッキ等により白金触媒層５を形成し、その上からマグネ
シウムスピネル等の酸化金属を容射して保護層６を形成
する。
このようにして製造された酸素センサによれば弗化水素
酸11で白金電極2,3から酸化膜４が除去されるため、電
極2,3表面に白金層が露出して触媒酸化機能が高めら
れ、以て制御空燃比がリッチ化されるので制御空燃比を
バラツキなく理論空燃比近傍に保持することができ、低
温で白金触媒層５が劣化した場合の制御空燃比のリーン
化も防止できる。
酸11で白金電極2,3から酸化膜４が除去されるため、電
極2,3表面に白金層が露出して触媒酸化機能が高めら
れ、以て制御空燃比がリッチ化されるので制御空燃比を
バラツキなく理論空燃比近傍に保持することができ、低
温で白金触媒層５が劣化した場合の制御空燃比のリーン
化も防止できる。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、弗化水素酸によ
り、白金電極表面に焼成後生じる酸化膜を溶かして除去
する処理を行った後、白金触媒層を形成する構成とした
ため、酸化膜による制御空燃比のリーン化を抑制でき、
空燃比のバラツキを防止でき、白金触媒層劣化による空
燃比のリーン化も抑制できる。
り、白金電極表面に焼成後生じる酸化膜を溶かして除去
する処理を行った後、白金触媒層を形成する構成とした
ため、酸化膜による制御空燃比のリーン化を抑制でき、
空燃比のバラツキを防止でき、白金触媒層劣化による空
燃比のリーン化も抑制できる。
第１図は本発明に係る酸素センサ素子の製造行程を示す
縦断面図、第２図は酸素センサを用いた空燃比フィード
バック制御を示すタイムチャート、第３図は三元触媒の
転化率と空燃比との関係を示す線図、第４図は従来の酸
素センサ素子の断面図である。 １……セラミック管、2,3……白金電極、４……酸化
膜、５……白金触媒層
縦断面図、第２図は酸素センサを用いた空燃比フィード
バック制御を示すタイムチャート、第３図は三元触媒の
転化率と空燃比との関係を示す線図、第４図は従来の酸
素センサ素子の断面図である。 １……セラミック管、2,3……白金電極、４……酸化
膜、５……白金触媒層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 一仁 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地１ 日本電 子機器株式会社内 (72)発明者 小坂 哲三 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地１ 日本電 子機器株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−125094（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】大気に接触させた内表面側の電極との間に
酸素濃度差に応じて発生する起電力により排気中酸素濃
度を検出する内燃機関用酸素センサ素子の製造方法にお
いて、 酸素イオン導電性を有する固体電解質からなる基材の内
外表面の各一部に白金電極を被膜し基材と一体に高温下
で焼成し、 前記白金電極の焼成により該電極表面に生じる酸化膜を
弗化水素酸で溶かして除去した後、 機関の排気と接触する外表面に白金触媒層を形成するこ
と を特徴とする内燃機関用酸素センサ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062715A JPH07104318B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 内燃機関用酸素センサ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062715A JPH07104318B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 内燃機関用酸素センサ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264857A JPH03264857A (ja) | 1991-11-26 |
| JPH07104318B2 true JPH07104318B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=13208311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2062715A Expired - Lifetime JPH07104318B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 内燃機関用酸素センサ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104318B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3106971B2 (ja) * | 1996-08-21 | 2000-11-06 | トヨタ自動車株式会社 | 酸素センサ |
| KR100434977B1 (ko) | 1999-02-12 | 2004-06-09 | 도판 인사츠 가부시키가이샤 | 플라즈마 디스플레이 패널, 그 제조방법 및 그 제조장치 |
| JP5205180B2 (ja) * | 2008-09-03 | 2013-06-05 | 株式会社デンソー | 温度センサ用感温体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4136000A (en) * | 1978-03-13 | 1979-01-23 | Bendix Autolite Corporation | Process for producing improved solid electrolyte oxygen gas sensors |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP2062715A patent/JPH07104318B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03264857A (ja) | 1991-11-26 |
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