JPS6280552A - 内燃機関用酸素センサ - Google Patents
内燃機関用酸素センサInfo
- Publication number
- JPS6280552A JPS6280552A JP60219213A JP21921385A JPS6280552A JP S6280552 A JPS6280552 A JP S6280552A JP 60219213 A JP60219213 A JP 60219213A JP 21921385 A JP21921385 A JP 21921385A JP S6280552 A JPS6280552 A JP S6280552A
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- Japan
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- solid electrolyte
- oxygen concentration
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- Pending
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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
- G01N27/26—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
- G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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、酸素センサに関し、特に内燃機関の排気管に
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提供などに用い
るものに関する。
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提供などに用い
るものに関する。
〈従来の技術〉
従来、この種の酸素センサとして、酸素濃度の高い領域
（空燃比リーン領域）から低い領域（空燃比リッチ領域
）まで広範囲に測定できるものが、例えばＳＡＥ ｐａ
ｐｅｒ ８５０３７８において示されである。
（空燃比リーン領域）から低い領域（空燃比リッチ領域
）まで広範囲に測定できるものが、例えばＳＡＥ ｐａ
ｐｅｒ ８５０３７８において示されである。
かかる酸素センサとしては例えば第３図に示すようなも
のがある（特願昭６０−１６７４４０号参照）。
のがある（特願昭６０−１６７４４０号参照）。
図において、酸素センサは、例えば白金で構成された加
熱ヒータ４１を埋設したアルミナ等からなる基板４２上
に、一対の白金からなる測定電極４３゜４４を並設し、
これら測定電極４３．４４上に酸素濃度に応じて抵抗値
が変化するチタニア或いは酸化コバルト等の酸化物半導
体４５を印刷して形成される酸素濃度検出部４６を有す
る。また、ジルコニア等からなる酸素イオン伝導性の固
体電解質４７の両面に一対の白金からなるポンプ電極４
８．４９を設けて形成される酸素ポンプ部５０を有して
いる。
熱ヒータ４１を埋設したアルミナ等からなる基板４２上
に、一対の白金からなる測定電極４３゜４４を並設し、
これら測定電極４３．４４上に酸素濃度に応じて抵抗値
が変化するチタニア或いは酸化コバルト等の酸化物半導
体４５を印刷して形成される酸素濃度検出部４６を有す
る。また、ジルコニア等からなる酸素イオン伝導性の固
体電解質４７の両面に一対の白金からなるポンプ電極４
８．４９を設けて形成される酸素ポンプ部５０を有して
いる。
そして、該酸素ポンプ部５０を、熱伝導性の良好な例え
ばアルミナで枠状に形成したスペーサ５１を介して酸素
濃度検出部４６の上方に積層して、酸素濃度検出部４６
と酸素ポンプ部５０との間に密閉された間隙部５２が設
けられ、かつ、この間隙部５２に機関排気を導入するた
めの導入孔５３が酸素ポンプ部５０の固体電解質４７に
形成されている。尚、前記スペーサ５１の外周にはガラ
ス製の接着剤５５が充填され、間隙部５２の密閉性を確
保すると共に、基板４２及びスペーサ５１と固体電解質
４７とを接着固定するようにしである。ここで、スペー
サ５１と基板４２とは同時焼成して結合されるため、間
隙部５２の密閉性はスペーサ５１と固体電解質４７とを
接着することによって確保されるものである。
ばアルミナで枠状に形成したスペーサ５１を介して酸素
濃度検出部４６の上方に積層して、酸素濃度検出部４６
と酸素ポンプ部５０との間に密閉された間隙部５２が設
けられ、かつ、この間隙部５２に機関排気を導入するた
めの導入孔５３が酸素ポンプ部５０の固体電解質４７に
形成されている。尚、前記スペーサ５１の外周にはガラ
ス製の接着剤５５が充填され、間隙部５２の密閉性を確
保すると共に、基板４２及びスペーサ５１と固体電解質
４７とを接着固定するようにしである。ここで、スペー
サ５１と基板４２とは同時焼成して結合されるため、間
隙部５２の密閉性はスペーサ５１と固体電解質４７とを
接着することによって確保されるものである。
かかる構成によれば、間隙部５２内の酸素量の変化に応
じて酸化物半導体４５の抵抗値が変化することから、こ
の抵抗値変化に基づいて間隙部５２内の雰囲気を検出し
、この検出結果に応じて間隙部５２内の雰囲気を一定（
例えば理論空燃比）に保つように酸素ポンプ部５０に流
す電流量を制御し、その時の電流量から排気中の酸素濃
度が検出できる。
じて酸化物半導体４５の抵抗値が変化することから、こ
の抵抗値変化に基づいて間隙部５２内の雰囲気を検出し
、この検出結果に応じて間隙部５２内の雰囲気を一定（
例えば理論空燃比）に保つように酸素ポンプ部５０に流
す電流量を制御し、その時の電流量から排気中の酸素濃
度が検出できる。
例えば、排気中の酸素４度の高いリーン領域での空燃比
を検出する場合には、外側のポンプ電極４８を陽極、間
隙部５２側のポンプ電極４９を陰極にして電圧を印加す
る。すると、電流に比例した酸素（酸素イオン０２−）
が間隙部５２内から外側に汲み出される。そして、印加
電圧が所定値以上になると、流れる電流は限界値に達し
、この限界電流値を測定することにより排気中の酸素濃
度、言い換えれば空燃比を検出できる。逆に、ポンプ電
極４８を陰極、ポンプ電極４９を陽極にして間隙部５２
内に酸素を汲み入れるようにすれば、排気中の酸素濃度
の低い空燃比リッチ領域での検出ができる。
を検出する場合には、外側のポンプ電極４８を陽極、間
隙部５２側のポンプ電極４９を陰極にして電圧を印加す
る。すると、電流に比例した酸素（酸素イオン０２−）
が間隙部５２内から外側に汲み出される。そして、印加
電圧が所定値以上になると、流れる電流は限界値に達し
、この限界電流値を測定することにより排気中の酸素濃
度、言い換えれば空燃比を検出できる。逆に、ポンプ電
極４８を陰極、ポンプ電極４９を陽極にして間隙部５２
内に酸素を汲み入れるようにすれば、排気中の酸素濃度
の低い空燃比リッチ領域での検出ができる。
このようにして、上記内燃機関用酸素センサは、広範囲
な酸素濃度領域で測定することができ、広域空燃比セン
サーとも呼ばれるものである。
な酸素濃度領域で測定することができ、広域空燃比セン
サーとも呼ばれるものである。
〈発明が解決しようとする問題点）
ところで、かかる内燃機関用酸素センサにおいては、間
隙部５２を形成するスペーサ５１の外周面と固体電解質
４７及び基板４２とによって囲まれるコの字状の間隙に
前記のようにガラス製の接着剤５５を充填して、間隙部
５２の密閉性を確保すると共に、固体電解質４７と基板
４２とを接着固定していた。
隙部５２を形成するスペーサ５１の外周面と固体電解質
４７及び基板４２とによって囲まれるコの字状の間隙に
前記のようにガラス製の接着剤５５を充填して、間隙部
５２の密閉性を確保すると共に、固体電解質４７と基板
４２とを接着固定していた。
このため、固体電解質４７と基板４２との熱膨張率差に
より温度サイクルで接着剤５５．固体電解質４７及び基
板４２にひび割れが発生することがあり、これにより酸
素イオンの伝導性が変化したり間隙部の密閉性が損なわ
れて、酸素濃度検出の特性不良が生じるという惧れがあ
った。
より温度サイクルで接着剤５５．固体電解質４７及び基
板４２にひび割れが発生することがあり、これにより酸
素イオンの伝導性が変化したり間隙部の密閉性が損なわ
れて、酸素濃度検出の特性不良が生じるという惧れがあ
った。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、温度サ
イクルによって酸素センサの特性不良が発生することを
防止して、長期に亘って安定した酸素濃度検出が行える
内燃機関用酸素センサを提供することを目的とする。
イクルによって酸素センサの特性不良が発生することを
防止して、長期に亘って安定した酸素濃度検出が行える
内燃機関用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〉
そのため本発明では、スペーサと固体電解質との接合面
をすり合わせて密着面を形成し、かつ、基板及び固体電
解質の基端を固定部材により一体的に挟持するようにす
る。
をすり合わせて密着面を形成し、かつ、基板及び固体電
解質の基端を固定部材により一体的に挟持するようにす
る。
く作用〉
かかる構成によると、スペーサと基板とは同時焼成され
て結合されるものであるから、間隙部の密閉性がスペー
サと固体電解質との接合面のすり合わせによって確保で
き、かつ、固定部材により基板及び固体電解質が保持さ
れるため、接着剤を廃止することが可能となる。従って
、熱膨張に対する自由度が増し、間隙部の密閉性を確保
しつつ基板及び固体電解質のひび割れが防止される。
て結合されるものであるから、間隙部の密閉性がスペー
サと固体電解質との接合面のすり合わせによって確保で
き、かつ、固定部材により基板及び固体電解質が保持さ
れるため、接着剤を廃止することが可能となる。従って
、熱膨張に対する自由度が増し、間隙部の密閉性を確保
しつつ基板及び固体電解質のひび割れが防止される。
〈実施例〉
以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。尚
、従来例と同一要素には同一符号を付して説明を省略す
る。
、従来例と同一要素には同一符号を付して説明を省略す
る。
第１図に本実施例における内燃機関用酸素センサのセン
サ素子部２１を示す。
サ素子部２１を示す。
図に示すように、酸素ポンプ部５ｏを構成する固体重解
質４７とスペーサ５１との接合面を研磨して密着面６０
を形成する。
質４７とスペーサ５１との接合面を研磨して密着面６０
を形成する。
そして、かかる密着面６０によってスペーサ５１と酸素
ポンプ部５０とを密着積層させたセンサ素子部２１を、
第２図の全体断面図に示すようにその中間部で２つのワ
ッシャ２２．２３及びガラスＭ２４を介してホルダ２５
によって保持する。前記ホルダ２５先端側外周には、ス
リット２６ａを有するプロテクタ２６がセンサ素子部２
１先端部を覆うようにして嵌合し、またホルダ２５基端
側外周は、円筒状のアウタキャンプ２７に嵌合挟持され
ている。
ポンプ部５０とを密着積層させたセンサ素子部２１を、
第２図の全体断面図に示すようにその中間部で２つのワ
ッシャ２２．２３及びガラスＭ２４を介してホルダ２５
によって保持する。前記ホルダ２５先端側外周には、ス
リット２６ａを有するプロテクタ２６がセンサ素子部２
１先端部を覆うようにして嵌合し、またホルダ２５基端
側外周は、円筒状のアウタキャンプ２７に嵌合挟持され
ている。
センサ素子部２１の基端部は、ガラス層２８を介して円
筒状のインナキャンプ２９によって保持されており、セ
ンサ素子部２１の測定電極４３．４４、ポンプ電極４８
．４９及びヒータ４１に接続する電極端子部３０がそれ
ぞれリードプレート３１を介してリードハ−ネス３２と
電気的に接続されている。尚、３３はリードプレート３
１とリードハーネス３２との接続部３４を保護するグロ
メット、３５はガスケツｌ−ホルダである。
筒状のインナキャンプ２９によって保持されており、セ
ンサ素子部２１の測定電極４３．４４、ポンプ電極４８
．４９及びヒータ４１に接続する電極端子部３０がそれ
ぞれリードプレート３１を介してリードハ−ネス３２と
電気的に接続されている。尚、３３はリードプレート３
１とリードハーネス３２との接続部３４を保護するグロ
メット、３５はガスケツｌ−ホルダである。
このように、センサ素子部２１はその基端部が組み立て
時に固定部材としてのワッシャ２２．２３．ガラス層２
４．２８等によって固定保持される。このため、固体電
解質４７が枠状のスペーサ５１側に押し付けられて、ス
ペーサ５１と基板とは同時焼成によって結合されるので
、前記密着面６０によってスペーサ５１の内側に密閉さ
れた間隙部５２を形成する。
時に固定部材としてのワッシャ２２．２３．ガラス層２
４．２８等によって固定保持される。このため、固体電
解質４７が枠状のスペーサ５１側に押し付けられて、ス
ペーサ５１と基板とは同時焼成によって結合されるので
、前記密着面６０によってスペーサ５１の内側に密閉さ
れた間隙部５２を形成する。
かかる酸素センサによると、従来のように枠状のスペー
サ５１の外周に接着剤を充填する必要がないため、固体
電解質４７及び基板４２の熱膨張に対する自由度が増し
、温度サイクルによってひび割れを発生することが防止
できる。従って、間隙部５２の密閉性が確保されると共
に、酸素イオンの伝轟性が一定に保たれ、長期に亘って
安定した酸素濃度の検出ができる。
サ５１の外周に接着剤を充填する必要がないため、固体
電解質４７及び基板４２の熱膨張に対する自由度が増し
、温度サイクルによってひび割れを発生することが防止
できる。従って、間隙部５２の密閉性が確保されると共
に、酸素イオンの伝轟性が一定に保たれ、長期に亘って
安定した酸素濃度の検出ができる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によると、スペーサと固体
電解質との接合面をすり合わせて密着面を形成し、かつ
、基板及び固体電解質の基端側を固定部材により一体的
に挟持したことにより、従来スペーサの外周に充填され
ていた接着剤を廃止することが可能となり、温度サイク
ルによる基板及び固体電解質のひび割れや間隙部の密閉
不良を防止できる。
電解質との接合面をすり合わせて密着面を形成し、かつ
、基板及び固体電解質の基端側を固定部材により一体的
に挟持したことにより、従来スペーサの外周に充填され
ていた接着剤を廃止することが可能となり、温度サイク
ルによる基板及び固体電解質のひび割れや間隙部の密閉
不良を防止できる。
従って、温度サイクルによって酸素センサの特性不良が
発生することが防がれ、長期に亘って安定した酸素濃度
検出が行える内燃機関用酸素センサを提供することがで
きる。
発生することが防がれ、長期に亘って安定した酸素濃度
検出が行える内燃機関用酸素センサを提供することがで
きる。
第１図は本発明の実施例のセンサ素子部を示す断面図、
第２図は同上実施例を示す全体断面図、第３図は従来例
のセンサ素子部を示す断面図である。 ２１・・・センサ素子部 ２２．２３・・・ワッシャ
２４、２８・・・ガラス層 ２５・・・ホルダ ４
２・・・基板４３、４４・・・測定電極 ４５・・・
酸化物半導体 ４６・・・酸素濃度検出部 ４７・
・・固体電解質 ４８．４９・・・ポンプ電極 ５
０・・・酸素ポンプ部 ５１・・・スペーサ ５２
・・・間隙部 ５３・・・導入孔 ６０・・・密着
面特許出願人 日本電子機器株式会社 代理人 弁理士 笹 島 冨二雄 第１図 第３図
第２図は同上実施例を示す全体断面図、第３図は従来例
のセンサ素子部を示す断面図である。 ２１・・・センサ素子部 ２２．２３・・・ワッシャ
２４、２８・・・ガラス層 ２５・・・ホルダ ４
２・・・基板４３、４４・・・測定電極 ４５・・・
酸化物半導体 ４６・・・酸素濃度検出部 ４７・
・・固体電解質 ４８．４９・・・ポンプ電極 ５
０・・・酸素ポンプ部 ５１・・・スペーサ ５２
・・・間隙部 ５３・・・導入孔 ６０・・・密着
面特許出願人 日本電子機器株式会社 代理人 弁理士 笹 島 冨二雄 第１図 第３図
Claims (1)
- 加熱ヒータを装着した基板上に一対の測定電極を並設し
、該一対の測定電極上に酸素濃度に応じて抵抗値が変化
する酸化物半導体を積層して酸素濃度検出部を形成する
と共に、酸素イオン伝導性の固体電解質の両面に一対の
ポンプ電極を設けて形成される酸素ポンプ部を前記基板
と同時焼成される枠状のスペーサを介して前記酸素濃度
検出部上方に設け、かつ酸素濃度検出部と酸素ポンプ部
との間に形成される間隙部に機関排気を導入する導入孔
を前記固体電解質に形成してなる内燃機関用酸素センサ
において、前記スペーサと固体電解質との接合面をすり
合わせて密着面を形成し、かつ、基板及び固体電解質の
基端を固定部材により一体的に挟持したことを特徴とす
る内燃機関用酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219213A JPS6280552A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 内燃機関用酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219213A JPS6280552A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 内燃機関用酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6280552A true JPS6280552A (ja) | 1987-04-14 |
Family
ID=16731976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60219213A Pending JPS6280552A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 内燃機関用酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6280552A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01259252A (ja) * | 1988-04-09 | 1989-10-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| JPH11248674A (ja) * | 1998-02-26 | 1999-09-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2014519042A (ja) * | 2011-06-08 | 2014-08-07 | アルファ モス エス．アー． | 多階層構造を有する化学抵抗器型ガス・センサ |
-
1985
- 1985-10-03 JP JP60219213A patent/JPS6280552A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01259252A (ja) * | 1988-04-09 | 1989-10-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| JPH11248674A (ja) * | 1998-02-26 | 1999-09-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2014519042A (ja) * | 2011-06-08 | 2014-08-07 | アルファ モス エス．アー． | 多階層構造を有する化学抵抗器型ガス・センサ |
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