JPH0747730Y2 - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
- Publication number
- JPH0747730Y2 JPH0747730Y2 JP1989071644U JP7164489U JPH0747730Y2 JP H0747730 Y2 JPH0747730 Y2 JP H0747730Y2 JP 1989071644 U JP1989071644 U JP 1989071644U JP 7164489 U JP7164489 U JP 7164489U JP H0747730 Y2 JPH0747730 Y2 JP H0747730Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- platinum catalyst
- solid electrolyte
- electrolyte member
- platinum
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関の空燃比制御装置において排気中の
酸素濃度を検出するため等に使用される酸素センサに関
する。
酸素濃度を検出するため等に使用される酸素センサに関
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
示すようなセンサ部構造を有したものがある（特開昭58
−204365号公報，実開昭59−31054号公報等参照）。
示すようなセンサ部構造を有したものがある（特開昭58
−204365号公報，実開昭59−31054号公報等参照）。
即ち、先端部を閉塞した酸化ジルコニウム（ZrO2）を主
成分とするセラミック管１の内表面と外表面の各一部に
白金（Pt）からなる起電力取出し用の電極2,3を形成し
てある。セラミック管１の外表面には、更に白金を蒸着
して白金触媒層４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溶射して、白金触媒層４を保護す
るための保護層５を形成している。
成分とするセラミック管１の内表面と外表面の各一部に
白金（Pt）からなる起電力取出し用の電極2,3を形成し
てある。セラミック管１の外表面には、更に白金を蒸着
して白金触媒層４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溶射して、白金触媒層４を保護す
るための保護層５を形成している。
かかる構成において、セラミック管１の内側空洞に基準
気体として大気が導かれるようにする一方、セラミック
管１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
する排気中の酸素濃度との比に応じた電圧を電極2,3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。
気体として大気が導かれるようにする一方、セラミック
管１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
する排気中の酸素濃度との比に応じた電圧を電極2,3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４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となる酸化反
応を促進し、濃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
をゼロ近くにし、セラミック管１内外のO2濃度比を大き
くして、大きな起電力を発生させる。一方、希薄混合気
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があ
まり、セラミック管１内外のO2濃度比は小さく殆ど電圧
は発生しない。
O2とのCO＋1/2O2→CO2,HC＋O2→H2O＋CO2となる酸化反
応を促進し、濃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
をゼロ近くにし、セラミック管１内外のO2濃度比を大き
くして、大きな起電力を発生させる。一方、希薄混合気
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があ
まり、セラミック管１内外のO2濃度比は小さく殆ど電圧
は発生しない。
従って従来の酸素センサにおいては、第５図に実線で示
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的な特
性を持たせている。
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的な特
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、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、燃料噴射量Ti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、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、燃料噴射量Tiを増量（減量）することで空燃比を理
論空燃比に制御する。
〈考案が解決しようとする課題〉 ところで酸素センサは、例えば電極2,3及び白金触媒層
４において、第６図に示す組織図のように白金粒子７が
粒子の集合体６を構成しているが、熱によって劣化する
と、第７図に示すように該白金粒子７が粒成長８を起こ
す。そして、第８図に示すように、白金触媒層４が白金
７となじみの良い保護層５に移動して、セラミック管１
との間に剥離が発生することに起因して、酸素センサの
出力電圧が低下して空燃比制御精度を悪化させることに
なる。
４において、第６図に示す組織図のように白金粒子７が
粒子の集合体６を構成しているが、熱によって劣化する
と、第７図に示すように該白金粒子７が粒成長８を起こ
す。そして、第８図に示すように、白金触媒層４が白金
７となじみの良い保護層５に移動して、セラミック管１
との間に剥離が発生することに起因して、酸素センサの
出力電圧が低下して空燃比制御精度を悪化させることに
なる。
そして、前記粒成長８が発生すると白金粒子７の表面積
が減少し、酸化触媒としての機能が低下するので、大気
と接触するセラミック管１内側空洞のO2濃度と排気側の
O2濃度との濃度差が減少し、第５図に点線で示すように
理論空燃比よりリッチ側での酸素センサの最大起電力が
正常時より低下し、もってリーンからリッチへ反転する
応答時間が遅れ、もってリーン検出がなされる時間が多
くなる。
が減少し、酸化触媒としての機能が低下するので、大気
と接触するセラミック管１内側空洞のO2濃度と排気側の
O2濃度との濃度差が減少し、第５図に点線で示すように
理論空燃比よりリッチ側での酸素センサの最大起電力が
正常時より低下し、もってリーンからリッチへ反転する
応答時間が遅れ、もってリーン検出がなされる時間が多
くなる。
従って、この酸素センサの検出結果に基づいて空燃比フ
ィードバック制御を行うと、空燃比はリッチ制御される
こととなる。
ィードバック制御を行うと、空燃比はリッチ制御される
こととなる。
本考案はこのような実情に鑑みてなされたもので、白金
層の白金の粒成長を防止して、耐久性の向上した、また
安定した出力の得られる酸素センサを提供することを目
的とする。
層の白金の粒成長を防止して、耐久性の向上した、また
安定した出力の得られる酸素センサ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、本考案は、先端部を閉塞した管状の固体電解
質部材と、該固体電解質部材の内外表面の各一部に形成
された電極と、前記固体電解質部材の先端部外表面を覆
う白金触媒層と、さらに該白金触媒層を覆う保護層と、
を備える酸素センサにおいて、前記白金触媒層が形成さ
れた固体電解質部材を、溶液状にした金属アルミニウム
又はジルコニウムに浸漬し、該金属溶液から取り出した
後、焼成することにより金属酸化物アルミナ又はジルコ
ニアを生成して前記白金触媒層に介在させるような構成
とする。
質部材と、該固体電解質部材の内外表面の各一部に形成
された電極と、前記固体電解質部材の先端部外表面を覆
う白金触媒層と、さらに該白金触媒層を覆う保護層と、
を備える酸素センサにおいて、前記白金触媒層が形成さ
れた固体電解質部材を、溶液状にした金属アルミニウム
又はジルコニウムに浸漬し、該金属溶液から取り出した
後、焼成することにより金属酸化物アルミナ又はジルコ
ニアを生成して前記白金触媒層に介在させるような構成
とする。
〈作用〉 上記の構成では、溶液状にした金属アルミニウム又はジ
ルコニウムを焼成すると同時に酸化させたので白金層に
金属酸化物アルミナ又はジルコニアが均一に混入するこ
ととなるので、白金層の白金が粒成長する際の各粒子の
焼結を防止して、もって粒成長を防止することとなる。
ルコニウムを焼成すると同時に酸化させたので白金層に
金属酸化物アルミナ又はジルコニアが均一に混入するこ
ととなるので、白金層の白金が粒成長する際の各粒子の
焼結を防止して、もって粒成長を防止することとなる。
〈実施例〉 以下に、本考案の一実施例を第１図に示す構造工程図等
に基づいて説明する。尚、従来例と同一要素には同一符
号を付してある。
に基づいて説明する。尚、従来例と同一要素には同一符
号を付してある。
先端部を閉塞した管状の固体電解質部材である酸化ジル
コニウム（ZrO2）を主成分とするセラミック管１の内表
面と外表面の各一部に、白金（Pt）からなる起電力取出
し用の電極2,3を形成し（第１図（ａ）及び第２図参
照）、1400℃〜1600℃にて焼成後（第１図（ｂ）参照）
セラミック管１の外表面に更に白金を蒸着して白金触媒
層４を形成する（第１図（ｃ）参照）。
コニウム（ZrO2）を主成分とするセラミック管１の内表
面と外表面の各一部に、白金（Pt）からなる起電力取出
し用の電極2,3を形成し（第１図（ａ）及び第２図参
照）、1400℃〜1600℃にて焼成後（第１図（ｂ）参照）
セラミック管１の外表面に更に白金を蒸着して白金触媒
層４を形成する（第１図（ｃ）参照）。
ここで本考案に係る構成として、アルコールの水酸基の
水素を金属で置換することにより得られる、所謂アルコ
キシド法により溶液としたアルミニウムAl,ジルコニウ
ムZr,イットリウムＹ等の金属の各溶液10に前記白金触
媒層４が形成されたセラミック管１をデッピングし（第
１図（ｄ）参照）、更に1000℃〜1200℃にて焼付けする
ことにより、前記白金触媒層４における白金粒子７の集
合体６の中に該金属を酸化させた酸化物（例えばAl
2O3，ZrO2）11を介在させる構成とした（第１図（ｅ）
及び第３図参照）。
水素を金属で置換することにより得られる、所謂アルコ
キシド法により溶液としたアルミニウムAl,ジルコニウ
ムZr,イットリウムＹ等の金属の各溶液10に前記白金触
媒層４が形成されたセラミック管１をデッピングし（第
１図（ｄ）参照）、更に1000℃〜1200℃にて焼付けする
ことにより、前記白金触媒層４における白金粒子７の集
合体６の中に該金属を酸化させた酸化物（例えばAl
2O3，ZrO2）11を介在させる構成とした（第１図（ｅ）
及び第３図参照）。
その後、前記白金触媒層４の外表面にスピネル，Al
2O3，ZrO2等の酸化物を溶射して、白金触媒層４を保護
するための保護層12を形成して（第１図（ｆ）参照）、
製造工程を終了する。
2O3，ZrO2等の酸化物を溶射して、白金触媒層４を保護
するための保護層12を形成して（第１図（ｆ）参照）、
製造工程を終了する。
かかる構成によれば、アルミニウムAl,ジルコニウムZr,
イットリウムＹ等の金属を酸化させた酸化物11を、白金
触媒層４における白金粒子７の集合体６の中に介在させ
る際に、アルコキシド法により該金属を溶液状としてデ
ッピング後に焼付けしたので、金属酸化物11が均一に混
入することとなる。
イットリウムＹ等の金属を酸化させた酸化物11を、白金
触媒層４における白金粒子７の集合体６の中に介在させ
る際に、アルコキシド法により該金属を溶液状としてデ
ッピング後に焼付けしたので、金属酸化物11が均一に混
入することとなる。
従って、白金触媒層４における白金粒子７が粒成長する
際に均一に混入した金属酸化物11が各白金粒子７の焼結
を防止して、粒成長を防止することが可能となり、もっ
て該白金触媒層４の白金粒子７が外表面である保護層11
に移動することも防止でき、もってセラミック管１と白
金触媒層４との間に剥離が発生することも防止できるの
で、耐久性を向上できる。
際に均一に混入した金属酸化物11が各白金粒子７の焼結
を防止して、粒成長を防止することが可能となり、もっ
て該白金触媒層４の白金粒子７が外表面である保護層11
に移動することも防止でき、もってセラミック管１と白
金触媒層４との間に剥離が発生することも防止できるの
で、耐久性を向上できる。
また粒成長が防止されるので、白金粒子７は確実に酸化
触媒としての機能を果たすので、起電力の低下を起こす
ことも無く安定した酸素濃度検出を行うことができる。
触媒としての機能を果たすので、起電力の低下を起こす
ことも無く安定した酸素濃度検出を行うことができる。
〈考案の効果〉 本考案は以上説明したように、固体電解質部材と、該固
体電解質部材の外表面に設けられる白金触媒層と、該白
金触媒層を覆う保護層と、を備える酸素センサにおい
て、前記白金触媒層が形成された固体電解質部材を、溶
液状にした金属アルミニウム又はジルコニウムに浸漬
し、該金属溶液から取り出した後、焼成することにより
金属酸化物アルミナ又はジルコニアを生成して前記白金
触媒層に介在させるように構成としたので、金属酸化物
が均一に混入することとなり、耐久性を向上でき、もっ
て酸素濃度を安定して検出でき、空燃比フィードバック
制御を行う際も応答性が向上する。
体電解質部材の外表面に設けられる白金触媒層と、該白
金触媒層を覆う保護層と、を備える酸素センサにおい
て、前記白金触媒層が形成された固体電解質部材を、溶
液状にした金属アルミニウム又はジルコニウムに浸漬
し、該金属溶液から取り出した後、焼成することにより
金属酸化物アルミナ又はジルコニアを生成して前記白金
触媒層に介在させるように構成としたので、金属酸化物
が均一に混入することとなり、耐久性を向上でき、もっ
て酸素濃度を安定して検出でき、空燃比フィードバック
制御を行う際も応答性が向上する。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本考案に係る一実施例の製造工
程を示す概略断面図、第２図は第１図（ａ）におけるＡ
−Ａ断面図、第３図は第１図（ｅ）におけるＢ点の組織
図、第４図は従来例を示す酸素センサの断面図、第５図
は起電力特性を示す図、第６図は従来例における触媒層
の組織図、第７図は従来例における問題点を説明するた
めの組織図、第８図は従来例における問題点を説明する
ための図である。 １……セラミック管、2,3……電極、４……白金触媒
層、７……白金粒子、11……金属酸化物、12……保護層
程を示す概略断面図、第２図は第１図（ａ）におけるＡ
−Ａ断面図、第３図は第１図（ｅ）におけるＢ点の組織
図、第４図は従来例を示す酸素センサの断面図、第５図
は起電力特性を示す図、第６図は従来例における触媒層
の組織図、第７図は従来例における問題点を説明するた
めの組織図、第８図は従来例における問題点を説明する
ための図である。 １……セラミック管、2,3……電極、４……白金触媒
層、７……白金粒子、11……金属酸化物、12……保護層
Claims (2)
- 【請求項１】先端部を閉塞した管状の固体電解質部材
と、該固体電解質部材の内外表面の各一部に形成された
電極と、前記固体電解質部材の先端部外表面を覆う白金
触媒層と、さらに該白金触媒層を覆う保護層と、を備え
る酸素センサにおいて、前記白金触媒層が形成された固
体電解質部材を、溶液状にした金属アルミニウムに浸漬
して焼成することにより生成された金属酸化物アルミナ
を前記白金触媒層に介在させるように構成したことを特
徴とする酸素センサ。 - 【請求項２】先端部を閉塞した管状の固体電解質部材
と、該固体電解質部材の内外表面の各一部に形成された
電極と、前記固体電解質部材の先端部外表面を覆う白金
触媒層と、さらに該白金触媒層を覆う保護層と、を備え
る酸素センサにおいて、前記白金触媒層が形成された固
体電解質部材を、溶液状にした金属ジルコニウムに浸漬
して焼成することにより生成された金属酸化物ジルコニ
アを前記白金触媒層に介在させるように構成したことを
特徴とする酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989071644U JPH0747730Y2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989071644U JPH0747730Y2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0312162U JPH0312162U (ja) | 1991-02-07 |
| JPH0747730Y2 true JPH0747730Y2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=31608858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989071644U Expired - Lifetime JPH0747730Y2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747730Y2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59109853A (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-25 | Mazda Motor Corp | 広域空燃比センサ−の製造法 |
| JPS59142457A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-15 | Mazda Motor Corp | 広域空燃比センサ−の製造法 |
| JPS59142455A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-15 | Mazda Motor Corp | 広域空燃比センサ− |
| JPS61207961A (ja) * | 1985-03-13 | 1986-09-16 | Japan Electronic Control Syst Co Ltd | 酸素センサ |
-
1989
- 1989-06-21 JP JP1989071644U patent/JPH0747730Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0312162U (ja) | 1991-02-07 |
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