JPH0713609B2 - 内燃機関の酸素センサ - Google Patents
内燃機関の酸素センサInfo
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- JPH0713609B2 JPH0713609B2 JP62275856A JP27585687A JPH0713609B2 JP H0713609 B2 JPH0713609 B2 JP H0713609B2 JP 62275856 A JP62275856 A JP 62275856A JP 27585687 A JP27585687 A JP 27585687A JP H0713609 B2 JPH0713609 B2 JP H0713609B2
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の排気系に装着して該機関に供給さ
れる混合気の空燃比と密接な関係にある排気中の酸素濃
度を測定し、空燃比フィードバック制御におけるフィー
ドバック信号の供給に用いる酸素センサに関するもので
ある。
れる混合気の空燃比と密接な関係にある排気中の酸素濃
度を測定し、空燃比フィードバック制御におけるフィー
ドバック信号の供給に用いる酸素センサに関するもので
ある。
〈従来の技術〉 従来、この種の酸素センサとしては、先端部を閉塞した
円筒状のジルコニア（ZrO2）に代表される酸素イオン導
電性の濃淡電池用固体電解質の内外表面の各一部に白金
電極を形成し、外表面にさらに白金を蒸着して酸化触媒
層を形成してなるものがよく知られている（実開昭61−
89160号公報参照）。
円筒状のジルコニア（ZrO2）に代表される酸素イオン導
電性の濃淡電池用固体電解質の内外表面の各一部に白金
電極を形成し、外表面にさらに白金を蒸着して酸化触媒
層を形成してなるものがよく知られている（実開昭61−
89160号公報参照）。
かかる酸素センサは、固体電解質の内側空洞に基準空気
として大気が導かれるようにする一方、固体電解質の外
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より起電力を電極間に発生させ
て、排気中の酸素濃度を検出するものである。
として大気が導かれるようにする一方、固体電解質の外
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より起電力を電極間に発生させ
て、排気中の酸素濃度を検出するものである。
なお、白金からなる酸化触媒層は、排気中の一酸化炭素
（CO）や炭化水素（HC）を同じく排気中の酸素（O2）と
結合させ二酸化炭素（CO2）と水蒸気（H2O）に変える酸
化反応を促進し、濃混合気で燃焼させたときにその排気
中に残存する低濃度のO2をCOやHCと良好に反応させて残
存酸素濃度をゼロにし、固体電解質内外の酸素濃度比を
大きくして、大きな起電力を発生させることにより、理
論空燃比を境としてリッチ側とリーン側とで起電力を急
変させ、これにより理論空燃比の検出を容易にしてい
る。
（CO）や炭化水素（HC）を同じく排気中の酸素（O2）と
結合させ二酸化炭素（CO2）と水蒸気（H2O）に変える酸
化反応を促進し、濃混合気で燃焼させたときにその排気
中に残存する低濃度のO2をCOやHCと良好に反応させて残
存酸素濃度をゼロにし、固体電解質内外の酸素濃度比を
大きくして、大きな起電力を発生させることにより、理
論空燃比を境としてリッチ側とリーン側とで起電力を急
変させ、これにより理論空燃比の検出を容易にしてい
る。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の酸素センサにあって
は、排気中の窒素酸化物（NOx）の濃度が高くなると、
排気中の酸素の一部がNOxに変化しているにも拘わら
ず、この酸素を検出できないので、起電力が真の理論空
燃比よりもリーン側で反転するようになり、真の理論空
燃比を検出できないという問題点があった。
は、排気中の窒素酸化物（NOx）の濃度が高くなると、
排気中の酸素の一部がNOxに変化しているにも拘わら
ず、この酸素を検出できないので、起電力が真の理論空
燃比よりもリーン側で反転するようになり、真の理論空
燃比を検出できないという問題点があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、排気中のNO
x濃度に応じて起電力の反転点がリッチ側にシフトして
真の理論空燃比を検出することができ、しかも長期に亘
って検出精度を維持することのできる酸素センサを提供
することを目的とする。
x濃度に応じて起電力の反転点がリッチ側にシフトして
真の理論空燃比を検出することができ、しかも長期に亘
って検出精度を維持することのできる酸素センサを提供
することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明では、白金からなる酸化触媒層の外側
にチタニア（TiO2）にNOx還元触媒としてのロジウム（R
h）を担持させた還元触媒層を設け、また、少なくとも
酸化触媒層と還元触媒層との間に多孔性の金属酸化物か
らなる保護層を設ける構成とする。
にチタニア（TiO2）にNOx還元触媒としてのロジウム（R
h）を担持させた還元触媒層を設け、また、少なくとも
酸化触媒層と還元触媒層との間に多孔性の金属酸化物か
らなる保護層を設ける構成とする。
〈作用〉 上記の構成によれば、ロジウムからなるNOx還元触媒層
はこれに達したNOxをCO,HCと反応させて、酸化触媒層に
達するCO,HCを消費するため、酸化触媒層においてCO,HC
と反応して消費されるO2が減少し、その分だけ固体電解
質に達するO2が増大する。従って、排気中のNOx濃度が
高くなる程、固体電解質の排気側のO2濃度が高くなり、
大気側と排気側のO2濃度差が減少することになって、酸
素センサ出力である起電力の反転点がリッチ側にシフト
して真の理論空燃比にて起電力が反転することになる。
よって、この酸素センサの出力電圧に基づいて空燃比を
フィードバック制御すれば空燃比を真の理論空燃比に制
御することが可能となる。
はこれに達したNOxをCO,HCと反応させて、酸化触媒層に
達するCO,HCを消費するため、酸化触媒層においてCO,HC
と反応して消費されるO2が減少し、その分だけ固体電解
質に達するO2が増大する。従って、排気中のNOx濃度が
高くなる程、固体電解質の排気側のO2濃度が高くなり、
大気側と排気側のO2濃度差が減少することになって、酸
素センサ出力である起電力の反転点がリッチ側にシフト
して真の理論空燃比にて起電力が反転することになる。
よって、この酸素センサの出力電圧に基づいて空燃比を
フィードバック制御すれば空燃比を真の理論空燃比に制
御することが可能となる。
また、多孔性の金属酸化物からなる保護層を少なくとも
酸化触媒層と還元触媒層との間に設けることによって、
排気中に含まれることがある鉛が白金からなる酸化触媒
層に到達する前に多孔性の金属酸化物からなる保護層に
吸着されて白金が侵されることを防止でき、また同じく
排気中の炭化水素も多孔性の金属酸化物からなる保護層
によって白金からなる酸化触媒層への到達を阻まれ、酸
化触媒層上へのカーボン析出を防止し、酸化触媒層と還
元触媒層の剥離を免れることができ、これによって、耐
久性の向上と安定した検出精度を得ることができる。
酸化触媒層と還元触媒層との間に設けることによって、
排気中に含まれることがある鉛が白金からなる酸化触媒
層に到達する前に多孔性の金属酸化物からなる保護層に
吸着されて白金が侵されることを防止でき、また同じく
排気中の炭化水素も多孔性の金属酸化物からなる保護層
によって白金からなる酸化触媒層への到達を阻まれ、酸
化触媒層上へのカーボン析出を防止し、酸化触媒層と還
元触媒層の剥離を免れることができ、これによって、耐
久性の向上と安定した検出精度を得ることができる。
〈実施例〉 以下に本発明の実施例を説明する。
第１図は第１の実施例を示している。先端部を閉塞した
円筒状のジルコニアに代表される酸素イオン導電性の濃
淡電池用固体電解質１の内外表面の各一部に白金電極2,
3を形成し、外表面に白金を蒸着して酸化触媒層４を形
成し、その外表面に、多孔性の金属酸化物としてのアル
ミナ（Al2O3）からなる保護層６を設け、さらにその外
側をチタニアにNOx還元触媒としてのロジウムを担持さ
せた還元触媒層５を形成する。
円筒状のジルコニアに代表される酸素イオン導電性の濃
淡電池用固体電解質１の内外表面の各一部に白金電極2,
3を形成し、外表面に白金を蒸着して酸化触媒層４を形
成し、その外表面に、多孔性の金属酸化物としてのアル
ミナ（Al2O3）からなる保護層６を設け、さらにその外
側をチタニアにNOx還元触媒としてのロジウムを担持さ
せた還元触媒層５を形成する。
これによれば、ロジウムからなるNOx還元触媒層５はこ
れに達したNOxをCO,HCと反応させて、酸化触媒層４に達
するCO,HCを消費するため、酸化触媒層４においてCO,HC
と反応して消費されるO2が減少し、その分だけ固体電解
質１に達するO2が増大する。従って、排気中のNOx濃度
が高くなる程、固体電解質１の排気側のO2濃度が高くな
り、大気側と排気側のO2濃度差が減少することになっ
て、第３図の起電力特性曲線に示すように、酸素センサ
出力である起電力の反転点がリッチ側にシフトして図示
破線の如く真の理論空燃比にて起電力が反転することに
なる。よって、この酸素センサの出力電圧に基づいて空
燃比をフィードバック制御すれば空燃比を真の理論空燃
比に制御することが可能となる。
れに達したNOxをCO,HCと反応させて、酸化触媒層４に達
するCO,HCを消費するため、酸化触媒層４においてCO,HC
と反応して消費されるO2が減少し、その分だけ固体電解
質１に達するO2が増大する。従って、排気中のNOx濃度
が高くなる程、固体電解質１の排気側のO2濃度が高くな
り、大気側と排気側のO2濃度差が減少することになっ
て、第３図の起電力特性曲線に示すように、酸素センサ
出力である起電力の反転点がリッチ側にシフトして図示
破線の如く真の理論空燃比にて起電力が反転することに
なる。よって、この酸素センサの出力電圧に基づいて空
燃比をフィードバック制御すれば空燃比を真の理論空燃
比に制御することが可能となる。
また、排気中の鉛が白金からなる酸化触媒層４に到達す
る前にアルミナ保護層６により吸着されて白金が侵され
ることを防止でき、また炭化水素もアルミナ保護層６に
よって白金触媒層４への到達を阻まれ、白金からなる酸
化触媒層４上へのカーボン析出を防止することができ
る。なお、アルミナ保護層を設けたものとそうでないも
のとの走行距離による性能比較では、第４図に示すよう
に、保護層ありのものは理論空燃比検出点の変化量Δλ
が小さく、はるかに耐久性が向上したことがわかる。
る前にアルミナ保護層６により吸着されて白金が侵され
ることを防止でき、また炭化水素もアルミナ保護層６に
よって白金触媒層４への到達を阻まれ、白金からなる酸
化触媒層４上へのカーボン析出を防止することができ
る。なお、アルミナ保護層を設けたものとそうでないも
のとの走行距離による性能比較では、第４図に示すよう
に、保護層ありのものは理論空燃比検出点の変化量Δλ
が小さく、はるかに耐久性が向上したことがわかる。
第２図に示す第２の実施例は、アルミナ保護層６を酸化
触媒層４と還元触媒層５との間と還元触媒層６のさらに
外側の両方に設けた場合であり、このようにしても同様
の効果が得られる。
触媒層４と還元触媒層５との間と還元触媒層６のさらに
外側の両方に設けた場合であり、このようにしても同様
の効果が得られる。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、排気側の面に、
白金からなる酸化触媒層を形成すると共に、その外側に
チタニアにNOx還元触媒としてのロジウムを担持させた
還元触媒層を形成したので、排気中のNOx濃度に応じて
起電力の反転点がリッチ側にシフトして真の理論空燃比
を検出することができる。また、多孔性の金属酸化物か
らなる保護層を少なくとも酸化触媒層と還元触媒層との
間に設けるので、排気中の鉛が白金からなる酸化触媒層
に到達する前に多孔性の金属酸化物からなる保護層によ
り吸着され、白金が侵されることを防止でき、また炭化
水素も多孔性の金属酸化物からなる保護層によって白金
からなる酸化触媒層への到達を阻まれ、酸化触媒層上へ
のカーボン析出を防止することができ、これによって、
耐久性の向上と安定した検出精度を得ることができる。
白金からなる酸化触媒層を形成すると共に、その外側に
チタニアにNOx還元触媒としてのロジウムを担持させた
還元触媒層を形成したので、排気中のNOx濃度に応じて
起電力の反転点がリッチ側にシフトして真の理論空燃比
を検出することができる。また、多孔性の金属酸化物か
らなる保護層を少なくとも酸化触媒層と還元触媒層との
間に設けるので、排気中の鉛が白金からなる酸化触媒層
に到達する前に多孔性の金属酸化物からなる保護層によ
り吸着され、白金が侵されることを防止でき、また炭化
水素も多孔性の金属酸化物からなる保護層によって白金
からなる酸化触媒層への到達を阻まれ、酸化触媒層上へ
のカーボン析出を防止することができ、これによって、
耐久性の向上と安定した検出精度を得ることができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す酸素センサの断面
図、第２図は第２の実施例を示す酸素センサの断面図、
第３図は酸素センサの起電力特性図、第４図はアルミナ
からなる保護層を設けた場合とそうでない場合の走行距
離による耐久性比較を示す図である。 １……固体電解質、2,3……電極、４……酸化触媒層、
５……還元触媒層、６……アルミナ保護層
図、第２図は第２の実施例を示す酸素センサの断面図、
第３図は酸素センサの起電力特性図、第４図はアルミナ
からなる保護層を設けた場合とそうでない場合の走行距
離による耐久性比較を示す図である。 １……固体電解質、2,3……電極、４……酸化触媒層、
５……還元触媒層、６……アルミナ保護層
Claims (1)
- 【請求項１】酸素イオン導電性を有する濃淡電池用固体
電解質の両面にそれぞれ電極を形成し、一方の面を基準
空気側に配し、他方の面を排気中に配して、排気中の酸
素濃度を介して機関に吸入される混合気の空燃比を検出
する内燃機関の酸素センサにおいて、 排気側の面に、白金からなる酸素触媒層を形成すると共
に、その外側にチタニアに窒素酸化物還元触媒としての
ロジウムを担持させた還元触媒層を形成し、また、少な
くとも前記酸化触媒層と還元触媒層との間に多孔性の金
属酸化物からなる保護層を設けたことを特徴とする内燃
機関の酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62275856A JPH0713609B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 内燃機関の酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62275856A JPH0713609B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 内燃機関の酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119755A JPH01119755A (ja) | 1989-05-11 |
| JPH0713609B2 true JPH0713609B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=17561384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62275856A Expired - Lifetime JPH0713609B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 内燃機関の酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713609B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0344659U (ja) * | 1989-09-07 | 1991-04-25 | ||
| US6117393A (en) * | 1997-01-16 | 2000-09-12 | Cts Corporation | Multilayered gas sensor |
| US5779980A (en) * | 1997-01-16 | 1998-07-14 | Cts Corporation | Gas sensor having a compounded catalytic structure |
| JP5394796B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2014-01-22 | トヨタ自動車株式会社 | 連続鋳造用ホットトップ及び連続鋳造方法 |
| JP6880179B2 (ja) * | 2017-12-28 | 2021-06-02 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子およびガスセンサ |
| JP7114701B2 (ja) | 2018-12-28 | 2022-08-08 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子およびガスセンサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51126890A (en) * | 1975-04-25 | 1976-11-05 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio detector |
| JPS61241657A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-27 | Nissan Motor Co Ltd | 酸素センサ素子 |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62275856A patent/JPH0713609B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01119755A (ja) | 1989-05-11 |
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