JPH0760143B2 - Oxygen concentration sensor - Google Patents
Oxygen concentration sensorInfo
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- JPH0760143B2 JPH0760143B2 JP61110374A JP11037486A JPH0760143B2 JP H0760143 B2 JPH0760143 B2 JP H0760143B2 JP 61110374 A JP61110374 A JP 61110374A JP 11037486 A JP11037486 A JP 11037486A JP H0760143 B2 JPH0760143 B2 JP H0760143B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関例えば自動車用エンジンの空燃比を
広い領域で検出することのできる酸素濃度センサに関す
るものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oxygen concentration sensor capable of detecting an air-fuel ratio of an internal combustion engine such as an automobile engine in a wide range.
〔従来の技術〕 自動車用エンジンの空燃比制御システムに用いられる酸
素濃度センサは、理論空燃比（A/F＝14.6）近傍におけ
るセンサの発生電圧変化を利用しており、主として三元
触媒を用いた排気ガス浄化システムを対象として実用化
されている。[Prior Art] An oxygen concentration sensor used in an air-fuel ratio control system for an automobile engine uses a change in voltage generated by the sensor in the vicinity of a theoretical air-fuel ratio (A / F = 14.6). It has been put to practical use for the exhaust gas purification system that was used.
従来より実用化されている酸素濃度センサは、いわゆる
濃淡電池型のもので、これは、酸素イオン透過性固体電
解質からなる一端が閉止した筒体の内外表面に電極層を
設け、筒体内部に大気等の標準ガスを有する酸素濃度セ
ンサ素子の外表面に排気ガスを接触させ、標準ガスと排
気ガスとの酸素濃度差により前記内外電極間に発生する
電位差を起電力として取出し、この起電力の急激な変化
を測定することにより理論空燃比を検知するものであ
る。しかしながら、この酸素濃淡電池型酸素濃度センサ
は、理論空燃比近傍を精度良く検知することができる
が、それ以外の酸素濃度領域を検知することができなか
った。近年、自動車の低燃費化という社会的要請に応
じ、エンジンを改良し特定条件において理論空燃比より
酸素過剰側（リーン側）で運転するシステムが検討され
ているが、上記濃淡電池型酸素濃度センサでは、このシ
ステムに使用することは不適当であった。The oxygen concentration sensor that has been practically used in the past is a so-called concentration battery type sensor, which is provided with electrode layers on the inner and outer surfaces of a cylinder made of an oxygen-ion permeable solid electrolyte and closed at one end. The exhaust gas is brought into contact with the outer surface of the oxygen concentration sensor element having a standard gas such as the atmosphere, and the potential difference generated between the inner and outer electrodes due to the oxygen concentration difference between the standard gas and the exhaust gas is taken out as an electromotive force. The stoichiometric air-fuel ratio is detected by measuring a rapid change. However, although this oxygen concentration battery type oxygen concentration sensor can accurately detect the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, it cannot detect the oxygen concentration region other than that. In recent years, in response to the social demand for low fuel consumption of automobiles, a system in which the engine is improved and operated on the oxygen excess side (lean side) of the theoretical air-fuel ratio under specific conditions has been studied. Then, it was unsuitable to use for this system.
一方、排気ガスの酸素濃度を低い領域から高い領域にわ
たって連続的に検知することのできる、いわゆるリーン
ミクスチャセンサが開発されている。このリーンミクス
チャセンサは、酸素イオン透過性固体電解質からなる基
板両面に電極層をそれぞれ設け、少なくとも一方の電極
層を無機材料で被覆してなるセンサ素子部を排気ガスと
接触するようにして排気管に取付け、前記両極に定電圧
を印加すると、排気ガス中の酸素濃度に応じて両極間に
限界電流が流れるので、この限界電流の変化を測定する
ことにより自動車エンジンの空燃比を検知することがで
きる。しかし、このリーンミクスチャセンサは、理論空
燃比以上の、すなわち酸素過剰側空燃比を検出すること
ができるだけである。On the other hand, a so-called lean mixture sensor has been developed which can continuously detect the oxygen concentration of exhaust gas from a low region to a high region. In this lean mixture sensor, electrode layers are provided on both sides of a substrate made of an oxygen-ion permeable solid electrolyte, and at least one of the electrode layers is covered with an inorganic material so that the sensor element portion comes into contact with exhaust gas and an exhaust pipe. When a constant voltage is applied to both electrodes, a limiting current flows between the electrodes according to the oxygen concentration in the exhaust gas, so it is possible to detect the air-fuel ratio of the automobile engine by measuring the change in this limiting current. it can. However, this lean mixture sensor can only detect an air-fuel ratio above the stoichiometric air-fuel ratio, that is, on the oxygen-excess side.
上記欠点を解決するため、本発明者らは濃淡電池型酸素
濃度センサとリーンミクスチャセンサとを組合わせるこ
とにより、１本の素子だけでエンジンの理論空燃比近傍
は勿論、リーン側空燃比をも精度良く連続して検出する
ことができる酸素濃度センサを提案した（特許公開公報
昭58−158553号）。In order to solve the above-mentioned drawbacks, the present inventors combined a concentration cell type oxygen concentration sensor and a lean mixture sensor to obtain a lean side air-fuel ratio as well as the vicinity of the theoretical air-fuel ratio of an engine with only one element. We have proposed an oxygen concentration sensor that can detect accurately and continuously (Patent Publication No. 58-158553).
この酸素濃度センサは、酸素イオン透過性固体電解質か
らなる一端が閉じた筒状素子本体と、該素子本体内表面
及び外表面に設けられた内側電極及び外側電極と、少な
くとも前記外側電極を被覆する無機材料層とからなる酸
素センサ素子と、 前記素子外表面に接触する排気ガスが理論空燃比近傍で
排出されるものであるときは、該排気ガスと前記素子内
部に導入された酸素濃度既知の標準ガスとの酸素濃度差
により前記内側電極と外側電極間に生ずる起電力の変化
を検知し、前記素子外表面に接触する排気ガスが理論空
燃比より酸素過剰領域で排出されるものであるときは、
前記内外両電極に定電圧を印加してこれら内外両電極間
に流れる電流の変化を検知する回路と、からなるもので
ある。This oxygen concentration sensor covers a cylindrical element body made of an oxygen ion permeable solid electrolyte and having one end closed, inner electrodes and outer electrodes provided on the inner surface and outer surface of the element body, and at least the outer electrode. When the oxygen sensor element comprising an inorganic material layer and the exhaust gas contacting the outer surface of the element are exhausted in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas and the oxygen concentration introduced into the element are known. When the change in electromotive force generated between the inner electrode and the outer electrode due to the difference in oxygen concentration from the standard gas is detected, and the exhaust gas contacting the outer surface of the element is discharged in an oxygen excess region from the theoretical air-fuel ratio. Is
A circuit for applying a constant voltage to both the inner and outer electrodes and detecting a change in current flowing between the inner and outer electrodes.
上記酸素濃度センサ１つのセンサ素子をエンジンの運転
条件に応じて濃淡電池型酸素濃度センサとリーンミクス
チャセンサとに使い分けるものであるが、濃淡電池型酸
素濃度センサとしての使用からリーンミクスチャセンサ
としての使用に切替える時又はその逆に切替える時に0.
1〜１秒程度の出力の応答遅れが生じ、その間エンジン
の空燃比制御ができなくなる。One sensor element of the oxygen concentration sensor is selectively used as a concentration battery type oxygen concentration sensor and a lean mixture sensor according to the operating conditions of the engine. From the use as the concentration battery type oxygen concentration sensor to the use as a lean mixture sensor. 0 when switching to or vice versa.
An output response delay of about 1 to 1 second occurs, during which the air-fuel ratio control of the engine cannot be performed.
更に、リーンミクスチャセンサとして使用するには酸素
の拡散を制限するため外側電極を被覆する無機材料層の
厚さを厚くするか、又は空孔率を小さくする必要がある
が、そうすると濃淡電池型酸素濃度センサとしての使用
等に応答性が悪化してしまい、フィードバック制御時に
空燃比が三元触媒の浄化適正範囲からはずれ、排気ガス
中の有害成分の浄化率が大幅に低下するという問題点を
有する。Furthermore, in order to use it as a lean mixture sensor, it is necessary to increase the thickness of the inorganic material layer that coats the outer electrode or to reduce the porosity in order to limit the diffusion of oxygen. There is a problem that the responsiveness deteriorates due to use as a concentration sensor, the air-fuel ratio deviates from the proper purification range of the three-way catalyst during feedback control, and the purification rate of harmful components in exhaust gas decreases significantly. .
又、特許公開公報昭58−30654号にはジルコニアなどの
固体電解質基板上に二酸化チタン（チタニア）等を被覆
して形成した理論空燃比センサとリーンミクスチャセン
サとを並べて設けた空燃比検出器が記載されているが、
小さな基板上に前記２種のセンサを精度よく並べて設け
るのは難かしい。Further, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 58-30654 discloses an air-fuel ratio detector provided with a lean mixture sensor and a theoretical air-fuel ratio sensor formed by coating titanium dioxide (titania) on a solid electrolyte substrate such as zirconia. Although stated,
It is difficult to accurately arrange the two types of sensors on a small substrate.
更に、特許公開公報昭58−148946号には遷移金属酸化物
例えばチタニアセンサ上に多孔性の酸素イオン伝導性固
体電解質を設け、該固体電解質によって酸素ポンプを構
成した空燃比検出器が記載されているが、チタニアセン
サの酸素分圧に対する電気抵抗値の変化の特性を酸素ポ
ンプによってリッチ側又はリーン側に移動させる方法に
よって空燃比を検出するため応答性に問題がある。Further, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 58-148946 discloses an air-fuel ratio detector in which a transition metal oxide such as a titania sensor is provided with a porous oxygen ion conductive solid electrolyte, and an oxygen pump is constituted by the solid electrolyte. However, there is a problem in responsiveness because the air-fuel ratio is detected by the method of moving the characteristic of the change in electric resistance value with respect to the oxygen partial pressure of the titania sensor to the rich side or the lean side by the oxygen pump.
本発明は上記従来技術における問題点を解決するための
ものであり、その目的とするところはリーン領域の空燃
比と、理論空燃比とを正確に測定することができ且つ出
力の応答遅れのない酸素濃度センサを提供することにあ
る。The present invention is intended to solve the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to accurately measure the air-fuel ratio in the lean region and the theoretical air-fuel ratio and to prevent output response delay. An object is to provide an oxygen concentration sensor.
すなわち本発明の酸素濃度センサは、酸素イオン透過性
固体電解質の一面に陰極層を設け、この面と対向する他
の面に陽極層を設け、該陰極層上に酸化チタン、酸化ニ
オブ等の理論空燃比を境として電気抵抗値が急変する材
料からなるガス拡散層を形成し、前記陰極層と陽極層と
によりリーンミクスチャセンサを構成し、前記ガス拡散
層から電気信号を取り出すことにより理論空燃比センサ
を構成したことを特徴とする。That is, the oxygen concentration sensor of the present invention is provided with a cathode layer on one surface of the oxygen ion permeable solid electrolyte, an anode layer on the other surface opposite to this surface, and the theory of titanium oxide, niobium oxide, etc. on the cathode layer. A gas diffusion layer made of a material whose electric resistance value changes abruptly at the air-fuel ratio is formed, and a lean mixture sensor is constituted by the cathode layer and the anode layer, and the theoretical air-fuel ratio is obtained by extracting an electric signal from the gas diffusion layer. It is characterized in that a sensor is configured.
理論空燃比を境として電気抵抗値が急変する材料として
は上記酸化チタン（TiO2）、酸化ニオブ（Nb2O5）の
外、酸化セリウム（CeO2）、酸化ニッケル（NiO）、酸
化亜鉛（ZnO）、酸化コバルト（CoO）、酸化錫（SnO2）
等が挙げられる。これらの材料は単独又は組合せて使い
ることができる。In addition to titanium oxide (TiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), cerium oxide (CeO 2 ), nickel oxide (NiO), zinc oxide ( ZnO), cobalt oxide (CoO), tin oxide (SnO 2 )
Etc. These materials can be used alone or in combination.
ガス拡散層を形成する方法としてはプラズマ溶射法など
の慣用の方法を用いることができる。ガス拡散層の厚さ
や空孔率等は酸素濃度センサの要求特性に応じて選択す
る。ガス拡散層は又酸素イオン透過性固体電解質に形成
した電極の保護コーティング層としても用いることがで
きる。ガス拡散層上にアルミナ、スピネル等のセラミッ
ク材を用いて更に保護コーティング層を形成してもよ
い。又、ガス拡散層若しくはその保護コーティング層に
ピンホールを設けてガス拡散量を調節してもよい。As a method for forming the gas diffusion layer, a conventional method such as a plasma spraying method can be used. The thickness and the porosity of the gas diffusion layer are selected according to the required characteristics of the oxygen concentration sensor. The gas diffusion layer can also be used as a protective coating layer for electrodes formed on an oxygen ion permeable solid electrolyte. A protective coating layer may be further formed on the gas diffusion layer using a ceramic material such as alumina or spinel. Further, a pinhole may be provided in the gas diffusion layer or its protective coating layer to adjust the gas diffusion amount.
ガス拡散層から電気信号を取り出す方法としては例えば
ガス拡散層にメッキ法等を用いて通気性の多孔性白金電
極を形成してもよいし、又はガス拡散層内に白金線を埋
め込んでもよい。As a method of extracting an electric signal from the gas diffusion layer, for example, a gas permeable porous platinum electrode may be formed on the gas diffusion layer using a plating method or a platinum wire may be embedded in the gas diffusion layer.
ガス拡散層は陰極層の表面全部を覆うように形成しても
よいし、前記表面の一部を覆うように形成してもよい。The gas diffusion layer may be formed so as to cover the entire surface of the cathode layer, or may be formed so as to cover a part of the surface.
酸素イオン透過性固体電解質からなる基材としては例え
ばZrO2，HfO2，ThO2，CeO2，Bi2O3等にY2O5,CaO,MgO,Yb
2O3等を固溶させた緻密な焼結体が挙げられる。As a base material composed of an oxygen ion permeable solid electrolyte, for example, ZrO 2 , HfO 2 , ThO 2 , CeO 2 , Bi 2 O 3 and the like Y 2 O 5 , CaO, MgO, Yb
Examples include a dense sintered body in which 2 O 3 and the like are solid-dissolved.
酸素イオン透過性固体電解質の大きさや形状等の性状は
特に限定されないが、形状としては例えば円板状、平板
状、円筒状、角筒状又はこれらの組合せ等を用いること
ができる。The properties such as the size and shape of the oxygen ion permeable solid electrolyte are not particularly limited, but the shape may be, for example, a disc shape, a flat plate shape, a cylinder shape, a square tube shape, or a combination thereof.
又、前記固体電解質を所定温度に加熱するためのヒータ
例えば棒状又は平板状セラミックヒータ等を設けると特
性が安定してよい。Further, if a heater for heating the solid electrolyte to a predetermined temperature, such as a rod-shaped or flat-plate ceramic heater, is provided, the characteristics may be stable.
固体電解質に形成する陰極層及び陽極層は例えば通気性
の多孔性白金電極をマスキング手段やメッキ法等を用い
て形成する。電極の面積や形状は基材の性状に応じて選
択する。電極が露出する場合にはその表面にセラミック
材料を用いて保護コーティング層を形成してもよい。The cathode layer and the anode layer formed on the solid electrolyte are formed, for example, by using an air-permeable porous platinum electrode by using a masking means or a plating method. The area and shape of the electrode are selected according to the properties of the base material. When the electrode is exposed, a ceramic material may be used to form a protective coating layer on the surface.
リーンミクスチャセンサ及び理論空燃比センサの出力は
電気回路によって電流出力又は電圧出力として取り出
す。The outputs of the lean mixture sensor and the theoretical air-fuel ratio sensor are taken out as a current output or a voltage output by an electric circuit.
第１図に本発明の酸素濃度センサのセンサ素子の概念図
を示す。ジルコニア（ZrO2）よりなる板状の固体電解質
１の両面に白金等からなり排気ガス浄化触媒作用を有す
る電極２及び３を各々形成する。次に白金電極３の上に
チタニア（TiO2）からなるガス拡散層４を設ける。更
に、ガス拡散層４の上に白金等から成る耐熱性電極５を
形成する。図中、６は定電圧電源、７は電流計を示す。
このような構造を持つ素子の電極２及び３の間に電極３
を陰極として電圧を印加すれば、第２図に示すような電
圧・電流特性が得られる。従って適当な電圧Voを選択す
れば、第３図の如き空燃比・電流特性が得られる。又、
ガス拡散層４は、TiO2から成って居るため、第４図に示
すように理論空燃比（14.6）を境として、抵抗値が急激
に変化する。従って、抵抗値が一定の値より低いか又は
高いかを検知することで、従来のO2センサ同様リッチ
（Rich）かリーン（Lean）かの判定ができ、理論空燃比
への制御が可能となる。即ち、電極２及び３の間で理論
空燃比より希薄側の空燃比を検知し、電極３及び５の間
で、RichかLeanかの判定ができる。FIG. 1 shows a conceptual diagram of the sensor element of the oxygen concentration sensor of the present invention. Electrodes 2 and 3 made of platinum or the like and having an exhaust gas purification catalytic action are formed on both surfaces of a plate-shaped solid electrolyte 1 made of zirconia (ZrO 2 ). Next, a gas diffusion layer 4 made of titania (TiO 2 ) is provided on the platinum electrode 3. Further, a heat resistant electrode 5 made of platinum or the like is formed on the gas diffusion layer 4. In the figure, 6 is a constant voltage power source and 7 is an ammeter.
Between the electrodes 2 and 3 of the device having such a structure, the electrode 3
When a voltage is applied with the cathode as the cathode, the voltage-current characteristics as shown in FIG. 2 are obtained. Therefore, if an appropriate voltage Vo is selected, the air-fuel ratio / current characteristic as shown in FIG. 3 can be obtained. or,
Since the gas diffusion layer 4 is made of TiO 2 , the resistance value suddenly changes at the stoichiometric air-fuel ratio (14.6) as a boundary, as shown in FIG. Therefore, by detecting whether the resistance value is lower or higher than a certain value, it is possible to judge whether it is rich or lean as in the conventional O 2 sensor, and it is possible to control to the stoichiometric air-fuel ratio. Become. That is, the air-fuel ratio on the lean side of the stoichiometric air-fuel ratio is detected between the electrodes 2 and 3, and the Rich or Lean determination can be made between the electrodes 3 and 5.
この時、電極３及び５間の回路を、第５図のようにすれ
ば、第６図のように出力を電圧（RichでHigh level、Le
anでLow level）として取出すことができる。第５図
中、８は電圧計、９は抵抗、他の数字は第１図と同じ意
味を表わす。At this time, if the circuit between the electrodes 3 and 5 is as shown in FIG. 5, the output is a voltage (Rich is high level, Le as shown in FIG. 6).
It can be taken out as Low level). In FIG. 5, 8 is a voltmeter, 9 is a resistance, and other numbers have the same meanings as in FIG.
又、電極３及び５のかわりに第７図に示すように白金線
10及び11をTiO2中に埋め込んでもよい。更に、拡散律速
層の一部のみをTiO2としてもよい。Also, instead of the electrodes 3 and 5, as shown in FIG.
10 and 11 may be embedded in TiO 2 . Furthermore, only part of the diffusion-controlling layer may be TiO 2 .
以下の実施例において本発明を更に詳細に説明する。な
お、本発明は下記実施例に限定されるものではない。The invention is described in more detail in the following examples. The present invention is not limited to the examples below.
実施例1: 第８図に、本発明の酸素濃度センサの第１実施例のセン
サ素子の構造を示す。Embodiment 1: FIG. 8 shows the structure of the sensor element of the first embodiment of the oxygen concentration sensor of the present invention.
ジルコニア固体電解質より成る円板の上下面に白金電極
12及び13を形成したジルコニア素子14の上に、チタニア
より成り、ジルコニア素子14と同じ直径を持ち、中央部
に細い貫通孔15を有し、かつ下面に外径より小さな径の
浅い円型のくぼみを持った形状で上下面に白金電極16及
び17を有するチタニア素子18を第９図に示すように載置
する。この時、ジルコニア素子14とチタニア素子18の間
に細い白金線19をはさみ込み、白金電極13,17及び白金
線19が電気的に結合された状態となるようにする。かか
る状態で、ジルコニア素子14とチタニア素子18の継ぎ目
にガラスペースト20を塗布し、ガラスペースト20の融点
以上の温度で熱処理を施し、ジルコニア素子14とチタニ
ア素子18とを結合すると同時に、継ぎ目から気体がもれ
ないようにする。次に、白金電極12上に白金線21を、白
金電極16上に白金線22を夫々熱圧着等により接合する。
かくして、第１実施例のセンサ素子24が完成する。この
時、全体に、電極保護層として、多孔質セラミック層23
を形成してもよい。Platinum electrodes on the top and bottom surfaces of a disk made of zirconia solid electrolyte
On the zirconia element 14 forming 12 and 13, made of titania, has the same diameter as the zirconia element 14, has a thin through hole 15 in the center, and a shallow circular shape of a diameter smaller than the outer diameter on the lower surface. A titania element 18 having a hollow shape and having platinum electrodes 16 and 17 on the upper and lower surfaces is placed as shown in FIG. At this time, a thin platinum wire 19 is sandwiched between the zirconia element 14 and the titania element 18 so that the platinum electrodes 13 and 17 and the platinum wire 19 are electrically coupled. In such a state, the glass paste 20 is applied to the joint between the zirconia element 14 and the titania element 18, heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the glass paste 20, and the zirconia element 14 and the titania element 18 are bonded together, and at the same time, gas is generated from the joint. Do not let it leak. Next, the platinum wire 21 is joined to the platinum electrode 12 and the platinum wire 22 is joined to the platinum electrode 16 by thermocompression bonding or the like.
Thus, the sensor element 24 of the first embodiment is completed. At this time, the porous ceramic layer 23 is entirely formed as an electrode protective layer.
May be formed.
この第１実施例の素子を測定ガス中に入れ、温度を700
℃程度に上昇させ、第10図に示すような電気回路に接合
する。測定ガスの組成を酸素過少領域から酸素過剰領域
に変化させると、第11図に示すように端子25及び26間に
は、理論空燃比を境として急激に変化する出力、即ち従
来のO2センサと同じ出力が得られ、端子27及び28間では
細孔15が拡散律速層の役割をはたすため理論空燃比から
希薄混合領域にわたって連続的な出力が同時に得られ
る。The element of the first embodiment was placed in a measurement gas and the temperature was raised to 700
The temperature is raised to about ℃ and joined to the electric circuit as shown in Fig. 10. When the composition of the measurement gas is changed from the oxygen-deficient region to the oxygen-excess region, the output between the terminals 25 and 26 changes rapidly with the stoichiometric air-fuel ratio as a boundary, that is, the conventional O 2 sensor. The same output can be obtained, and since the pores 15 play the role of the diffusion-controlling layer between the terminals 27 and 28, continuous output can be simultaneously obtained from the stoichiometric air-fuel ratio over the lean mixed region.
実施例:2 次に第２の実施例について述べる。第12図にセンサ素子
の断面図を示す。第１実施例と同じく固体電解質円板の
上下面に白金電極29及び30を形成したジルコニア素子31
の上にチタニアより成り、ジルコニア素子31と同じ直径
を持ち、上下方向に多数の貫通細孔を持った多孔質円板
の上下面に白金電極32及び33を形成したチタニア素子34
を第13図に示すように載置する。この時ジルコニア素子
31とチタニア素子34との間に白金細線35をはさみ込み、
白金電極30,33及び白金線35が電気的に結合した状態に
なるようにする。かかる状態で、ジルコニア素子31とチ
タニア素子34の継ぎ目及びチタニア素子の外周面にガラ
スペースト20を塗布し、ガラスの融点より高い温度で熱
処理して、ジルコニア素子31とチタニア素子34の継ぎ目
とチタニア外周辺において気体の出入りのないようにす
る。次に白金電極29上には白金線36を、白金電極32上に
は白金線37を夫々接合する。かくして第２実施例のセン
サ素子38が完成するが、全体に電極保護層として、多孔
質セラミック層23を形成してもよい。Example: 2 Next, a second example will be described. FIG. 12 shows a sectional view of the sensor element. A zirconia element 31 having platinum electrodes 29 and 30 formed on the upper and lower surfaces of a solid electrolyte disk as in the first embodiment.
A titania element 34 formed of titania on the top surface, having the same diameter as the zirconia element 31, and having platinum electrodes 32 and 33 formed on the upper and lower surfaces of a porous disk having a large number of through holes in the vertical direction.
Place as shown in FIG. At this time zirconia element
Insert platinum thin wire 35 between 31 and titania element 34,
The platinum electrodes 30 and 33 and the platinum wire 35 are electrically connected. In such a state, the glass paste 20 is applied to the joint between the zirconia element 31 and the titania element 34 and the outer peripheral surface of the titania element, and heat treatment is performed at a temperature higher than the melting point of the glass, and the joint between the zirconia element 31 and the titania element 34 and the titania outside. Keep gas out of the surrounding area. Next, a platinum wire 36 is bonded on the platinum electrode 29, and a platinum wire 37 is bonded on the platinum electrode 32. Thus, the sensor element 38 of the second embodiment is completed, but the porous ceramic layer 23 may be formed on the entire surface as an electrode protective layer.
この第２実施例についても、第10図のような回路に接続
し、素子を測定ガス中にさらして出力特性をとると、第
11図のような特性が得られる。この時、拡散律速層とし
て作用するのは、チタニアに設けた細孔である。Also in this second embodiment, when connected to a circuit as shown in FIG. 10 and exposing the element to the measurement gas to obtain output characteristics,
The characteristics shown in Fig. 11 are obtained. At this time, it is the pores provided in the titania that act as the diffusion controlling layer.
実施例3: 第14図に本実施例の酸素濃度センサのセンサ素子の分解
斜視図を示す。まずリーン領域の検知用としてジルコニ
アグリーンシート39の両面に白金電極40,41及びリード
部42,43を印刷により形成する。リーンセンサとして使
用するときのジルコニアの抵抗はできるだけ小さい方が
低温活性に優れており、よってグリーンシート39は強度
的な点も考慮して、十分な強度が得られる範囲でできる
だけ薄い方が良い。又、電極面積は、あまり大きくしす
ぎると、次に述べるガス拡散層のバラツキによって特性
が不安定になりやすく、よって100mm2程度にとどめるの
がよい。Example 3: FIG. 14 shows an exploded perspective view of the sensor element of the oxygen concentration sensor of this example. First, platinum electrodes 40 and 41 and lead portions 42 and 43 are formed by printing on both surfaces of a zirconia green sheet 39 for detecting a lean region. When the resistance of zirconia used as a lean sensor is as small as possible, the low-temperature activity is excellent. Therefore, in consideration of strength, the green sheet 39 is preferably as thin as possible in the range where sufficient strength can be obtained. On the other hand, if the electrode area is too large, the characteristics tend to become unstable due to the variation of the gas diffusion layer described below, and it is therefore preferable to keep it to about 100 mm 2 .
次にガス拡散層であり、かつ理論空燃比検知用のチタニ
ア層について述べる。アルミナグリーンシート44には白
金電極40がかくれない様な窓が開けられており、チタニ
ア層用白金電極45が印刷により設けられている。さらに
電極45の一部が見える程度の電極45保護用の窓枠付きの
アルミナグリーンシート46を作っておく。この他に白金
電極41がかくれない大きさのジルコニア内を伝導してき
たO2を外気に排出するための窓枠をもつアルミナグリー
ンシート46及び電極41とヒータ47間の絶縁層48を作り、
グリーンシート46に白金又はタングステンによるヒータ
47を印刷により形成しておく。Next, the titania layer which is a gas diffusion layer and is for detecting the theoretical air-fuel ratio will be described. A window is formed in the alumina green sheet 44 so that the platinum electrode 40 cannot be hidden, and a titania layer platinum electrode 45 is provided by printing. Further, an alumina green sheet 46 with a window frame for protecting the electrode 45 is prepared so that a part of the electrode 45 can be seen. In addition to this, an alumina green sheet 46 having a window frame for exhausting O 2 that has conducted through zirconia of a size that the platinum electrode 41 cannot be hidden and an insulating layer 48 between the electrode 41 and the heater 47,
Green sheet 46 with platinum or tungsten heater
47 is formed by printing.
以上の各部をグリーンシート46、絶縁層48、グリーンシ
ート39、グリーンシート44及びグリーンシート46の順で
重ね合せ、一体焼成する。第14図のＡ−Ａ′線に沿った
断面図を第15図に、Ｂ−Ｂ′線に沿った断面図を第16図
に示す。この時、各基板の長さは第17図の長さ方向の端
部断面図に示すように、白金等のリード線49が取り付け
られるように長さを変えておくとよい。The above-mentioned respective parts are laminated in the order of the green sheet 46, the insulating layer 48, the green sheet 39, the green sheet 44, and the green sheet 46, and integrally fired. A sectional view taken along the line AA 'of FIG. 14 is shown in FIG. 15, and a sectional view taken along the line BB' is shown in FIG. At this time, the length of each substrate may be changed so that the lead wire 49 of platinum or the like can be attached, as shown in the longitudinal end cross-sectional view of FIG.
最後に電極40側にO2の拡散律速層としてポーラスなチタ
ニアを用いてプラズマ溶射等の方法でガス拡散層４を形
成し、電極41側には電極保護用にポーラスなスピネルの
ような無機材料で保護層50を作っておく。（第15図及び
第16図参照） 拡散律速層としてのチタニア（TiO2）は重要であり、粒
径が大きいとコーティング層が厚くならざるを得ず、そ
れらを考慮して製作すればよいが、例えば平均粒径40μ
程度の時、300〜500μの厚さのコーティング層が必要で
ある。Finally, a gas diffusion layer 4 is formed on the electrode 40 side by a method such as plasma spraying using porous titania as an O 2 diffusion controlling layer, and a porous inorganic material such as spinel for protecting the electrode is formed on the electrode 41 side. Make a protective layer 50 with. (See Fig. 15 and Fig. 16) Titania (TiO 2 ) as a diffusion-controlling layer is important, and if the particle size is large, the coating layer will inevitably become thicker. , For example, average particle size 40μ
In some cases, a coating layer with a thickness of 300-500μ is required.
このようにして作られた素子は、理論空燃比λ＝１の検
知が必要な時はTiO2センサで、又、λ＞１の検知が必要
な時はリーンミクスチャセンサとして使用することがで
きるので、必要に応じて出力端子を切り換えて使用すれ
ばよい。The element manufactured in this way can be used as a TiO 2 sensor when it is necessary to detect the theoretical air-fuel ratio λ = 1 and as a lean mixture sensor when it is necessary to detect λ> 1. The output terminals may be switched and used as needed.
実施例4: 第18図に本実施例の酸素濃度センサのセンサ素子の分解
斜視図を示す。Embodiment 4: FIG. 18 shows an exploded perspective view of the sensor element of the oxygen concentration sensor of this embodiment.
アルミナグリーンシート51上に保温用の白金、タングス
テン等のヒータ52をたとえば第18図のように印刷する。
53は絶縁用アルミナグリーンシートを示す。これらの基
板材にはガス（O2）が通れるほどのポーラスなものを用
いるか又は適当な大きさの窓枠を設けておく。後者の場
合は当然ヒーター形状は変えなければならず、また次に
のべる電極54の保護用にポーラスなコーティング等の処
理が必要となる。On the alumina green sheet 51, a heater 52 such as platinum or tungsten for heat insulation is printed as shown in FIG. 18, for example.
Reference numeral 53 indicates an alumina green sheet for insulation. These substrate materials should be porous enough to allow gas (O 2 ) to pass through, or be provided with a window frame of an appropriate size. In the latter case, of course, the shape of the heater must be changed, and a treatment such as a porous coating is required to protect the next electrode 54.
55はリーンミクスチャセンサ（LMS）となるジルコニア
グリーンシートで両面に電極54が印刷等でつくられてい
る。55 is a zirconia green sheet that serves as a lean mixture sensor (LMS), and electrodes 54 are formed by printing or the like on both sides.
素子56は理論空燃比検知センサ（ストイキ検知センサ）
としてのTiO2で作られており、電極54より若干小さめの
窓が開けてある。これはLMS出力を大きくするためには
電極の有効面積が大きい方がよく、又、一方で電極54が
素子56の陰極となっているためである。白金電極57は素
子56の陽極であり電極54に対応した形状になっているが
特に同形状にする必要はない。アルミナグリーンシート
58には貫通孔15が設けられており、LMSの拡散律速及び
電極57の保護を行なっている。これらを重ね合せ一体焼
成することでストイキ〜リーン検知センサが作れる。な
お、基板長はリード線がとり出しやすいよう長さを変え
て端部に段差をつけた方がよい。Element 56 is a theoretical air-fuel ratio detection sensor (stoichiometric detection sensor)
Is made of TiO 2 and has a window slightly smaller than the electrode 54. This is because it is preferable that the effective area of the electrode is large in order to increase the LMS output, and on the other hand, the electrode 54 serves as the cathode of the element 56. The platinum electrode 57 is the anode of the element 56 and has a shape corresponding to the electrode 54, but it is not necessary to have the same shape. Alumina green sheet
A through hole 15 is provided in 58 to control the diffusion rate of LMS and protect the electrode 57. A stoichiometric-lean detection sensor can be made by stacking these and firing them integrally. In addition, it is better to change the length of the substrate so that the lead wire can be easily taken out, and to make a step at the end.
実施例5: 第19図は、切欠き部59を素子60の先端に設けた例であ
り、第18図のグリーンシート58に比べてグリーンシート
61の形状が簡単になるメリットがある。Example 5: FIG. 19 is an example in which the notch portion 59 is provided at the tip of the element 60, and the green sheet compared to the green sheet 58 of FIG.
There is an advantage that the shape of 61 is simple.
実施例6: 第20図は、TiO2で作られた第18図の素子56及び第19図の
素子60の材料をAl2O3に変えて素子62を形成し、逆にAl2
O3基板58及び61の材料をTiO2に変更して素子63を形成し
たもので、それに伴ない電極64及び65が増加している
が、TiO2が直接外気にふれる部分が多いため応答性は向
上する。Example 6: FIG. 20 shows that the material of the element 56 of FIG. 18 and the element 60 of FIG. 19 made of TiO 2 was changed to Al 2 O 3 to form the element 62, and conversely Al 2
The element 63 is formed by changing the material of the O 3 substrates 58 and 61 to TiO 2 , and the electrodes 64 and 65 are increased accordingly, but the responsiveness is high because there are many parts where TiO 2 directly touches the outside air. Will improve.
実施例7: 前記実施例４〜６のような形状のものであって必要な部
分のみTiO2を用いた構成、例えば第18図の素子56の窓枠
側をTiO2で作り、のこりをAl2O3で作る。Example 7: A structure having the shape as in Examples 4 to 6 and using TiO 2 only in a necessary portion, for example, the window frame side of the element 56 of FIG. 18 was made of TiO 2 and the dust was Al. Made with 2 O 3 .
実施例8: 実施例４の素子56及びグリーンシート58を両方TiO2製と
する。又、電極は実施例６の方法で作る。前記の２つの
部分を一体にして作る場合は４との絶縁又は外気からの
保護さえすればどのように形成してもよい。Example 8: Both the element 56 and the green sheet 58 of Example 4 are made of TiO 2 . Further, the electrode is manufactured by the method of the sixth embodiment. When the above two parts are integrally formed, they may be formed in any way as long as they are insulated from 4 or protected from the outside air.
実施例9: 本発明の酸素濃度センサの第９の実施例のセンサ素子の
断面図を第21図に示す。試験管状固体電解質65の外表面
の一部を残し絶縁層66を形成した後、内外両面に電極67
及び68を形成する。そして外側電極68上にTiO2よりなる
ガス拡散層69をプラズマ溶射コーティング等の手段を用
いて形成し、その上に電極70をガス拡散層の一部又はほ
ぼ全体を覆うように設ける。素子を加熱する必要があれ
ば、ヒータ71を設置する。72はヒータホルダである。図
示しないが、電極70を保護するためにスピネル等をその
上に更にコーティングしてもよい。電極67及び68間に電
圧を印加し、流れる電流値を検出することにより、リー
ン領域の空燃比を知ることができる。又、電極67及び68
間のTiO2の抵抗変化により理論空燃比を検知できる。な
お、ガス拡散層69を形成する材料は、理論空燃比を境に
抵抗値が急変するものであればTiO2のものでも良い。Example 9: FIG. 21 shows a sectional view of a sensor element of Example 9 of the oxygen concentration sensor of the invention. After forming an insulating layer 66 by leaving a part of the outer surface of the test tubular solid electrolyte 65, electrodes 67 are formed on both inner and outer surfaces.
And 68 are formed. Then, a gas diffusion layer 69 made of TiO 2 is formed on the outer electrode 68 by means of plasma spray coating or the like, and an electrode 70 is provided thereon so as to cover a part or almost all of the gas diffusion layer. If it is necessary to heat the element, the heater 71 is installed. 72 is a heater holder. Although not shown, spinel or the like may be further coated thereon to protect the electrode 70. The air-fuel ratio in the lean region can be known by applying a voltage between the electrodes 67 and 68 and detecting the value of the flowing current. Also, electrodes 67 and 68
The stoichiometric air-fuel ratio can be detected by the resistance change of TiO 2 during the period. The material forming the gas diffusion layer 69 may be TiO 2 as long as the resistance value suddenly changes at the stoichiometric air-fuel ratio.
実施例10: 本発明の第10の実施例を第22図に示す。TiO2等のコーテ
ィング層であるガス拡散層69の上に２つの電極72及び73
を設けたもので、電極72及び73の間隔を変えることによ
り、電極間の抵抗値を任意に設定することができる。Example 10: A tenth example of the present invention is shown in FIG. Two electrodes 72 and 73 are provided on the gas diffusion layer 69 which is a coating layer of TiO 2 or the like.
The resistance value between the electrodes can be arbitrarily set by changing the distance between the electrodes 72 and 73.
実施例11: 第23図は第11の実施例を示したもので、第９の実施例の
電極68を２分割して電極74及び75とし、この上にTiO2等
のコーティング層を形成する。すなわち、実施例９の電
極70のかわりに電極75を設ける。電極の分割方法は任意
で良い。この実施例は電極保護のコーティング層でが不
要となるメリットがある。Embodiment 11: FIG. 23 shows the eleventh embodiment. The electrode 68 of the ninth embodiment is divided into two electrodes 74 and 75, on which a coating layer of TiO 2 or the like is formed. . That is, the electrode 75 is provided instead of the electrode 70 of the ninth embodiment. The method of dividing the electrodes may be arbitrary. This embodiment has an advantage that a coating layer for protecting electrodes is not required.
なお、前記実施例９〜11において理論空燃比検知部分
（電極68,70間;72,73間;74,75間）のTiO2コーティング
層の空孔率をリーン領域検知部分（ガス拡散層）よりも
大きくすると理論空燃比検知の際の応答性が向上する。In Examples 9 to 11, the porosity of the TiO 2 coating layer in the theoretical air-fuel ratio detecting portion (between electrodes 68 and 70; between 72,73; 74,75) was measured as a lean region detecting portion (gas diffusion layer). If it is larger than the above value, the response at the time of detecting the stoichiometric air-fuel ratio is improved.
上述のように本発明の酸素濃度センサは、酸素イオン透
過性固体電解質の一面に陰極層を設け、この面と対向す
る他の面に陽極層を設け、該陰極層上に酸化チタン、酸
化ニオブ等の理論空燃比を境として電気抵抗値が急変す
る材料からなるガス拡散層を形成し、前記陰極層と陽極
層とによりリーンミクスチャセンサを構成し、前記ガス
拡散層から電気信号を取り出すことにより理論空燃比セ
ンサを構成したものであるため、リーンミクスチャセン
サとしての出力と理論空燃比センサとしての出力とが同
時に得られ、従来の酸素濃度センサのようなセンサ素子
の切換え遅れによる制御不能な状態にある時間を最小と
することができ、リーン領域でも理論空燃比でも応答遅
れがなくフィードバック制御が可能となり、車輌の省燃
費と高出力を両立させながら排気ガス中の有害成分の排
出量を低く抑えることができる。As described above, in the oxygen concentration sensor of the present invention, the cathode layer is provided on one surface of the oxygen ion permeable solid electrolyte, the anode layer is provided on the other surface opposite to this surface, and titanium oxide or niobium oxide is provided on the cathode layer. By forming a gas diffusion layer made of a material whose electric resistance value changes abruptly at the theoretical air-fuel ratio such as, a lean mixture sensor is constituted by the cathode layer and the anode layer, and an electric signal is taken out from the gas diffusion layer. Since it is a stoichiometric air-fuel ratio sensor, the output as a lean mixture sensor and the output as a stoichiometric air-fuel ratio sensor can be obtained at the same time, and an uncontrollable state due to a switching delay of a sensor element like a conventional oxygen concentration sensor. It is possible to minimize the amount of time that is present, and feedback control is possible without a response delay in both the lean region and the stoichiometric air-fuel ratio, achieving both fuel efficiency and high output of the vehicle. It is possible to reduce the emissions of harmful components in the exhaust gas while.
又、本発明の酸素濃度センサは種々の変形が可能であ
り、車種や要求特性に応じて最適な性状のものを容易に
得ることができる。すなわち、固体電解質の形状を試験
管状とする場合には、従来のリーンミクスチャセンサの
製造方法を若干変更するだけで応答性の優れた理論空燃
比検知機能を付加する事ができる。Further, the oxygen concentration sensor of the present invention can be modified in various ways, and it is possible to easily obtain an oxygen concentration sensor having optimum properties according to the vehicle type and required characteristics. That is, when the shape of the solid electrolyte is a test tube, it is possible to add a theoretical air-fuel ratio detection function with excellent responsiveness by slightly changing the conventional method for manufacturing a lean mixture sensor.
又、センサ素子の最外周の多孔質セラミック層は、単な
る電極保護の役割のみであるため、リーンミクスチャセ
ンサのガス拡散層より薄く、かつ多孔質にすることがで
き、従って理論空燃比センサの応答性も従来の理論空燃
比センサと同等以上に確保できる。Further, since the outermost porous ceramic layer of the sensor element only serves to protect the electrode, it can be made thinner and more porous than the gas diffusion layer of the lean mixture sensor, and therefore the response of the theoretical air-fuel ratio sensor. The performance can be secured to be equal to or higher than that of the conventional theoretical air-fuel ratio sensor.
更にセンサ素子の形状を板状とすると、前記利点以外に
下記のような種々の利点が得られる。すなわち、 （１）板状であるため、従来の試験管状素子に比べはる
かに生産性が向上する。Further, if the sensor element is shaped like a plate, various advantages as described below can be obtained in addition to the above advantages. That is, (1) since it is plate-shaped, the productivity is much improved as compared with the conventional test tubular element.
（２）試験管状素子ではZrO2の厚さは強度とのかね合い
で0.6mm程度が限度であったが、板状素子の多層構造と
するとZrO2層の厚さはさらに薄くでき、低温活性の向上
が期待できる。(2) In the test tubular element, the thickness of ZrO 2 was limited to about 0.6 mm due to the balance with the strength. However, if the plate-shaped element has a multilayer structure, the thickness of the ZrO 2 layer can be made thinner and the low-temperature activation becomes possible. Can be expected to improve.
（３）又、熱効率もよく、ヒータ消費電力の低減が可能
である。(3) Also, the thermal efficiency is good, and the power consumption of the heater can be reduced.
（４）同様に従来高温での耐久性確保のため白金（Pt）
ヒータを使用していたが、やや耐熱性の劣るタングステ
ン（Ｗ）ヒータの使用も可能となり、コストの大幅な低
減が可能である。(4) Similarly, platinum (Pt) is conventionally used to ensure durability at high temperatures.
Although the heater was used, a tungsten (W) heater having a slightly poor heat resistance can be used, and the cost can be significantly reduced.
（５）TiO2自体は特に保護コートを必要としないため、
TiO2をガス拡散層として用いることでスピネル等の保護
コート付着工程を省略できるうえ、それによってスピネ
ルコートに相当する重量の低減も可能である。(5) Since TiO 2 itself does not require a protective coat,
By using TiO 2 as the gas diffusion layer, the step of attaching a protective coat such as spinel can be omitted, and the weight corresponding to the spinel coat can be reduced.
（６）TiO2センサとリーンミクスチャセンサが同一部に
形成できるので、ヒーターの加熱部位が限定でき、パタ
ーンの簡略化ができる。(6) Since the TiO 2 sensor and the lean mixture sensor can be formed in the same portion, the heating portion of the heater can be limited and the pattern can be simplified.
（７）又、板状素子の場合には溶射工程を必要とせず、
焼成のみですみ、センサ素子の製造工程が簡単になる。(7) Further, in the case of a plate-shaped element, a spraying process is not required,
Only baking is required, which simplifies the manufacturing process of the sensor element.
（８）板状タイプのため、又ヒータ加熱部を１カ所とす
ることもでき、ヒータの消費電力が少なくなり、同理由
でコストの安いＷ等を用いれば大幅なコストダウンが可
能となる。(8) Since it is a plate-shaped type, the heater heating portion can be provided in one place, and the power consumption of the heater is reduced. For the same reason, the cost can be significantly reduced by using a cheap W or the like.
第１図は本発明の酸素濃度センサのセンサ素子の概念
図、 第２図は第１図のセンサ素子の電圧−電流特性を示すグ
ラフ、 第３図は第１図のセンサ素子の空燃比−電流特性を示す
グラフ、 第４図は第１図のセンサ素子の空燃比−電気抵抗特性を
示すグラフ、 第５図は本発明の酸素濃度センサのセンサ素子の別の概
念図、 第６図は第５図のセンサ素子の空燃比−電流特性を示す
グラフ、 第７図は本発明の酸素濃度センサのセンサ素子の更に別
の概念図、 第８図は本発明の酸素濃度センサの第１実施例のセンサ
素子の断面図、 第９図は第８図のセンサ素子の組立工程を示す斜視図、 第10図は第８図のセンサ素子を用いた酸素濃度センサの
概略構成図、 第11図は第10図の酸素濃度センサの各端子間での空燃比
−電圧特性を示すグラフ、 第12図は本発明の酸素濃度センサの第２実施例のセンサ
素子の断面図、 第13図は第12図のセンサ素子の組立工程を示す斜視図、 第14図は本発明の酸素濃度センサの第３実施例のセンサ
素子の分解斜視図、 第15図は第14図のＡ−Ａ′線に沿った断面図、 第16図は第14図のＢ−Ｂ′線に沿った断面図、 第17図は第14図のセンサ素子の長さ方向の端部断面図、 第18図は本発明の酸素濃度センサの第４実施例のセンサ
素子の分解斜視図、 第19図は本発明の第５実施例のセンサ素子の一部分の分
解斜視図、 第20図は本発明の第６実施例のセンサ素子の一部分の分
解斜視図、 第21図は本発明の第９実施例のセンサ素子の断面図、 第22図は本発明の第10実施例のセンサ素子の正面図、 第23図は本発明の第11実施例のセンサ素子の正面図であ
る。 図中、 １…固体電解質、2,3,5…電極 ４…ガス拡散層、６…定電圧電源 ７…電流計、８…電圧計 ９…抵抗1 is a conceptual diagram of a sensor element of the oxygen concentration sensor of the present invention, FIG. 2 is a graph showing voltage-current characteristics of the sensor element of FIG. 1, and FIG. 3 is an air-fuel ratio of the sensor element of FIG. FIG. 4 is a graph showing current characteristics, FIG. 4 is a graph showing air-fuel ratio-electrical resistance characteristics of the sensor element of FIG. 1, FIG. 5 is another conceptual view of the sensor element of the oxygen concentration sensor of the present invention, and FIG. The graph which shows the air-fuel ratio-current characteristic of the sensor element of FIG. 5, FIG. 7 is another conceptual diagram of the sensor element of the oxygen concentration sensor of this invention, FIG. 8 is 1st implementation of the oxygen concentration sensor of this invention. FIG. 9 is a cross-sectional view of an example sensor element, FIG. 9 is a perspective view showing an assembling process of the sensor element of FIG. 8, and FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an oxygen concentration sensor using the sensor element of FIG. Is a graph showing the air-fuel ratio-voltage characteristics between the terminals of the oxygen concentration sensor shown in Fig. 10. FIG. 13 is a sectional view of a sensor element of a second embodiment of the oxygen concentration sensor of the invention, FIG. 13 is a perspective view showing an assembly process of the sensor element of FIG. 12, and FIG. 14 is a third embodiment of the oxygen concentration sensor of the invention. 15 is an exploded perspective view of the sensor element of FIG. 15, FIG. 15 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 14, FIG. 16 is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 14, and FIG. FIG. 14 is an end sectional view of the sensor element of FIG. 14 in the lengthwise direction, FIG. 18 is an exploded perspective view of the sensor element of the fourth embodiment of the oxygen concentration sensor of the present invention, and FIG. 19 is the fifth embodiment of the present invention. Fig. 20 is an exploded perspective view of a part of the sensor element of Fig. 20, Fig. 20 is an exploded perspective view of a part of the sensor element of the sixth embodiment of the present invention, and Fig. 21 is a sectional view of the sensor element of the ninth embodiment of the present invention. 22 is a front view of the sensor element of the 10th embodiment of the present invention, and FIG. 23 is a front view of the sensor element of the 11th embodiment of the present invention. In the figure, 1 ... Solid electrolyte, 2, 3, 5 ... Electrode 4 ... Gas diffusion layer, 6 ... Constant voltage power supply 7 ... Ammeter, 8 ... Voltmeter 9 ... Resistance
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−231960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−264245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−80750（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−206863（ＪＰ，Ｕ)Continuation of the front page (56) Reference JP-A-59-231960 (JP, A) JP-A-61-264245 (JP, A) JP-A-60-80750 (JP, A) Actual development 61-206863 (JP , U)
Claims (1)
層を設け、この面と対向する他の面に陽極層を設け、該
陰極層上に酸化チタン、酸化ニオブ等の理論空燃比を境
として電気抵抗値が急変する材料からなるガス拡散層を
形成し、前記陰極層と陽極層とによりリーンミクスチャ
センサを構成し、前記ガス拡散層から電気信号を取り出
すことにより理論空燃比センサを構成したことを特徴と
する酸素濃度センサ。1. A cathode layer is provided on one surface of an oxygen ion permeable solid electrolyte, an anode layer is provided on the other surface opposite to this surface, and a theoretical air-fuel ratio of titanium oxide, niobium oxide, etc. is provided on the cathode layer. As a gas diffusion layer made of a material whose electric resistance value changes abruptly, a lean mixture sensor is constituted by the cathode layer and the anode layer, and a theoretical air-fuel ratio sensor is constituted by taking out an electric signal from the gas diffusion layer. An oxygen concentration sensor characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61110374A JPH0760143B2 (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Oxygen concentration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61110374A JPH0760143B2 (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Oxygen concentration sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62266452A JPS62266452A (en) | 1987-11-19 |
| JPH0760143B2 true JPH0760143B2 (en) | 1995-06-28 |
Family
ID=14534183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61110374A Expired - Lifetime JPH0760143B2 (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Oxygen concentration sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760143B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2647894B2 (en) * | 1988-03-04 | 1997-08-27 | 日本特殊陶業株式会社 | Oxygen detection element |
| JP5708609B2 (en) * | 2012-03-22 | 2015-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | Apparatus for detecting abnormality in air-fuel ratio variation between cylinders of an internal combustion engine |
-
1986
- 1986-05-14 JP JP61110374A patent/JPH0760143B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62266452A (en) | 1987-11-19 |
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