JPH09113480A - Oxygen sensor element - Google Patents

Oxygen sensor element

Info

Publication number
JPH09113480A
JPH09113480A JP7265688A JP26568895A JPH09113480A JP H09113480 A JPH09113480 A JP H09113480A JP 7265688 A JP7265688 A JP 7265688A JP 26568895 A JP26568895 A JP 26568895A JP H09113480 A JPH09113480 A JP H09113480A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protective layer
lead
oxygen sensor
layer
sensor element
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.)
Pending
Application number
JP7265688A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Matsuzaki
浩 松崎
Toru Furuichi
徹 古市
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP7265688A priority Critical patent/JPH09113480A/en
Publication of JPH09113480A publication Critical patent/JPH09113480A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxygen sensor element in which stabilized performance can be sustained for a long term while preventing the poisoning of lead surely when the gas to be measured contains a lead component. SOLUTION: The oxygen sensor element comprises an inner electrode 2 of platinum applied to the inner surface of a ceramic tube 1 principally comprising zirconia, an outer electrode 3 of platinum applied to the outer surface of the ceramic tube 1, and a protective structure 4 provided on the surface of the outer electrode 3. The protective structure 4 comprises an inner protective layer 5, a lead trap layer 6, and an outer protective layer 7 laminated sequentially on the surface of the outer electrode 3. The inner protective layer 5 is a porous ceramic layer, the lead trap layer 6 is a porous ceramic layer carrying platinum as a catalyst metal, and the outer protective layer 7 is a porous ceramic layer having porosity in the range of 0.02-0.3cc/g and thickness in the range of 20-1000μm.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば内燃機関や
各種燃焼機器の排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ
に用いられる酸素センサ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen sensor element used for an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine or various combustion equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば自動車用ガスセンサと
して用いられる酸素センサでは、ジルコニア等の酸素イ
オン伝導体を主成分とする有底のセラミック管の内外両
面に、耐熱性の触媒電極(内側電極、外側電極)を設け
た酸素センサ素子を備えたものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in an oxygen sensor used as a gas sensor for automobiles, a heat-resistant catalyst electrode (inner electrode, inner electrode, A device including an oxygen sensor element provided with an outer electrode) is known.

【0003】この酸素センサ素子の触媒電極には、白金
やロジウム等の貴金属電極が使われるが、これは、80
0℃以上の高温に耐えられる耐熱性と、通常の状態では
非平衡状態にある排気ガスを外側電極の触媒能力によっ
て平衡状態とし、空気と燃料の正確な当量比(空燃比)
を検出できる様にするためである。
A noble metal electrode such as platinum or rhodium is used as the catalyst electrode of this oxygen sensor element.
Accurate equivalence ratio (air-fuel ratio) of air and fuel by equilibrating heat resistance that can withstand high temperatures of 0 ° C or higher and exhaust gas that is in a non-equilibrium state under normal conditions by the catalytic ability of the outer electrode.
This is so that the can be detected.

【0004】ところで、この酸素センサ素子の外側電極
は、高温高速の排気ガスに直接晒されるため、耐熱性の
ある電極も徐々に劣化し、特にその触媒能力は急速に失
われる。そこで、その様な不具合に対して、その保護の
ために、外側電極の上には、スピネル等の多孔質の耐熱
性セラミックの保護コートを、溶射などの方法で形成
し、酸素センサの長寿命化を図っている。
By the way, since the outer electrode of the oxygen sensor element is directly exposed to high-temperature and high-speed exhaust gas, the heat-resistant electrode is gradually deteriorated, and its catalytic ability is rapidly lost. Therefore, in order to protect against such problems, a protective coating of porous heat-resistant ceramics such as spinel is formed on the outer electrode by a method such as thermal spraying to increase the life of the oxygen sensor. It is trying to make it.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
ガソリンエンジンでは燃料として無鉛ガソリンを使用し
ているため、前記の保護コートで十分であるが、まだ無
鉛ガソリンの供給体制が十分でない地域においては、有
鉛ガソリンが使用されているため、排気ガス中に鉛のガ
スが混在し、酸素センサの性能を劣化させるという問題
がある。
However, since the unleaded gasoline is used as the fuel in the ordinary gasoline engine, the above-mentioned protective coat is sufficient, but in an area where the unleaded gasoline supply system is not yet sufficient, Since leaded gasoline is used, there is a problem that lead gas is mixed in the exhaust gas and the performance of the oxygen sensor is deteriorated.

【0006】即ち、排気ガス中の鉛のガスが保護コート
を通過して外側電極に到達し、触媒毒として作用するた
め、外側電極の触媒作用を阻害して、排気ガスの正確な
空燃比が検出できなくなるという問題がある。この問題
の対策として、例えば特開昭62−187245号公
報には、外側電極上のセラミック保護層にアルミナより
なる鉛トラップ層を積層して、鉛が外側電極に到達する
前に捕捉しようとする技術が開示されている。また、同
公報には、鉛トラップ層に用いるアルミナの気孔容積と
鉛トラップ層の厚さを規定することにより、酸素センサ
の応答性に影響を与えない範囲で鉛の捕捉性能を最適化
する技術が開示されている。更に、特公平5−765
75号公報には、セラミック保護層内に触媒金属(白
金)を含ませて鉛トラップ層を形成し、この触媒金属に
よって外側電極に到達する手前で鉛を捕捉して、センサ
の性能劣化を防止する技術が開示されている。
That is, since the lead gas in the exhaust gas reaches the outer electrode through the protective coat and acts as a catalyst poison, the catalytic action of the outer electrode is hindered and the accurate air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced. There is a problem that it cannot be detected. As a measure against this problem, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 62-187245, a lead trap layer made of alumina is laminated on a ceramic protective layer on an outer electrode to capture lead before it reaches the outer electrode. The technology is disclosed. Further, the same publication discloses a technique for optimizing lead capture performance within a range that does not affect the responsiveness of an oxygen sensor by defining the pore volume of alumina used for the lead trap layer and the thickness of the lead trap layer. Is disclosed. Furthermore, Japanese Patent Publication 5-765
In Japanese Patent Laid-Open No. 75-75, a catalyst metal (platinum) is included in a ceramic protective layer to form a lead trap layer, and the catalyst metal captures lead before reaching the outer electrode to prevent deterioration of sensor performance. Techniques for doing so are disclosed.

【0007】しかしながら、上述した従来の鉛トラップ
層においては、鉛トラップ層での鉛捕捉の効果及びその
耐久性に関しては、必ずしも十分でないという問題があ
る。即ち、前記の技術では、鉛トラップ層に用いるア
ルミナの気孔容積や層の厚さを規定することにより、あ
る程度の効果は得られるが、必要なガス透過性を確保し
つつ、十分に鉛を捕捉することができないという問題が
あった。また、前記の技術では、鉛トラップ層に触媒
金属を担持させるので鉛捕捉能力が高いが、鉛トラップ
層で捉えられる鉛は、触媒金属と合金化して捕捉される
ので、結局触媒金属の鉛捕捉能力を相殺することにな
り、徐々に鉛捕捉能力が落ちてゆき、最後には外側電極
に鉛が到達してしまうという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional lead trap layer, there is a problem that the lead trapping effect in the lead trap layer and its durability are not always sufficient. That is, in the above-mentioned technique, although a certain effect can be obtained by defining the pore volume of alumina used for the lead trap layer and the thickness of the layer, the lead trapping layer is sufficiently captured while ensuring the necessary gas permeability. There was a problem that I could not do it. Further, in the above-mentioned technique, since the catalyst metal is supported on the lead trap layer, the lead trapping ability is high, but the lead trapped in the lead trap layer is alloyed with the catalyst metal and trapped, so that the lead trapping of the catalyst metal is eventually taken. However, there is a problem that the lead capturing ability gradually decreases, and finally lead reaches the outer electrode.

【0008】本発明は、この様な不具合を解消するため
になされたものであり、被測定ガス中に鉛成分がある場
合でも、鉛の被毒を確実に防止し、しかも長期間にわた
り安定した性能を維持できる酸素センサ素子を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and even if the gas to be measured contains a lead component, the poisoning of lead can be reliably prevented and stable for a long period of time. An object is to provide an oxygen sensor element that can maintain performance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、酸素イオン伝導性を有する固体
電解質基体の一方の面に基準ガス側電極を、他方の面に
検出ガス側電極を形成し、更に、該検出ガス側電極の表
面側にセラミックからなる多孔質の内側保護層を、該内
側保護層の表面側に鉛トラップ物質を含む多孔質の鉛ト
ラップ層を、該鉛トラップ層の表面側にセラミックから
なる多孔質の外側保護層を形成した酸素センサ素子にお
いて、前記外側保護層の気孔容積を0.02cc/g以
上0.3cc/g以下とし、且つその厚さを20μm以
上1000μm以下としたことを特徴とする酸素センサ
素子を要旨とする。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1 provides a reference gas side electrode on one surface of a solid electrolyte substrate having oxygen ion conductivity and a detection gas on the other surface. A side electrode is formed, and a porous inner protective layer made of ceramic is further provided on the surface side of the detection gas side electrode, and a porous lead trap layer containing a lead trap substance is provided on the surface side of the inner protective layer. In an oxygen sensor element in which a porous outer protective layer made of ceramic is formed on the surface side of a lead trap layer, the outer protective layer has a pore volume of 0.02 cc / g or more and 0.3 cc / g or less and a thickness thereof. The gist is an oxygen sensor element having a thickness of 20 μm or more and 1000 μm or less.

【0010】ここで、前記気孔容積が下限値より小さく
緻密である場合や、厚さが上限値を上回る場合には、目
詰まりを起こしたりガス透過性が悪くなるので好ましく
ない。また、気孔容積率上限値より大きい場合や、厚さ
が下限値を下回る場合には、鉛成分が鉛トラップ層に容
易に到達するようになり、鉛トラップ層の寿命が短くな
って、センサの性能が劣化するので好ましくない。
Here, when the pore volume is smaller than the lower limit value and is dense or when the thickness exceeds the upper limit value, clogging occurs and gas permeability is deteriorated, which is not preferable. Further, when the porosity volume ratio is higher than the upper limit value or when the thickness is lower than the lower limit value, the lead component easily reaches the lead trap layer, the life of the lead trap layer is shortened, and the sensor This is not preferable because the performance will deteriorate.

【0011】尚、前記検出ガス側電極、内側保護層、鉛
トラップ層、外側保護層は、内側より外側に向けてこの
順番で配置されておればよく、例えばこれらの層の間
に、他の層等が配置されていてもよい。具体的には、鉛
トラップ層や内側保護層を2層づつ形成したり、他の種
類の保護層等を形成しても差し支えない。
The detection gas side electrode, the inner protective layer, the lead trap layer, and the outer protective layer may be arranged in this order from the inner side to the outer side. For example, another layer may be provided between these layers. Layers and the like may be arranged. Specifically, two lead trap layers and two inner protective layers may be formed, or another type of protective layer may be formed.

【0012】請求項2の発明は、前記外側保護層の気孔
容積を0.05cc/g以上0.2cc/g以下とした
ことを特徴とする前記請求項1記載の酸素センサ素子を
要旨とする。請求項3の発明は、前記外側保護層の厚さ
を50μm以上200μm以下としたことを特徴とする
前記請求項1又は2記載の酸素センサ素子を要旨とす
る。
The invention according to claim 2 is based on the oxygen sensor element according to claim 1, characterized in that the pore volume of the outer protective layer is 0.05 cc / g or more and 0.2 cc / g or less. . A third aspect of the invention provides the oxygen sensor element according to the first or second aspect, wherein the thickness of the outer protective layer is 50 μm or more and 200 μm or less.

【0013】請求項4の発明は、前記検出ガス側電極の
表面に、前記内側保護層、前記鉛トラップ層、前記外側
保護層を順次積層したことを特徴とする前記請求項1〜
3のいずれか記載の酸素センサ素子。
The invention of claim 4 is characterized in that the inner protective layer, the lead trap layer, and the outer protective layer are sequentially laminated on the surface of the detection gas side electrode.
3. The oxygen sensor element according to any one of 3 above.

【0014】ここで、前記酸素イオン伝導性を有する固
体電解質としては、カルシウム、マグネシウム等の酸化
物或はイットリウム等の希土類元素の酸化物を固溶した
ジルコニアが挙げられる。また、基準ガス側電極や検出
ガス側電極の素材としては、白金、パラジウム、イリジ
ウム、ロジウム等やその合金が挙げられる。
Examples of the solid electrolyte having oxygen ion conductivity include zirconia in which an oxide of calcium, magnesium or the like or an oxide of a rare earth element such as yttrium is in solid solution. Further, examples of the material of the reference gas side electrode and the detection gas side electrode include platinum, palladium, iridium, rhodium and the like and alloys thereof.

【0015】内側保護層や外側保護層の素材としては、
マグネシウムアルミウムスピネル、アルミナ、マグネシ
ア、カルシア等や、その混合物が挙げられる。また、鉛
トラップ層に用いられる触媒金属としては、白金、パラ
ジウム、イリジウム、ロジウム等が挙げられる。尚、こ
の触媒金属は、マグネシウムアルミニウムスピネル、ア
ルミナ、マグネシア、ジルコニア等のセラミック材料と
混合して使用することができる。
The material for the inner protective layer and the outer protective layer is
Examples thereof include magnesium aluminum spinel, alumina, magnesia, calcia, and the like, and mixtures thereof. Examples of the catalyst metal used for the lead trap layer include platinum, palladium, iridium, rhodium and the like. The catalyst metal can be used by mixing with a ceramic material such as magnesium aluminum spinel, alumina, magnesia, zirconia.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】請求項1の発明の構成により、例
えば排気ガス中の鉛微粒子は、まず外側保護層によって
捕捉され、殆ど鉛トラップ層には到達しない。従って、
従来の触媒金属を用いた鉛トラップ層に比べて、鉛トラ
ップ層の捕捉能力の劣化が進まず、長期間にわたりその
効果を持続することができる。しかも、一度外側保護層
によってトラップされた鉛も、高温の排気ガスによって
徐々に排気ガス中に放散を開始する。つまり、一度トラ
ップされた鉛でもやがては外側保護層から離れてゆく。
その過程で、外側保護層における鉛濃度が徐々に高まれ
ば、外側保護層における鉛放散の程度が、やがて鉛トラ
ップの程度と丁度釣り合うようになり、外側保護層にお
ける鉛濃度は飽和して、それ以上の鉛の蓄積は進行しな
い。
With the structure of the first aspect of the present invention, for example, lead fine particles in exhaust gas are first captured by the outer protective layer and hardly reach the lead trap layer. Therefore,
Compared with a conventional lead trap layer using a catalytic metal, the trapping ability of the lead trap layer does not deteriorate, and the effect can be maintained for a long time. In addition, the lead once trapped by the outer protective layer gradually begins to diffuse into the exhaust gas due to the high temperature exhaust gas. In other words, even once the lead is once trapped, it eventually leaves the outer protective layer.
In the process, if the lead concentration in the outer protective layer gradually increases, the degree of lead emission in the outer protective layer will soon be in proportion to the degree of lead trapping, and the lead concentration in the outer protective layer will saturate, The above lead accumulation does not proceed.

【0017】従って、この時点で、酸素センサにおける
十分な出力や応答性などの性能を維持できれば、長期間
の使用においても外側保護層が目詰まりすることがな
く、酸素センサの性能に影響を与えることがない。つま
り、本発明では、外側保護層の気孔容積と厚みとを上述
した範囲に規定することで、ガス透過性を適正にすると
ともに鉛捕捉性能を高く保つことができる。それによっ
て、鉛に対する長期的な保護能力を、センサ出力や応答
性を損なうことなく維持することができる。
Therefore, at this point, if the performance such as sufficient output and responsiveness of the oxygen sensor can be maintained, the outer protective layer will not be clogged even after long-term use, and the performance of the oxygen sensor will be affected. Never. That is, in the present invention, by regulating the pore volume and thickness of the outer protective layer within the above-mentioned ranges, it is possible to make the gas permeability appropriate and to keep the lead capturing performance high. As a result, the long-term protection ability against lead can be maintained without impairing the sensor output and responsiveness.

【0018】更に、本発明では、外側保護層の下側に触
媒金属を含む鉛トラップ層を設けることで、外側保護層
を通過してきた鉛を完全に捕捉し、検出ガス側電極(外
側電極)における鉛被毒の影響を大きく低減することが
できる。尚、内側保護層、鉛トラップ層、外側保護層を
順次積層した構造においては、それらの合計の厚みが2
0μm以上、1000μm以下とすることが好ましい。
Furthermore, in the present invention, by providing a lead trap layer containing a catalytic metal under the outer protective layer, the lead that has passed through the outer protective layer is completely captured, and the detection gas side electrode (outer electrode) is formed. It is possible to greatly reduce the influence of lead poisoning in the. In the structure in which the inner protective layer, the lead trap layer, and the outer protective layer are sequentially laminated, the total thickness thereof is 2
The thickness is preferably 0 μm or more and 1000 μm or less.

【0019】請求項2の発明では、外側保護層の気孔容
積を0.05cc/g以上0.2cc/g以下としたの
で、ガス透過性及び鉛捕捉性能のバランスが優れ、鉛に
対する長期的な保護能力を一層高めることができる。請
求項3の発明では、外側保護層の厚さを50μm以上2
00μm以下としたので、ガス透過性及び鉛捕捉性能の
バランスが優れ、鉛に対する長期的な保護能力を一層高
めることができる。
According to the second aspect of the present invention, the pore volume of the outer protective layer is set to 0.05 cc / g or more and 0.2 cc / g or less, so that the gas permeability and the lead capturing performance are excellent in balance, and the long-term lead lead The protection ability can be further enhanced. In the invention of claim 3, the thickness of the outer protective layer is 50 μm or more 2
Since it is set to be not more than 00 μm, the gas permeability and the lead capturing performance are well balanced, and the long-term protection ability against lead can be further enhanced.

【0020】尚、外側保護層の気孔容積を0.05cc
/g以上0.2cc/g以下とし、且つその厚さを50
μm以上200μm以下とする場合には、更に鉛に対す
る長期的な保護能力が高まるこの好適である。請求項4
の発明では、検出ガス側電極の表面に、内側保護層、鉛
トラップ層、外側保護層を順次積層した構造であるの
で、その製造等が容易化されるにもかかわらず、鉛に対
する長期的な保護能力を十分に発揮することができる。
The pore volume of the outer protective layer is 0.05 cc.
/ G or more and 0.2 cc / g or less and its thickness is 50
When the thickness is in the range from μm to 200 μm, the long-term protection capability against lead is further enhanced, which is preferable. Claim 4
In the invention described above, since the inner protective layer, the lead trap layer, and the outer protective layer are sequentially stacked on the surface of the detection gas side electrode, long-term lead The protection ability can be fully exerted.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 図1は、本実施例の酸素センサ素子の基本構造の断面
を示したものである。図1に示す様に、本実施例の酸素
センサ素子は、ジルコニアを主成分とする有底のセラミ
ック管1の内側表面に、白金からなる内側電極2を設け
るとともに、セラミック管1の外側表面に、白金からな
る外側電極3を設け、更に外側電極3の表面に保護構造
4を設けたものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross section of the basic structure of the oxygen sensor element of the present embodiment. As shown in FIG. 1, in the oxygen sensor element of the present embodiment, an inner electrode 2 made of platinum is provided on the inner surface of a bottomed ceramic tube 1 containing zirconia as a main component, and the outer surface of the ceramic tube 1 is provided. The outer electrode 3 made of platinum is provided, and the protective structure 4 is further provided on the surface of the outer electrode 3.

【0022】この保護構造4は、図2の断面の拡大図に
示す様に、外側電極3の表面から、内側保護層5、鉛ト
ラップ層6、外側保護層7が順次積層されたものであ
る。このうち、内側保護層5は、厚さ50〜150μm
のスピネルからなる多孔質の層であり、鉛トラップ層6
は、厚さ10〜60μmの白金とジルコニアの混合物か
らなる多孔質の層であり、外側保護層7は、気孔容積
0.02〜0.3cc/gの範囲で、且つ厚さ20〜1
000μmの範囲のスピネルからなる多孔質の層であ
る。
As shown in the enlarged view of the cross section of FIG. 2, the protective structure 4 has an inner protective layer 5, a lead trap layer 6, and an outer protective layer 7 sequentially laminated from the surface of the outer electrode 3. . Of these, the inner protective layer 5 has a thickness of 50 to 150 μm.
Of the lead trap layer 6
Is a porous layer made of a mixture of platinum and zirconia having a thickness of 10 to 60 μm, and the outer protective layer 7 has a pore volume of 0.02 to 0.3 cc / g and a thickness of 20 to 1
It is a porous layer made of spinel in the range of 000 μm.

【0023】次に、本実施例の酸素センサ素子の製造
方法の一例について説明する。先端部を閉塞したジルコ
ニアを主成分とするセラミック管1の内表面と外表面の
一部に、白金をメッキし、起電力取り出し用の内側電極
2と外側電極3を形成する。
Next, an example of a method of manufacturing the oxygen sensor element of this embodiment will be described. Platinum is plated on a part of the inner surface and the outer surface of the ceramic tube 1 whose main part is zirconia with the tip closed to form an inner electrode 2 and an outer electrode 3 for extracting electromotive force.

【0024】次に、外側電極3の表面に、マグネシウム
アルミニウムスピネル等の金属酸化物を溶射して、多孔
質の内側保護層5を形成する。次に、例えば粒径0.5
〜2.5μmの白金粉末とジルコニア粉末を、9:1の
重量割合で混合しペースト状にした後、該ペーストを1
0〜70μmの厚さで前記内側保護層5上に塗布し、5
00〜800℃で焼成して鉛トラップ層6を形成する。
Next, a metal oxide such as magnesium aluminum spinel is sprayed on the surface of the outer electrode 3 to form a porous inner protective layer 5. Next, for example, a particle size of 0.5
~ 2.5 μm platinum powder and zirconia powder were mixed at a weight ratio of 9: 1 to form a paste, and the paste was
Applying a thickness of 0 to 70 μm on the inner protective layer 5,
The lead trap layer 6 is formed by firing at 00 to 800 ° C.

【0025】この焼成処理後、マグネシウムアルミニウ
ムスピネル等の金属酸化物を溶斜視して多孔質の外側保
護層7を形成する。 (実験例) 次に、本実施例の酸素センサ素子の効果を確認するため
に行なった実験例について説明する。
After the firing treatment, a metal oxide such as magnesium aluminum spinel is melt-squinted to form a porous outer protective layer 7. (Experimental Example) Next, an experimental example performed for confirming the effect of the oxygen sensor element of the present embodiment will be described.

【0026】本実験例では、下記表1に示す方法によ
り、酸素センサ素子の鉛トラップ層及び外側保護層を形
成し、No.1〜29の試料(実施例No.1〜23、比較例
No.24〜29)を作成した。そして、この酸素センサ
素子を用いた酸素センサを、実際のエンジンの排気管に
取り付け、酸素センサの出力に基づいて空燃比を制御し
た。そして、空燃比の変動の状態(周期)を制御周波数
として測定した。この制御周波数を表2に記す。
In the present experimental example, the lead trap layer and the outer protective layer of the oxygen sensor element were formed by the method shown in Table 1 below, and samples No. 1 to 29 (Examples No. 1 to 23, Comparative example
No. 24-29) was created. Then, an oxygen sensor using this oxygen sensor element was attached to an exhaust pipe of an actual engine, and the air-fuel ratio was controlled based on the output of the oxygen sensor. Then, the state (cycle) of fluctuation of the air-fuel ratio was measured as the control frequency. This control frequency is shown in Table 2.

【0027】次に、このセンサの耐久試験を行なった。
具体的には、100又は200時間後に、同様にして実
際のエンジンの排気管に取り付けて制御を行ない、制御
空燃比を測定した。この空燃比と初期空燃比との差を表
2(制御A/Fの変化)に示す。
Next, a durability test of this sensor was conducted.
Specifically, after 100 or 200 hours, it was similarly attached to the exhaust pipe of an actual engine for control, and the control air-fuel ratio was measured. The difference between this air-fuel ratio and the initial air-fuel ratio is shown in Table 2 (change in control A / F).

【0028】尚、この制御周波数の大きなものほど、応
答性に優れていることを示し、また、制御空燃比の変化
が小さなものほど、耐久性に優れていることを示す。
It should be noted that the larger the control frequency, the better the response, and the smaller the change in the control air-fuel ratio, the better the durability.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】この実験例より明らかな様に、外側保護層
の気孔率が0.02〜0.3cc/gで、且つその厚さ
が20〜1000μmの本発明の範囲内の場合は、(応
答性等の変化に起因する)制御空燃比の変化が少なく、
長期にわたって優れたセンサ性能を発揮できることがわ
かる。特に、外側保護層の気孔率が0.05〜0.2c
c/gや、厚さが50〜200μmの範囲の場合には、
一層制御空燃比の変化が少なく、より長期にわたって優
れたセンサ性能を発揮できることがわかる。
As is apparent from this experimental example, when the porosity of the outer protective layer is 0.02 to 0.3 cc / g and the thickness thereof is within the range of the present invention of 20 to 1000 μm, (response Change in the control air-fuel ratio (due to changes in
It can be seen that excellent sensor performance can be exhibited over a long period of time. Particularly, the porosity of the outer protective layer is 0.05 to 0.2c.
In the case of c / g or the thickness of 50 to 200 μm,
It can be seen that the change in the control air-fuel ratio is even smaller and excellent sensor performance can be exhibited over a longer period of time.

【0032】それに対して、本発明の範囲外のものは、
応答性に大きな遅れが生じたり十分な出力がでない等の
理由により、制御空燃比の変化が計測不能なほど大きく
なったり、制御ができない事態となるので、好ましくな
い。尚、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、本実施例の要旨を逸脱しない範囲内で各種の態様で
実施できることは勿論である。
On the other hand, those outside the scope of the present invention are:
Due to a large delay in response or insufficient output, the change in the control air-fuel ratio becomes so large that it cannot be measured, or the control cannot be performed, which is not preferable. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present embodiment.

【0033】[0033]

【発明の効果】請求項1の発明では、外側保護層の気孔
率及び厚さを前記範囲に規定したので、ガス透過性を適
正にし、応答性を損なうことなく、且つ鉛トラップ層に
到達する鉛成分を制限することができるため、鉛成分を
含む燃料を用いた場合でも長期にわたり安定した酸素セ
ンサの性能を発揮することができる。
According to the first aspect of the present invention, the porosity and thickness of the outer protective layer are defined in the above ranges, so that the gas permeability is made appropriate and the lead protective layer is reached without impairing the responsiveness. Since the lead component can be limited, stable performance of the oxygen sensor can be exhibited for a long period even when a fuel containing the lead component is used.

【0034】請求項2の発明では、外側保護層の気孔率
及び厚さを更に前記範囲に規定したので、一層長期にわ
たり安定した酸素センサの性能を発揮することができる
According to the second aspect of the present invention, since the porosity and thickness of the outer protective layer are further defined within the above ranges, stable oxygen sensor performance can be exhibited for a longer period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 酸素センサの基本構造の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a basic structure of an oxygen sensor.

【図2】 酸素センサの基本構造の一部を拡大して示す
断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of the basic structure of the oxygen sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…セラミック管 2…内側電極 3…外側電極 5…内側保護層 6…鉛トラップ層 7…外側保護層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic tube 2 ... Inner electrode 3 ... Outer electrode 5 ... Inner protective layer 6 ... Lead trap layer 7 ... Outer protective layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素イオン伝導性を有する固体電解質基
体の一方の面に基準ガス側電極を、他方の面に検出ガス
側電極を形成し、更に、該検出ガス側電極の表面側にセ
ラミックからなる多孔質の内側保護層を、該内側保護層
の表面側に鉛トラップ物質を含む多孔質の鉛トラップ層
を、該鉛トラップ層の表面側にセラミックからなる多孔
質の外側保護層を形成した酸素センサ素子において、 前記外側保護層の気孔容積を0.02cc/g以上0.
3cc/g以下とし、且つその厚さを20μm以上10
00μm以下としたことを特徴とする酸素センサ素子。
1. A reference gas side electrode is formed on one surface of a solid electrolyte substrate having oxygen ion conductivity, and a detection gas side electrode is formed on the other surface, and a ceramic is formed on the surface side of the detection gas side electrode. To form a porous inner protective layer, a porous lead trap layer containing a lead trap material on the surface side of the inner protective layer, and a porous outer protective layer made of ceramic on the surface side of the lead trap layer. In the oxygen sensor element, the pore volume of the outer protective layer is 0.02 cc / g or more.
3 cc / g or less, and the thickness is 20 μm or more and 10
An oxygen sensor element characterized by having a thickness of 00 μm or less.
【請求項2】 前記外側保護層の気孔容積を0.05c
c/g以上0.2cc/g以下としたことを特徴とする
前記請求項1記載の酸素センサ素子。
2. The outer protective layer has a pore volume of 0.05 c
The oxygen sensor element according to claim 1, wherein the oxygen sensor element has a c / g or more and 0.2 cc / g or less.
【請求項3】 前記外側保護層の厚さを50μm以上2
00μm以下としたことを特徴とする前記請求項1又は
2記載の酸素センサ素子。
3. The thickness of the outer protective layer is 50 μm or more 2
The oxygen sensor element according to claim 1 or 2, wherein the oxygen sensor element has a thickness of not more than 00 µm.
【請求項4】 前記検出ガス側電極の表面に、前記内側
保護層、前記鉛トラップ層、前記外側保護層を順次積層
したことを特徴とする前記請求項1〜3のいずれか記載
の酸素センサ素子。
4. The oxygen sensor according to claim 1, wherein the inner protective layer, the lead trap layer, and the outer protective layer are sequentially laminated on the surface of the detection gas side electrode. element.
JP7265688A 1995-10-13 1995-10-13 Oxygen sensor element Pending JPH09113480A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7265688A JPH09113480A (en) 1995-10-13 1995-10-13 Oxygen sensor element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7265688A JPH09113480A (en) 1995-10-13 1995-10-13 Oxygen sensor element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09113480A true JPH09113480A (en) 1997-05-02

Family

ID=17420629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7265688A Pending JPH09113480A (en) 1995-10-13 1995-10-13 Oxygen sensor element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09113480A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6409899B1 (en) 1999-02-25 2002-06-25 Denso Corporation Gas sensor element with lead-proof effect
JP2002181769A (en) * 2000-10-05 2002-06-26 Denso Corp Oxygen sensor element and production method thereof
JP2002296221A (en) * 2001-03-30 2002-10-09 Kyocera Corp Oxygen sensor element and its manufacturing method
US6672137B1 (en) 1999-10-27 2004-01-06 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Oxygen sensor and manufacturing method of sensor element
WO2008058553A1 (en) * 2006-11-14 2008-05-22 Pirelli & C. S.P.A. Gas sensor and gas-sensitive metal oxide powder
US7713393B2 (en) 2004-07-22 2010-05-11 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor and method for manufacturing the same
JP2019158349A (en) * 2018-03-07 2019-09-19 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor element and gas sensor

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6409899B1 (en) 1999-02-25 2002-06-25 Denso Corporation Gas sensor element with lead-proof effect
US6672137B1 (en) 1999-10-27 2004-01-06 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Oxygen sensor and manufacturing method of sensor element
US7254985B2 (en) 1999-10-27 2007-08-14 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Oxygen sensor and a manufacturing method of the sensor device
EP2264443A1 (en) 1999-10-27 2010-12-22 NGK Spark Plug Co., Ltd. Oxygen sensor and method for manufacturing sensor element
EP2264444A1 (en) 1999-10-27 2010-12-22 NGK Spark Plug Co., Ltd. Oxygen sensor and method for manufacturing sensor element
JP2002181769A (en) * 2000-10-05 2002-06-26 Denso Corp Oxygen sensor element and production method thereof
JP4595264B2 (en) * 2000-10-05 2010-12-08 株式会社デンソー Oxygen sensor element and manufacturing method thereof
JP2002296221A (en) * 2001-03-30 2002-10-09 Kyocera Corp Oxygen sensor element and its manufacturing method
JP4700214B2 (en) * 2001-03-30 2011-06-15 京セラ株式会社 Oxygen sensor element and manufacturing method thereof
US7713393B2 (en) 2004-07-22 2010-05-11 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor and method for manufacturing the same
WO2008058553A1 (en) * 2006-11-14 2008-05-22 Pirelli & C. S.P.A. Gas sensor and gas-sensitive metal oxide powder
JP2019158349A (en) * 2018-03-07 2019-09-19 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor element and gas sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4863583A (en) Electrode structure of an oxygen sensing element
US6514397B2 (en) Gas sensor
EP1760461B1 (en) Gas sensor and method for forming same
US10436740B2 (en) Sensor element for detecting at least one property of a measuring gas in a measuring gas space, containing a ground, impregnated slip layer
US6555159B2 (en) Coating for gas sensors
EP1262767A2 (en) Humidity sensor
JPH06510854A (en) Exhaust gas sensor and its manufacturing method
JP2002181769A (en) Oxygen sensor element and production method thereof
US5171721A (en) Ceramic green sheet for porous layer, electrochemical element using the green sheet, and method of producing the element
JPH0442625B2 (en)
US20110089032A1 (en) Gas sensor element and its manufacturing method, and gas sensor employing the gas sensor element
US4584086A (en) Device for detecting concentration of oxygen in exhaust gas
JP2748809B2 (en) Gas detector
JP6678134B2 (en) Gas sensor element and gas sensor
EP0059933B1 (en) Solid electrolyte oxygen sensing element of laminated structure with gas diffusion layer on outer electrode
US4786476A (en) Gas sensor element using porously fired mass of titania
JPH09113480A (en) Oxygen sensor element
US20010040092A1 (en) Gas sensor
US20180348062A1 (en) Alumina diffusion barrier for sensing elements
US20020139691A1 (en) Method and device for hydrogen and hydrocarbon sensing
JP2847979B2 (en) Oxide semiconductor gas sensor
JP6752184B2 (en) Gas sensor element and gas sensor
EP0896220B1 (en) Oxygen sensor
JP2569888B2 (en) Gas concentration detector
JPH0778483B2 (en) Oxygen detector