JPS61155748A - 排ガスセンサ - Google Patents
排ガスセンサInfo
- Publication number
- JPS61155748A JPS61155748A JP28093784A JP28093784A JPS61155748A JP S61155748 A JPS61155748 A JP S61155748A JP 28093784 A JP28093784 A JP 28093784A JP 28093784 A JP28093784 A JP 28093784A JP S61155748 A JPS61155748 A JP S61155748A
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- Japan
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- temperature compensation
- piece
- exhaust gas
- compensation piece
- gas detection
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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】
〔発明の利用分野〕
この発明は、ガス検出片の温度依存性を温度補償片によ
り補償するようにした排ガスセンサの改良に関し、自動
車エンジン、ボイラー、ストーブ、加熱炉等の空−比の
制睡に適したもので有る。
り補償するようにした排ガスセンサの改良に関し、自動
車エンジン、ボイラー、ストーブ、加熱炉等の空−比の
制睡に適したもので有る。
この明細書での用語、開気孔率は焼結体の開気孔容積と
全容積との比を％単位で示したものとし、酸素勾配はガ
ス検出片の抵抗値Ｒｓを、Ｒｓ ＝に−Ｐｏ２−ｎ と整理した際のｎ値を意味する。酸素勾配は原則として
、７００℃のＮ２バランス系で酸素濃度を１から１０％
へ増した際の測定値を示す。また実施例では非化学量論
的パラメータδを省略して記載する。
全容積との比を％単位で示したものとし、酸素勾配はガ
ス検出片の抵抗値Ｒｓを、Ｒｓ ＝に−Ｐｏ２−ｎ と整理した際のｎ値を意味する。酸素勾配は原則として
、７００℃のＮ２バランス系で酸素濃度を１から１０％
へ増した際の測定値を示す。また実施例では非化学量論
的パラメータδを省略して記載する。
特公昭５７−４６６４１号は、緻密に焼結したＴｉＯ２
を温度補償片とし、多孔質に焼結したＴｌＯ２をガス検
出片とした、排ガスセンサを開示する。
を温度補償片とし、多孔質に焼結したＴｌＯ２をガス検
出片とした、排ガスセンサを開示する。
この排ガスセンサの問題点は、温度補償片の抵抗値が雰
囲気の影響を受ける点に有る（第５図参照）。一般に金
属酸化物半導体の抵抗値は、当量点（空燃比ス＝１）を
境にｉｏｏ〜１０００倍程度変化する。雰囲気をλ〉１
からスく１に、あるいはλくｌからλ〉ｌに変化させる
と、温度補償片の抵抗値は徐々に変化する。変化はゆっ
くりしたものでは有るが、本来の抵抗値の変化が大きい
ため、無視し得ないものとなる。ここでさらに問題なの
は、温度補償片の応答性が低いため、雰囲気を元に戻し
ても抵抗値の復帰が遅い点に有る。
囲気の影響を受ける点に有る（第５図参照）。一般に金
属酸化物半導体の抵抗値は、当量点（空燃比ス＝１）を
境にｉｏｏ〜１０００倍程度変化する。雰囲気をλ〉１
からスく１に、あるいはλくｌからλ〉ｌに変化させる
と、温度補償片の抵抗値は徐々に変化する。変化はゆっ
くりしたものでは有るが、本来の抵抗値の変化が大きい
ため、無視し得ないものとなる。ここでさらに問題なの
は、温度補償片の応答性が低いため、雰囲気を元に戻し
ても抵抗値の復帰が遅い点に有る。
この発明は、排ガスセンサの温度補償片を改良し、当量
点付近での雰囲気変化への温度補償片の応答を断つ、こ
とを課題とする。
点付近での雰囲気変化への温度補償片の応答を断つ、こ
とを課題とする。
この発明の排ガスセンサは、
多孔質の金属酸化物半導体からなるガス検出片と、緻密
質のＡＴｉＯ３の焼結体からなる温度補償片とを組み合
せたことを特徴とする。ここにＡはＳｒ、およびＣａか
らなる群の少くとも一員の元素を、δは非化学量論的パ
ラメータを現し、ＡＴｉＯａはペロブスカイト化合物で
有る。
質のＡＴｉＯ３の焼結体からなる温度補償片とを組み合
せたことを特徴とする。ここにＡはＳｒ、およびＣａか
らなる群の少くとも一員の元素を、δは非化学量論的パ
ラメータを現し、ＡＴｉＯａはペロブスカイト化合物で
有る。
（２）排ガスセンサの構造
第１図と第２図とにより、排ガスセンサの構造を説明す
る。図において（２）はアルミナ製の６穴管基体で、そ
の先端にはヒータ内蔵のセラミックス管（４）が取り付
けである。このセラミックス管（４）は、内部にタング
ステンや白金等の膜ヒータ（６）を設けたもので、ガス
検出片（８）や温度補償片００を一定温度に加熱するた
めのもので有る。なおヒータについては、図示の膜ヒー
タ（６）以外にも種々のものを用い得ろ。
る。図において（２）はアルミナ製の６穴管基体で、そ
の先端にはヒータ内蔵のセラミックス管（４）が取り付
けである。このセラミックス管（４）は、内部にタング
ステンや白金等の膜ヒータ（６）を設けたもので、ガス
検出片（８）や温度補償片００を一定温度に加熱するた
めのもので有る。なおヒータについては、図示の膜ヒー
タ（６）以外にも種々のものを用い得ろ。
基体（２）とセラミックス管（４）との間のくぼみ部に
は、しきい部（２）を介してガス検出片（８）と温度補
償片α４とを設ける。ガス検出片（８）は、開気孔率１
２〜４５％程度の多孔質の金属酸化物半導体に図示しな
い一対の貴金属電極を接続したもので、ｎ形のＴｉＯ２
、８ｎ０２ 、 ＢａＴｉ０Ｂや、ｐ形のＣ！ｏｏ。
は、しきい部（２）を介してガス検出片（８）と温度補
償片α４とを設ける。ガス検出片（８）は、開気孔率１
２〜４５％程度の多孔質の金属酸化物半導体に図示しな
い一対の貴金属電極を接続したもので、ｎ形のＴｉＯ２
、８ｎ０２ 、 ＢａＴｉ０Ｂや、ｐ形のＣ！ｏｏ。
ＬａＮｉＯｓ 、 Ｌａ０ｏＯＢ 、 ＳｒＦｅＯｓ
、等を用いる。
、等を用いる。
温度補償片α０は、５ｒＴｉＯＢ 、 ０ａＴｉＯＢ
。
。
Ｓｒ６，７Ｃａ０３’ｌ’ｉ０３等のペロブスカイト化
合物の緻密質焼結体に、図示しない一対の貴金属電極を
接続したもので、開気孔率は０〜５％、より好ましくは
０〜８％とする。
合物の緻密質焼結体に、図示しない一対の貴金属電極を
接続したもので、開気孔率は０〜５％、より好ましくは
０〜８％とする。
周知のようにペロブスカイト化合物は、Ａ元素やＴｉ元
素の置換に鈍感で、これらを１０モル％程度他の元素で
置換しても良く、またＡＴｉＯｓの抵抗値が支配的とな
る範囲で、他の物を加えても良い。
素の置換に鈍感で、これらを１０モル％程度他の元素で
置換しても良く、またＡＴｉＯｓの抵抗値が支配的とな
る範囲で、他の物を加えても良い。
（２）は排ガスセンサを自動車エンジンの排気管やスト
ーブやボイラー等の燃焼室等に取り付けるための金具で
ある。また（財）、（ホ）は膜ヒータ（６）に接続した
リードピン、（２）、００はガス検出片（８）に接続し
たリードピン、（至）、０４は温度補償片１ｌｌＱに接
続したリードピンで有る。
ーブやボイラー等の燃焼室等に取り付けるための金具で
ある。また（財）、（ホ）は膜ヒータ（６）に接続した
リードピン、（２）、００はガス検出片（８）に接続し
たリードピン、（至）、０４は温度補償片１ｌｌＱに接
続したリードピンで有る。
の）付帯回路
第３図の付帯回路で、（８）はガス検出片、ａｌは温度
補償片、（Ｒ１）、 （Ｒ２）は負荷抵抗、（Ｒ８）、
（Ｒ４）は抵抗、（ＥＢ ）は電源で有る。（ＡＩ）
、 （Ａ２）は増幅器で、（Ｍｌ ）はガス検出片（８
）と温度補償片頭の抵抗温度係数の差を埋めるためのべ
き東回路で有る。べき東回路（Ｍｌ）に代え平方根回路
を用いても良く、増幅器（Ａ２）側に接続しても良い。
補償片、（Ｒ１）、 （Ｒ２）は負荷抵抗、（Ｒ８）、
（Ｒ４）は抵抗、（ＥＢ ）は電源で有る。（ＡＩ）
、 （Ａ２）は増幅器で、（Ｍｌ ）はガス検出片（８
）と温度補償片頭の抵抗温度係数の差を埋めるためのべ
き東回路で有る。べき東回路（Ｍｌ）に代え平方根回路
を用いても良く、増幅器（Ａ２）側に接続しても良い。
（Ｄｌ）は除算回路、■は空燃比の制御回路で有る。
（９）は差動増幅器、（財）は発振回路、■は電圧−パ
ルス幅変調回路、−はスイッチングトランジスタ、（６
）は膜ヒータで、（Ｅ＝）はヒータ電源で有る。
ルス幅変調回路、−はスイッチングトランジスタ、（６
）は膜ヒータで、（Ｅ＝）はヒータ電源で有る。
この回路では、べき東回路（Ｍｌ）によりガス検出片（
８）と温度補償片αＱの抵抗温度係数の不一致を補償し
、除算回路（ＤＩ）で温度補償した出力を得、空燃比を
コントロールする。また差動増幅器（６）で目標温度と
の差を検出し、トランジスタ（財）へのオンパルスの幅
を変えて、ヒータ（６）への電圧印加のデユーティ比を
コントロールする。
８）と温度補償片αＱの抵抗温度係数の不一致を補償し
、除算回路（ＤＩ）で温度補償した出力を得、空燃比を
コントロールする。また差動増幅器（６）で目標温度と
の差を検出し、トランジスタ（財）へのオンパルスの幅
を変えて、ヒータ（６）への電圧印加のデユーティ比を
コントロールする。
（２）測定例
５ｒＯＯＢやＣａＣＯ３を等モル量のＴｉＯ２と混合し
、空気中で１時間１１００〜１２００°Ｃに仮焼し、ペ
ロブスカイト化合物ＡＴｉＯＢを得た。粉砕後に１８０
０〜１４００℃で空気中１時間焼成し、温度補償片ａＯ
とした（表１）。焼成温度を１３００°Ｃ以ととし、仮
焼温度と焼成温度の差を２００°Ｃ以上とすれば、緻密
（開気孔率５％以下）な焼結体が得られろ。また多孔質
の５ｒＴｉＯａ （開気孔率１４％）は、強いｐ形金属
酸化物半導体で、り一ンバーン領域での酸素勾配は一〇
、２１で有る。す−ンバーン領域での高い酸素感度は、
Ｏａ’Ｉ’１０ｇやＳｒ６，７０ａｏ、ｓ ’Ｉ’１０
ｇ にも共通する。
、空気中で１時間１１００〜１２００°Ｃに仮焼し、ペ
ロブスカイト化合物ＡＴｉＯＢを得た。粉砕後に１８０
０〜１４００℃で空気中１時間焼成し、温度補償片ａＯ
とした（表１）。焼成温度を１３００°Ｃ以ととし、仮
焼温度と焼成温度の差を２００°Ｃ以上とすれば、緻密
（開気孔率５％以下）な焼結体が得られろ。また多孔質
の５ｒＴｉＯａ （開気孔率１４％）は、強いｐ形金属
酸化物半導体で、り一ンバーン領域での酸素勾配は一〇
、２１で有る。す−ンバーン領域での高い酸素感度は、
Ｏａ’Ｉ’１０ｇやＳｒ６，７０ａｏ、ｓ ’Ｉ’１０
ｇ にも共通する。
１ ＳｒＴｉ０１１ １８００−１２００ １
４ −０．２１２ ＋ １８００
−１１５０ ７ −０．０９８ ＆
１８００−１１００ ８ −０．０２
４ ＋ １４００−１２００ ２
−０．０１５ ＃ １４００−
１１００ 〜Ｏ〜０６ ０ａＴｉＯｓ １４０
０−１１００ 〜Ｇ 〜０７ 夕
１４００−１２００ ８ −０．０２８ Ｓ
ｒＯ，７０ａＯＪＴｉＯｓ １４００−１２００
８ −０．０２９’ Ｔｉ０ｇ １５５０−
１１００ 〜８ ０．０１１０ Ｔｉｅ、
１８００−１２００ 〜２７ ０．１５
１１ ０ｏｏ、ｓＭｐｏ、＋０ １８００−１１００
〜２５ −０．２※ ※印は比較例、 なお、ｔｏ、ｔｔはガス検出片。
４ −０．２１２ ＋ １８００
−１１５０ ７ −０．０９８ ＆
１８００−１１００ ８ −０．０２
４ ＋ １４００−１２００ ２
−０．０１５ ＃ １４００−
１１００ 〜Ｏ〜０６ ０ａＴｉＯｓ １４０
０−１１００ 〜Ｇ 〜０７ 夕
１４００−１２００ ８ −０．０２８ Ｓ
ｒＯ，７０ａＯＪＴｉＯｓ １４００−１２００
８ −０．０２９’ Ｔｉ０ｇ １５５０−
１１００ 〜８ ０．０１１０ Ｔｉｅ、
１８００−１２００ 〜２７ ０．１５
１１ ０ｏｏ、ｓＭｐｏ、＋０ １８００−１１００
〜２５ −０．２※ ※印は比較例、 なお、ｔｏ、ｔｔはガス検出片。
比較例のｍｐｒ、補償片（至）としてＴｉ０ｆｉを用い
（試料９）、実施例のガス検出片（８）としてＴｉ０１
（ｎ形）や、ｃｏｏ９ＲＱｏ、ｔｏ （ｐ形）を用いた
。
（試料９）、実施例のガス検出片（８）としてＴｉ０１
（ｎ形）や、ｃｏｏ９ＲＱｏ、ｔｏ （ｐ形）を用いた
。
なお以下では表１の陽により、試料を特定する。
第４図に、５ｒＴｉ０３とＴｉＯ２の特性を示す。多孔
質のＳｒＴｉ０ｇ （開気孔率１４％）と、多孔質のＴ
ｉＯ２（開気孔率２７％）とを比較すると、当量点付近
（λ＝１．０１とλ＝０．９９）での抵抗変化が小さい
ことが特徴的で有る。λ＝１の付近での変化が小さい点
に、５ｒＴｉＯＢ 、 Ｃａ’ｌ’ｉ０ＢやＳｒｏ、ｙ
ｏａｏ、ａ Ｔｉ０ａ の特色が有る。
質のＳｒＴｉ０ｇ （開気孔率１４％）と、多孔質のＴ
ｉＯ２（開気孔率２７％）とを比較すると、当量点付近
（λ＝１．０１とλ＝０．９９）での抵抗変化が小さい
ことが特徴的で有る。λ＝１の付近での変化が小さい点
に、５ｒＴｉＯＢ 、 Ｃａ’ｌ’ｉ０ＢやＳｒｏ、ｙ
ｏａｏ、ａ Ｔｉ０ａ の特色が有る。
第５図に、５ｒＴｉＯａやＴｉ０ｇを用いた温度補償片
ＯＱのλ＝０．９９の雰囲気との接触による抵抗変化を
示す。試料の開気孔率は約８％で有る。λ＝１．０１で
の抵抗値の定常値を測定し、λ＝０．９９に雰囲気を切
り替えた後の１秒後、３秒後、５秒後の抵抗値を測定す
る。λ＝０．９９の抵抗値とλ＝１．０１の抵抗値の比
により結果を示す。
ＯＱのλ＝０．９９の雰囲気との接触による抵抗変化を
示す。試料の開気孔率は約８％で有る。λ＝１．０１で
の抵抗値の定常値を測定し、λ＝０．９９に雰囲気を切
り替えた後の１秒後、３秒後、５秒後の抵抗値を測定す
る。λ＝０．９９の抵抗値とλ＝１．０１の抵抗値の比
により結果を示す。
５ｒＴｉＯａを用いた温度補償片ＱＯの抵抗値は変化し
ないが、ＴｉＯ２では変化が大きい。これは、λ＝１の
付近での抵抗変化が５ｒＴｉＯａで小さく ＴｉＯ２等
では大きい（第４図）こと奢こ起因する。
ないが、ＴｉＯ２では変化が大きい。これは、λ＝１の
付近での抵抗変化が５ｒＴｉＯａで小さく ＴｉＯ２等
では大きい（第４図）こと奢こ起因する。
同じ実験条件での結果を、表２により一般的に示す。
１ ＳｒＴｉ０１ １．０ 〜Ｂ２
０ａＴｉＯｓ １．ＯＩ８ ＳｒＱ、７０
ａｏ、５ＴｉＯｓ １．０ １４’
Ｔｉ１２０．６１ ｌ※１ 毫印は比較例、 峯２ ７００℃でλを１．０１から０．９９に変化させ
、６秒後の抵抗値（Ｒｆ）とχ＝１．０１の抵抗値（Ｒ
１）の比を示す。
０ａＴｉＯｓ １．ＯＩ８ ＳｒＱ、７０
ａｏ、５ＴｉＯｓ １．０ １４’
Ｔｉ１２０．６１ ｌ※１ 毫印は比較例、 峯２ ７００℃でλを１．０１から０．９９に変化させ
、６秒後の抵抗値（Ｒｆ）とχ＝１．０１の抵抗値（Ｒ
１）の比を示す。
この発明の排ガスセンサでは、
（１） 温度補償片の抵抗値が安定で、空燃比を１以
七から１以下に、あるいは１以下から１以とに変化させ
た際の抵抗変化が小さく、 （２）温度補償片の焼結が容易で、簡単に緻密な焼結体
がイ尋られろ、 効果が有る。
七から１以下に、あるいは１以下から１以とに変化させ
た際の抵抗変化が小さく、 （２）温度補償片の焼結が容易で、簡単に緻密な焼結体
がイ尋られろ、 効果が有る。
第１図は実施例の排ガスセンサの部分切り欠き部付き斜
視図、第２図はその長手方向断面図、第３図は付帯回路
のブロック図、第４図〜第５図は実施例の排ガスセンサ
の特性図で有る。 （２）・・・基Ｌ （４）・・・セラミック
ス管、（６）・・・膜ヒータ、（８）・・・ガス検出片
、α１・・・温度補償片。 第４ｍ Ｔｓ（＠Ｃ） 第５− ６００ ７００ Ｂｏｏ ９００ 。 Ｔｓ（Ｃ）
視図、第２図はその長手方向断面図、第３図は付帯回路
のブロック図、第４図〜第５図は実施例の排ガスセンサ
の特性図で有る。 （２）・・・基Ｌ （４）・・・セラミック
ス管、（６）・・・膜ヒータ、（８）・・・ガス検出片
、α１・・・温度補償片。 第４ｍ Ｔｓ（＠Ｃ） 第５− ６００ ７００ Ｂｏｏ ９００ 。 Ｔｓ（Ｃ）
Claims (1)
- （１）多孔質のガス敏感性金属酸化物半導体の焼結体に
一対の電極を接続したガス検出片と、緻密質のガス敏感
性金属酸化物半導体の焼結体に一対の電極を接続した温
度補償片とを有する排ガスセンサにおいて、 温度補償片の金属酸化物半導体として、 ＡＴｉＯ＿３＿−＿δ、（ここにＡはＳｒおよびＣａか
らなる群の少くとも一員の元素を、δは非化学量論的パ
ラメータを現す。）、を用いたことを特徴とする排ガス
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28093784A JPS61155748A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 排ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28093784A JPS61155748A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 排ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61155748A true JPS61155748A (ja) | 1986-07-15 |
| JPH053902B2 JPH053902B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=17631996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28093784A Granted JPS61155748A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 排ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61155748A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0738902U (ja) * | 1993-12-21 | 1995-07-14 | 秀之 草深 | 拡大縮小用スケール |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48102695A (ja) * | 1972-04-11 | 1973-12-24 | ||
| JPS55165504A (en) * | 1979-06-09 | 1980-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Temperature and humidity detecting elements and detector using same |
| JPS5689048A (en) * | 1979-12-21 | 1981-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Exhaust gas sensor |
| JPS5734446A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nultifunctional detecting element and multifunctional detector |
| JPS57132051A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Air-fuel ratio measuring sensor and air-fuel ratio measuring method using said sensor |
| JPS58150853A (ja) * | 1982-06-02 | 1983-09-07 | Nippon Soken Inc | ガス成分検出器 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP28093784A patent/JPS61155748A/ja active Granted
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48102695A (ja) * | 1972-04-11 | 1973-12-24 | ||
| JPS55165504A (en) * | 1979-06-09 | 1980-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Temperature and humidity detecting elements and detector using same |
| JPS5689048A (en) * | 1979-12-21 | 1981-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Exhaust gas sensor |
| JPS5734446A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nultifunctional detecting element and multifunctional detector |
| JPS57132051A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Air-fuel ratio measuring sensor and air-fuel ratio measuring method using said sensor |
| JPS58150853A (ja) * | 1982-06-02 | 1983-09-07 | Nippon Soken Inc | ガス成分検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH053902B2 (ja) | 1993-01-18 |
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