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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technischer
Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen einen Gassensor, der an einem Abgasrohr eines Automobilverbrennungsmotors
zum Messen eines gegebenen Bestandteils von Abgasemissionen eingebaut
werden kann, und insbesondere einen verbesserten Aufbau einer Schutzabdeckung
eines derartigen Gassensors, die ausgelegt ist, um den Grad zu minimieren,
mit dem ein Sensorelement des Gassensors mit dem in den zu messenden
Gasen enthaltenen Wasser befeuchtet wird.
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2. Zugehöriger Stand
der Technik
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Es gibt bekannte Gassensoren, wie
zum Beispiel Sauerstoffsensoren, Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren,
NOx-Sensoren oder HC-Sensoren, die an einem
Abgasrohr eines Automobilverbrennungsmotors zum Messen eines gegebenen
Bestandteils von Abgasemissionen zur Verwendung bei einer Verbrennungsmotorbrennsteuerung
oder zum Ermitteln des Grades einer Verschlechterung eines Katalysators
eines katalytischen Wandlers eingebaut sind.
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Die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 9-210 954 (entsprechend USP Nr. 5 762 771) lehrt ein typisches
Exemplar der vorstehend genannten Gassensor-Bauart, welches in 24 dargestellt ist.
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Der Gassensor 9 weist ein
hohles zylindrisches Gehäuse 30,
ein Sensorelement 35, das in dem Gehäuse 30 aufgenommen
ist, und eine Schutzabdeckungsbaugruppe 9 auf, die an einem
Ende des Gehäuses 30 zum
Abdecken eines Sensorabschnitts (insbesondere eines Kopfabschnitts)
des Sensorelements 35 verbunden ist. Die Abdeckungsbaugruppe 9 hat
an Seitenwänden
eine Vielzahl an Löchern 910 und 920 ausgebildet,
durch die Abgase des Verbrennungsmotors in die oder aus der Deckungsbaugruppe 9 strömt.
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Zum Vermeiden eines Bruchs des Sensorelements 35,
der sich aus der Befeuchtung mit Wasser ergibt, das in dem Gas enthalten
ist, besteht die Abdecküngsbaugruppe 9 aus
einer inneren Abdeckung 92 und einer äußeren Abdeckung 91 und
ist ausgelegt, so dass die Gaslöcher 910,
die an der Seitenwand 911 der äußeren Abdeckung 91 ausgebildet sind,
zu der Seitenwand 921 der inneren Abdeckung 92 vollständig ausgerichtet
sind ohne die Gaslöcher 920 zu überlappen,
wobei dadurch verursacht wird, dass Wassertropfen, die in dem Abgas
enthalten sind, die bei den Gaslöchern 910 der äußeren Abdeckung 91 eintreten,
an die Seitenwand 921 der inneren Abdeckung 92 prallen
und dort anhalten, so dass sie nach unten fallen und aus einem Gasloch 930 treten,
das an einem Boden 93 der äußeren Abdeckung 91 ausgebildet
ist.
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Jedoch bringt der vorstehend genannte
Aufbau den Nachteil dahingehend mit sich, dass die Gaslöcher 910 der äußeren Abdeckung 91 örtlich durch
die Seitenwand 921 der inneren Abdeckung 92 blockiert
sind, was die Schwierigkeit des Eintritts des Abgases, das innerhalb
der äußeren Abdeckung 91 strömt, von
den Gaslöchern 910 in
die Gaslöcher 920 der
inneren Abdeckung 92 ergibt, was somit zu einer abgesenkten
Ansprechrate des Gassensors 9 führt.
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Insbesondere prallen die Abgase,
die an den Gaslöchern 910 der äußeren Abdeckung 91 eintreten,
wie durch Pfeile G in der Zeichnung angedeutet ist, gegen die Seitenwand 921 der
inneren Abdeckung 92 und steigen entlang unterschiedlichen
Pfaden nach oben, was somit viel Zeit verbraucht, bis das Abgas
in die innere Abdeckung 92 an den Gaslöchern 920 eintritt
und das Sensorelement 35 erreicht.
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Zusätzlich tritt ein Teil des Abgases,
das an einem der Gaslöcher 910 eintritt,
wie durch einen der Pfeile G angedeutet ist, zwischen den Böden 94 und 93 der
inneren und äußeren Abdeckungen 91 und 92 hindurch
und tritt von einem anderen von den Gaslöchern 910 aus.
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Es ist daher eine grundlegende Aufgabe
der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung,
einen verbesserten Aufbau eines Gassensors zu schaffen, der ausgelegt
ist, um einen Bruch des Sensorelements zu vermeiden, der sich aus
einer Befeuchtung mit Wasser ergibt und eine rasche Ansprechrate
zu schaffen.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist
ein verbesserter Aufbau eines Gassensors vorgesehen, der ausgelegt
ist, um einen gegebenen Bestandteilgehalt in einem Gas zu messen.
Der Gassensor hat eine Länge
mit einem oberen Ende und einem Basisende, das dem oberen Ende entgegengesetzt
ist, und weist folgendes auf: (a) ein zylindrisches Gehäuse; (b)
ein Sensorelement, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das
Sensorelement eine Länge
hat, die einen oberen Abschnitt aufweist, der zu dem oberen Ende
des Gassensors weist, der empfindlich auf das Gas ist, und einen
Basisabschnitt, der zu dem Basisende des Gassensors weist; und (c)
eine zylindrische Abdeckungsbaugruppe, die an dem Gehäuse zum
Abdecken des oberen Abschnitts des Sensorelements eingebaut ist.
Die Abdeckungsbaugruppe hat eine Länge mit einem oberen Ende,
das zu dem oberen Ende des Gassensors weist, und einem Basisende,
das zu dem Basisende des Gassensors weist. Die Abdeckungsbaugruppe hat
eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung, die außerhalb
von der ersten Abdeckung aufgenommen ist. Die ersten und zweiten
Abdeckungen haben jeweils Seitenwände. Die Seitenwand der zweiten
Abdeckung hat darin eine Vielzahl von Gaslöchern darin ausgebildet, durch
die das Gas in die oder aus der Abdeckungsbaugruppe strömt. Zumindest
eines der Gaslöcher
weist teilweise zu der Seitenwand der ersten Abdeckung in eine seitliche
Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung
der Abdeckungsbaugruppe. Das zumindest eine der Gaslöcher hat
einen ersten Abschnitt eines Umfangs, der am nächsten zu dem oberen Ende der
Abdeckungsbaugruppe liegt und einen zweiten Abschnitt des Durchmessers,
der am nächsten
zu dem Basisende der Abdeckungsbaugruppe liegt. Die erste Abdeckung
hat ein oberes Ende, das zu dem oberen Ende der Abdeckungsbaugruppe
weist, und ist innerhalb eines Bereichs gelegen, der zwischen den
ersten und zweiten Abschnitten des Umfangs von dem zumindest einen
der Gaslöcher
in die Längsrichtung
der Abdeckungsbaugruppe definiert ist.
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Insbesondere ist ein Abschnitt von
dem zumindest einen der Gaslöcher
von der zweiten Abdeckung, das näher
an dem Basisende der Abdeckungsbaugruppe liegt, örtlich durch die Seitenwand der
ersten Abdeckung blockiert, während
der verbleibende Abschnitt von diesem örtlich einem Zwischenraum zwischen
unteren oder oberen Enden der ersten und zweiten Abdeckungen ausgesetzt
ist, der näher
an dem oberen Ende der Abdeckungsbaugruppe liegt, wobei somit verursacht
wird, dass das an dem zumindest einen der Gaslöcher eintretende Gas zwischen
den Seitenwänden
der ersten und zweiten Abdeckungen aufsteigt und in die erste Abdeckung strömt, und
dass Wassertropfen, die in dem Gas enthalten sind, aus einem anderen
von den Gaslöchern austreten,
ohne zwischen den Seitenwänden
der ersten und zweiten Abdeckungen anzusteigen, wobei somit eine
Befeuchtung des Sensorelements mit dem Wasser vermieden wird. Eine
derartige ansteigende Gasströmung
tritt rasch zwischen die Seitenwände
der ersten und zweiten Abdeckungen und erreicht das Sensorelement
wobei somit der Austausch des Gases innerhalb der Abdeckungsbaugruppe
mit demjenigen, das nach außen
strömt,
verbessert wird, was eine verbesserte Ansprechrate des Gassensors ergibt.
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In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hat die Seitenwand der ersten Abdeckung daran eine
Vielzahl von Gaslöchern
ausgebildet, durch die das Gas in die und aus der ersten Abdeckung
strömt.
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Die erste Abdeckung hat ein oberes
Ende, das zu dem oberen Ende der Abdeckungsbaugruppe weist, und
ein Basisende, das zu dem Basisende der Abdeckungsbaugruppe weist.
Ein Abstand L1 zwischen dem ersten Abschnitt des Umfangs von dem zumindest
einen der Gaslöcher
der zweiten Abdeckung und dem oberen Ende der ersten Abdeckung und
ein Durchmesser R von dem zumindest einen der Gaslöcher zwischen
den ersten und zweiten Abschnitten des Umfangs davon erfüllt vorzugsweise die
Bedingung von L1 ≤ 0,95
R, wobei dadurch die vorstehend beschriebenen Wirkungen der Erfindung verbessert
werden.
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Die zweite Abdeckung hat ein oberes
Ende, das das obere Ende der Abdeckungsbaugruppe definiert, und
ein Basisende, das das Basisende der Abdeckungsbaugruppe definiert.
Ein Abstand L2 zwischen dem oberen Ende der ersten Abdeckung und dem
oberen Ende der zweiten Abdeckung erfüllt vorzugsweise die Beziehung
von 0,5 mm ≤ L2 ≤ 10 mm, wobei
dadurch der Durchtritt des Gases zwischen den ersten und zweiten
Abdeckungen vereinfacht wird, wobei somit die Ansprechrate des Gassensors verbessert
wird.
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Übrige
von den Gaslöchern,
die an der Seitenwand der zweiten Abdeckung ausgebildet sind, können teilweise
zu der Seitenwand der ersten Abdeckung in die seitliche Richtung
der Abdeckungsbaugruppe weisen. Insbesondere sind alle zwei der
Gaslöcher
in Durchmesserrichtung zueinander nicht entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend,
wobei sich dadurch weniger Möglichkeiten
des Austritts des Gases ergeben, das an jedem der Gaslöcher der
zweiten Abdeckung eintritt, als von einem anderen von den Gaslöchern.
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Ein Außendurchmesser D1 der ersten
Abdeckung an dem oberen Ende davon und ein Außendurchmesser D2 an einem
Abschnitt eines Umfangs von einem der Gaslöcher der ersten Abdeckung,
das am nächsten
an dem oberen Ende der ersten Abdeckung liegt, erfüllt vorzugsweise
eine Beziehung von D1 < D2,
wobei dadurch die Ausbildung einer Strömung des Gases von dem oberen
Ende zu dem Basisende der ersten Abdeckung entlang der Seitenwand
davon zum Verbessern der Vereinfachung des Eintritts des Gases in
die erste Abdeckung erleichtert wird.
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Die Seitenwand der ersten Abdeckung
kann einen Wandabschnitt haben, der von dem oberen Ende der ersten
Abdeckung zwischen dem Abschnitt des Umfangs des Gaslochs, das am
nächsten
an dem oberen Ende der ersten Abdeckung und dem oberen Ende der
ersten Abdeckung liegt, abfällt
bzw. abgeschrägt
ist.
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Die Seitenwand der ersten Abdeckung
kann abwechselnd einen ersten Wandabschnitt und einen zweiten Wandabschnitt
aufweisen, der näher
an dem oberen Ende der ersten Abdeckung als der erste Wandabschnitt
gelegen ist. Der erste Wandabschnitt fällt in Richtung auf das obere
Ende der ersten Abdeckung ab bzw. ist in Richtung auf diese abgeschrägt. Der
Seitenwandabschnitt erstreckt sich gerade zu dem oberen Ende der
ersten Abdeckung und hat einen Durchmesser, der über eine Länge von diesem einheitlich
ist.
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Die Seitenwände der ersten und zweiten
Abdeckungen können
Abschnitte haben, die sich zu den Basisenden davon fortsetzen, die
in Kontakt miteinander sind. Ein Abstand L3 zwischen einem Abschnitt
von einem der Gaslöcher
der ersten Abdeckung, der am nächsten
zu dem Basisende der ersten Abdeckung liegt, und einem Abschnitt
eines Kontakts zwischen den Seitenwänden der ersten und der zweiten
Abdeckungen, der am nächsten
zu dem oberen Ende der ersten Abdeckung liegt, ist kleiner oder gleich
5 mm (einschließlich
0 mm), wobei dadurch eine Strömung
des Gases vereinfacht wird, das an jedem der Gaslöcher der
ersten Abdeckung in Richtung auf das Sensorelement eintritt.
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Das Sensorelement kann aus zumindest
einem Festelektrolytkörper
und einem Paar Elektroden bestehen, die an dem Festelektrolytkörper angeordnet
sind. Eine der Elektroden, die näher
an dem Basisende des Gassensors liegt, hat einen Abschnitt, der
am nächsten
zu dem Basisende des Gassensors liegt. Eines der Gaslöcher von
den ersten und zweiten Abdeckungen, das am nächsten zu dem Basisende des
Gassensors liegt, hat einen Abschnitt, der am nächsten zu dem oberen Ende des
Gassensors liegt. Der Abschnitt des Gaslochs, der am nächsten zu dem
oberen Ende des Gassensors liegt, ist näher an dem oberen Ende des
Gassensors als der Abschnitt der Elektrode gelegen, der am nächsten zu
dem Basisende des Gassensors liegt.
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Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus
der genauen Beschreibung, die im folgenden angegeben ist, und aus
den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung verstanden, die jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung
auf spezifische Ausführungsbeispiele
herangezogen werden soll, sondern die lediglich den Zeck der Erklärung und
des Verständnisses
hat.
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1 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Gassensor zeigt, der mit einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung ausgestattet ist;
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2 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht,
die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe des ersten Ausführungsbeispiels
zeigt;
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3(a) ist
eine Längsschnittansicht,
die Abmessungen einer Schutzabdeckungsbaugruppe des ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung zeigt;
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3(b) ist
eine Unteransicht von 3(a);
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4(a) ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Schutzabdeckungsbaugruppe
des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
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4(b) ist
eine Seitenschnittansicht von 4(a);
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5(a) ist
eine Teilschnittansicht, die einen Abschnitt einer Schutzabdeckungsbaugruppe
des ersten Ausführungsbeispiels
zeigt;
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5(b) ist
eine Teilansicht, die ein Gasloch, das in einer äußeren Abdeckung einer Schutzabdeckungsbaugruppe
ausgebildet ist, des ersten Ausführungsbeispiels
zeigt;
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6 ist
eine Seitenschnittansicht, die eine Abwandlung einer äußeren Abdeckung
einer Schutzabdeckungsbaugruppe zeigt;
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7 ist
eine Teilschnittansicht, die äußere Abdeckungen
der Schutzabdeckungsbaugruppen von Testgassensorbeispielen zeigt;
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8 ist
eine Grafik, die Ansprechraten der Testgassensorbeispiele zeigt,
wie in 7 dargestellt
ist;
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9 ist
eine Längsschnittansicht,
die Gase innerhalb einer Schutzabdeckungsbaugruppe des ersten Ausführungsbeispiels
zeigt;
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10 ist
eine Grafik, die Ansprechraten von Testgassensorbeispielen für verschiedene
Werte von Durchmessern D2-D1 einer inneren Abdeckung einer Schutzabdeckungsbaugruppe
zeigt;
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11 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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12 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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13 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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14 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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15 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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16 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem siebten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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17 ist
eine Teilschnittansicht entlang der Linie B-B in 18, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem achten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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18 ist
eine Seitenschnittansicht entlang der Linie A-A in 17;
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19 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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20 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem zehnten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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21 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem elften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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22 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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23 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
gemäß dem dreizehnten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt; und
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24 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Aufbau einer Schutzabdeckungsbaugruppe
eines herkömmlichen
Gassensors zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen,
in denen ähnliche
Bezugszeichen sich auf ähnliche
Teile in vielzähligen
Ansichten beziehen, insbesondere unter Bezugnahme auf 1 ist ein Gassensor 3 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt, der in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungssystem
für Automobile
zum Messen der Konzentrationen von O2, HC,
CO und/oder NOx eingesetzt werden kann,
das in Abgasen enthalten ist, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben
wird. In der folgenden Diskussion wird auf einen oberen Abschnitt
von jedem Teil des Gassensors 3 mit Sicht auf 1 unter Verwendung des Worts "Basis" Bezug genommen,
während
auf einen unteren Abschnitt davon unter Verwendung des Worts "oben" Bezug genommen wird.
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Der Gassensor 3 hat im Allgemeinen
ein hohles zylindrisches Gehäuse 30,
ein Sensorelement 35, das innerhalb von dem Gehäuse 30 aufgenommen
ist, und eine Schutzabdeckungsbaugruppe 31, die mit einem
Ende des Gehäuses 30 zum
Abdecken eines gasempfindlichen Abschnitts (insbesondere eines Kopfabschnitts)
des Sensorelements 35 verbunden ist.
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Die Abdeckungsbaugruppe 31,
wie klar in 2 gezeigt
ist, hat einen doppelwandigen Aufbau und besteht aus einer hohlen
zylindrischen inneren Abdeckung 1 und einer hohlen zylindrischen
Abdeckung 2. Die innere Abdeckung 1 hat Gaslöcher 13 und 14,
die an einer Seitenwand 11 davon ausgebildet sind. Die äußere Abdeckung 2 hat
sechs Gaslöcher 20,
die an einer Seitenwand 21 davon ausgebildet sind. Die
innere Abdeckung 1 definiert innen eine Gaskammer, zu der
der gasempfindliche Abschnitt des Sensorelements 35 ausgesetzt
ist. Gase, die zu messen sind, strömen in die oder aus der Gaskammer
durch die Gaslöcher 13, 14 und 20.
Jedes der Gaslöcher 13, 14 und 20 kann
kreisförmig,
oval, rechteckig oder schlitzförmig
sein.
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Die Gaslöcher 20, die an der
Seitenwand 21 der äußeren Abdeckung 2 ausgebildet
sind, weisen teilweise zu der Seitenwand 11 der inneren
Abdeckung 1 in eine Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung
der Abdeckungsbaugruppe 31 (insbesondere eine Längsrichtung
des Gassensors 3). Insbesondere ein oberes Ende 121 der
inneren Abdeckung 1 ist innerhalb eines Bereichs, der zwischen
einem Abschnitt 201 eines Umfangs von jedem der Gaslöcher 20 definiert
ist, der am nächsten
zu dem oberen Ende 121 der äußeren Abdeckung 2 liegt
(ebenso als das obere Ende 201 im folgenden bezeichnet),
und einem Abschnitt 202 des Umfangs von jedem der Gaslöcher 20,
der am nächsten
zu einem Basisende der äußeren Abdeckung 2 liegt
(ebenso als das Basisende 202 im folgenden bezeichnet),
in die Längsrichtung
der Abdeckungsbaugruppe 31 definiert. Es ist anzumerken,
dass das obere Ende 121 innerhalb des Bereichs zwischen
dem oberen Ende 201 von zumindest einem der Gaslöcher 20 gelegen
sein kann, das am nächsten
zu dem oberen Ende 221 der äußeren Abdeckung 2 gelegen
ist.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 hat der Gassensor 3 ebenso
eine Luftabdeckung 32, die an einem Basisende des Gehäuses 30 zum
Abdecken eines Basisabschnitts des Sensorelements 35 verbunden
ist. Das Sensorelement 35 ist hermetisch innerhalb des
Gehäuses 30 luftdicht
aufgenommen.
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Der Gassensor 3 hat ebenso
Sensorausgangsausschlüsse 351 und
Leistungszufuhranschlüsse 356,
die sich von einem Basisendabschnitt des Sensorelements 35 erstrecken.
Die Sensorausgangsanschlüsse 351 dienen
dazu, eine Abgabe des Sensorelements 35 zu übertragen.
Die Leistungszufuhranschlüsse 356 arbeiten,
um eine elektrische Leistung zu einer keramischen Heizung 355 zuzuführen, die
innerhalb des Sensorelements 35 angeordnet ist. Die keramische
Heizung 355 arbeitet, um das Sensorelement 35 auf
eine Aktivierungstemperatur zu erwärmen, die zum Aktivieren des
Sensorelements 35 erforderlich ist. Die Sensorausgangsanschlüsse 351 und
die Leistungszufuhranschlüsse 356 sind
elektrisch mit Leitungen 353 durch Verbinder 352 innerhalb
eines Isolationsporzellans 321 verbunden.
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Ein elastischer Isolationshalter 322 ist
in einem offenen Basisende der Luftabdeckung 32 hermetisch
angeordnet. Der Isolationshalter 322 hat darin Löcher ausgebildet,
durch die die Leitungen 353 sich luftdicht erstrecken.
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Das Sensorelement
35 hat,
wie in
2 gezeigt ist,
eine Bechergestalt und ist mit elektrochemischen Zellen ausgestattet.
Das Sensorelement
35 besteht aus einem hohlen zylindrischen
Festelektrolytkörper
359 mit
einem Boden, einer Luftkammer
358, die in dem Körper
359 ausgebildet
ist, einer Messelektrode
357 (ebenso als eine äußere Elektrode
im folgenden bezeichnet), die an einer äußeren Wand des Körpers
359 ausgebildet
ist, die dem Gas ausgesetzt ist, das zu messen ist, und einer Bezugselektrode
356 (die
im folgenden ebenso als innere Elektrode bezeichnet wird), die an
einer inneren Wand des Körpers
359 ausgebildet
ist, die Luft oder einem Bezugsgas ausgesetzt ist. Das Sensorelement
35 kann
mehr als einen Festelektrolytkörper
haben. Der Aufbau des Sensorelements
35 ist beispielsweise
aus der europäischen
Patentanmeldung
EP
0918215 A2 bekannt, die für den gleichen Anmelder wie
den dieser Anmeldung verfolgt wird, deren Offenbarung hier unter
Bezugnahme aufgenommen ist.
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Abschnitte 141 (die im folgenden
als obere Enden 141 bezeichnet werden) von einigen der
Gaslöcher 13, 14 und 20 der
inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2,
die am nächsten
an dem Basisende des Gassensors 3 liegen (insbesondere
die Gaslöcher 14 in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel) sind
näher an
dem oberen Ende des Gassensors 3 in die Längsrichtung
des Gassensors 3 als ein Basisende 3571 von einer
der inneren und äußeren Elektroden 356 und 357 gelegen,
das näher
an dem Basisende des Gassensors 3 liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die inneren und äußeren Elektroden 356 und 357 an
dem gleichen Abstand von dem Basisende des Gassensors 3 gelegen.
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Die Abdeckungsbaugruppe 31 hat,
wie in 2 klar gezeigt
ist, einen doppelwandigen Aufbau, der aus inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 besteht.
Die inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 haben
Basiswände 119 und 290,
die in Kontakt miteinander angeordnet sind. Die Basiswände 119 und 290 werden
ebenso im folgenden auch als Kontaktwand bezeichnet.
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Die Kontaktwände 119 und 290 der
inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 haben
sich nach außen
erstreckende Flansche 19 bzw. 29. Die Flansche 19 und 29 sind
in einer ringförmigen
Vertiefung 301 eingebaut, die an der oberen Endfläche 300 des Gehäuses 30 ausgebildet
ist, und sind durch Einstämmen
nach innen von einer ringförmigen
Erweiterung befestigt, die an dem Umfang der oberen Endfläche 300 ausgebildet
ist.
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Die äußere Abdeckung 2 besteht
aus einem hohlen Zylinder mit einem Boden und hat einen Durchmesser,
der über
dessen Länge
einheitlich ist. Insbesondere hat die äußere Abdeckung 2 eine
Seitenwand, die sich gerade in die Längsrichtung von dem Gassensor 3 erstreckt.
Die äußere Abdeckung 2 hat,
wie vorstehend beschrieben ist, die Kontaktwand 290, die
in Anstoß mit
der inneren Abdeckung 1 angeordnet ist, und die sechs kreisförmigen Gaslöcher 30,
die an der Seitenwand 21 an der im wesentlichen gleichen
Lage in die Längsrichtung
von dem Gassensor 3 ausgebildet sind. Die äußere Abdeckung 3 hat ebenso
ein Gasloch 220, das in der Bodenfläche 22 von diesem
ausgebildet ist. Das obere Ende 121 von der inneren Abdeckung 1 ist,
wie vorstehend beschrieben ist, innerhalb von den Gaslöchern 20 in
die radiale Richtung von dem Gassensor 3 gelegen. Insbesondere
kann das obere Ende 120, wie in 4(a) dargestellt ist, durch die Gaslöcher 20 von
außerhalb der äußeren Abdeckung 2 betrachtet
werden.
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Die innere Abdeckung 1 besteht
aus einem hohlen Zylinder mit einem Brunnen und hat unterschiedliche
Durchmesser. Insbesondere hat die innere Abdeckung 1, wie
klar in 2 gezeigt ist,
die Kontaktwand 119, eine basisendseitige abgeschrägte Wand 118,
eine Gaslochausbildungsseitenwand 117, eine abgeschrägte Wand 116 und
eine gerade Seitenwand 115. Jede von der Kontaktwand 119,
von der Gaslochausbildungsseitenwand 117 und der geraden
Seitenwand 115 hat einen Durchmesser, der einheitlich in
die Längsrichtung
von dem Gassensor 3 ist, und sind koaxial zueinander gelegen.
Jede der abgeschrägten
Wände 116 und 118 hat
einen Durchmesser, der sich beim Erreichen der Oberseite des Gassensors 3 verringert.
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Die abgeschrägte Wand 116 und die
gerade Seitenwand 115 sind innerhalb eines Bereichs gelegen,
der zwischen dem oberen Ende 121 der inneren Abdeckung 1 und
den oberen Enden 131 der Gaslöcher 13 definiert
ist, der näher
an der oberen Seite des Gassensors 3 gelegen sind.
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Die innere Abdeckung 1 hat,
wie klar in 3(b) gezeigt
ist, drei Gaslöcher 120,
die an der Bodenfläche 12 von
dieser ausgebildet sind. Die Gaslochausbildungsseitenwand 117 hat
acht Gaslöcher 13 und
acht Gaslöcher 14.
Die Gaslöcher 13 sind
mit im wesentlichen gleichen Abstand von dem oberen Ende (oder dem
Basisende) der inneren Abdeckung 1 in die Längsrichtung
von dem Gassensor 3 gelegen. In ähnlicher Weise sind die Gaslöcher 14 im
wesentlichen bei dem gleichen Abstand von dem oberen Ende (oder
dem Basisende) der inneren Abdeckung 1 in die Längsrichtung
von dem Gassensor 3 gelegen.
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Die inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 haben
die Abmessungen a11 bis a25 (siehe 3(a) bis 3(b)), wie nachstehend aufgelistet
ist.
a11 (Länge
der äußeren Abdeckung 2,
die sich in die Längsrichtung
von dem Gassensor 3 erstreckt) = 23 mm
a12 (Abstand
zwischen der Mitte der Gaslöcher 20 und
dem oberen Ende 221 der äußeren Abdeckung 2)
= 3,5 mm
a13 (äußerer Durchmesser
der Bodenfläche 22 der äußeren Abdeckung 2)
= 12 mm
a14 (äußerer Durchmesser
der Bodenfläche 12 von der
inneren Abdeckung 1) = 7 mm
a15 (Durchmesser der Bodengaslöcher 220 der äußeren Abdeckung 2)
= 1,2 mm
a16 (Durchmesser eines Kreises 125, der durch
eine gestrichelte Linie in 3(b) gezeigt
ist, an dem die drei Gaslöcher 120 der
inneren Abdeckung 1 bei gleichwinkligen Abständen gelegen
sind) = 3 mm
a17 (äußerer Durchmesser
der Kontaktwand 119 der inneren Abdeckung 1) =
11 mm
a18 (äußerer Durchmesser
der Seitenwand 117 der inneren Abdeckung 1) =
9 mm
a19 (Abstand zwischen dem oberen Ende der Seitenwand 117 und
dem oberen Ende 121 der inneren Abdeckung 1) =
6 mm
a20 (Abstand zwischen der Mitte der Gaslöcher 13 und
dem oberen Ende 121 der inneren Abdeckung 1) =
8 mm
a21 (Abstand zwischen der Mitte der Gaslöcher 13 und
der Mitte der Gaslöcher 14 der
inneren Abdeckung 1) = 3 mm
a22 (Länge der Kontaktwände 119 und 290 in
Längsrichtung
von dem Gassensor 3) = 7 mm a23 (Länge der inneren Abdeckung 1)
= 21 mm
a24 (Winkel, den in Durchmesserrichtung entgegengesetzte
Abschnitte der abgeschrägten
Wand 118 einschließen)
= 90°
a25
(Winkel, den in Durchmesserrichtung entgegengesetzte Abschnitte
der abgeschrägten
Wand 116 einschließen)
= 40°.
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Der Abstand L1, wie in den 2 und 3(a) gezeigt ist, zwischen dem oberen
Ende 201 der Gaslöcher 20 von
der äußeren Abdeckung 2 und
dem oberen Ende 121 der inneren Abdeckung 1 beträgt 0,5 mm.
Der Durchmesser R der Gaslöcher 20 in Längsrichtung
von dem Gassensor 3 (insbesondere ein Abstand zwischen
dem oberen Ende 210 und dem Basisende 202) beträgt 6 mm.
Die Länge
L1 und der Durchmesser R erfüllen
die Beziehung von L1 ≤ 0,95
R.
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Der Abstand L2 zwischen dem oberen
Ende 121 der inneren Abdeckung 1 und dem inneren
oberen Ende 222 der äußeren Abdeckung 2 beträgt 2 mm.
Der Abstand L3 zwischen dem Basisende 142 der Gaslöcher 14 und
dem oberen Ende 291 eines Kontaktbereichs zwischen den
Wänden 119 und 290 der
inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 ist kleiner
als oder gleich 5 mm (2,25 mm in diesem Ausführungsbeispiel). Der Abstand
L3 kann 0 mm betragen.
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Der äußere Durchmesser D1 des oberen
Endes 121 der inneren Abdeckung 1 beträgt 7 mm,
der identisch mit dem Durchmesser a14 in den 3(a) und 3(b) ist.
Der äußere Durchmesser
D2 der inneren Abdeckung 1 an einer Lage von den oberen
Enden 131 der Gaslöcher 13 beträgt 9 mm,
was identisch zu dem Durchmesser a18 ist. Somit gilt D1 < D2.
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Der Durchmesser der Gaslöcher 13 und 14 der
inneren Abdeckung 1 in Längsrichtung von dem Gassensor
beträgt
1,5 mm.
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Der Gassensor 3 dieses Ausführungsbeispiels
kann, wie vorstehend beschrieben ist, für eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
von Automobilverbrennungsmotoren verwendet werden. In diesem Fall
wird der Gassensor 3 an einem Abgasrohr des Verbrennungsmotors
eingebaut. Üblicher
Weise wird Wasserdampf in den Abgasen oder Feuchtigkeit, die in
der atmosphärischen
Luft enthalten ist, kondensiert und an einer inneren Wand des Abgasrohrs während des
Stillstands des Verbrennungsmotors angehaftet. Wenn der Verbrennungsmotor
in diesem Zustand den Betrieb wieder aufnimmt, insbesondere dann,
wenn die Temperatur der Abgase unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors
niedrig ist, wird das Wasser an der Wand des Abgasrohrs durch die
Abgase hochgeblasen, ohne dass es verdampft wird und tritt in die
Schutzabdeckungsbaugruppe 31 gemeinsam mit den Abgasen
ein. Das in die Schutzabdeckungsbaugruppe 31 eintretende
Wasser wird an der Fläche
des Sensorelements 35 in der Form von Tropfen angehaftet.
Die Adhäsion
des Wassers an dem Sensorelement 35 kann einen Bruch des Sensorelements 35 verursachen.
Zum Vermeiden eines derartigen Bruchs ist es wichtig, das Wasser
von dem Sensorelement 35 fernzuhalten.
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Die Schutzabdeckungsbaugruppe 31 hat, wie
vorstehend beschrieben ist, den doppelwandigen Aufbau, der aus den
inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 besteht.
Die Seitenwand 21 der äußeren Abdeckung 2 hat
darin die Gaslöcher 20 ausgebildet, die
teilweise die Seitenwand 11 der inneren Abdeckung 1 in
die radiale Richtung der Schutzabdeckungsbaugruppe 31 überlappen
(auf insbesondere eine horizontale Richtung mit Sicht auf 2). Das obere Ende 121 der
inneren Abdeckung 1 ist, wie klar in 2 gezeigt ist, zwischen den oberen Enden 201 und
den Basisenden 202 der Gaslöcher 20 gelegen. Insbesondere
ist eine obere Endseite von jedem der Gaslöcher 20 örtlich zu
einem Zwischenraum zwischen den oberen Enden 121 und 222 der
inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 ausgesetzt,
während
eine Basisendseite von jedem der Gaslöcher 20 zu der Seitenwand 11 von
der inneren Abdeckung 1 in die radiale Richtung von der
Abdeckungsbaugruppe 31 weist, wobei somit verursacht wird,
dass eine Strömung
des Abgases, das durch die Basisendseite von jedem der Gaslöcher 20 strömt, durch
die innere Abdeckung 1 blockiert wird. Es ist anzumerken,
dass zumindest eines der Gaslöcher 20 teilweise
zu der Seitenwand 11 der inneren Abdeckung 1 weisen kann.
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Demgemäß steigt ein Teil einer Strömung des
Abgases, wie durch eine gestrichelte Linie in 9 gezeigt ist, zwischen der inneren und äußeren Abdeckung 1 und 2 an,
tritt in die Gaslöcher 13 und 14 der
inneren Abdeckung 1 ein und erreicht das Sensorelement 35.
Wassertropfen, die in den Abgasen enthalten sind, steigen aufgrund
ihrer Trägheit nicht
an, wie durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist, und werden
aus der äußeren Abdeckung 2 durch
die Gaslöcher 20 und/oder
das Gasloch 220 ausgestoßen.
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Die obere Endseite von jedem der
Gaslöcher 20,
wie vorstehend beschrieben ist, weist zu dem Zwischenraum zwischen
den oberen Enden 121 und 222 der inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2, wobei
somit verursacht wird, dass die Abgase zwischen den oberen Enden 121 und 222 rasch
strömen,
ohne dass sie behindert werden. Das vereinfacht den Austausch der
Abgase innerhalb der Schutzabdeckungsbaugruppe 31 mit den
denjenigen, die aus dieser herausströmen, wobei dadurch die Ansprechrate
des Gassensors 3 verbessert wird.
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Die Gaslöcher 20, die an der äußeren Abdeckung 2 ausgebildet
sind, sind kreisförmig,
aber sie können
auch elliptisch sein, wie in den 5(a) und 5(b) gezeigt ist. Für diesen
Fall ist die Länge
der Hauptachse identisch mit dem vorstehend beschriebenen Durchmesser
R.
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Die fünf Gaslöcher 20, wie in 6 dargestellt ist, können alternativ
an gleichmäßigen Abständen an
in wesentlichen der gleichen Lage in Längsrichtung von der Abdeckungsbaugruppe 31 ausgebildet
werden. Für
diesen Fall sind die Gaslöcher 20 nicht
in Durchmesserrichtung entgegengesetzt zueinander, wobei dadurch
verhindert wird, dass Abgase, die an jedem der Gaslöcher 20 eintreten,
aus den anderen Gaslöchern 20 austreten,
was den Eintritt der Abgase in die innere Abdeckung 1 vereinfacht.
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Eine Beziehung zwischen der Ansprechrate des
Gassensors 2 und dem Abstand L1 zwischen dem oberen Ende 201 der
Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 und
dem oberen Ende 121 der inneren Abdeckung 1 wird
nachstehend beschrieben.
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Es wurden Versuche zum Messen der
Ansprechraten von Testbeispielen des Gassensors 3 mit unterschiedlichen
Abständen
L1 durchgeführt.
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Insbesondere wurden drei Bauarten
von Testbeispielen des Gassensors 3 vorbereitet: ein erster,
bei dem das obere Ende 121 der inneren Abdeckung 1 näher an dem
oberen Ende der Abdeckungsbaugruppe 31 als das obere Ende 201 der
Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 gelegen
ist, einen zweiten, bei dem das obere Ende 121 bündig mit
dem oberen Ende 201 liegt, und einen dritten, bei dem das obere
Ende 121 näher
an dem Basisende der Abdeckungsbaugruppe 31 gelegen ist.
Die dritte Bauart ist des weiteren in vier Bauarten aufgeteilt:
eine mit einem Abstand L1 von 0,5 mm, die zweite mit einem Abstand
L1 von 1 mm, die dritte mit einem Abstand L1 von 1,5 mm und die
vierte mit einem Abstand L1 von 2 mm. Die dritte Bauart gehört zu diesem
Ausführungsbeispiel.
Die erste und zweite Bauart sind Vergleichsbeispiele.
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Die Messung der Ansprechrate der
vorstehend genannten Testbeispiele des Gassensors 3 wurde
folgendermaßen
durchgeführt.
Jedes der Testbeispiele wurde an einem Verbrennungsmotortisch installiert.
Eine Selbstrückführfrequenz
einer Abgabe von jedem der Testbeispiele wurde gemessen, wenn die
Verbrennungsmotordrehzahl 1500 Upm betragen hat. Die Testergebnisse
sind in 8 gezeigt. Die
Ordinate zeigt Ansprechraten der Testbeispiele. Die Abszisse zeigt
die Abstände
L1 der Testbeispiele.
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Die Grafik von 8 zeigt, dass die Ansprechrate niedriger
ist, wenn der Abstand L1 ein negativer Wert ist, was bedeutet, dass
das obere Ende 121 der inneren Abdeckung 1 näher an dem
oberen Ende der Abdeckungsbaugruppe 31 als an dem oberen
Ende 201 von den Gaslöchern 20 der äußeren Abdeckung 2 gelegen
ist oder wenn der Abstand L1 0 (Null) ist, was bedeutet, dass das
obere Ende 121 bündig
mit dem oberen Ende 201 liegt und dass die Ansprechrate
sehr hoch ist, wenn der Abstand L1 ein positiver Wert ist. Es hat
sich somit herausgestellt, dass die Anordnung, bei der das obere
Ende 121 von der inneren Abdeckung 1 näher an dem
Basisende von der Abdeckungsbaugruppe 31 als das obere Ende 201 der
Gasfläche 20 der äußeren Abdeckung 2 liegt,
die Ansprechrate des Gassensors 3 in hohem Maße verbessert.
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Zusätzlich wurde die Abdeckungsbaugruppe 31 von
jedem der Testbeispiele mit Luft besprüht, die Wassertropfen enthält, und
wurde der Grad überwacht,
mit dem das Sensorelement 35 mit dem Wasser befeuchtet
wird. Es wurde herausgefunden, dass die Wassertropfen nicht in die
innere Abdeckung 1 eintreten, so dass das Sensorelement 35 bei
jedem der Testbeispiele trocken gehalten wurde.
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Des weiteren haben die vorstehend
genannten Testergebnisse und die Ergebnisse der Fluidsimulationen
gezeigt, dass Gas, das Wasser enthält, wie in 9 dargestellt ist, entlang von zwei Pfaden innerhalb
der Abdeckungsbaugruppe 31 strömt. Die gepunktete Linie H
zeigt eine Strömung
des Abgases des Verbrennungsmotors selbst an. Die durchgezogene
Linie M zeigt eine Strömung
von Wassertropfen. Das Abgas, das in die Gaslöcher 20 strömt, läuft zwischen
den Böden
der inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2,
wird nach oben abgelenkt und tritt in die innere Abdeckung 1 an
den Gaslöchern 13 und 14 ein.
Die Wassertropfen, die in die Gaslöcher 20 strömen, laufen
zwischen den Böden
der inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 und
treten aus der äußeren Abdeckung 2 durch
die Gaslöcher 20 aufgrund ihrer
Trägheit
aus.
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Demgemäß wurde herausgefunden, dass die
dritte Bauart der Testbeispiele (insbesondere der Gassensor 3 dieses
Ausführungsbeispiels)
weniger einem Bruch des Sensorelements 35 unterliegt, was sich
aus dessen Befeuchtung ergibt, und ebenso eine hervorragende Ansprechrate
hat.
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Eine Beziehung zwischen der Ansprechrate des
Gassensors 3 und einer Differenz zwischen dem Außendurchmesser
D1 des oberen Endes 121 und der inneren Abdeckung 1 und
dem Außendurchmesser
D2 der inneren Abdeckung 1 an einem Ort der oberen Enden 131 der
Gaslöcher 13 wurde
ebenso untersucht. Insbesondere wurden Testbeispiele des Gassensors 3 vorbereitet,
die einen gemeinsamen Außendurchmesser
D2 von 9 mm und Außendurchmesser
D2 von verschiedenen Werten hatten, und wurden die Ansprechraten
der Versuchsbeispiele auf eine ähnliche
Weise gemessen, wie vorstehend beschrieben ist. Die Testergebnisse
sind in einer Grafik von 10 dargestellt.
Die Grafik zeigt, dass die Ansprechrate sich erhöht, wenn die Differenz zwischen D1
und D2 (insbesondere D2-D1) sich vergrößert.
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11 zeigt
die Schutzabdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die innere Abdeckung 1 hat
eine konische Wand 41, die sich zwischen den oberen Enden 131 der
Gaslöcher 13 und
dem oberen Ende 121 davon erstreckt. Die konische Wand 41 ist
zu dem oberen Ende 121 hin abgeschrägt. Die Abstände L1 und
L2 betragen 0,5 mm bzw. 2 mm.
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Die konische Wand 41 funktioniert,
um die Ausbildung einer Strömung
des Gases zu erleichtern, die von dem oberen Ende zu dem Basisende der
inneren Abdeckung 1 gerichtet ist, wobei somit die Erleichterung
des Eintritts des Gases in die innere Abdeckung 1 verbessert
wird. Andere Anordnungen sind mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch
und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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12 zeigt
die Schutzabdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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Die innere Abdeckung 1 hat
eine Ecke 42, die zwischen der Seitenwand und der Bodenwand davon
ausgebildet ist. Die Ecke 42 hat einen Krümmungsradius
von 3 mm, der größer als
derjenige bei den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ist. Die Abstände L1 und
L2 betragen 0,5 bzw. 0,2 mm.
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Die Ecke 42 funktioniert,
um die Ausbildung einer Strömung
des Gases zu erleichtern, die von dem oberen Ende (insbesondere
der Bodenwand) zu dem Basisende der inneren Abdeckung 1 gerichtet ist,
wobei sich somit die Erleichterung des Eintritts des Gases in die
innere Abdeckung 1 verbessert. Andere Anordnungen sind
mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
identisch und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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13 zeigt
eine Schutzabdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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Die innere Abdeckung 1 hat
eine mäßige Krümmung 200 neben
der geraden Seitenwand 11 um die Gaslöcher 13 und 14.
Die gerade Seitenwand 11 hat einen Durchmesser, der über ihre
Länge einheitlich
ist. Die mäßige Krümmung 200 definiert
eine konische Gestalt des oberen Abschnitts der inneren Abdeckung 1.
Die Abstände
L1 und L2 betragen 0,5 mm bzw. 2 mm.
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Die mäßige Krümmung 200 funktioniert,
um die Ausbildung einer Strömung
des Gases zu erleichtern, die von dem oberen Ende zu dem Basisende der
inneren Abdeckung 1 entlang der Seitenwand 11 gerichtet
ist, wobei sich somit die Erleichterung des Eintritt des Gases in
die innere Abdeckung 1 verbessert. Andere Anordnungen sind
mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
identisch und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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14 zeigt
die Schutzabdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Seitenwände 11 und 21 der
inneren Abdeckung 1 und der äußeren Abdeckung 2 erstrecken sich
gerade in die Längsrichtung
der Abdeckungsbaugruppe 31 und haben Durchmesser, die über ihre Längen einheitlich
sind. Die Abstände
L1 und L2 betragen 0,5 mm bzw. 2 mm. Andere Anordnungen sind mit
denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch
und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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15 zeigt
die Schutzabdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Der Gassensor 3 dieses Ausführungsbeispiels
hat ein laminiertes Sensorelement 36, das in der Abdeckungsbaugruppe 31 enthalten
ist. Beispielsweise lehrt das US-Patent Nr. 5 573 650, das am 12.
November 1996 auf Fukaya et al. ausgestellt wurde, ein derartiges
laminiertes Sensorelement, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme
aufgenommen ist.
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Die äußere Abdeckung 2 hat
Gaslöcher 205, die
oberhalb von den Gaslöchern 20 ausgebildet sind.
Die Gaslöcher 205 sind
an dem gleichen Ort in Längsrichtung
der Abdeckungsbaugruppe 31 ausgebildet und sind jeweils
gerade oberhalb von den Gaslöchern 20 positioniert.
Die innere Abdeckung 1 ist hinsichtlich ihres Aufbaus demjenigen
des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich,
außer
dass die abgeschrägte
Wand 116 sich zu der Bodenfläche 12 fortsetzt.
Die Abstände
L1 und 12 betragen 0,5 mm bzw. 2 mm. Andere Anordnungen
sind mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch und
ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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16 zeigt
die Schutzabdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der
Erfindung, welches eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels
ist.
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Der Kopfabschnitt des laminierten
Sensorelements 36 ist wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel
an der Abdeckungsbaugruppe 31 eingebaut. Die innere Abdeckung 1 besteht
aus einem hohlen Zylinder mit einem offenen Boden. Der Abstand L1 zwischen
dem oberen Ende 121 der inneren Abdeckung 1 und
den oberen Enden 201 der Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 beträgt 0,5 mm.
Der Abstand L2 zwischen dem oberen Ende 121 der inneren Abdeckung 1 und
einem oberen Ende 225 (insbesondere einem unteren Rand)
der äußeren Abdeckung 2 beträgt 3 mm.
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Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels
gestattet, dass eine große
Menge Gas in die äußere Abdeckung 2 einfach
einritt, wobei sich somit der Eintritt des Gases in die innere Abdeckung 1 vereinfacht. Andere
Anordnungen sind mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch und
ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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Die 17 und 18 zeigen die Schutzabdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem achten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, welches eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels
ist. Der Kopfabschnitt des laminierten Sensorelements 36 ist wie
bei dem sechsten Ausführungsbeispiel
an der Abdeckungsbaugruppe 31 eingebaut. Die äußere Abdeckung 2 hat,
wie klar in 18 gezeigt
ist, einen gewellten Querschnitt mit vier Einbuchtungen 2100. Anders
gesagt hat die äußere Abdeckung 2 vier
lineare Eindrückungen,
die sich in die Längsrichtung
von dieser bei gleichwinkligen Abständen erstrecken. Die Abstände L1 und
L2, wie in 17 angedeutet
ist, betragen 0,5 mm bzw. 2 mm.
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Jede der linearen Eindrückungen 2100 definiert
einen Strömungspfad
gemeinsam mit einem angrenzenden von den Eindrückungen 2100 und einer äußeren Wand
der inneren Abdeckung 1, die dazu dient, eine Strömung des
Gases, das in eines der Gaslöcher 20 eintritt,
in eine Aufwärtsströmung und eine
Abwärtsströmung zu
teilen. Die Aufwärtsströmung tritt
in jedes der Gaslöcher 18 der
inneren Abdeckung 1 ein und erreicht das Sensorelement 36. Die
Abwärtsströmung tritt
durch einen Zwischenraum zwischen den Bodenflächen 12 und 23 der
inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2,
wendet sich nach obern beim Erreichen eines entgegengesetzt liegenden
Strömungsparts
und tritt in ein entsprechendes der Gaslöcher 13 der inneren
Abdeckung 1 ein. Insbesondere funktioniert dieser Aufbau
der Abdeckungsbaugruppe 31, um eine Vielzahl von Strömungen des
Gases gegen das Sensorelement 36 von verschiedenen Richtungen
zu treffen.
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Andere Anordnungen sind mit denjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels
identisch und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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19 zeigt
die Abdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, welche eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels
ist.
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Der Kopfabschnitt des laminierten
Sensorelements 36 ist wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel
an der Abdeckungsbaugruppe 31 eingebaut. Die Abdeckungsbaugruppe 31 hat
einen dreiwandigen Aufbau. Insbesondere hat die Abdeckungsbaugruppe 31 eine
zweite äußere Abdeckung 51,
die außerhalb
von der äußeren Abdeckung 2 aufgenommen
ist. Das obere Ende 510 der zweiten äußeren Abdeckung 51 ist
näher an
dem Basisende der Abdeckungsbaugruppe 31 als die oberen
Enden 210 der Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 gelegen.
Die Abstände
L1 und L2 betragen 0,5 mm bzw. 2 mm.
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Andere Anordnungen sind mit denjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels
identisch und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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20 zeigt
die Abdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels
ist.
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Der Kopfabschnitt des laminierten
Sensorelements 36 ist wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel
an der Abdeckungsbaugruppe 31 eingebaut. Die Abdeckungsbaugruppe 31 hat
wie das neunte Ausführungsbeispiel
einen dreiwandigen Aufbau zum Verbessern der Fähigkeit der Abdeckungsbaugruppe 31,
das Sensorelement 36 vor Wasser zu schützen, das in dem zu messenden
Gas enthalten ist.
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Insbesondere hat die Abdeckungsbaugruppe 31 eine
zweite innere Abdeckung 52, die außerhalb von der inneren Abdeckung 1 enthalten
ist. Die zweite innere Abdeckung 52 besteht aus einem hohlen
Zylinder mit einem offenen Boden und hat einen Durchmesser, der über ihre
Länge einheitlich
ist. Das obere Ende 125 der zweiten inneren Abdeckung 52 ist
näher an
dem Basisende der Abdeckungsbaugruppe 31 als die oberen
Enden 201 der Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 gelegen.
Die innere Abdeckung 1 hat den gleichen Aufbau wie der
des sechsten Ausführungsbeispiels.
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Das in die Gaslöcher 20 eintretende
Gas tritt zwischen den ersten und zweiten inneren Abdeckungen 1 und 52 hindurch
und tritt in die Gaslöcher 13 ein.
Wassertropfen, die in dem Gas enthalten sind, das in jedes der Gaslöcher 20 eintritt,
treten aus einem entgegengesetzten von den Gaslöchern 20 aus, ohne
aufgrund ihrer Trägheit
nach oben zu strömen.
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Der Abstand L1 zwischen dem oberen
Ende 125 und der zweiten inneren Abdeckung 52 und
den oberen Enden 201 der Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 beträgt 2 mm.
Der Abstand L2 zwischen dem oberen Ende 125 der zweiten
inneren Abdeckung 52 und dem inneren oberen Ende 220 der äußeren Abdeckung 2 beträgt 4 mm.
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Andere Anordnungen sind mit denjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels
identisch und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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21 zeigt
die Abdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem elften Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels
von 15 ist.
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Die inneren und äußeren Abdeckungen 1 und 2 haben
den gleichen Aufbau wie diejenigen des sechsten Ausführungsbeispiels.
Die Abdeckungsbaugruppe 31 hat ebenso eine zweite innere
Abdeckung 53, die innerhalb der inneren Abdeckung 1 aufgenommen
ist, um wie bei dem zehnten Ausführungsbeispiel
die Fähigkeit
der Abdeckungsbaugruppe 31 zu verbessern, das Sensorelement 36 vor
in dem zu messenden Gas enthaltenen Wasser zu schützen. Die
zweite innere Abdeckung 53 besteht aus einem hohlen Zylinder
mit einem Boden, der eine Seitenwand 531 hat, dessen Durchmesser über seine
gesamte Länge
einheitlich ist. Die zweite innere Abdeckung 53 hat Gaslöcher 532,
die an der Seitenwand 531 ausgebildet sind. Die Gaslöcher 532 sind näher an dem
Basisende der Abdeckungsbaugruppe 31 als die Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 angeordnet.
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Das an den Gaslöchern 20 eintretende
Gas strömt
zunächst ähnlich wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das in die innere Abdeckung 1 eintretende Gas strömt in Richtung
auf das obere Ende der inneren Abdeckung 1 und tritt in
die innere Abdeckung 1 an den Gaslöchern 532 ein.
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Die abstände L1 und L2 betragen, wie
klar in der Zeichnung gezeigt ist, 0,5 mm bzw. 2 mm.
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Andere Anordnungen sind mit denjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels
identisch und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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22 zeigt
die Abdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
das eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels ist.
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Der Kopfabschnitt des laminierten
Sensorelements 36 ist wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel
an der Abdeckungsbaugruppe 31 eingebaut. Die Abdeckungsbaugruppe 31 hat
wie das zehnte Ausführungsbeispiel
einen dreiwandigen Aufbau zum Verbessern der Fähigkeit der Abdeckungsbaugruppe 31,
das Sensorelement 36 vor in dem zu messenden Gas enthaltenen
Wasser zu schützen.
Insbesondere hat die Abdeckungsbaugruppe 31 eine zweite
innere Abdeckung 54, die außerhalb von der inneren Abdeckung 1 aufgenommen
ist. Die zweite innere Abdeckung 54 besteht aus einem hohlen
Zylinder mit einem Boden und hat einen Durchmesser, der über ihre
gesamte Länge
einheitlich ist. Die zweite innere Abdeckung 54 hat Gaslöcher 542,
die näher
an dem Basisende der Abdeckungsbaugruppe als die Gaslöcher 13 der
inneren Abdeckung 1 gelegen sind.
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Das an den Gaslöchern 20 eintretende
Gas strömt
zunächst ähnlich wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das Gas, das in die zweite innere Abdeckung 54 an den Gaslöchern 542 eintritt,
strömt
in Richtung auf das obere Ende der zweiten oberen Abdeckung 54 und
tritt in die innere Abdeckung 1 an den Gaslöchern 13 ein.
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Der Abstand L1 zwischen dem oberen
Ende 121 der zweiten inneren Abdeckung 54 und
den oberen Enden 201 der Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 beträgt 0,5 mm.
Der Abstand L2 zwischen dem oberen Ende 121 der zweiten
inneren Abdeckung 54 und dem inneren oberen Ende 222 der äußeren Abdeckung 2 beträgt 1 mm.
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Andere Anordnungen sind mit denjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels
identisch und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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23 zeigt
die zeigt die Abdeckungsbaugruppe 31 gemäß dem dreizehnten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das eine Abwandlung des zwölften Ausführungsbeispiels ist.
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Der Kopfabschnitt des laminierten
Sensorelements 36 ist wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel
an der Abdeckungsbaugruppe 31 eingebaut. Die Abdeckungsbaugruppe 31 hat
einen dreiwandigen Aufbau zum Verbessern der Fähigkeit der Abdeckungsbaugruppe 31,
das Sensorelement 36 vor in dem zu messenden Gas enthaltenen
Wasser zu schützen.
Die Abdeckungsbaugruppe 31 hat eine zweite äußere Abdeckung 55,
die außerhalb
von der äußeren Abdeckung 2 aufgenommen
ist. Die zweite äußere Abdeckung 55 besteht
aus einem hohlen Zylinder mit einem Boden und hat einen Durchmesser, der über seine
gesamte Länge
einheitlich ist. Die zweite äußere Abdeckung 55 hat
Gaslöcher 550,
die an dem gleichen Ort in Längsrichtung
von dieser ausgebildet sind. Die Gaslöcher 550 sind näher an dem Basisende
der Abdeckungsbaugruppe als die Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 55 gelegen.
Die Gaslöcher 550 sind
im wesentlichen mit den Gaslöchern 20 in
Längsrichtung
der Abdeckungsbaugruppe 31 ausgerichtet.
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Das an den Gaslöchern 550 eintretende
Gas strömt
in die Gaslöcher 20 und
tritt in die innere Abdeckung 1 an den Gaslöchern 13 ein.
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Der Abstand L1 zwischen dem oberen
Ende 121 der inneren Abdeckung 1 und den oberen
Enden 201 der Gaslöcher 20 der äußeren Abdeckung 2 beträgt 0,5 mm.
der Abstand L2 zwischen dem oberen Ende 121 der inneren
Abdeckung 1 und dem inneren oberen Ende 222 der äußeren Abdeckung 2 beträgt 2 mm.
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Andere Anordnungen sind mit denjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels
identisch und ihre genaue Erklärung
wird an dieser Stelle weggelassen.
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Während
die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
zum Vereinfachen ihres besseren Verständnisses offenbart wurde, ist
es erkennbar, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen ohne Abweichen
von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden kann. Daher sollte
die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen
Ausführungsbeispiele und
Abwandlungen zusätzlich
zu den gezeigten Ausführungsbeispielen
enthält,
die ohne Abweichen von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden
können,
wie in den beigefügten
Ansprüchen
angegeben ist.
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Der verbesserte Aufbau der Schutzabdeckungsbaugruppe
vom Gassensor ist vorgesehen. Die Schutzabdeckungsbaugruppe hat
einen doppelwandigen Aufbau, der aus der inneren und der äußeren zylindrischen
Abdeckung mit Gaslöchern
besteht. Das Sensorelement ist innerhalb der inneren Abdeckung angeordnet.
Zumindest eines der Gaslöcher
der äußeren Abdeckung
weist teilweise zu einer Seitenwand der inneren Abdeckung. Die obere
Endfläche
der inneren Abdeckung liegt innerhalb desjenigen Bereichs, der zwischen
entgegengesetzten Abschnitten eines Durchmessers von dem zumindest einen
der Gaslöcher
der äußeren Abdeckung
definiert ist, das am nächsten
zu dem oberen Ende bzw. dem Basisende der Abdeckung liegt. Dieser
Aufbau hat die Funktion, einen Bruch des Sensorelements zu vermeiden,
der sich aus dem Befeuchten mit Wasser ergibt, und eine Ansprechrate
des Gassensors zu verbessern.