JPH0720555U - Oxygen sensor - Google Patents
Oxygen sensorInfo
- Publication number
- JPH0720555U JPH0720555U JP1060994U JP1060994U JPH0720555U JP H0720555 U JPH0720555 U JP H0720555U JP 1060994 U JP1060994 U JP 1060994U JP 1060994 U JP1060994 U JP 1060994U JP H0720555 U JPH0720555 U JP H0720555U
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal oxide
- oxide layer
- oxygen sensor
- nox
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 排ガス中のＮＯｘ量が増加したときでも出力
の急変点がリーン側にシフトしない酸素センサを提供す
る。
【構成】 絶縁基板２上に第Ｉ電極４と第ＩＩ電極５を
設け、両電極４，５にまたがって絶縁基板２上に雰囲気
中の酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化し且つＮＯｘ
に対する還元作用が小さくかつＨＣ，ＣＯに対する酸化
作用がある触媒成分を含む第Ｉ金属酸化物層６を形成
し、第Ｉ金属酸化物層６の上に雰囲気中の酸素濃度変化
に対応して抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用
の大きい触媒成分を含む第ＩＩ金属酸化物層７を形成
し、第ＩＩ金属酸化物層７の上に多孔質保護層８を設け
た酸素センサ１。
(57) [Summary] [Object] To provide an oxygen sensor in which the sudden change point of the output does not shift to the lean side even when the amount of NOx in the exhaust gas increases. [Structure] The I-th electrode 4 and the II-th electrode 5 are provided on the insulating substrate 2, and the resistance value changes corresponding to the oxygen concentration change in the atmosphere on the insulating substrate 2 across both electrodes 4 and 5 and NOx.
Forming a first metal oxide layer 6 containing a catalyst component that has a small reducing effect on H 2 O and an oxidizing action on HC and CO, and forms a resistance on the first metal oxide layer 6 in response to a change in oxygen concentration in the atmosphere. An oxygen sensor 1 in which a second metal oxide layer 7 containing a catalyst component that changes in value and has a large reducing action on NOx is formed, and a porous protective layer 8 is provided on the second metal oxide layer 7.
Description
【０００１】[0001]
この考案は、酸素濃度の検出、例えば自動車用燃焼機関の排ガス中における酸 素濃度の検出に利用される酸素センサに関するものである。 The present invention relates to an oxygen sensor used for detecting oxygen concentration, for example, detecting oxygen concentration in exhaust gas of a combustion engine for automobiles.
【０００２】[0002]
従来、雰囲気中の酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化する金属酸化物を用い た酸素センサとしては、例えば、図５に示す模型的断面構造のものがあった。 Conventionally, as an oxygen sensor using a metal oxide whose resistance value changes in response to a change in oxygen concentration in the atmosphere, for example, there is a model cross-sectional structure shown in FIG.
【０００３】 すなわち、この酸素センサ５１は、絶縁基板５２の上に第Ｉ電極５３と第ＩＩ 電極５４とを設け、前記両電極５３，５４にまたがって前記絶縁基板５２の上に 雰囲気中の酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化し且つ触媒成分として白金（Ｐ ｔ）を含むＴｉＯ２金属酸化物層５５を形成した構造をなすものである（特開昭 ６２−５１６６号公報等）。That is, the oxygen sensor 51 is provided with an I-th electrode 53 and an II-th electrode 54 on an insulating substrate 52, and the oxygen in the atmosphere is placed on the insulating substrate 52 across both electrodes 53, 54. This structure has a structure in which a TiO 2 metal oxide layer 55 having a resistance value corresponding to a change in concentration and containing platinum (Pt) as a catalyst component is formed (Japanese Patent Laid-Open No. 62-5166, etc.).
【０００４】 そして、このような構造をなす酸素センサ５１では、ＴｉＯ２金属酸化物層５ ５中に白金（Ｐｔ）を含んでいない場合には、図６に破線で示すように、未反応 の酸素をわずかに含む燃料過剰側（リッチ側）の組成から、酸素を多く含む空気 過剰側（リーン側）の組成への変化に対応して、すなわち、酸素濃度の漸次変化 に対応して、酸素センサの出力が次第に変化する特性となるのに対して、上記の ようにＴｉＯ２金属酸化物層５５中に白金（Ｐｔ）を含んでいることから、燃料 過剰のリッチ側における未反応の酸素が白金（Ｐｔ）の酸化触媒作用によって酸 化可能なガス例えばＨＣやＣＯと反応することにより消費されることとなるので 、図６に実線で示すように、空気過剰率λ＝１（理論空燃比）を中心にして酸素 センサの出力が急変する特性となる。In the oxygen sensor 51 having such a structure, when the TiO 2 metal oxide layer 55 does not contain platinum (Pt), as shown by a broken line in FIG. In response to the change from the composition on the fuel excess side (rich side) containing a slight amount of oxygen to the composition on the air excess side (lean side) containing a large amount of oxygen, that is, in response to the gradual change in oxygen concentration, While the output of the sensor has a characteristic that gradually changes, as described above, since platinum (Pt) is contained in the TiO 2 metal oxide layer 55, unreacted oxygen on the rich side with excess fuel is generated. Since platinum (Pt) is consumed by reacting with an oxidizable gas such as HC or CO due to the oxidation catalytic action of platinum (Pt), as shown by the solid line in FIG. 6, the excess air ratio λ = 1 (theoretical air-fuel ratio ) Centered on oxygen A characteristic that the output of the capacitors is suddenly changed.
【０００５】[0005]
しかしながら、このような従来構造の酸素センサ５１では、空気過剰率λ＝１ （理論空燃比）を中心にして酸素センサの出力に急変点が得られるように、触媒 成分として白金を含んだＴｉＯ２金属酸化物層５５を検出素子として用いていた ため、雰囲気中、例えば燃焼機関の排ガスのＮＯｘ量が増加すると酸素センサの 出力の急変点がリーン側（空気過剰側、すなわち、図６の右側）にずれてしまい 、理論空燃比付近での安定した空燃比の制御が行えなくなるという問題点があっ た。However, in the oxygen sensor 51 having such a conventional structure, TiO 2 containing platinum as a catalyst component is provided so that the output of the oxygen sensor suddenly changes around the air excess ratio λ = 1 (theoretical air-fuel ratio). Since the metal oxide layer 55 is used as the detection element, when the NOx amount of the exhaust gas of the combustion engine increases in the atmosphere, the sudden change point of the output of the oxygen sensor becomes the lean side (air excess side, that is, the right side of FIG. 6). However, there was a problem that stable air-fuel ratio control near the theoretical air-fuel ratio could not be performed.
【０００６】[0006]
この考案は、上述した従来の問題点に着目してなされたもので、雰囲気中、例 えば燃焼機関の排ガス中のＮＯｘ量が増加したときでも酸素センサ出力の急変点 がリーン側にシフトせず、酸素濃度の安定した検出、例えば理論空燃比付近での 安定した空燃比の制御が長期にわたって行える耐久性に優れた酸素センサを提供 することを目的としているものである。 The present invention was made by paying attention to the above-mentioned conventional problems. Even when the NOx amount in the exhaust gas of a combustion engine increases in the atmosphere, for example, the sudden change point of the oxygen sensor output does not shift to the lean side. The object of the present invention is to provide an oxygen sensor with excellent durability that enables stable detection of oxygen concentration, for example, stable control of the air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio, for a long period of time.
【０００７】[0007]
この考案に係る酸素センサは、絶縁基板上に第Ｉ電極と第ＩＩ電極を設け、前 記両電極にまたがって前記絶縁基板上に雰囲気中の酸素濃度変化に対応して抵抗 値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用が小さくかつＨＣ，ＣＯに対する酸化作 用がある触媒成分を含む第Ｉ金属酸化物層を形成し、前記第Ｉ金属酸化物層の上 に雰囲気中の酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作 用の大きい触媒成分を含む第ＩＩ金属酸化物層を形成し、前記第ＩＩ金属酸化物 層の上に多孔質保護層を設けてなる構成を有することを特徴としているものであ る。 An oxygen sensor according to the present invention is provided with an I electrode and an II electrode on an insulating substrate, and a resistance value changes across the both electrodes in response to a change in oxygen concentration in an atmosphere on the insulating substrate. Forming a first metal oxide layer containing a catalyst component that has a small reducing effect on NOx and an oxidizing action on HC and CO, and responds to the change in oxygen concentration in the atmosphere on the first metal oxide layer. A second metal oxide layer containing a catalyst component having a large resistance change and a large NOx reduction action is formed, and a porous protective layer is provided on the second metal oxide layer. It is a feature.
【０００８】 この考案に係る酸素センサは、上述のように、絶縁基板上に第Ｉ電極と第ＩＩ 電極を設けているが、この絶縁基板の形状および材質ならびに第Ｉ電極，第ＩＩ 電極の形状および材質等は特に限定されない。As described above, the oxygen sensor according to the present invention is provided with the I electrode and the II electrode on the insulating substrate. The shape and material of the insulating substrate and the shapes of the I electrode and the II electrode. The material and the like are not particularly limited.
【０００９】 また、前記両電極にまたがって前記絶縁基板上に雰囲気中例えば排ガス中の酸 素濃度変化に対応して抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用が小さく（還 元作用がない場合をも含む。）かつＨＣ，ＣＯに対する酸化作用がある触媒成分 を含む第Ｉ金属酸化物層を形成しているが、この場合の金属酸化物としては例え ばＴｉＯ２（チタニア）を用いることができ、ＮＯｘに対する還元作用が小さく かつＨＣ，ＣＯに対する酸化作用があって図６に示したように酸素センサの出力 に急変点を生じさせる触媒成分としてＰｔ（白金）を用いることができ、この場 合のＴｉＯ２中へのＰｔ添加量としては１〜２０重量％程度とすることがより好 ましい。Further, the resistance value changes corresponding to the oxygen concentration change in the atmosphere, for example, in the exhaust gas, on the insulating substrate across the both electrodes, and the reducing action on NOx is small (when there is no reducing action, In addition, a first metal oxide layer containing a catalyst component having an oxidizing action on HC and CO is formed. For example, TiO 2 (titania) can be used as the metal oxide in this case. , Pt (platinum) can be used as a catalyst component that has a small reducing effect on NOx and has an oxidizing effect on HC and CO and causes a sudden change point in the output of the oxygen sensor as shown in FIG. It is more preferable that the amount of Pt added to TiO 2 is about 1 to 20% by weight.
【００１０】 さらに、前記第Ｉ金属酸化物層の上に雰囲気中の酸素濃度変化に対応して抵抗 値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用の大きい触媒成分を含む第ＩＩ金属酸化 物層を形成しているが、この場合の金属酸化物としても例えばＴｉＯ２（チタニ ア）を用いることができ、ＮＯｘに対する還元作用の大きい（前記還元作用が小 さいかもしくはない場合に比較して大きいという意味）触媒成分としてＲｈ（ロ ジウム）を用いることができ、この場合のＴｉＯ２中へのＲｈ添加量としては０ ．１〜２．０重量％程度とすることがより好ましい。Further, a second metal oxide layer is formed on the first metal oxide layer, the second metal oxide layer containing a catalyst component having a resistance value corresponding to a change in oxygen concentration in the atmosphere and having a large reducing action on NOx. However, as the metal oxide in this case, for example, TiO 2 (titania) can be used, and a catalyst having a large reducing action on NOx (meaning that the reducing action is small or large compared to the case where the reducing action is small or not) is used. Rh (rhodium) can be used as a component, and the amount of Rh added to TiO 2 in this case is 0. More preferably, it is about 1 to 2.0% by weight.
【００１１】 さらにまた、前記第ＩＩ金属酸化物層等の表面に多孔質保護層を設けることに よって、排ガス中の酸素濃度を測定する場合に排ガスによる熱の影響が少なくな るようにし、酸素センサの耐久性を向上させることができるようにしている。Furthermore, by providing a porous protective layer on the surface of the second metal oxide layer or the like, it is possible to reduce the influence of heat by the exhaust gas when measuring the oxygen concentration in the exhaust gas. It is designed to improve the durability of the sensor.
【００１２】 また、絶縁基板内等に発熱体を設けることも必要に応じて望ましい。It is also desirable to provide a heating element in the insulating substrate or the like, if necessary.
【００１３】[0013]
図１はこの考案による酸素センサにおいて多孔質保護層を設ける前の状態を示 す模型的断面説明図であって、図に示す多孔質保護層を設ける前の状態の酸素セ ンサ１は、アルミナ等よりなる絶縁基板２の底面側に発熱体用端子部１２，１３ を設けていると共に、絶縁基板２を構成する第Ｉ基板素子２ａの上面側に前記発 熱体用端子部１２，１３と電気的に接続する発熱体３ならびに第Ｉ電極４および 第ＩＩ電極５を設け、前記両電極４，５にまたがって前記第Ｉ基板素材２ａの上 に雰囲気中の酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作 用が小さくかつＨＣ，ＣＯに対する酸化作用がある触媒成分を含む第Ｉ金属酸化 物層６を形成し、前記第Ｉ金属酸化物層６の上に雰囲気中の酸素濃度変化に対応 して抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用の大きい触媒成分を含む第ＩＩ 金属酸化物層７を形成し、これら第Ｉ，第ＩＩ金属酸化物層７，８は絶縁基板２ を構成し且つ前記第Ｉ基板素材２ａ上に積層した第ＩＩ基板素材２ｂに形成した 開口２ｃ内に配置されると共に、絶縁基板２の表面には前記第Ｉ，第ＩＩ電極４ ，５と各々電気的に接続する電極端子部１４，１５を設けた構造をなし、本考案 による酸素センサ１では、図４に示す（図１の酸素センサ１と同一機能部分には 同一符号を付してある。）ように、第ＩＩ金属酸化物層７の上にアルミナ等より なる多孔質保護層８を設けた構造をなすものである。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a state before the porous protective layer is provided in the oxygen sensor according to the present invention. The oxygen sensor 1 in the state before the porous protective layer shown in the figure is made of alumina. The heat generating element terminals 12 and 13 are provided on the bottom surface side of the insulating substrate 2 and the heat generating terminal terminals 12 and 13 are provided on the upper surface side of the I-th substrate element 2a that constitutes the insulating substrate 2. A heating element 3 to be electrically connected, an I-th electrode 4 and an II-th electrode 5 are provided, and a resistance corresponding to a change in oxygen concentration in the atmosphere is provided across the electrodes 4 and 5 on the I-substrate material 2a. A first metal oxide layer 6 containing a catalyst component that changes in value, has a small reduction effect on NOx, and has an oxidizing action on HC and CO, and is formed on the first metal oxide layer 6 in the atmosphere. The resistance value changes as the oxygen concentration changes. And forming a II metal oxide layer 7 containing a catalyst component having a large reducing action on NOx, and these I and II metal oxide layers 7 and 8 constitute an insulating substrate 2 and the I substrate material 2a. Electrode terminal portions 14, which are arranged in the openings 2c formed in the second substrate material 2b laminated on the upper surface, and are electrically connected to the first and second electrodes 4, 5 on the surface of the insulating substrate 2, In the oxygen sensor 1 according to the present invention, which has a structure provided with 15, as shown in FIG. 4 (the same functional portions as those of the oxygen sensor 1 of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals), the second metal oxide is used. The structure is such that a porous protective layer 8 made of alumina or the like is provided on the layer 7.
【００１４】 図２は図１に示したこの考案による酸素センサにおいて多孔質保護層を設ける 前の状態の酸素センサ１を製造する要領を示す図であって、絶縁基板２を構成す る図２（ａ）に示す例えばアルミナグリーンシート等よりなる第Ｉ基板素材２ａ には貫通孔２ｄ，２ｅを形成しておき、前記第Ｉ基板素材２ａの裏面側には発熱 体用端子部１２，１３を白金ペーストを用いたスクリーン印刷法により前記貫通 孔２ｄ，２ｅにおいて一端となるように形成する。また、第Ｉ基板素材２ａの表 面側には発熱体３および発熱体リード部３ａ，３ｂならびに第Ｉ電極４および第 ＩＩ電極５を白金ペースを用いたスクリーン印刷法により形成し、第Ｉ基板素材 ２ａに形成した前記貫通孔２ｄ，２ｅ内に白金ペーストを充填して、焼成後に前 記発熱体リード部３ａ，３ｂと発熱体用端子部１２，１３とが貫通孔２ｄ，２ｅ を介して電気的に接続しうるようにする。FIG. 2 is a diagram showing a procedure for manufacturing the oxygen sensor 1 in the state before the porous protective layer is provided in the oxygen sensor according to the present invention shown in FIG. 1, which constitutes the insulating substrate 2. Through holes 2d and 2e are formed in the I-th substrate material 2a made of, for example, an alumina green sheet shown in (a), and the heating element terminal portions 12 and 13 are provided on the back side of the I-th substrate material 2a. The through holes 2d and 2e are formed so as to be one end by screen printing using a platinum paste. Further, the heating element 3, the heating element lead portions 3a and 3b, the I electrode 4 and the II electrode 5 are formed on the surface side of the I substrate material 2a by a screen printing method using a platinum pace. Platinum paste is filled in the through holes 2d and 2e formed in the material 2a, and after firing, the heating element lead portions 3a and 3b and the heating element terminal portions 12 and 13 are inserted through the through holes 2d and 2e. Be able to connect electrically.
【００１５】 次いで、前記両未焼成電極４，５にまたがって前記第Ｉ基板素材２ａ上に、雰 囲気中の酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用が 小さくかつＨＣ，ＣＯに対する酸化作用がある触媒成分である例えばＰｔ（白金 ）を１〜２０重量％含む金属酸化物ペーストこの場合にＴｉＯ２ペーストを用い てスクリーン印刷することにより第Ｉ金属酸化物層６を形成する。続いて、乾燥 後に前記未焼成第Ｉ金属酸化物層６の上に、雰囲気中の酸素濃度変化に対応して 抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用の大きい触媒成分である例えばＲｈ （ロジウム）を０．１〜２．０重量％含む金属酸化物ペーストこの場合にＴｉＯ２ ペーストを用いてスクリーン印刷することにより未焼成の第ＩＩ金属酸化物層 ７を形成する。Next, the resistance value changes corresponding to the oxygen concentration change in the atmosphere on the I-th substrate material 2a across the both unfired electrodes 4 and 5, and the reducing action on NOx is small and HC is small. , A metal oxide paste containing 1 to 20% by weight of Pt (platinum), which is a catalyst component having an oxidizing effect on CO, in this case, a TiO 2 paste is screen-printed to form the I-th metal oxide layer 6. To do. Then, after being dried, a catalyst component such as Rh (rhodium), which has a large resistance to NOx and has a large resistance change in response to a change in oxygen concentration in the atmosphere, is formed on the unsintered first metal oxide layer 6. Metal oxide paste containing 0.1 to 2.0% by weight In this case, the unfired second metal oxide layer 7 is formed by screen printing using a TiO 2 paste.
【００１６】 また、絶縁基板２を構成する図２（ｂ）に示す例えばアルミナグリーンシート 等よりなる第ＩＩ基板素材２ｂには矩形状をなす開口２ｃが形成してあると共に 、前記第Ｉ基板素材２ａに設けた未焼成第Ｉ電極４および第ＩＩ電極５の端部相 当位置に貫通孔２ｆ，２ｇが形成してあり、この第ＩＩ基板素材２ｂの裏面側に は電極端子部１４，１５を白金ペーストを用いたスクリーン印刷法により前記貫 通孔２ｆ，２ｇを一端にして形成する。In addition, a rectangular opening 2c is formed in a second substrate material 2b, which is made of, for example, an alumina green sheet or the like, which constitutes the insulating substrate 2, as shown in FIG. Through-holes 2f and 2g are formed at the end positions of the unfired I-th electrode 4 and the II-th electrode 5 provided in 2a, and electrode terminal portions 14 and 15 are formed on the back surface side of the II-substrate material 2b. Is formed by screen printing using platinum paste with the through holes 2f and 2g as one end.
【００１７】 そして、前記未焼成第Ｉ基板素材２ａと同じく未焼成第ＩＩ基板素材２ｂとを 重ね合わせて熱圧着することにより積層し、前記貫通孔２ｆ，２ｇ内に白金ペー ストを充填することにより、焼成後に第Ｉ，第ＩＩ電極４，５と電極端子部１４ ，１５とが貫通孔２ｆ，２ｇを介して電気的に接続しうるようにする。Then, the unsintered first I substrate material 2a and the unsintered second substrate material 2b are stacked and laminated by thermocompression bonding, and the through holes 2f and 2g are filled with platinum paste. Thus, after firing, the I and II electrodes 4, 5 and the electrode terminal portions 14, 15 can be electrically connected to each other through the through holes 2f, 2g.
【００１８】 さらに、多孔質保護層８を形成するために、第ＩＩ金属酸化物層７の上に、例 えば、γ−アルミナやδ−アルミナのペーストを用いてスクリーン印刷すること により、未焼成のアルミナ層を設ける。Further, in order to form the porous protective layer 8, the unbaked material is screen-printed on the II metal oxide layer 7 using, for example, a γ-alumina or δ-alumina paste. The alumina layer is provided.
【００１９】 次いで、この積層体を大気中において１４００℃で２時間加熱保持する条件で 焼成することによって、第ＩＩ金属酸化物層７の上に多孔質保護層８を設けた酸 素センサ１を得る。Next, the laminated body is fired under the conditions of heating and holding at 1400 ° C. for 2 hours in the atmosphere, so that the oxygen sensor 1 having the porous protective layer 8 provided on the second metal oxide layer 7 is obtained. obtain.
【００２０】 このような構造の酸素センサ１においては、ＮＯｘに対する還元作用が小さく かつＨＣ，ＣＯに対する酸化作用がある触媒成分であるＰｔを含む第Ｉ金属酸化 物（ＴｉＯ２）層６の上に、ＮＯｘに対する還元作用が上記Ｐｔに比べて大きい 触媒成分であるＲｈを含む第ＩＩ金属酸化物（ＴｉＯ２）層７が形成してあるた め、例えば、燃焼機関の空燃比制御において理論空燃比付近で酸素センサ１の出 力に急変点が得られると共に、排ガス中におけるＮＯｘ量が増加したときには、 上記第ＩＩ金属酸化物層７において、 ２ＮＯ＋２ＣＯ→Ｎ２＋２ＣＯ２ ・・・（１） ２ＮＯ＋２Ｈ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ ・・・（２） の反応を生じて前記排ガス中のＮＯｘ（上記式（１），（２）ではＮＯ）を還元 するので、排ガス中のＮＯｘ量が増大したときでも酸素センサ１の出力の急変点 がリーン側にずれるのを阻止することが可能となり、理論空燃比付近での空燃比 制御を安定して行うことができるようになる。In the oxygen sensor 1 having such a structure, on the first metal oxide (TiO 2 ) layer 6 containing Pt which is a catalyst component having a small reducing effect on NOx and having an oxidizing effect on HC and CO. , The reduction effect on NOx is larger than that of Pt. Since the second metal oxide (TiO 2 ) layer 7 containing Rh, which is a catalyst component, is formed, for example, in the air-fuel ratio control of the combustion engine, the theoretical air-fuel ratio is When the output of the oxygen sensor 1 suddenly changes in the vicinity and the amount of NOx in the exhaust gas increases, 2NO + 2CO → N 2 + 2CO 2 (1) 2NO + 2H 2 in the II metal oxide layer 7 → N 2 + 2H 2 O (2) Reaction occurs to reduce NOx (NO in the above formulas (1) and (2)) in the exhaust gas. Even when the amount of NOx of NOx increases, the sudden change point of the output of the oxygen sensor 1 can be prevented from shifting to the lean side, and the air-fuel ratio control near the stoichiometric air-fuel ratio can be performed stably. .
【００２１】 図３は、図１に示した構造をもつこの考案による多孔質保護層を設ける前の状 態の酸素センサ１と、図５に示した構造をもつ従来の酸素センサ５１とにおいて 、排ガス中のＮＯｘ量とリーン側へのλ（空気過剰率）変化量との関係を調べた 結果の一例を示すもので、従来のＰｔを含むＴｉＯ２金属酸化物層５５のみから なる酸素センサ５１では、排ガス中のＮＯｘ量が増大するにつれて酸素センサ出 力の急変点がリーン側にずれているのに対して、本考案のＲｈを含むＴｉＯ２よ りなる第ＩＩ金属酸化物層７を追加した酸素センサ１では、排ガス中のＮＯｘ量 が増加したときでも酸素センサ出力の急変点がほとんど変化していないことを示 している。FIG. 3 shows the oxygen sensor 1 in the state before the porous protective layer according to the present invention having the structure shown in FIG. 1 and the conventional oxygen sensor 51 having the structure shown in FIG. FIG. 3 shows an example of the results of examination of the relationship between the amount of NOx in exhaust gas and the amount of change in λ (excess air ratio) toward the lean side, which is an oxygen sensor 51 including only a conventional TiO 2 metal oxide layer 55 containing Pt. Then, as the amount of NOx in the exhaust gas increases, the sudden change point of the oxygen sensor output shifts to the lean side, whereas the II metal oxide layer 7 made of TiO 2 containing Rh of the present invention is added. The oxygen sensor 1 described above shows that the sudden change point of the oxygen sensor output hardly changes even when the NOx amount in the exhaust gas increases.
【００２２】 上記した実施例の場合、多孔質保護層８はγ−アルミナやδ−アルミナのペー ストを用いて形成することとしているが、とくにこの手法に限定されないもので あり、このような多孔質保護層８を設けることによって、排ガス中の酸素濃度を 測定する場合に排ガスによる熱の影響が少なくなり、酸素センサの耐久性を向上 させることができるようになる。In the above-mentioned embodiment, the porous protective layer 8 is formed by using the paste of γ-alumina or δ-alumina, but the method is not particularly limited to this method, and such a porous material is used. By providing the quality protection layer 8, when measuring the oxygen concentration in the exhaust gas, the influence of heat from the exhaust gas is reduced, and the durability of the oxygen sensor can be improved.
【００２３】[0023]
【考案の効果】 以上説明してきたように、この考案に係る酸素センサでは、絶縁基板上に第Ｉ 電極と第ＩＩ電極を設け、前記両電極にまたがって前記絶縁基板上に雰囲気中の 酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用が小さくか つＨＣ，ＣＯに対する酸化作用がある触媒成分を含む第Ｉ金属酸化物層を形成し 、前記第Ｉ金属酸化物層の上に雰囲気中の酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化 し且つＮＯｘに対する還元作用の大きい触媒成分を含む第ＩＩ金属酸化物層を形 成し、前記第ＩＩ金属酸化物層の上に多孔質保護層を設けてなる構成としたから 、雰囲気中、例えば燃焼機関の排ガス中の酸素濃度を測定する場合に、理論空燃 比付近で酸素センサの出力に急変点が得られると共に、当該排ガス中のＮＯｘ量 が増加したときでも酸素センサ出力の急変点がリーン側にシフトするのを防ぐこ とが可能であり、酸素濃度の安定した検出、例えば理論空燃比付近での安定した 空燃比の制御が行えるようになり、さらに多孔質保護層を設けることによって酸 素センサの耐久後の性能が向上し、理論空燃比付近での安定した空燃比制御を長 期にわたって行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。As described above, in the oxygen sensor according to the present invention, the I-th electrode and the II-th electrode are provided on the insulating substrate, and the oxygen concentration of the atmosphere in the atmosphere is spread over the both electrodes. Forming a first metal oxide layer containing a catalyst component having a resistance value corresponding to the change and having a small reducing action on NOx and an oxidizing action on HC and CO, on the first metal oxide layer; And forming a II metal oxide layer containing a catalyst component whose resistance value changes in response to a change in oxygen concentration in the atmosphere and which has a large reducing effect on NOx, and a porous layer is formed on the II metal oxide layer. Since the protective layer is provided, when measuring the oxygen concentration in the exhaust gas of a combustion engine, for example, in the atmosphere, a sharp change point is obtained in the output of the oxygen sensor near the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas NOx amount It is possible to prevent the sudden change point of the oxygen sensor output from shifting to the lean side even when is increased, so that stable detection of the oxygen concentration, for example, stable air-fuel ratio control near the stoichiometric air-fuel ratio can be performed. In addition, by providing a porous protective layer, the performance of the oxygen sensor after endurance is improved, and it is possible to perform stable air-fuel ratio control near the stoichiometric air-fuel ratio for a long period of time. Be brought.
【図１】この考案による酸素センサにおいて多孔質保護
層を設ける前の状態を示す模型的断面説明図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a state before a porous protective layer is provided in an oxygen sensor according to the present invention.
【図２】（ａ）（ｂ）は図１に示した多孔質保護層を設
ける前の状態の酸素センサを製作する過程で用いる各々
絶縁基板素材の平面説明図である。2 (a) and 2 (b) are plan views of insulating substrate materials used in the process of manufacturing the oxygen sensor in the state before the porous protective layer shown in FIG. 1 is provided.
【図３】酸素センサの構造による排ガス中のＮＯｘ量と
リーン側へのλ（空気過剰率）変化量との関係を調べた
結果の一例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of a result obtained by examining a relationship between an amount of NOx in exhaust gas and an amount of change of λ (excess air ratio) toward the lean side by a structure of an oxygen sensor.
【図４】この考案の実施例における酸素センサの模型的
断面説明図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view of an oxygen sensor according to an embodiment of the present invention.
【図５】従来の酸素センサの模型的断面説明図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional explanatory view of a conventional oxygen sensor.
【図６】ＴｉＯ２金属酸化物層を形成した酸素センサの
出力特性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing output characteristics of an oxygen sensor having a TiO 2 metal oxide layer formed thereon.
１ 酸素センサ ２ 絶縁基板 ４ 第Ｉ電極 ５ 第ＩＩ電極 ６ 第Ｉ金属酸化物層 ７ 第ＩＩ金属酸化物層 ８ 多孔質保護層 1 Oxygen Sensor 2 Insulating Substrate 4 I-electrode 5 II-electrode 6 I-metal oxide layer 7 II-metal oxide layer 8 Porous protective layer
Claims (1)
け、前記両電極にまたがって前記絶縁基板上に雰囲気中
の酸素濃度変化に対応して抵抗値が変化し且つＮＯｘに
対する還元作用が小さくかつＨＣ，ＣＯに対する酸化作
用がある触媒成分を含む第Ｉ金属酸化物層を形成し、前
記第Ｉ金属酸化物層の上に雰囲気中の酸素濃度変化に対
応して抵抗値が変化し且つＮＯｘに対する還元作用の大
きい触媒成分を含む第ＩＩ金属酸化物層を形成し、前記
第ＩＩ金属酸化物層の上に多孔質保護層を設けてなるこ
とを特徴とする酸素センサ。1. An I-th electrode and a II-th electrode are provided on an insulating substrate, and a resistance value changes corresponding to a change in oxygen concentration in an atmosphere on the insulating substrate across both electrodes and a reducing action on NOx. Of the first metal oxide layer containing a catalyst component having a small amount of oxygen and having an oxidizing action on HC and CO, and the resistance value changes on the first metal oxide layer in response to a change in oxygen concentration in the atmosphere. An oxygen sensor comprising a second metal oxide layer containing a catalyst component having a large reducing effect on NOx, and a porous protective layer provided on the second metal oxide layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1994010609U JP2501169Y2 (en) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1994010609U JP2501169Y2 (en) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | Oxygen sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720555U true JPH0720555U (en) | 1995-04-11 |
| JP2501169Y2 JP2501169Y2 (en) | 1996-06-12 |
Family
ID=11754992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1994010609U Expired - Lifetime JP2501169Y2 (en) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501169Y2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5524234B2 (en) * | 2009-11-06 | 2014-06-18 | 株式会社日立製作所 | Gas sensor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51126890A (en) * | 1975-04-25 | 1976-11-05 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio detector |
| JPS54134697A (en) * | 1978-04-12 | 1979-10-19 | Toshiba Corp | Gas sensitive element |
| JPS5739341A (en) * | 1980-08-22 | 1982-03-04 | Toyota Motor Corp | Oxygen sensor |
| JPS625166A (en) * | 1985-07-02 | 1987-01-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensitive element |
| JPS6213622A (en) * | 1985-07-09 | 1987-01-22 | 松下電器産業株式会社 | Sanitary washing apparatus |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP1994010609U patent/JP2501169Y2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51126890A (en) * | 1975-04-25 | 1976-11-05 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio detector |
| JPS54134697A (en) * | 1978-04-12 | 1979-10-19 | Toshiba Corp | Gas sensitive element |
| JPS5739341A (en) * | 1980-08-22 | 1982-03-04 | Toyota Motor Corp | Oxygen sensor |
| JPS625166A (en) * | 1985-07-02 | 1987-01-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensitive element |
| JPS6213622A (en) * | 1985-07-09 | 1987-01-22 | 松下電器産業株式会社 | Sanitary washing apparatus |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5524234B2 (en) * | 2009-11-06 | 2014-06-18 | 株式会社日立製作所 | Gas sensor |
| US9228973B2 (en) | 2009-11-06 | 2016-01-05 | Hitachi, Ltd. | Gas sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2501169Y2 (en) | 1996-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5630920A (en) | Electrochemical sensor for determining the oxygen concentration in gas mixtures | |
| US5939615A (en) | Method of measuring a gas component and sensing device for measuring the gas component | |
| JP4262743B2 (en) | NOx decomposition electrode and method of manufacturing NOx sensor | |
| US6514397B2 (en) | Gas sensor | |
| US4413502A (en) | Gas detecting sensor | |
| JPS6156779B2 (en) | ||
| JPH0473101B2 (en) | ||
| US4443781A (en) | Gas detecting sensor | |
| JP2002048758A (en) | Gas sensor element and its manufacturing method | |
| JP2000512013A (en) | Sensor for determining the concentration of oxidizable components in gas mixtures | |
| JPH06235715A (en) | Oxygen concentration sensor | |
| US4786476A (en) | Gas sensor element using porously fired mass of titania | |
| JP2004534253A (en) | Composite layer and a micromechanical sensor element with this composite layer, in particular a gas sensor element | |
| US6942772B1 (en) | Measuring sensor for the determination of a concentration of gas constituents in gaseous mixtures | |
| JP2501169Y2 (en) | Oxygen sensor | |
| JPH0542372Y2 (en) | ||
| JP3589384B2 (en) | Carbon monoxide sensor and its aging method | |
| JPH07113618B2 (en) | Oxygen gas detector | |
| JP2847979B2 (en) | Oxide semiconductor gas sensor | |
| JP5115247B2 (en) | Gas sensor element | |
| JPH07107524B2 (en) | Oxygen gas detector | |
| JPS63250556A (en) | Gaseous component detecting element | |
| JPH01203964A (en) | Formation of electrode for oxygen concentration sensor | |
| JP3395957B2 (en) | Carbon monoxide detection sensor and carbon monoxide detection method using the same | |
| JP3450898B2 (en) | Method for manufacturing incomplete combustion detection element for exhaust gas |