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Querbezug
zu einem zugehörigen
Dokument
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Die
Anmeldung beansprucht den Vorteil der japanischen Patentanmeldung
Nr. 2005-205729, die am 14. Juli 2005 eingereicht wurde, deren Offenbarung
hierin durch Bezugnahme eingearbeitet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich am Allgemeinen auf einen Gassensor, der teilweise
beispielsweise einem Abgas mit hoher Temperatur ausgesetzt ist,
um die Konzentration einer bestimmten Gaskomponente zu messen.
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Es
gibt bekannte, in einem Abgasrohr einer Fahrzeugmaschine eingebaute
Gassensoren zum Gebrauch bei einer Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung der Maschine.
Die Gassensoren haben einen oberen Abschnitt (d.h. einen Fühlabschnitt)
der einer starken Wärme
ausgesetzt ist, die durch ein innerhalb dem Abgasrohr strömendes Abgas
erzeugt wird, und einen unteren Abschnitt, der einer Luft ausgesetzt
ist. Die Temperatur der Gassensoren fällt deshalb schrittweise von
dem oberen Abschnitt in Richtung dem Ende des unteren Abschnitts.
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Die
vorstehende Art von Gassensor hat normalerweise eine Luftabdeckung
mit darin ausgebildeten Lufteinlässen,
durch die Luft in das Innere des Gassensors eingelassen wird. Die
Lufteinlässe
sind mit einem wasserabweisenden Filter abgedeckt, um ein Eindringen
von Wasser dorthinein zu vermeiden. Der wasserabweisende Filter
ist normalerweise aus einem porösen
Harz hergestellt, und kann verformt werden oder es kann sich seine
Elastizität ändern, wenn
er einer Wärme
ausgesetzt wird, was zum Lockern von Verbindungen des wasserabweisenden Filters
zu der Luftabdeckung zur Folge hat. Außerdem kann eine verlängerte Wärmeaussetzung
bewirken, dass sich die Poren des wasserabweisenden Filters thermisch
verformen oder verkleinern, was eine verminderte Luftdurchlässigkeit
des wasserabweisenden Filters zur Folge hat. Dies führt zu einer Verringerung
der Sauerstoffmenge innerhalb des Gassensors und einem Fehler beim
Messen der Gaskonzentration. Um dieses Problem zu mildern muss der
wasserabweisende Filter soweit wie möglich von dem oberen Ende des
Gassensors entfernt liegen und in einer Atmosphäre mit einer niedrigeren Temperatur
gehalten werden.
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Beispielsweise
offenbart die japanische Patenterstoffenlegungsschrift Nr. 2004-198361
(US 2004/00129566 A1) den wasserabweisenden Filter, der sich in
Richtung dem unteren Ende des Gassensors erstreckt. Dieser Aufbau
stößt jedoch
auf das Problem, dass die ausgedehnte Länge des wasserabweisenden Filters
zu einer erhöhten
Gesamtlänge des
Gassensors führt,
was zu einer erhöhten
Schwierigkeit bei einem Einbau in Automobile führt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist deshalb eine Hauptaufgabe 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 vorzusehen, der dazu ausgelegt ist, einen wasserabweisenden
Filter in einer Atmosphäre
mit einer niedrigeren Temperatur zu halten und der eine verbesserte
Montierbarkeit des Gassensors in beispielsweise einem Fahrzeug hat.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein verbesserter Aufbau eines Gassensors
vorgesehen, der tätig
ist, um einen bestimmten Komponentengehalt in einem Gas zu messen.
Der Gassensor hat: (a) ein hohles zylindrisches Gehäuse mit
einem oberen Ende und einem unteren Ende, das dem oberen Ende entgegengesetzt
liegt; (b) ein in dem Gehäuse angeordnetes
Sensorelement, wobei das Sensorelement eine Länge hat, die aus einem unteren
Abschnitt und einem oberen Abschnitt zusammengesetzt ist, wobei
der obere Abschnitt als ein Fühlabschnitt
tätig ist,
um einem zu fühlenden
Gas ausgesetzt zu sein; (c) eine mit dem unteren Ende des Gehäuses verbundene
zylindrische Luftabdeckung, um den unteren Abschnitt des Sensorelements
zu umgeben; (d) ein zylindrisches flexibles Bauteil mit einem Lufteinlass,
der in dessen Außenumfang
ausgebildet ist, wobei das flexible Bauteil ein oberes Ende und ein
unteres Ende hat, das dem oberen Ende entgegengesetzt liegt; (e)
einen Filter, der an den Außenumfang
des flexiblen Bauteils gepasst ist, der ein oberes Ende und ein
unteres Ende hat, das dem oberen Ende gegenüberliegt, wobei der Filter
tätig ist,
um es Luft zu ermöglichen,
dort durch zu dringen; (f) ein Abdichtbauteil, das in das untere
Ende des flexiblen Bauteils gepasst ist; (g) eine erste Abdeckung,
die die oberen Enden des Filters und des flexiblen Bauteils zwischen
sich und dem unteren Ende der Luftabdeckung hält; und (h) eine zweite Abdeckung,
die die unteren Enden des Filters und des flexiblen Bauteils zwischen
sich und dem Abdichtbauteil hält.
Die zweite Abdeckung liegt in einer Längsrichtung des Gassensors
um einen bestimmten Bereich entfernt von der ersten Abdeckung. Der
Bereich ist dem Lufteinlass des flexiblen Bauteils zugewandt.
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Der
Filter liegt weit entfernt von dem unteren Ende der Luftabdeckung
und wird deshalb in einer Atmosphäre mit einer niedrigeren Temperatur,
entfernt von dem oberen Ende des Gassensors, der einer intensiven
Wärme ausgesetzt
ist, gehalten. Die ersten und zweiten Abdeckungen liegen entfernt
voneinander, um die mechanische Flexibilität für den Filter und das flexible
Bauteil vorzusehen, wodurch es dem Filter und dem flexiblen Bauteil
ermöglich
wird, verformt oder gebogen zu werden, um die Höhe des Gassensors zu verringern.
Dies fördert
die Einbaufreundlichkeit des Gassensors in einen engen Raum.
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Bei
der bevorzugten Art der Erfindung ist die erste Abdeckung an ihrer
Umfangswand gecrimpt, um den Filter und das flexible Bauteil zwischen
sich selbst und der Luftabdeckung einzuklemmen. Die zweite Abdeckung
ist an ihrer Umfangswand gecrimpt, um den Filter und das flexible
Bauteil zwischen sich selbst und dem flexiblen Bauteil einzuklemmen.
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Ein
Gummiband kann zumindest um entweder die erste oder zweite Abdeckung
gewickelt sein, um den Filter und das flexible Bauteil zusammenzuklemmen.
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Das
flexible Bauteil ist aus Fluorkunststoff hergestellt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird durch die nachstehend gegebene detaillierte Beschreibung
vollkommener und von den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung verstanden werden, die jedoch nicht dazu hergenommen
werden sollten, um die Erfindung auf bestimmte Ausführungsbeispiele
zu beschränken,
sondern lediglich zum Zwecke einer Erklärung und eines Verständnisses
sind.
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Gassensors zeigt;
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2 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht eines
Abschnitts des Gassensors, wie er durch einen Kreis A in 1 eingeschlossen
wird; und
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3 ist
eine Längsschnittansicht,
die den Gassensor aus 1 zeigt, wenn er bei einem Gummischlauch
und einem Wasser abweisenden Filter gebogen wurde.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen, bei denen sich gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Ansichten
auf gleiche Teile beziehen, ist insbesondere in 1 ein
erfindungsgemäßer Gassensor 1 gezeigt,
der in einem Abgassystem einer Automobilbrennkraftmaschine zum Steuern
einer Verbrennung der Maschine eingebaut werden kann, um die Konzentration
einer bestimmten Komponente zu messen, wie beispielsweise O2, NOx, CO oder HC, die
in Abgasemissionen enthalten sind.
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Der
Gassensor 1 hat ein hohles zylindrisches Gehäuse 10,
ein Sensorelement 19, das innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet
ist, eine Schutzabdeckungsbaugruppe 11, die mit einem oberen
Ende (d.h., einem unteren Ende, wenn es in der Zeichnung betrachtet
wird) des Gehäuses 10 verbunden
ist, um einen oberen Abschnitt (d.h., einen Fühlabschnitt) des Sensorelements 19 zu
umgeben, und eine hohle zylindrische Luftabdeckung 2, die
mit einem unteren Ende (d.h., einem oberen Ende, wenn es in der Zeichnung
betrachtet wird) des Gehäuses 10 verbunden
ist, um einen unteren Abschnitt des Sensorelements 10 zu
umgeben.
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Der
Gassensor 1 hat auch einen wasserabweisenden Filter 3,
einen zylindrischen Gummischlauch 4, eine Gummiausfütterung 17,
die als eine elastische Abdichtung dient, eine erste Abdeckung 5 und
eine zweite Abdeckung 6. Der Gummischlauch 4 ist
an seinem einen Ende an einem Ende der Luftabdeckung 2 befestigt
und erstreckt sich in einer Längsrichtung
des Gassensors 1. Der Gummischlauch 4 ist mit
dem wasserabweisenden Filter 3 abgedeckt und hat, wie es
in 2 klar dargestellt ist, Lufteinlässe 4a in
sich ausgebildet, durch die eine Luft durch den wasserabweisenden
Filter 3 in den Innenraum des Gummischlauchs 4 eintritt.
Die Gummiausfütterung 17 ist
innerhalb einem unteren Ende des Gummischlauchs 4 eingepasst.
Die erste Abdeckung 5 ist gecrimpt, um obere Spaltabschnitte
des wasserabweisenden Filters 3 und des Gummischlauchs 4 zwischen
sich selbst und einem unteren Ende 2a der Luftabdeckung 2 einzuklemmen.
Die zweite Abdeckung 6 ist, ebenso wie die erste Abdeckung 5,
gecrimpt, um die Spaltabschnitte eines unteren Endes des wasserabweisenden
Filters 3 und des Gummischlauchs 4 zwischen sich
selbst und der Gummiausfütterung 17 einzuklemmen.
Die erste Abdeckung 5 und die zweite Abdeckung 6 sind
in der Längsrichtung
des Gassensors 1, bei einem bestimmten Abstand entfernt
voneinander, ausgerichtet. Die Lufteinlässe 4a des Gummischlauchs 4 liegen
zwischen der ersten Abdeckung 5 und der zweiten Abdeckung 6.
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Die
erste Abdeckung 5 und die zweite Abdeckung 6 sind
jeweils aus einem rostfreien Stahl (SUS304) hergestellt und haben
eine hohle zylindrische Form. Der Kunststoffschlauch 4 ist
aus einem Fluorkunststoff hergestellt und hat eine hohle zylindrische
Form. Der wasserabweisende Filter 3 ist aus einem porösen Material,
wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), hergestellt, das
die Luftdurchlässigkeit
aufweist.
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Bei
dem vorstehenden Aufbau des Gassensors 1 liegt der wasserabweisende
Filter 3 weiter von dem oberen Ende des Gassensors 1 entfernt,
das intensiver Wärme
ausgesetzt ist, als das untere Ende 2a der Luftabdeckung 2,
wodurch der wasserabweisende Filter 3 in einer Atmosphäre mit relativ
niedriger Temperatur gehalten wird und es dem Gummischlauch 4 ermöglicht wird,
sich zu verformen, zu biegen oder vertikal zusammengedrückt zu werden,
um die Gesamtlänge,
d.h., einen Minimalabstand zwischen den Enden des Gassensors 1,
zu verringern, wodurch die Einbaufreundlichkeit des Gassensors 1 in
ein Automobil gefördert
wird.
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Der
Gassensor 1 kann als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor
verwendet werden, der tätig ist,
um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis
eines Gemischs zu bestimmen, das einer Automobilbrennkraftmaschine
zugeführt
wird. Beim Gebrauch ist der Gassensor 1 in einem Abgasrohr
der Maschine eingebaut, um das Sensorelement 19 einem innerhalb
des Abgasrohrs strömenden
Abgas auszusetzen. Der Einbau des Gassensors 1 wird durch
Schrauben eines oberen Abschnitts des Gehäuses 10 in die Außenwand
des Abgasrohrs und Platzieren einer oberen Endfläche 102 eines Flanschs 101 des
Gehäuses 10 in
Angrenzung mit der Außenwand
des Abgasrohrs durch eine ringförmige
Feder 103 erreicht. Die Feder 103 dient dazu,
eine hermetische Dichtung zwischen dem Inneren des Abgasrohrs und
dem Flansch 101 auszubilden.
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Ein
dem oberen Ende (d.h., einem unteren Ende, wenn es in 1 betrachtet
wird) näher
als eine Linie L liegender Abschnitt des Gassensors 1 ist einer
intensiven Wärme
ausgesetzt, die durch das innerhalb dem Abgasrohr strömende Abgas
der Maschine erzeugt wird. Der verbleibende Abschnitt des Gassensors 1,
der dem unteren Ende (d.h., einem oberen Ende, wenn es in 1 betrachtet
wird) näher
als der Linie L ist, ist der Luft ausgesetzt. Infolgedessen fällt die
Temperatur des Gassensors 1 von der Linie L zu dem unteren
Ende des Gassensors 1 ab.
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Die
Schutzabdeckungsbaugruppe 11 ist, wie es vorstehend bei 1 beschrieben
ist, an dem oberen Ende des Gehäuses 10 befestigt.
Die Schutzabdeckungsbaugruppe 11 hat eine doppelwandige Struktur,
die aus einer äußeren Abdeckung
und einer inneren Abdeckung hergestellt ist, die an deren Seitenwänden ausgebildete
Gaseinlässe
aufweisen. Die innere Abdeckung bildet in sich eine Gaskammer aus,
innerhalb der der Fühlabschnitt
des Sensorelements 19 dem zu messenden Abgas der Maschine ausgesetzt
ist.
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Innerhalb
des Gehäuses 10 ist
ein Porzellanisolator 12 angeordnet, um das Sensorelement 19 zu
halten. Zwischenräume
zwischen dem Porzellanisolator 12 und dem Gehäuse 10 und
zwischen dem Porzellanisolator 12 und dem Sensorelement 19 sind luftdicht
abgedichtet, um einen Durchtritt des Gases zu blockieren.
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Ein
Porzellanisolator 13 ist an dem Porzellanisolator 12 angeordnet,
wobei diese fluchtend zueinander liegen. Eine Tellerfeder 122 ist
elastisch zwischen einer äußeren Schulterwand
des Porzellanisolators 13 und einer inneren Schulterwand
der Luftabdeckung 2 eingeklemmt, um einen Federdruck zu
erzeugen. Der Federdruck wirkt, um den Porzellanisolator 12 durch
den Porzellanisolator 13 in eine zu der Mittellinie des
Gassensors 1 im Wesentlichen parallele Richtung in eine
permanente Angrenzung mit einer inneren abgeschrägten Schulter 105 des
Gehäuses 10 zu
drängen.
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Der
Porzellanisolator 13 hat eine zylindrische Kammer 130 in
sich ausgebildet, innerhalb der der untere Abschnitt des Sensorelements 19 angeordnet
ist. Die zylindrische Kammer 130 steht mit dem Inneren
der Luftabdeckung 2 durch Lufteinlässe 131 in Verbindung.
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Anschlüsse 191 sind
innerhalb dem Porzellanisolator 13 angeordnet. Die Anschlüsse 191 erstrecken
sich durch die Lufteinlässe 131 und
sind durch Anschlussverbindungen 192 elektrisch mit Leitungen 16 verbunden.
Die Leitungen 16 sind mit einer externen Sensorsteuereinrichtung
gekoppelt, die mit einer Stromzufuhr ausgestattet ist, um eine Sensorausgabe
dorthin zu übertragen
und von dort einen elektrischen Strom zu dem Sensorelement 19 zuzuführen.
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Die
Luftabdeckung 2 ist direkt an eine Außenwand des unteren Endes des
Gehäuses 10 geschweißt. Die
Luftabdeckung 2 hat eine zylindrische Form und ist aus
einem rostfreiem Stahl (SUS304) hergestellt.
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Wie
es von der vorstehenden Erörterung
ersichtlich ist, hat die Gummiausfütterung 17 keinen Lufteinlass.
Die Lufteinlässe 4a sind
nur in dem Gummischlauch 4 ausgebildet. Es ist deshalb
einfach, die Lufteinlässe 4a mit
einem einfachen Aufbau auszubilden.
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Die
Gummiausfütterung 17 kann
bei einem Querschnittsbereich, der etwas größer als eine Gesamtzahl an
Querschnittsbereichen der Leitungen 16 ist, reduziert sein.
Wenn beispielsweise der Durchmesser der Leitungen 16 zwei
Millimeter ist und die Anzahl der Leitungen 16 vier (4)
ist, kann der Querschnittsbereich der Gummihülse 17 größer als
16 mm2 sein.
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3 ist
eine Längsschnittansicht,
die den Gassensor 1 zeigt, der bei dem Gummischlauch 4 elastisch
gebogen ist, was zu einer verringerten Gesamthöhe führt, was die Montierbarkeit
von diesem in dem Fahrzeug verbessert.
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Der
Gummischlauch 5 kann alternativ aus einem hitzebeständigen Material,
wie beispielsweise Silikongummi hergestellt sein. Der Einbau des
wasserabweisenden Filters 3 und des Gummischlauchs 4 kann
alternativ durch ein Wickeln eines Gummibands (von Gummibändern) von
außerhalb
von zumindest entweder der ersten oder der zweiten Abdeckung 5 und 6 erreicht
werden, um den wasserabweisenden Filter 3 und den Gummischlauch 4 fest
gegen die Gummiausfütterung 17 und
die Luftabdeckung 2 zu halten oder zu klemmen.
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Der
Gassensor 1 kann, wie es vorstehend beschrieben ist, ausgebildet
sein, um die in Abgasen enthaltene Konzentration von NOx, CO oder
HC zu messen, um eine Verbrennung der Maschine zu steuern. Das Sensorelement 19 kann
eine bekannte topfförmige
oder schichtförmige
Struktur haben.
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Während die
Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart wurde,
um ein besseres Verständnis
von dieser zu erleichtern, sollte es verstanden werden, dass die
Erfindung auf verschiedene Wege ausgeführt werden kann, ohne von dem
Prinzip der Erfindung abzuweichen. Deshalb sollte die Erfindung
so aufgefasst werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele
und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele einschließt, die
ausgeführt
werden können,
ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, wie es in den angehängten Ansprüchen dargelegt
ist.
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Ein
Gassensor, der einen wasserabweisenden Filter und einen Gummischlauch
aufweist, durch den Luft in den Innenraum des Gassensors eingelassen
wird, wurde beschrieben. Der wasserabweisende Filter erstreckt sich
von einem Ende einer Luftabdeckung in einer Längsrichtung des Gassensors
und wird in einer Atmosphäre
mit einer niedrigeren Temperatur gehalten, um eine verbesserte thermische Beständigkeit
zu haben. Der wasserabweisende Filter wird durch eine erste und
eine zweite Abdeckung um einen Außenumfang des Gummischlauchs
in Kontakt mit diesem gehalten. Die erste und zweite Abdeckung liegen
entfernt voneinander in der Längsrichtung
des Gassensors, um den wasserabweisenden Filter und den Gummischlauch
mit der Flexibilität zu
versehen, und es diesem dabei zu ermöglichen, elastisch gebogen
zu werden, um eine Gesamthöhe des
Gassensors zu verringern, was eine Einbaufreundlichkeit des Gassensors
in einem engen Raum fördert.