JPS6214055A - 酸素センサ - Google Patents

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。

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。

〈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）。

すなわち、先端部を閉塞した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ
□）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（ＰＬ）ペーストを塗布した後、セラミッ
ク管ｌ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＋ｚｏ□−ＣＯ。

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Ｏ！をＣＯと良好に反応させて、Ｏ
１濃度をゼロにし、セラミック管１内外の０！濃度比を
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ｏ２が
あまり、セラミック管１内外の０２濃度比は小さく、殆
ど電圧を発生しない。このようにして、第４図中実線で
示すように空燃比λが１．０１付近において起電力が急
激に１■とＯＶとの間を変化するように形成する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、かかる従来の酸素センサを備えた内燃機関に
おいて、鉛を多く含んだガソリンいわゆる有鉛ガソリン
を使用すると排気中に含まれる鉛成分が保！！！Ｎ５を
浸透して触媒層４の表面を覆うといういわゆる被毒現象
が発生する。この現象が進行すると、第４図中破線で示
すように起電力が１ＶとＯＶとの間において空燃比λの
変化に対して緩慢に変化するため酸素センサの出力に基
づく内燃機関の空燃比制御に狂いが発生するという問題
があった。また、触媒層４によるＣＯと０２との反応が
充分に促進されず起電力の立ち上がりに遅れが生じ、も
って酸素センサの出力電圧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が生じるという問題があ
った。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、有
鉛ガソリンを使用しても長期間出力特性が変化しない酸
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、本発明は触媒層を覆う保護層を、多孔質性の
第１γ−アルミナ層と、該Ｔ−アルミナ層を覆う多孔質
性の第２１−アルミナ層と、を少なくとも含んで形成し
、第１及び第２Ｔ−アルミナ層の一方に触媒を混入させ
る。

く作用〉 このようにして、第１及び第２１−アルミナ層により鉛
を捕集して鉛が触媒層の表面を被毒するのを抑制し出力
特性の経時変化を抑制すると共に被検出気体を多孔質性
を有する第１及び第２１−アルミナ層を介して触媒層に
到達させて応答遅れを抑制するようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
。

図において、酸化ジルコニウムを主成分とする閉塞先端
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及び外側電橋を被膜する。

また、外表面には白金を蒸着して触媒層１４を形成し、
さらに触媒Ｊｉ１４はマグネシウムスピネル等の保護層
１５により被覆されている。

ここで、保護層１５の厚みは約１００μに形成されてい
る。

かかる従来例と同様な構成において、本実施例では前記
保護層１５を、比表面積が大きな（１００ｍ”７ｇ以上
）多孔質性を有する第１Ｔ−アルミナ（ＡＺＺＯｌ）層
１６により被覆する。また第１γ−アルミナ層１６を、
触媒としての白金が混入され前記と同様に比表面積が大
きな多孔質性を有する第２γ−アルミナ層１７により被
覆する。第１γ−アルミナ層１６の厚みは２００μに第
２１−アルミナ層１７の厚みは５０μに形成されている
。

ここでは、保護層１５と第１及び第２γ−アルミナ層１
６．１７により保護層が形成される。

かかる構成によれば、機関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は比表面積の大きな第
１及び第２γ−アルミナ層１６．１７により吸着される
ので、触媒層１４が鉛により被毒されるのを抑制できる
。また、第１及び第２γ−アルミナ層１６．１７が多孔
質性を有するので、被検出気体としての排気は第１及び
第２１−アルミナ層１６．１７と保護層１５とを介して
触媒層１４に到達する。これらの結果、従来例と同様に
触媒層１４においてＣＯ＋　’Ａ　Ｏｚ→ｃｏ２の反応
が促進されるため、第２図に示すように有鉛ガソリンを
長時間使用した後にも起電力は鉛被前曲と略同様に変化
する。したがって、有鉛ガソリンを長時間使用しても酸
素センサの出力に基づく内燃機関の空燃比制御を高制度
でかつ応答性良く行うことができる。

また、第１及び第２Ｔ−アルミナ層１６．１７を設けた
ことにより排気の流れが規制され分子直径の大きな０２
に較べて分子直径の小さなＣＯが多量に触媒層１４が導
入され排気中の酸素４度を実際値より低く検出する。こ
れにより、起電力がｌ■と０■とに急激に変化する位置
が空燃比λのリッチ側に移動するが、第２１−アルミナ
層１７に白金を混入させたので、白金によりＣＯが０２
と所定量反応するため、その分触煤層１４に到達する酸
素の濃度を排気中の酸素１度に近づけることができ、排
気中の実際の酸素ン；度を正確に検出できる。

尚、本実施例では、保護層１５を設けたが、第１及び第
２１−アルミナ層１６．１７のみにより保護層を形成し
てもよい。また、触媒としては白金の代わりにパラジウ
ム、ロジウム等を用いてもよい。

また、第１γ−アルミナ層１６にのみ触媒を混入させて
もよい。

（発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、触媒層を覆う保護層を
、多孔質性の第１Ｔ−アルミナ層と該第１１−アルミナ
層を覆う多孔質性の第２１−アルミナ層とを少なくとも
含んで形成すると共に一方のγ−アルミナ層に触媒を混
入させたので、有鉛ガソリンを長期間使用しても酸素セ
ンサの出力特性が変化せず、空燃比制御を高制度でかつ
応答性良く行なえると共に排気中の実際の酸素／農度を
正確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第２図は
本発明の詳細な説明するための図、第３図は酸素センサ
の従来例を示す断面図、第４図は従来例を説明するため
の図である。 １１・・・セラミック管　　１２・・・内側電極　　１
３・・・外側電極　　１４・・・触媒Ｎ　　　１５・・
・保護Ｉｌｌ　　　１６・・・第１１−アルミナ層　　
１７・・・第２γ−アルミナ層特許出願人　日本電子機
器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第１図 空燃比λ 空撚比λ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端部を閉塞したセラミック管の内外表面に電極を夫々
   形成すると共に、セラミック管の先端部外表面に触媒層
   と該触媒層を覆う保護層とを形成し、前記両電極間に発
   生する起電力により被検出気体の酸素濃度を検出する酸
   素センサにおいて、前記保護層を、多孔質性の第１γ−
   アルミナ層と、該第１γ−アルミナ層を覆う多孔質性の
   第２γ−アルミナ層と、を少なくとも含んで形成し、前
   記第１及び第２γ−アルミナ層の一方に触媒を混入させ
   たことを特徴とする酸素センサ。