JPS61207961A - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
- Publication number
- JPS61207961A JPS61207961A JP60048195A JP4819585A JPS61207961A JP S61207961 A JPS61207961 A JP S61207961A JP 60048195 A JP60048195 A JP 60048195A JP 4819585 A JP4819585 A JP 4819585A JP S61207961 A JPS61207961 A JP S61207961A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- platinum
- alumina
- poisoning
- lead
- 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
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Classifications
-
- 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
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、内燃機関特にそ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。
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。
〈従来の技術〉
従来、この種の酸素センサとしては、例えば、第３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５
８−２０４３６５号公報、実開昭５９−３１０５４号公
報参照）。
示すようなセンサ部構造を有したものがある（特開昭５
８−２０４３６５号公報、実開昭５９−３１０５４号公
報参照）。
第３図に示す酸素センサについて説明すると、先端部を
閉塞した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を主成分とすセ
ラミック管１の内表面と外表面の各一部には、白金（Ｐ
ｔ）ペーストを塗布した後、セラミック管１を焼成する
ことで、起電力取り出し用の電極２，３を形成しである
。セラミック管１の外表面には、更に白金を蒸着して触
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、保護層５を形成しである。
閉塞した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を主成分とすセ
ラミック管１の内表面と外表面の各一部には、白金（Ｐ
ｔ）ペーストを塗布した後、セラミック管１を焼成する
ことで、起電力取り出し用の電極２，３を形成しである
。セラミック管１の外表面には、更に白金を蒸着して触
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、保護層５を形成しである。
ここにおいて、セラミック管１の内側に基準気体として
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被検出気体である排気と接触
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
するのである。尚、触媒層４は、ＣＯ＋％ｏ２−ｃｏ２
の反応を促進し、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０２をＣＯと良好に反応させて、０
２濃度をゼロにし、セラミック管１内外の０２ｓ度比を
大きくして、大きな起電力を発生させる。希薄混合気で
燃焼させたときには、排気中に高濃度の０２と低濃度の
ＣＯがあるため、ＣＯと０２とが反応してもまだ０２が
あまり、セラミック管１内外の０２濃度比は小さく、殆
ど電圧は発生しない。
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被検出気体である排気と接触
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
するのである。尚、触媒層４は、ＣＯ＋％ｏ２−ｃｏ２
の反応を促進し、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０２をＣＯと良好に反応させて、０
２濃度をゼロにし、セラミック管１内外の０２ｓ度比を
大きくして、大きな起電力を発生させる。希薄混合気で
燃焼させたときには、排気中に高濃度の０２と低濃度の
ＣＯがあるため、ＣＯと０２とが反応してもまだ０２が
あまり、セラミック管１内外の０２濃度比は小さく、殆
ど電圧は発生しない。
〈発明が解決しようとする問題点）
かかるセンサ部構造を有した従来の酸素センサを備えた
内燃機関において、鉛を多く含んだ燃料（いわゆる有鉛
ガソリンや国内基準０〜５■／Ｇより多くの鉛を含んだ
国外の無鉛ガソリン）を使用した場合、排気中に含まれ
る鉛成分が保護層５を浸透して触媒層４表面を覆うとい
う、いわゆる被毒を生じる。この被毒が進むと、排気中
酸素の濃度が理論空燃比より小に転換した時に前記した
触媒層４によるＣＯと０２との反応が十分に促進されず
、起電力の立ち上がりに遅れを生じ、以て酸素センサか
らの信号に基づく空燃比のリーンからリッチへの切換制
御に応答遅れを生じ、空燃比の平均値がリッチ側へ偏り
、機関の燃費、出力。
内燃機関において、鉛を多く含んだ燃料（いわゆる有鉛
ガソリンや国内基準０〜５■／Ｇより多くの鉛を含んだ
国外の無鉛ガソリン）を使用した場合、排気中に含まれ
る鉛成分が保護層５を浸透して触媒層４表面を覆うとい
う、いわゆる被毒を生じる。この被毒が進むと、排気中
酸素の濃度が理論空燃比より小に転換した時に前記した
触媒層４によるＣＯと０２との反応が十分に促進されず
、起電力の立ち上がりに遅れを生じ、以て酸素センサか
らの信号に基づく空燃比のリーンからリッチへの切換制
御に応答遅れを生じ、空燃比の平均値がリッチ側へ偏り
、機関の燃費、出力。
排気エミッション等に悪影響を与えるという問題点があ
った。
った。
ここで排気エミッションに対する影響について詳細に説
明する。第４図は鉛を５００■／Ｇ含んだガソリンを５
０時間使用した場合の排気エミッション特性（窒素酸化
物ＮＯ×、炭化水素ＨＣ及び−酸化炭素ＣＯ夫々の濃度
）の変化を示す。この図から明らかなように、従来の酸
素センサを内燃機関の空燃比制御装置に用い、燃料とし
て鉛を多く含んだガソリンを使用した場合には、新品の
場合は無給排出ガス規制値をクリアできるが、長時間使
用すると、空燃比のリッチ化によって排出ガス規制値を
オーバーするＣＯ及びＨＣが排出されてしまう。
明する。第４図は鉛を５００■／Ｇ含んだガソリンを５
０時間使用した場合の排気エミッション特性（窒素酸化
物ＮＯ×、炭化水素ＨＣ及び−酸化炭素ＣＯ夫々の濃度
）の変化を示す。この図から明らかなように、従来の酸
素センサを内燃機関の空燃比制御装置に用い、燃料とし
て鉛を多く含んだガソリンを使用した場合には、新品の
場合は無給排出ガス規制値をクリアできるが、長時間使
用すると、空燃比のリッチ化によって排出ガス規制値を
オーバーするＣＯ及びＨＣが排出されてしまう。
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、外表面側の触媒層の鉛による被毒を抑制すると共に
、酸化機能を向上させることにより、上記問題点を解決
した酸素センサを提供することを目的とする。
で、外表面側の触媒層の鉛による被毒を抑制すると共に
、酸化機能を向上させることにより、上記問題点を解決
した酸素センサを提供することを目的とする。
く問題点を解決するための手段〉
このため本発明では、触媒粒子を混在させたγ−アルミ
ナによって保護層を形成する。
ナによって保護層を形成する。
尚、上記触媒粒子とは、活性成分貴金属例えば白金Ｐｔ
、パラジウムＰｄ、 ロジウムＲｈ等である。
、パラジウムＰｄ、 ロジウムＲｈ等である。
（作用〉
かかるように保護層を形成することによって、排気中に
含まれる鉛成分は、保護層において吸着性の高いＴ−ア
ルミナに吸着されるため、触媒層の鉛による被毒が抑制
されると共に、保護層内に触媒粒子が混在されるためＣ
Ｏの酸化作用を向上させることができ、触媒層の被毒影
響を抑制できる。
含まれる鉛成分は、保護層において吸着性の高いＴ−ア
ルミナに吸着されるため、触媒層の鉛による被毒が抑制
されると共に、保護層内に触媒粒子が混在されるためＣ
Ｏの酸化作用を向上させることができ、触媒層の被毒影
響を抑制できる。
〈実施例）
以下、本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。
酸化ジルコニウムを主成分とする従来同様の閉塞端部を
有するセラミック管１１の内表面及び外表面の一部に夫
々白金の内側電極１２及び外側電極１３を被膜し、外表
面側にはさらに白金を蒸着して触媒層１４を形成するこ
とは従来と同様であるが、本発明では保護層１４を覆う
保護層１５を触媒粒子、例えば白金（Ｐｔ ）粒子１６
を混在させたγ−アルミナによって形成する。
有するセラミック管１１の内表面及び外表面の一部に夫
々白金の内側電極１２及び外側電極１３を被膜し、外表
面側にはさらに白金を蒸着して触媒層１４を形成するこ
とは従来と同様であるが、本発明では保護層１４を覆う
保護層１５を触媒粒子、例えば白金（Ｐｔ ）粒子１６
を混在させたγ−アルミナによって形成する。
かかる構成によれば、機関の燃料として有鉛ガソリンを
使用した場合、排気中に含まれる鉛成分が比表面積の大
きなＴ−アルミナ（比表面積１０〜５００ ｒｄ／ｇ
、マグネシウムスピネルの比表面積は０．１〜１０ｒｒ
ｒ／ｇ ） ニ吸着され、鉛が触媒層１４を被毒するこ
とを抑止すると共に、Ｔ−アルミナ中の白金粒子１６が
ＣＯの酸化を促進させるために、触媒層１４の被毒の影
響を抑制することができる。
使用した場合、排気中に含まれる鉛成分が比表面積の大
きなＴ−アルミナ（比表面積１０〜５００ ｒｄ／ｇ
、マグネシウムスピネルの比表面積は０．１〜１０ｒｒ
ｒ／ｇ ） ニ吸着され、鉛が触媒層１４を被毒するこ
とを抑止すると共に、Ｔ−アルミナ中の白金粒子１６が
ＣＯの酸化を促進させるために、触媒層１４の被毒の影
響を抑制することができる。
すなわち、保護層１５を形成するγ−アルミナによって
触媒層１４の被毒は抑制されるが、触媒層１４の一部が
被毒しその酸化作用が低下しても、保護層１５内に混在
される白金粒子（触媒粒子）により触媒層１４の触媒機
能が補うことができ、ＣＯとｏ２との反応が促進される
。
触媒層１４の被毒は抑制されるが、触媒層１４の一部が
被毒しその酸化作用が低下しても、保護層１５内に混在
される白金粒子（触媒粒子）により触媒層１４の触媒機
能が補うことができ、ＣＯとｏ２との反応が促進される
。
このため、起電力の発生遅れを防止して酸素センサから
の信号によるリーンからリンチへの応答遅れを防止でき
、長期に亘って安定した空燃比が得られ、燃費、出力、
排気エミッション特性を改善できる。
の信号によるリーンからリンチへの応答遅れを防止でき
、長期に亘って安定した空燃比が得られ、燃費、出力、
排気エミッション特性を改善できる。
ここで、上記実施例に示した酸素センサを用いた場合の
排気エミッション特性変化を第２図に示す。この図から
明らかなように、鉛を多く含んだガソリン（５００■／
Ｇ）を長時間使用してもその特性変化は僅かであり、排
出ガス規制値をオーバーする汚染物質が排出されること
はない。
排気エミッション特性変化を第２図に示す。この図から
明らかなように、鉛を多く含んだガソリン（５００■／
Ｇ）を長時間使用してもその特性変化は僅かであり、排
出ガス規制値をオーバーする汚染物質が排出されること
はない。
尚、Ｔ−アルミナに混在させる触媒粒子は、前記白金の
他、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等を使用しても良く
、更にこれらを混合して使用しても良い。
他、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等を使用しても良く
、更にこれらを混合して使用しても良い。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、酸素センサのセ
ンサ部の保護層を、白金等の触媒粒子を混在させたγ−
アルミナによって形成したことによって、排気中の鉛成
分を吸着補集して触媒層の被毒を抑制でき、またＴ−ア
ルミナに混在される触媒粒子によって触媒層の酸化作用
が助長され、被毒の影響を少なくできる。このため、長
期に亘って安定した空燃比制御を行え、機関の燃費、出
力、排気エミッション特性を改善できるという効果があ
る。
ンサ部の保護層を、白金等の触媒粒子を混在させたγ−
アルミナによって形成したことによって、排気中の鉛成
分を吸着補集して触媒層の被毒を抑制でき、またＴ−ア
ルミナに混在される触媒粒子によって触媒層の酸化作用
が助長され、被毒の影響を少なくできる。このため、長
期に亘って安定した空燃比制御を行え、機関の燃費、出
力、排気エミッション特性を改善できるという効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第２図は
同上実施例の排気エミッション特性を示すグラフ、第３
図は従来例を示す断面図、第４図は同上従来例における
排気エミッション特性を示すグラフである。 １１・・・セラミック管 １２・・・内側電極 １
３・・・外側電極 １４・・・触媒層 １５・・・
保護層 １６・・・白金粒子 特許出願人 日本電子機器株式会社 代理人 弁理士 笹 島 富二雄 第１図 第２図 ・−人−Ｕ −大
同上実施例の排気エミッション特性を示すグラフ、第３
図は従来例を示す断面図、第４図は同上従来例における
排気エミッション特性を示すグラフである。 １１・・・セラミック管 １２・・・内側電極 １
３・・・外側電極 １４・・・触媒層 １５・・・
保護層 １６・・・白金粒子 特許出願人 日本電子機器株式会社 代理人 弁理士 笹 島 富二雄 第１図 第２図 ・−人−Ｕ −大
Claims (1)
- 先端部を閉塞したセラミック管の内外表面の各一部に電
極を形成すると共に、セラミック管の先端部外表面に触
媒層とこれを覆う保護層とを形成し、大気に接触させた
内表面側の内側電極と被検出気体に接触させた外表面側
の外側電極との間に発生する起電力により被検出気体の
酸素濃度を検出するようにした酸素センサにおいて、触
媒粒子を混在させたγ−アルミナによって前記保護層を
形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 |
|---|---|---|---|
| JP60048195A JPS61207961A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60048195A JPS61207961A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61207961A true JPS61207961A (ja) | 1986-09-16 |
Family
ID=12796600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60048195A Pending JPS61207961A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61207961A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0312162U (ja) * | 1989-06-21 | 1991-02-07 | ||
| JP2002071632A (ja) * | 2000-06-12 | 2002-03-12 | Denso Corp | ガスセンサ素子 |
| US6672137B1 (en) | 1999-10-27 | 2004-01-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Oxygen sensor and manufacturing method of sensor element |
| JP2007108094A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ素子及びガスセンサ並びにそれらの製造方法 |
| WO2008151054A2 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Robert Bosch Gmbh | Thermal shock resistant gas sensor element |
| US8906214B2 (en) | 2003-02-10 | 2014-12-09 | Robert Bosch Gmbh | Contamination-resistant gas sensor element |
| US9297791B2 (en) | 2012-12-20 | 2016-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Gas sensor with thermal shock protection |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5033892A (ja) * | 1973-07-24 | 1975-04-01 | ||
| JPS5761943A (en) * | 1980-07-08 | 1982-04-14 | Nippon Denso Co Ltd | Detector for concentration of oxygen |
| JPS59135361A (ja) * | 1983-01-25 | 1984-08-03 | Fuji Heavy Ind Ltd | 酸素センサ |
-
1985
- 1985-03-13 JP JP60048195A patent/JPS61207961A/ja active Pending
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| JP2002071632A (ja) * | 2000-06-12 | 2002-03-12 | Denso Corp | ガスセンサ素子 |
| US6632338B2 (en) | 2000-06-12 | 2003-10-14 | Denso Corporation | Gas sensing element incorporated in a gas sensor for an internal combustion engine |
| US8906214B2 (en) | 2003-02-10 | 2014-12-09 | Robert Bosch Gmbh | Contamination-resistant gas sensor element |
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| US9297791B2 (en) | 2012-12-20 | 2016-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Gas sensor with thermal shock protection |
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