DE102017202057A1 - Einlasssensor - Google Patents

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DE102017202057A1
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tubular
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DE102017202057.1A
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Masao Tsuzuki
Kentaro Mori
Hirotoshi Yoshizaki
Keisuke Yokoi
Ginjiro ITO
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

[Aufgabe] Schaffen eines Einlasssensors, der die Zündung eines Brenngasgemisches auch dann verhindern kann, wenn der Einlasssensor in einem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. [Mittel zur Lösung] Ein Einlasssensor 100 umfasst ein Detektionselement 120, eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Festelektrolytelements des Detektionselements, ein Gehäuse 110 und eine Schutzvorrichtung 160. Der Einlasssensor 100 ist in dem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine vorgesehen und wird für ein AGR-System verwendet. Die Schutzvorrichtung hat eine mehrwandige Struktur mit zwei oder mehr röhrenförmigen Abschnitten 161, 171, die in radialer Richtung voneinander beabstandet sind. Von je zwei benachbarten rohrförmigen Abschnitten weist ein zweiter rohrförmiger Abschnitt 171 auf der äußeren Seite rohrförmige Wände 174, 175 auf, die in der Durchdringungsrichtung der ersten Durchgangslöcher 166, 167 eines ersten rohrförmigen Abschnitts 161 auf der inneren Seite vorhanden sind. Das zweite Durchgangsloch des zweiten rohrförmigen Abschnitts weist einen Flächeninhalt auf, der größer oder gleich dem des ersten Durchgangslochs ist. Wenn der Einlassensor in einem Modellgasgemisch aus Butan und Luft angeordnet ist, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis 13 ist, dessen Druck 0,11 MPa beträgt, dessen Temperatur 20°C beträgt und dessen Du8rchflussrate 0 m/s beträgt, und die Heizvorrichtung das Festelektrolytelement auf die Zieltemperatur erwärmt, wird keine Verbrennungsflamme auf der äußeren Seite einer äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung visuell erkannt.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Einlasssensor, der in einem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, wobei der Einlasssensor ein Detektionselement umfasst, das einem zu detektierenden Gas ausgesetzt ist, um eine bestimmte in dem Gas vorhandene Gaskomponente zu detektieren. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Einlasssensor eines Typs, der eine Schutzvorrichtung zum Schützen des Detektionselements vor Anhaftung von Wasser oder dergleichen aufweist.
  • [Stand der Technik]
  • Es ist bereits herkömmlicherweise ein Gassensor bekannt, der zur Verwendung an einem Auslassrohr oder dergleichen eines Kraftfahrzeugs angebracht ist und der ein Detektionselement zum Detektieren der Konzentration einer speziellen in dem Auslassgas vorhandenen Gaskomponente (z. B. NOx (Stickoxid), Sauerstoff usw.) umfasst. In einem derartigen Gassensor umfasst das Sensorelement eine Zelle, die aus einem sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolytelement und einem Paar Elektroden, die auf dem festen Elektrolytelement angeordnet sind, zusammengesetzt ist und die Zelle misst eine elektromotorische Kraft, die entsprechend der Sauerstoffkonzentration in dem zu detektierenden Gas erzeugt wird. Daher umfasst das Detektionselement eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Festelektrolytelements auf eine Aktivierungstemperatur.
  • Unterdessen ist eine Schutzvorrichtung zum Abdecken des Detektionselements an dem Gassensor angebracht, um das Detektionselement vor einer Anhaftung von Wasser oder dergleichen zu bewahren (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
  • Im Übrigen wird eine Technik des Einleitens von Auslassgas in ein Einlasssystem (im Weiteren als AGR-System bezeichnet) verwendet, um den Verbrennungswirkungsgrad zu optimieren und die Menge an Stickoxid (NOx), die von einer Brennkraftmaschine ausgestoßen wird, zu vermindern. Es ist eine Technik bekannt, einen Gassensor an einen Einlassrückführungsgaskanal eines solchen AGR-Systems zu befestigen, um die Sauerstoffkonzentration eines Einlassrückführungsgases, das eine Mischung aus Auslassgas und Einlassgas ist, zu detektieren (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
  • Da jedoch ein Gasgemisch, das ein brennbares Gas aus Benzin oder dergleichen, das als Kraftstoff dient, enthält, durch das Einlasssystem der Brennkraftmaschine strömt, wird jedoch erwartet, dass das Gasgemisch in Kontakt mit dem Detektionselement, das durch die Heizvorrichtung erwärmt wird, kommt und eine Flamme erzeugt. Da das Detektionselement wie oben beschrieben mit der Schutzvorrichtung bedeckt ist, entzündet die Flamme auch dann, wenn das Gasgemisch als Ergebnis des Kontakts mit dem Hochtemperaturdetektionselement innerhalb der Schutzvorrichtung eine Flamme erzeugt, ein externes Gasgemisch außerhalb der Schutzvorrichtung nicht, wenn die Flamme innerhalb der Schutzvorrichtung gelöscht werden kann.
  • Angesichts des oben Beschriebenen wurde ein Brenngaskonzentrationssensor vorgeschlagen, der an dem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine angebracht ist und bei dem das Verhältnis zwischen dem Durchmesser von Gaseinführungslöchern einer äußeren Schutzvorrichtung, deren Dicke und der höchsten Oberflächentemperatur so definiert ist, dass selbst dann, wenn eine Flamme innerhalb der Schutzvorrichtung erzeugt wird, die Flamme keine Zündung und keine Explosion eines Brenngases außerhalb des Sensors verursacht (siehe beispielsweise Patentdokument 3).
  • [Dokumente zum Stand der Technik]
  • [Patentdokumente]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift (kokai) Nr. 2011-112557
    • [Patentdokument 2] Japanische Patentoffenlegungsschrift (kokai) Nr. 2006-2761
    • [Patentdokument 3] Japanische Patentoffenlegungsschrift (kokai) Nr. 2001-108650
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • (Durch die Erfindung zu lösende Probleme)
  • Jedoch verursacht der Brenngaskonzentrationssensor, der in Patentdokument 3 offengelegt ist und in dem der Lochdurchmesser der äußeren Schutzvorrichtung kleiner als der Lochdurchmesser der inneren Schutzvorrichtung ausgebildet ist, um eine Flammenlöschfunktion zu erzielen, die folgenden Probleme, wenn ein solcher Brenngaskonzentrationssensor in einem AGR-System verwendet wird. Wenn nämlich Fremdstoffe wie Ruß, die in dem AGR-Gas enthalten sind, an den Löchern der äußeren Schutzvorrichtung anhaften, werden die Löcher wahrscheinlich verstopft, wenn der Durchmesser der Löcher klein ist. Dies vermindert das Ansprechvermögen der Gasdetektion. Wenn unterdessen nur der Durchmesser der Löcher der äußeren Schutzvorrichtung vergrößert ist, verliert der Gaskonzentrationssensor die Flammenlöschfunktion und weist keine Explosionsvermeidungsfunktion auf.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorliegende Situation ersonnen und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Einlasssensor mit einer Schutzvorrichtung zu schaffen, die die Zündung eines Brenngasgemisches auch dann verhindern kann, wenn der Einlasssensor in einem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist.
  • [Mittel zum Lösen des Problems]
  • Ein Einlasssensor der vorliegenden Erfindung ist in einem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine bereitgestellt und wird für ein AGR-System verwendet. Der Einlasssensor umfasst ein Detektionselement, das mindestens eine Zelle mit einem sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolytelement und einem Paar Elektroden, die an dem Festelektrolytelement angeordnet sind, umfasst, wobei sich das Detektionselement in einer Richtung einer Achsenlinie erstreckt und einen Detektionsabschnitt an einer vorderen Stirnseite aufweist, um eine bestimmte Gaskomponente, die in dem zu detektierenden Gas enthalten ist, zu detektieren; eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Festelektrolytelements auf eine Zieltemperatur; ein Gehäuse, das einen Umfang des Detektionselements derart umgibt, dass der Detektionsabschnitt aus einem vorderen Ende des Gehäuses ragt; und eine Schutzvorrichtung, die an dem Gehäuse fixiert ist und einen Umfang des Detektionsabschnitts umgibt. Die Schutzvorrichtung weist eine Mehrwandstruktur mit zwei oder mehr rohrförmigen Abschnitten, die voneinander in radialer Richtung beabstandet sind, auf. Jeder dieser rohrförmigen Abschnitte hat ein Durchgangsloch, das ihn durchdringt, einer von jeweils zwei benachbarten rohrförmigen Abschnitten, der sich an einer inneren Seite in der radialen Richtung befindet, ist als erster rohrförmiger Abschnitt definiert und der andere der zwei benachbarten rohrförmigen Abschnitte, der sich an einer äußeren Seite in der radialen Richtung befindet, ist als zweiter rohrförmiger Abschnitt definiert, und der zweite rohrförmige Abschnitt hat eine rohrförmige Wand, die in einer Durchdringungsrichtung eines ersten Durchgangslochs, das das Durchgangsloch des ersten rohrförmigen Abschnitts ist, vorhanden ist. Ein zweites Durchgangsloch, das das Durchgangsloch des zweiten rohrförmigen Abschnitts ist, hat einen Flächeninhalt, der größer oder gleich dem des ersten Durchgangslochs ist. Wenn der Einlasssensor in einem Modellgasgemisch aus Butan und Luft angeordnet ist, das ein Luft-/Gas-Verhältnis von 13, einen Druck von 0,11 MPa, eine Temperatur von 20°C und eine Durchflussrate von 0 m/s besitzt, und die Heizvorrichtung aktiviert ist, um das Festelektrolytelement auf die Zieltemperatur aufzuwärmen, wird keine Verbrennungsflamme des Modellgasgemisches an der äußeren Seite einer äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung visuell erkannt.
  • In diesem Einlasssensor ist die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts in der Durchdringungsrichtung des ersten Durchgangslochs vorhanden. Die Durchdringungsrichtung eines Lochs ist die axiale Richtung des Lochs (eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche um das Loch) und eine Verbrennungsflamme eines Gasgemisches breitet sich zu der Außenseite der Schutzvorrichtung entlang der Durchdringungsrichtung aus. Dementsprechend trifft die Verbrennungsflamme in dem Fall, in dem die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts in der Durchdringungsrichtung des ersten Durchgangslochs, durch das sich die Verbrennungsflamme zu der Außenseite der Schutzvorrichtung ausbreitet, vorhanden ist, selbst dann, wenn sich die Verbrennungsflamme aus dem ersten Durchgangsloch zu der Außenseite ausbreitet, auf die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts, wodurch die Verbrennungsflamme gekühlt und gelöscht wird. Daher wird die Verbrennungsflamme daran gehindert, sich in einen externen Raum, der sich außerhalb der äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung befindet, auszubreiten und ein Gasgemisch innerhalb des externen Raums zu entzünden.
  • Ferner ist der Flächeninhalt des zweiten Durchgangslochs größer oder gleich dem des ersten Durchgangslochs. Daher wird das gesamte zweite Durchgangsloch selbst dann, wenn ein Fremdstoff wie Ruß an der äußeren Oberfläche des zweiten rohrförmigen Abschnitts anhaftet, kaum geschlossen, wodurch eine Verschlechterung des Ansprechvermögens des Gassensors verhindert werden kann. Es ist zu beachten, dass in dem Fall, in dem mehrere erste Durchgangslöcher vorhanden sind und mehrere zweite Durchgangslöcher vorhanden sind, der ”Flächeninhalt” des ersten Durchgangslochs den Flächeninhalt eines ersten Durchgangslochs mit der größten Fläche bezeichnet, und der ”Flächeninhalt” des zweiten Durchgangslochs den ”Flächeninhalt” eines zweiten Durchgangslochs mit der kleinsten Fläche bezeichnet. Ebenso bezeichnet der Flächeninhalt eines bestimmten Durchgangslochs den Flächeninhalt dieses Durchgangslochs bei Betrachtung (Projektion) in der Durchdringungsrichtung.
  • In dem Einlasssensor der vorliegenden Erfindung ist der Maximalabstand B zwischen dem zweiten rohrförmigen Abschnitt und dem ersten rohrförmigen Abschnitt in der radialen Richtung größer als 0 mm und nicht größer als 2,5 mm.
  • Je kleiner der Abstand zwischen dem zweiten rohrförmigen Abschnitt und dem ersten rohrförmigen Abschnitt in der radialen Richtung ist, desto kleiner ist das Volumen (Gasfassungsvermögen) innerhalb des Abstands und desto größer ist das Ausmaß des Beitrags des zweiten rohrförmigen Abschnitts zum Kühlen des Gases (der Verbrennungsflamme). Daher ist es möglich, ein Ausbreiten der Verbrennungsflamme effektiv zu stoppen und die Verbrennungsflamme innerhalb der Schutzvorrichtung zu löschen.
  • In dem Einlasssensor der vorliegenden Erfindung liegt die maximale Dicke t eines Abschnitts des zweiten rohrförmigen Abschnitts, der dem ersten rohrförmigen Abschnitt zugewandt ist, bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 0,3 mm bis 1,0 mm.
  • Da der zweite rohrförmige Abschnitt als Wärmesenke zum Kühlen und Löschen der Verbrennungsflamme fungiert, wird angenommen, dass je größer die Wärmekapazität (die Dicke) des zweiten rohrförmigen Abschnitts ist, desto besser die Ergebnisse sein werden. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die Wärmemenge der Verbrennungsflamme nicht so groß ist und die Kühlleistung der Oberfläche des zweiten rohrförmigen Abschnitts beim Löschen wirksam ist. Der Kühleffekt auf die Verbrennungsflamme kann nämlich durch Festlegen der Dicke t des zweiten rohrförmigen Abschnitts auf 0,3 oder mehr sichergestellt werden. Je dicker indessen der zweite rohrförmige Abschnitt ist, desto größer ist die Menge elektrischer Leistung, die durch den Einlasssensor verbraucht wird. Ebenso steigt in dem Fall, in dem der Einlasssensor so ausgelegt ist, dass die oberen Enden (hinteren Enden) der rohrförmigen Abschnitte mit einem Harzelement gasdicht verschlossen sind, das Risiko, dass Wärme aus dem zweiten rohrförmigen Abschnitt das Harzelement beschädigt. Daher ist es möglich, den Verbrauch elektrischer Leistung und Schäden an dem Harzelement durch Festlegen der Dicke t auf 1,0 mm oder weniger zu unterdrücken.
  • Der Einlasssensor der vorliegenden Erfindung kann folgendermaßen konfiguriert sein: der erste rohrförmige Abschnitt weist mehrere Durchgangslöcher auf und eines der ersten Durchgangslöcher ist ein Gasaustrittsloch, das in einem vorderen Endabschnitt des ersten rohrförmigen Abschnitts ausgebildet ist; der zweite rohrförmige Abschnitt weist mehrere zweite Durchgangslöcher auf und ein hinterstirnseitiges erstes Durchgangsloch, das eines der ersten Durchgangslöcher ist, sich jedoch von dem Gasaustrittsloch unterscheidet, ist hinter einem hinterstirnseitigem zweiten Durchgangsloch, das eines der zweiten Durchgangslöcher ist und an dem hintersten Ende platziert ist, angeordnet; und der Detektionsabschnitt überlappt mit den hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöchern in Richtung der Achsenlinie oder ist vor den hinterstirnseitigen Durchgangslöchern angeordnet.
  • Da dieser Einlasssensor ein erhöhtes Gasablassleistungsvermögen aufweist, steigt die Durchflussgeschwindigkeit des Gasgemisches, das innerhalb der Schutzvorrichtung strömt und in Kontakt mit dem Detektionsabschnitt des Detektionselements kommt. Daher ist das Ansprechvermögen des Sensors erhöht. Da indessen das hinterstirnseitige erste Durchgangsloch in der Nähe des Detektionsabschnitts vorgesehen ist, der durch die Heizvorrichtung auf eine hohe Temperatur erhitzt wird und zuerst das Gasgemisch zündet, breitet sich das entzündete Gasgemisch wahrscheinlich heftig nach außen durch das hinterstirnseitige Durchgangsloch aus und entzündet wahrscheinlich ein Gasgemisch außerhalb der Schutzvorrichtung. Daher kann die vorliegende Erfindung effektiver auf die Schutzvorrichtung, die eine solche Struktur aufweist, angewendet werden.
  • In dem Einlasssensor der vorliegenden Erfindung erfüllt der minimale Abstand A zwischen dem hinterstirnseitigen ersten Durchgangsloch und dem hinterstirnseitigen zweiten Durchgangsloch in Richtung der Achsenlinie vorzugsweise eine Beziehung A/B ≥ 1 und eine Beziehung A ≥ 30 mm.
  • In diesem Einlasssensor kann die axiale Länge (Weg) des Raums in dem radialen Abstand zwischen dem zweiten rohrförmigen Abschnitt und dem ersten rohrförmigen Abschnitt größer als der maximale Abstand B gemacht werden. Daher kann die Verbrennungsflamme durch den zweiten rohrförmigen Abschnitt auf dem Weg gekühlt werden. Da der minimale Abstand A 30 mm oder weniger beträgt, ist es zudem möglich, zu verhindern, dass der minimale Abstand A übermäßig groß wird, was es schwierig machen würde, die Größe des Sensors zu reduzieren.
  • Bei dem Einlasssensor haben vorzugsweise sowohl der erste rohrförmige Abschnitt als auch der zweite rohrförmige Abschnitt die jeweilige untere Wand an der vorderen Stirnseite in Richtung der Achsenlinie, ist der erste rohrförmige Abschnitt in dem zweiten rohrförmigen Abschnitt untergebracht und sind die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts und die rohrförmige Wand des ersten rohrförmigen Abschnitts einander nahe, wobei ein Spalt dazwischen ausgebildet ist, oder sind an einer vorbestimmten Position in Richtung der Achsenlinie miteinander in Kontakt; weist der erste rohrförmige Abschnitt mehrere der ersten Durchgangslöcher auf und ist eines der ersten Durchgangslöcher ein Gasaustrittsloch, das in einem vorderen Endabschnitt des ersten rohrförmigen Abschnitts ausgebildet ist; weist der zweite rohrförmige Abschnitt mehrere der zweiten Durchgangslöcher auf und ist ein hinterendenseitiges erstes Durchgangsloch, das eines der ersten Durchgangslöcher ist, sich aber von dem Gasaustrittsloch unterscheidet, hinter einem hinterstirnseitigen zweiten Durchgangsloch, das eines der zweiten Durchgangslöcher ist und an dem hintersten Ende platziert ist, angeordnet; wenn ein Raum, der von dem zweiten rohrförmigen Abschnitt und dem ersten rohrförmigen Abschnitt an der hinteren Stirnseite der vorbestimmten Position umgeben ist, als erste Kammer definiert ist, und ein Raum, der von dem zweiten rohrförmigen Abschnitt und dem ersten rohrförmigen Abschnitt an der vorderen Stirnseite der vorbestimmten Position umgeben ist, als zweite Kammer definiert ist, sind das hinterstirnseitige erste Durchgangsloch und das hinterstirnseitige zweite Durchgangsloch der ersten Kammer zugewandt und das Gasaustrittsloch und ein vorderstirnseitiges zweites Durchgangsloch, das eines der zweiten Durchgangslöcher ist und vor dem hinterstirnseitigen zweiten Durchgangsloch platziert ist, der zweiten Kammer zugewandt; und ein erstkammerseitiger Strömungskanalkoeffizient Q1, der durch eine Formel (1/A1 + 1/A2) × L1 ausgedrückt ist, und ein zweitkammerseitiger Strömungskanalkoeffizient Q2, der durch die Formel (1/A3 + 1/A4) × L2 ausgedrückt ist, erfüllen eine Beziehung 0,1 ≤ (Q1/(Q1 + Q2)) ≤ 0,9, wobei A1 ein Gesamtflächeninhalt des hinterstirnseitigen ersten Durchgangslochs ist, A2 ein Gesamtflächeninhalt des hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslochs ist, A3 ein Gesamtflächeninhalt des Gasaustrittsloches ist, A4 ein Gesamtflächeninhalt des vorderstirnseitigen zweiten Durchgangslochs ist, L1 die Summe eines kürzesten Abstands L11 in Richtung der Achsenlinie zwischen dem Schwerpunkt des hinterstirnseitigen ersten Durchgangslochs und dem Schwerpunkt eines Gaseinführungsabschnitts, der an dem Detektionselement zum Einführen von Gas in den Detektionsabschnitt vorgesehen ist, und eines kürzesten Abstands L12 in Richtung der Achsenlinie zwischen dem Schwerpunkt des hinterstirnseitigen ersten Durchgangslochs und dem Schwerpunkt der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher ist und L2 die Summe eines kürzesten Abstands L21 in Richtung der Achsenlinie zwischen dem Schwerpunkt des Gasaustrittslochs und dem Schwerpunkt des Gaseinführungsabschnitts und eines kürzesten Abstands L22 in Richtung der Achsenlinie zwischen dem Schwerpunkt des Gasaustrittslochs und dem Schwerpunkt des vorderstirnseitigen zweiten Durchgangslochs ist.
  • Bei diesem Einlasssensor ist der Raum zwischen dem ersten rohrförmigen Abschnitt und dem zweiten rohrförmigen Abschnitt in zwei Räume aufgeteilt; d. h. die erste Kammer und die zweite Kammer. Daher steigt beispielsweise dann, wenn eine Flamme aus dem hinterstirnseitigen ersten Durchgangsloch auf der Seite der ersten Kammer in die erste Kammer schlägt, der Druck innerhalb der ersten Kammer und die Ausbreitung der Flamme zu dem hinterstirnseitigen zweiten Durchgangsloch wird unterdrückt. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die Flamme die Außenseite des zweiten rohrförmigen Abschnitts erreicht.
  • Ferner kann die Zeit, die die Flamme benötigt, um durch die erste Kammer zu gelangen und die Außenseite des zweiten rohrförmigen Abschnitts zu erreichen, durch einen erstkammerseitigen Strömungskanalkoeffizienten Q1 ausgedrückt werden, der das Produkt des Widerstands und der Strecke eines Strömungskanals, der durch das hinterstirnseitige erste Durchgangsloch und das hinterstirnseitige zweite Durchgangsloch verläuft, ist. Ähnlich kann die Zeit, die die Flamme benötigt, um durch die zweite Kammer zu gelangen und die Außenseite des zweiten rohrförmigen Abschnitts zu erreichen, durch einen zweitkammerseitigen Strömungskanalkoeffizienten Q2 ausgedrückt werden, der in der gleichen Weise wie in dem Fall des erstkammerseitigen Strömungskanalkoeffizienten Q1 bestimmt wird.
  • Wenn die Werte von Q1 und Q2 sich stark unterscheiden, wird eine Flamme wahrscheinlich aus der ersten Kammer oder der zweiten Kammer vor dem Schlagen aus der anderen Kammer schlagen und ein externes Gasgemisch wird mit höherer Wahrscheinlichkeit entzündet. Daher werden der erstkammerseitige Strömungskanalkoeffizient Q1 und der zweitkammerseitige Strömungskanalkoeffizient Q2 bestimmt, um die Beziehung 0,1 ≤ {Q1/(Q1 + Q2)} ≤ 0,9 zu erfüllen.
  • Bei dem Einlasssensor der vorliegenden Erfindung beträgt ein Index Sc, der die Größe des Spalts V repräsentiert und durch die Formel (SA2 – SA1)/SA1 ausgedrückt ist, bevorzugt 0,3 oder weniger, wobei SA1 der Flächeninhalt eines Bereichs, der durch einen Außenrand des ersten rohrförmigen Abschnitts umgeben ist, in einem Querschnitt, der die Achsenlinie bei der vorbestimmten Position schneidet, ist und SA2 der Flächeninhalt eines Bereichs, der durch einen Innenrand des zweiten rohrförmigen Abschnitts umgeben ist, in dem Querschnitt ist.
  • Wenn Sc ≤ 0,3, erzeugt der Spalt V einen ausreichend großen Durchgangswiderstand und die erste Kammer und die zweite Kammer können ungeachtet der Anwesenheit des Spalts V sicher voneinander getrennt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Einlasssensor erhalten werden, der eine Schutzvorrichtung aufweist, die die Zündung eines Brenngasgemischs auch dann verhindern kann, wenn der Einlasssensor in einem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
  • [Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
  • [1] Halbschnitt eines Einlasssensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • [2] Querschnittsansicht eines ersten rohrförmigen Abschnitts des Einlasssensors.
  • [3] Querschnitt eines zweiten rohrförmigen Abschnitts des Einlasssensors.
  • [4] Ansicht, die zum Beschreiben einer Strömung eines Gasgemisches innerhalb des Einlasssensors verwendet wird.
  • [5] Bilder, die einen Zustand zeigen, in dem eine innerhalb einer Schutzvorrichtung erzeugte Flamme gelöscht wird.
  • [6] Referenzbilder, die einen Zustand zeigen, in dem eine innerhalb der Schutzvorrichtung erzeugte Flamme sich außerhalb ausbreitet.
  • [7] Teilschnitt, der eine weitere Schutzvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • [8] Teilschnitt, der noch eine weitere Schutzvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • [9] Darstellung, die zum Beschreiben der Definition des erstkammerseitigen und des zweitkammerseitigen Strömungskanalkoeffizienten in dem Einlasssensor von 1 verwendet wird.
  • [10] Diagramm, das die Ergebnisse eines Bewertungstests zeigt, in dem der Einlasssensor auf die Erzeugung der Flamme in einem Modelgasgemisch überprüft wurde, während die erstkammerseitigen und zweitkammerseitigen Strömungskanalkoeffizienten der Schutzvorrichtung geändert wurden.
  • [Arten zum Ausführen der Erfindung]
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Nächstes unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein Halbschnitt eines Einlasssensors 100 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Querschnitt eines ersten rohrförmigen Abschnitts 161 des Einlasssensors 100. 3 ist ein Querschnitt eines zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 des Einlasssensors 100. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines vorderen Endabschnitts (eines Abschnitts einschließlich eines Bereichs H von 1) des Einlasssensors 100, der an ein Einlasssystem (einen Einlasskrümmer usw.) eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs derart angebracht ist, dass der vordere Endabschnitt des Einlasssensors 100 innerhalb des Einlasssystems platziert ist. 4 wird verwendet, um die Strömung eines Gasgemisches (eines zu detektierenden Gases) G, das Benzin enthält, das als Brennstoff dient, zu beschreiben. 5 ist ein Satz von Bildern, die einen Zustand zeigen, in dem eine innerhalb der Schutzvorrichtung 160 erzeugte Flamme gelöscht wird.
  • Es ist zu beachten, dass in 1 bis 5 die untere Seite eine axial vordere Stirnseite (im Folgenden vereinfachend auch als die vordere Stirnseite bezeichnet) ist und die obere Seite eine axial hintere Stirnseite (im Folgenden vereinfachend auch als die hintere Stirnseite bezeichnet) ist. Zudem ist in 4 die linke Seite die vorgeschaltete Seite des Einlasssystems, durch das das Gasgemisch G strömt, und die rechte Seite ist die nachgeschaltete Seite (Kraftmaschinenseite) des Einlasssystems.
  • Der Einlasssensor 100 ist ein sogenannter Vollbereichs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der an dem Einlasssystem eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs angebracht ist und in dem ein Detektionselement 20 enthalten ist. Ein Detektionsabschnitt 121 des Detektionselements 120 ist dem Gas (zu detektierenden Gas) ausgesetzt, das durch das Einlasssystem strömt, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches aus der Konzentration des Sauerstoffs (bestimmten Gaskomponente), die in dem Gasgemisch enthalten ist, zu detektieren.
  • Wie in 1 gezeigt besteht dieser Einlasssensor 100 hauptsächlich aus einer rohrförmigen metallischen Hülle (einem Gehäuse) 110, die sich in einer axialen Richtung (der Richtung entlang einer Achse AX, der vertikalen Richtung in 1) erstreckt; dem plattenförmigen Detektionselement 120, das in der metallischen Hülle 110 gehalten wird; einem äußeren Zylinder 151, der an der hinteren Stirnseite der metallischen Hülle 110 fixiert vorgesehen ist; und einer doppelwandigen Schutzvorrichtung 160, die an der vorderen Stirnseite der metallischen Hülle 110 fixiert vorgesehen ist und die aus einem ersten rohrförmigen Abschnitt 161 und einem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 besteht.
  • Das Detektionselement 120 hat eine plattenartige Form (streifenartige Form), die sich in der axialen Richtung erstreckt, und ein vorderer Endabschnitt des Detektionselements 120 ist der Detektionsabschnitt 121 zum Detektieren der Sauerstoffgaskomponente, die in dem Gasgemisch enthalten ist. Dieses Detektionselement 120 weist eine bekannte Struktur auf und wird ausgebildet, indem ein plattenförmiger Gasdetektionskörpers zum Detektieren der Sauerstoffkonzentration und eine plattenförmige Heizvorrichtung (nicht dargestellt) zum Erwärmen des Gasdetektionskörpers für eine schnelle Aktivierung desselben verbunden werden. Der Gasdetektionskörper besteht aus einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolytelement, das überwiegend Zirkonoxid enthält, und einem Paar Elektroden (Detektions- und Referenzelektrode), die überwiegend Platin enthalten. Das Paar Elektroden ist auf dem Detektionsabschnitt 121 angeordnet.
  • Der Detektionsabschnitt 121 weist einen Gaseinführungsabschnitt 123 zum Einführen des Gasgemisches in das Innere des Elements auf. Dieser Gaseinführungsabschnitt 123 ist aus einem porösen Material ausgebildet und hat eine rechteckige Form in einer ebenen Ansicht. Um die Detektionselektrode vor einer Vergiftung durch in dem Gasgemisch enthaltenes Öl oder dergleichen zu schützen, ist eine Schutzschicht 125 auf dem Detektionsabschnitt 121 derart bereitgestellt, dass die Schutzschicht 125 die äußere Oberfläche des Detektionsabschnitts 121 bedeckt. Zudem sind fünf Elektrodenkontaktstellen 128 (von denen eines in 1 gezeigt ist) zum Ermöglichen einer externen Verbindung mit den Elektroden des Gasdetektorkörpers und der Heizvorrichtung an einem hinteren Endabschnitt 129 des Detektionselements 120 ausgebildet.
  • Ein mit einem Boden versehener Metallbecher 131 ist an einer Position angeordnet, die geringfügig von der Mitte eines Rumpfabschnitts 127 des Detektionselements 120 nach hinten abweicht, und zwar derart, dass das Detektionselement 120 durch das Innere des Metallbechers 131 eingeführt ist, wobei der Detektionsabschnitt 121 aus einer Öffnung 13 ragt, die in dem Boden des Metallbechers 131 ausgebildet ist. Der Metallbecher 131 ist ein Element zum Halten des Detektionselements 120 in der metallischen Hülle 110. Ein vorderendiger Umfangsrandabschnitt 132 des Metallbechers 131 ist derart verjüngt, dass der Durchmesser des Metallbechers 131 zu seinem vorderen Ende hin abnimmt.
  • Der Metallbecher 131 enthält einen Keramikring 133 aus Aluminiumoxid und einen ersten Talkring 135, der durch Verdichten eines Talkpulvers ausgebildet ist, und zwar derart, dass das Detektionselement 120 durch den Keramikring 133 und durch den ersten Talkring 135 eingeführt ist. Der erste Talkring 135 ist in dem Metallbecher 131 zerquetscht, um einen zugeordneten Raum dicht zu füllen, wodurch das Detektionselement 120 in dem Metallbecher 31 in Position gehalten wird.
  • Das mit dem Metallbecher 13 vereinigte Detektionselement 120 wird von der rohrförmigen metallischen Hülle 110 derart gehalten, dass sein radialer Umfang von der metallischen Hülle 110 umgeben ist. Die metallische Hülle 110 ist dazu ausgelegt, den Einlasssensor 100 fest an dem Einlasssystem 10 des Kraftfahrzeugs anzubringen. Die metallische Hülle 110 ist aus SUS430 ausgebildet. Ein Außengewindeabschnitt 111 zur Befestigung an dem Einlasssystem ist an der vorderen Stirnseite des Außenumfangs der metallischen Hülle 110 ausgebildet. Die metallische Hülle 110 weist einen ringförmigen vorderendigen Fixierungsabschnitt 113 auf, der auf der vorderen Stirnseite des Außengewindeabschnitts 111 vorstehend ausgebildet ist und an dem die Schutzvorrichtung 160, die später beschrieben wird, fixiert ist.
  • Die metallische Hülle weist auch einen Werkzeugeingriffsabschnitt 117 auf, der in der Mitte des Außenumfangs der metallischen Hülle 110 ausgebildet ist und mit dem ein Montagewerkzeug in Eingriff steht. Um ein Entweichen von Gas zu verhindern, wenn der Einlasssensor 100 an dem Einlasssystem angebracht wird, ist eine Dichtung 119 an einem Abschnitt der metallischen Hülle 110 zwischen dem Werkzeugeingriffsabschnitt 117 und dem Außengewindeabschnitt 111 angebracht. Die metallische Hülle 110 weist ferner einen hinteren Fixierungsabschnitt 116 auf, der auf der hinteren Stirnseite des Werkzeugeingriffsabschnitts 117 ausgebildet ist und an dem der äußere Zylinder 151, der später beschrieben wird, fixiert ist. Die metallische Hülle 110 weist ferner einen Crimpabschnitt 118 auf, der an der hinteren Stirnseite des hinterendigen Fixierungsabschnitts 116 ausgebildet ist und dazu ausgelegt ist, das Detektionselement 120 in der metallischen Hülle 110 gecrimpt zu halten. Es ist zu beachten, dass die Größe des Werkzeugeingriffsabschnitts 117 der metallischen Hülle 110 etwa M18 bis M20 ist.
  • Die metallische Hülle 110 weist einen gestuften Abschnitt 115 auf, der auf der vorderen Stirnseite des Innenumfangs der metallischen Hülle 110 ausgebildet ist und der derart verjüngt ist, dass sein Durchmesser zur vorderen Stirnseite hin abnimmt. Der sich verjüngende vorderendige Umfangsrandabschnitt 132 des Metallbechers 131, der das Detektionselement 120 hält, steht mit dem gestuften Abschnitt 115 in Eingriff.
  • Ferner ist ein zweiter Talkring 137 in der metallischen Hülle 110 so angeordnet, dass er sich an der hinteren Stirnseite des Metallbechers 131 befindet, und zwar in einem solchen Zustand, dass das Detektionselement 120 durch den zweiten Talkring 137 eingeführt ist. Eine rohrförmige Hülse 141 ist in die metallische Hülle 110 so eingepasst, dass der zweite Talkring 137 von der hinteren Stirnseite des zweiten Talkrings 137 her gepresst wird. Die Hülse 141 weist einen stufenartigen Schulterabschnitt 142 auf. Eine ringförmige Crimppackung 143 ist auf dem Schulterabschnitt 142 angeordnet. Der Crimpabschnitt 118 der metallischen Hülle 110 ist derart gecrimpt, dass der Schulterabschnitt 142 der Hülse 141 über die Crimppackung 143 in Richtung der vorderen Stirnseite gepresst wird.
  • Durch das Pressen durch die Hülse 141 wird der zweite Talkring 137 innerhalb der Metallhülle 110 zerquetscht, wodurch ein zugeordneter Raum dicht gefüllt wird. Mittels des zweiten Metallrings 137 und des ersten Metallrings 135, der zuvor in dem Metallbecher 131 angeordnet worden ist, werden der Metallbecher 131 und das Detektionselement 120 in der metallischen Hülle 110 in Position gehalten. Die Crimppackung, die zwischen dem Crimpabschnitt 118 und dem Schulterabschnitt 142 der Hülse 141 angeordnet ist, hält die Luftdichtheit des Inneren der metallischen Hülle 110 aufrecht, um dadurch ein Austreten von Verbrennungsgas zu verhindern.
  • Ein hinterer Endabschnitt 129 des Detektionselements 120 ragt in Richtung der hinteren Stirnseite über den Crimpabschnitt 118, der der hintere Endabschnitt der metallischen Hülle 110 ist, hinaus. Der hintere Endabschnitt 129 ist mit einem rohrförmigen Separator 145 bedeckt, der aus einer elektrisch isolierenden Keramik ausgebildet ist. Der Separator 145 enthält intern fünf Verbindungsanschlüsse 147 (von denen einer in 1 dargestellt ist), die mit den fünf Elektrodenkontaktstellen 128 elektrisch verbunden sind, die an dem hinteren Endabschnitt 129 des Detektionselements 120 ausgebildet sind. Zudem beherbergt der Separator 145 Verbindungsabschnitte zwischen den Verbindungsanschlüssen 147 und den entsprechenden fünf Leitungsdrähten 149 (von denen drei in 1 gezeigt sind), die sich zu der Außenseite des Einlasssensors 100 erstrecken, während sie diese voneinander isolieren.
  • Der rohrförmige äußere Zylinder 151 ist derart angeordnet, dass er den Umfang des Separators 145 umgibt. Der äußere Zylinder 151 ist aus rostfreiem Stahl (SUS304 in der vorliegenden Ausführungsform) hergestellt. Ein vorderendiger Öffnungsabschnitt 152 des äußeren Zylinders 151 ist auf der radial äußeren Seite des hinterendigen Fixierungsabschnitts 116 der metallischen Hülle 110 angeordnet. Der vorderendige Öffnungsabschnitt 152 wird radial nach innen gecrimpt und ein Laserschweißen wird an dem vorderendigen Öffnungsabschnitt 152 entlang seines gesamten Außenumfangs durchgeführt, wodurch der vorderendige Öffnungsabschnitt 152 mit dem hinterendigen Fixierungsabschnitt 116 verbunden wird.
  • Ein rohrförmiger Metallhalter 153 in dem Spalt zwischen dem äußeren Zylinder 151 und dem Separator 145 angeordnet. Der Metallhalter 153 weist einen Stützabschnitt 154 auf, der durch Biegen eines hinteren Endes des Metallhalters 153 nach innen ausgebildet ist. Der Separator 145 ist durch den Metallhalter 153 derart eingeführt, dass ein Flanschabschnitt 146, der an dem Außenumfang eines hinteren Endabschnitts des Separators 145 ausgebildet ist, mit dem Stützabschnitt 154 in Eingriff steht, wodurch der Separator 145 durch den Stützabschnitt 154 gestützt wird. In diesem Zustand wird ein Abschnitt des äußeren Zylinders 151, in dem der Metallhalter 153 angeordnet ist, radial nach innen gecrimpt, wodurch der Metallhalter 153, der den Separator 145 stützt, an dem äußeren Zylinder 151 fixiert wird.
  • Eine Durchführung 155 aus fluorhaltigem Gummi ist in eine hintere Endöffnung des äußeren Zylinders 151 eingepasst. Die Durchführung 155 hat fünf Einsetzlöcher 156 (von denen eins in 1 gezeigt ist). Die fünf Leitungsdrähte 149, die sich von dem Separator 145 nach außen erstrecken, sind luftdicht durch die jeweiligen Einsetzlöcher 156 eingeführt. In diesem Zustand, während die Durchführung 155 den Separator 145 zu der vorderen Stirnseite hin drückt, wird ein Abschnitt des äußeren Zylinders 151, der der Durchführung 155 entspricht, radial nach innen gecrimpt, wodurch die Durchführung 155 an dem äußeren Zylinder 151 befestigt wird.
  • Der Detektionsabschnitt 121 des Detektionselements 120, der durch die metallische Hülle 110 gehalten wird, ragt aus dem vorderendigen Fixierungsabschnitt 113, der ein vorderer Endabschnitt der metallischen Hülle 110 ist. Die Schutzvorrichtung 160 ist an dem vorderendigen Fixierungsabschnitt 113 so angebracht, dass sie den Detektionsabschnitt 121 des Detektionselements 110 vor Verschmutzung mit Öl, das aus Leckgas stammt, und vor Schäden, die durch Anhaftung von Wasser verursacht werden, zu schützen. Die Schutzvorrichtung 160 ist an dem vorderendigen Fixierungsabschnitt 113 durch Laserschweißen fixiert. Diese Schutzvorrichtung 160 umfasst einen ersten rohrförmigen Abschnitt 111, der die Form eines Rohrs mit einem Boden hat, und einen zweiten rohrförmigen Abschnitt 171, der an der Außenseite des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 angeordnet ist und den ersten rohrförmigen Abschnitt 111 aufnimmt (siehe 1 bis 4).
  • Wie in 4 gezeigt ist der erste rohrförmige Abschnitt 161 an der metallischen Hülle 110 in einem Zustand befestigt, in dem der Detektionsabschnitt 121 des Detektionselements 120 in dem inneren Raum S3 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 angeordnet ist. Wie in 1, 2 und 4 gezeigt weist der erste rohrförmige Abschnitt 161 einen hinteren Endabschnitt 163; eine erste innere Wand 164, die an der axial vorderen Stirnseite (der unteren Seite in 1, 2 und 4) des hinteren Endabschnitts 163 angeordnet ist; eine zweite innere Wand 165, die an der axial vorderen Stirnseite der ersten inneren Wand 164 angeordnet ist, und eine scheibenartige innere Bodenwand 162, die das vordere Ende der zweiten inneren Wand 165 verschließt, auf.
  • Die erste innere Wand 164 hat eine zylindrische Rohrform und weist hinterstirnseitige erste Durchgangslöcher 167 auf, die die erste innere Wand 164 durchdringen. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform acht hinterstirnseitige erste Durchgangslöcher 167 mit der gleichen Form (gleichen Abmessungen) in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Sämtliche acht hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 sind in Bezug auf den Detektionsabschnitt 121 des Detektionselements 120 auf der axial hinteren Stirnseite (der oberen Seite in 1 und 4) angeordnet.
  • Die zweite innere Wand 165 hat eine zylindrische Rohrform, hat einen kleineren Durchmesser als die erste innere Wand 164 und weist vorderstirnseitige erste Durchgangslöcher 166 auf, die die zweite innere Wand 165 durchdringen. Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführungsform vier vorderstirnseitige erste Durchgangslöcher 166 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Sämtliche vier vorderseitigen ersten Durchgangslöcher 166 sind auf der axial vorderen Stirnseite (der unteren Seite in 1 und 4) in Bezug auf den Detektionsabschnitt 121 des Detektionselements 120 angeordnet.
  • Die vorderstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 166 und die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 entsprechen kollektiv dem ”ersten Durchgangsloch” der Ansprüche.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl die Innendurchmesser der ersten inneren Wand 164 und der zweiten inneren Wand 165 kleiner als der Außendurchmesser des vorderendigen Fixierungsabschnitts 113 der metallischen Hülle 110 ist, der hintere Endabschnitt 163 einen vergrößerten Durchmesser aufweist, so dass sich der hintere Endabschnitt 163 auf der äußeren Seite des vorderendigen Fixierungsabschnitts 113 befindet.
  • Der zweite rohrförmige Abschnitt 171 ist an der metallischen Hülle 110 in einem Zustand befestigt, in dem der zweite rohrförmige Abschnitt 171 den ersten rohrförmigen Abschnitt 161 darin derart aufnimmt, dass ein radialer Spalt dazwischen bereitgestellt ist. Der zweite rohrförmige Abschnitt 171 weist eine erste äußere Wand 174; eine zweite äußere Wand 175, die an der axial vorderen Stirnseite der ersten äußeren Wand 174 angeordnet ist, und eine sich verjüngende Wand 172, die an der axial vorderen Stirnseite der zweiten äußeren Wand 175 angeordnet ist, auf (siehe 1, 3 und 4).
  • Die erste äußere Wand 174 hat eine zylindrische Rohrform und umgibt den Umfang der ersten inneren Wand 164, während sie im Zusammenwirken mit der ersten inneren Wand 164 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 einen rohrförmigen ersten Raum S1 bildet. Ferner weist die erste äußere Wand 174 hinterstirnseitige zweite Durchgangslöcher 177 auf, die die erste äußere Wand 174 durchdringen und auf der axial vorderen Stirnseite in Bezug auf die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 angeordnet sind (siehe 1 und 4). Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform acht hinterstirnseitige Durchgangslöcher 177 mit der gleichen Form (gleichen Abmessungen) in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Sämtliche acht hinterstirnseitigen Durchgangslöcher 177 sind auf der axial vorderen Stirnseite in Bezug auf die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 angeordnet.
  • Die zweite äußere Wand 175 hat eine zylindrische Rohrform und weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser der ersten äußeren Wand 174 und größer als der Außendurchmesser der ersten inneren Wand 164 ist. Weiterhin umgibt die zweite äußere Wand 175 den Umfang der zweiten inneren Wand 165, während sie im Zusammenwirken mit der zweiten inneren Wand 165 einen rohförmigen zweiten Raum S2 bildet. Die zweite äußere Wand 175 erstreckt sich bis zu einem Punkt auf der axial vorderen Stirnseite der inneren Bodenwand 162 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161.
  • Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform die zweite äußere Wand 175 an ihrem hinteren Endabschnitt 175b mit einem vorderen Endabschnitt 164c der ersten inneren Wand 164 in luftdichter Weise (in einem Zustand, in dem kein Gas durch den verbundenen Abschnitt fließen kann) verbunden. Speziell sind der hintere Endabschnitt 175b der zweiten äußeren Wand 175 und der vordere Endabschnitt 164c der ersten inneren Wand 164 über den gesamten Umfang um die Achse AX luftdicht miteinander verbunden (eingepasst), und zwar mittels Einpressen des vorderen Endabschnitts 164c der ersten inneren Wand 164 in den hinteren Endabschnitt 175b der zweiten äußeren Wand 175.
  • Die sich verjüngende Wand 172 hat die Form eines sich verjüngenden Rohrs (kegelstumpfartigen Rohrs), dessen Durchmesser zur axial vorderen Stirnseite hin abnimmt. Diese sich verjüngende Wand 172 weist ein zweites vorderstirnseitiges Durchgangsloch 176 auf, das eine vorderendige Öffnung des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 ist. Insbesondere ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Gesamtheit der sich verjüngenden Wand 172 auf dem axial vorderen Stirnseite in Bezug auf die innere Bodenwand 162 des ersten rohrförmigen Abschnitts 111 angeordnet.
  • Das vorderstirnseitige zweite Durchgangsloch 176 und die hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177 entsprechen gemeinsam dem zweiten Durchgangsloch der Ansprüche.
  • Der hintere Endabschnitt 174b der ersten äußeren Wand 174 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 ist auf der Außenseite des hinteren Endabschnitts 163 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 angeordnet. Laserschweißen wird entlang des gesamten Außenumfangs des hinteren Endabschnitts 174b des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 durchgeführt, um den hinteren Endabschnitt 174b des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 zusammen mit dem hinteren Endabschnitt 163 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 an dem vorderendigen Fixierungsabschnitt 113 der metallischen Hülle 110 zu fixieren (mit diesem zu verschweißen).
  • In dem Einlasssensor 100 der vorliegenden Ausführungsform strömt das Gasgemisch (zu detektierende Gas) G innerhalb des Einlasssystems durch das Innere der Schutzvorrichtung 160 (des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 und des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171) entlang der folgenden Route.
  • Speziell wird wie in 4 gezeigt das Gasgemisch G, das durch das Einlasssystem von der vorgeschalteten Seite davon (der linken Seite in 4) zu dem Einlasssensor 100 geströmt ist, durch die hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 (äußeren Gaseinführungslöcher) in den ersten Raum S1 innerhalb der Schutzvorrichtung 160 (den Raum zwischen der ersten äußeren Wand 174 und der ersten inneren Wand 164) eingeleitet.
  • Das Gasgemisch G strömt dann innerhalb des ersten Raums S1 in Richtung der axial hinteren Stirnseite (der oberen Seite in 4) und wird durch die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 (innere Gaseinführungslöcher) in den Innenraum S3 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 eingeleitet. Danach strömt das Gasgemisch G innerhalb des Innenraums S3 in Richtung der axial vorderen Stirnseite (der unteren Seite in 4), wird durch die vorderstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 166 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 (innere Gasentladungslöcher, das ”Gasentladungsloch” der Ansprüche) zu der Außenseite des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 abgelassen und wird in den zweiten Raum S2 (den Raum zwischen der zweiten äußeren Wand 175 und der zweiten inneren Wand 165) eingeleitet. Nach dem Einleiten in einen Kegelinnenraum S4, der von der sich verjüngenden Wand 172 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 umgeben ist, wird das Gasgemisch G durch das vorderstirnseitige zweite Durchgangsloch 176 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 (äußere Gasaustrittsloch) zu der Außenseite der Schutzvorrichtung 160 abgelassen.
  • Es ist zu beachten, dass die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 an der axial hinteren Stirnseite in Bezug auf den Detektionsabschnitt 121 des Detektionselements 120 angeordnet sind und die vorderstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 166 an der axial vorderen Stirnseite in Bezug auf den Detektionsabschnitt 121 angeordnet sind. Daher wird ein Teil des Gasgemisches G, das durch die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 in den Innenraum S3 eingeleitet wird, im Verlauf des Strömens innerhalb des Innenraums S3 zu der axial vorderen Stirnseite zu dem Gaseinführungsabschnitt 123 des Detektionsabschnitts 121 geleitet und durch die vorderstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 166 zu der Außenseite des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 abgelassen.
  • Ferner durchströmt in dem Einlasssensor 100 der vorliegenden Ausführungsform das Gasgemisch G, das von außen durch die hinterstirnseitigen Durchgangslöcher 177 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 in das Innere des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 eingeleitet wird, die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 und strömt dann in den Innenraum S3. Danach strömt das Gasgemisch G in Richtung der axial vorderen Stirnseite (der unteren Seite in 4) innerhalb des Innenraums S3, wird durch die vorderstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 166 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 zu der Außenseite des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 abgelassen und wird dann durch das vorderstirnseitige zweite Durchgangsloch 176 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 zu der Außenseite der Schutzvorrichtung 160 abgelassen.
  • Als Nächstes wird der Vorgang des Löschens der Verbrennungsflamme des Gasgemisches G (Verhinderung einer Explosion) durch die Schutzvorrichtung 160, der das Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • 5 ist ein Satz von Bildern, die die Ergebnisse einer Simulation zeigen, in der die Form der Schutzvorrichtung 160 des Einlasssensors 100 von 1 bis 4 und seine Umgebung reproduziert wurden und ein Gasgemisch G, das mit dem Detektionselement 120 in Kontakt gekommen ist, in einer Schutzvorrichtung 160 zum Zünden gebracht wurde. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Simulation durch Verwendung eines Verbrennungs-/Fluidanalyseprogramms für Kraftmaschinen (CONVERGE (eingetragenes Warenzeichen)) durchgeführt wurde.
  • Wenn das Detektionselement 120 durch die Heizvorrichtung beispielsweise auf etwa 800°C erwärmt wird, kommt das Gasgemisch G mit dem Detektionselement 120 in Kontakt und erzeugt eine Verbrennungsflamme innerhalb der Schutzvorrichtung 160. Die Verbrennungsflamme breitet sich durch die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161, der dem Detektionselement 120 am nächsten liegt, in Richtung der Außenseite des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 aus und gelangt in den ersten Raum S1 zwischen dem ersten rohrförmigen Abschnitt 161 und dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 (5(a)). Die Verbrennungsflamme trifft auf die innere Oberfläche der ersten äußeren Wand 174 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171, um dadurch gekühlt zu werden, und breitet sich in Richtung des vorderen Endes des ersten Raums S1 aus. Jedoch stoppt die Verbrennungsflamme, bevor sie die hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177 erreicht.
  • Obwohl sich die Verbrennungsflamme innerhalb des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 auch in Richtung des vorderen Endes des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 ausbreitet, schrumpft die Verbrennungsflamme innerhalb des ersten Raums S1 (5(b)).
  • Die Verbrennungsflamme, die sich in Richtung des vorderen Endes des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 ausgebreitet hat, trifft auf die innere Bodenwand 162 des ersten rohrförmigen Abschnitts 161, um dadurch gekühlt zu werden, und stoppt, ohne sich durch die vorderstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 166 nach außen auszubreiten (5(c)).
  • Schließlich schrumpft die Verbrennungsflamme innerhalb des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 und verschwindet schnell (5(d)).
  • Wie durch die Ergebnisse der vorliegenden Simulation gezeigt, entzündet sich das Gasgemisch G innerhalb der Schutzvorrichtung 160, wenn das Detektionselement 120 beispielsweise auf 800°C erwärmt wird. Daher ist es offensichtlich, dass dann, wenn die Schutzvorrichtung 160 nicht vorhanden ist, das mit dem Detektionselement 120 in Kontakt gekommene Gasgemisch zündet und in der Messatmosphäre eine sich ausbreitende Flamme erzeugt. Es ist bekannt, dass die Steuertemperatur eines typischen Detektionselements, das ein Festelektrolytelement enthält, etwa 600 bis 900°C beträgt. Dementsprechend zündet das Gasgemisch bei der Zieltemperatur des Festelektrolytelements, die durch Erhitzen durch die Heizvorrichtung realisiert wird, wenn keine Schutzvorrichtung vorgesehen ist. In dem Fall, in dem die Durchgangslöcher eines inneren rohrförmigen Abschnitts einer doppelwandigen Schutzvorrichtung mit den Durchgangslöchern eines äußeren rohrförmigen Abschnitts der doppelwandigen Schutzvorrichtung, anders als in der Schutzvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie sie in 6 gezeigt ist, überlappen, breitet sich eine innerhalb der Schutzvorrichtung erzeugte Flamme zu der Außenseite der Schutzvorrichtung aus.
  • Die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts ist in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 166 und 167 vorhanden. Die Durchdringungsrichtung eines Loches ist die axiale Richtung des Loches (eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche um das Loch herum) und die Verbrennungsflamme breitet sich entlang der Durchdringungsrichtung zu der Außenseite der Schutzvorrichtung 160 aus. Dementsprechend trifft die Verbrennungsflamme in dem Fall, in dem die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 166 und 167, durch die sich die Verbrennungsflamme zu der Außenseite der Schutzvorrichtung 160 ausbreitet, vorhanden ist, selbst dann, wenn sich die Verbrennungsflamme aus den ersten Durchgangslöchern 166 und 167 zu der Außenseite ausbreitet, auf die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts, wodurch die Verbrennungsflamme abgekühlt und gelöscht wird. Daher wird verhindert, dass sich die Verbrennungsflamme in einen äußeren Raum, der sich außerhalb der äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung 160 befindet, ausbreitet und eine Gasmischung innerhalb des äußeren Raumes zündet.
  • Obwohl die Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 166 und 167 radiale Richtungen sind, fällt in dem Fall, in dem ein erstes Durchgangsloch beispielsweise in der inneren Bodenwand 162 vorgesehen ist, die Durchdringungsrichtung des ersten Durchgangslochs mit der Richtung der Achsenlinie AX zusammen.
  • Der Ausdruck ”die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts ist in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 166 und 167 vorhanden” bedeutet, dass die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts in Bereichen vorhanden ist, die durch imaginäre Hohlzylinder begrenzt sind, die durch Ausdehnen der Umrisse (Konturen) der ersten Durchgangslöcher 166 und 167 entlang ihren Durchdringungsrichtungen gebildet werden. Beispielsweise ist die ”zweite äußere Wand 175” wie in 4 gezeigt als eine rohrförmige Wand in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 166 vorhanden und die ”erste äußere Wand 174” ist als eine rohrförmige Wand in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 167 vorhanden.
  • Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Ausdruck ”die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts ist in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 166 und 167 vorhanden” auch bedeutet, dass die zweiten Durchgangslöcher 176 und 177 nicht mit den ersten Durchgangslöchern 166 und 167 in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 166 und 167 überlappen. Wenn der erste rohrförmige Abschnitt 161 von dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 in einem bestimmten Bereich freigelegt ist, sind in diesem Bereich die zweiten Durchgangslöcher des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 nicht vorhanden, obwohl ”die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher nicht vorhanden ist”. Daher überlappen die zweiten Durchgangslöcher nicht mit den ersten Durchgangslöchern. Um einen derartigen Fall von dem oben beschriebenen Fall zu unterscheiden, wird der Ausdruck ”die rohrförmige Wand ist vorhanden” verwendet.
  • Als Testbedingung, die zeigt, dass sich eine Verbrennungsflamme nicht in einen Raum außerhalb der äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung 160 ausbreitet und kein externes Gasgemisch entzündet, wurde eine Bedingung festgelegt, dass eine Verbrennungsflamme des Modellgasgemisches auf der Außenseite der äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung 160 nicht visuell erkannt wird, wenn der Einlasssensor 100 in einem nachstehend beschriebenen Modellgasgemisch angeordnet ist und die Heizvorrichtung aktiviert ist.
  • Die ”äußere Oberfläche der Schutzvorrichtung 160” bezieht sich auf die äußerste Oberfläche der Schutzvorrichtung 160. Wie in 4 gezeigt ist die äußere Oberfläche des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171, die auf der äußersten Seite der Schutzvorrichtung 160 angeordnet ist, die äußere Oberfläche der Schutzvorrichtung 160, Die Beurteilung, ob ”eine Verbrennungsflamme des Modellgasgemisches visuell erkannt wird”, kann leicht durch Beurteilen, ob eine Flamme (Blitz) an der Außenseite der äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung 160 in einem Bild der Schutzvorrichtung 160 des Einlasssensors 100, der in der in der Modellgasmischung angeordnet ist, vorhanden ist oder nicht, (oder Beurteilen durch visuelle Beobachtung, ob an der Außenseite der äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung 160 eine Flamme (ein Blitz) sichtbar ist oder nicht) durchgeführt werden. Idealerweise bedeutet der Ausdruck ”nicht visuell erkannt”, dass über einen langen Zeitraum, über den der Einlasssensor 100 arbeitet, eine ”Verbrennungsflamme nicht visuell erkannt wird”. In Wirklichkeit ist es jedoch ausreichend, durch einen kontinuierlichen Test, der etwa 1 Minute lang durchgeführt wird, zu bestätigen, dass die ”Verbrennungsflamme nicht visuell erkannt wird”. Denn wenn in dem kontinuierlichen Test keine Explosion auftritt, wandeln sich infolge einer milden Verbrennungsreaktion Sauerstoff und Kraftstoff in dem Gasgemisch unter Erschöpfung des Kraftstoffs zu Wasser und Kohlendioxid um und danach erfolgt keine Explosion.
  • Als Modellgasgemisch wird ein Gemisch aus Butan und Luft verwendet, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) 13 (fette Atmosphäre) beträgt, dessen Druck 0,11 MPa beträgt, dessen Temperatur 20°C beträgt und dessen Durchflussrate 0 m/s beträgt. Beispielsweise sind die Testbedingungen wie folgt.
  • Das vorstehend erwähnte Modellgasgemisch wird im Voraus beispielsweise durch einen nachstehend beschriebenen Prozess hergestellt. Zunächst wird eine Gasmischkammer evakuiert, Butan in die Kammer eingeleitet und der Druck in der Kammer gemessen. Anschließend wird Luft in diese Gasmischkammer eingeleitet und der Druck innerhalb der Kammer gemessen. Durch Berechnung auf der Basis des gemessenen Drucks und des Butan-Drucks werden die in die Kammer eingeleiteten Mengen an Butan und Luft so angepasst, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis 13 wird. Anschließend wird das Gasgemisch unter Verwendung eines Magnetrührers oder dergleichen gut durchmischt.
  • Als Nächstes wird der Einlasssensor 100 in einer Testkammer angeordnet und die Kammer wird evakuiert. Ein Ventil, das zwischen der Testkammer und der Gasmischkammer vorgesehen ist, wird geöffnet, um das Modellgasgemisch bei einem vorbestimmten Druck und einer vorbestimmten Temperatur in die Testkammer einzuleiten. Anschließend wird das zwischen der Testkammer und der Gasmischkammer vorgesehene Ventil geschlossen und die Heizvorrichtung des Einlasssensors 100 wird aktiviert, um das Detektionselement 120 auf die Zieltemperatur (größer oder gleich der Aktivierungstemperatur des Detektionselements) zu erwärmen.
  • In dem erwärmten Zustand wird das Innere der Testkammer durch ein Fenster der Kammer gefilmt und es wird beurteilt, ob eine Flamme erzeugt worden ist oder nicht, indem beurteilt wird, ob ein Blitz in der Kammer erzeugt wird oder nicht. Gleichzeitig wird der Druck in der Kammer überwacht, und wenn der Druck sich ändert, wird angenommen, dass eine Flamme erzeugt worden ist. Dieser Test wird für eine Minute fortgesetzt und das Urteil darüber, ob eine Flamme erzeugt worden ist oder nicht, wird schließlich danach gefällt.
  • Im Übrigen trifft die Verbrennungsflamme, die sich durch die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 in den ersten Raum S1 ausbreitet, wie in 5(a) gezeigt auf die Innenfläche des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171, um dadurch gekühlt zu werden, und stoppt. Je kleiner zu diesem Zeitpunkt das Volumen (das Gasfassungsvermögen) des ersten Raums S1 ist, desto größer ist der Grad des Beitrags des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 zum Kühlen des Gases (der Verbrennungsflamme), um dadurch effektiv die Ausbreitung der Verbrennungsflamme zu stoppen und den die Verbrennungsflamme innerhalb der Schutzvorrichtung 160 zu löschen.
  • Angesichts des Vorstehenden ist es bevorzugt, dass der maximale Abstand B in der radialen Richtung zwischen dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 und dem ersten rohrförmigen Abschnitt 161, der in 4 gezeigt ist, größer als 0 mm und nicht größer als 2,5 mm ist.
  • Da der zweite rohrförmige Abschnitt 171 als eine Wärmesenke zum Kühlen und zum Löschen der Verbrennungsflamme fungiert, wird angenommen, dass die Ergebnisse desto besser sein werden, je größer die Wärmekapazität (die Dicke) des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 ist. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Wärmemenge der Verbrennungsflamme nicht so groß ist und die Kühlleistung der Oberfläche des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 beim Löschen wirksam ist. Wenn die Dicke des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 zunimmt, verschlechtert sich zudem das Ansprechvermögen des Sensors.
  • Wenn nämlich die Dicke des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 übermäßig erhöht wird, geht die Kühlwirkung in die Sättigung und das Ansprechvermögen des Sensors verschlechtert sich. Daher ist es bevorzugt, dass die maximale Dicke t eines Abschnitts des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171, der dem ersten rohrförmigen Abschnitt 161 zugewandt ist, in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm liegt.
  • Ähnlich ist es bevorzugt, dass die maximale Dicke eines Abschnitts des ersten rohrförmigen Abschnitts 161, der dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 zugewandt ist, 0,4 mm oder weniger beträgt.
  • Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung des Ansprechvermögens des Sensors sind die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 vorzugsweise an einer Stelle vorgesehen, an der die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 zumindest mit einem Abschnitt des Detektionsabschnitts 121 in Richtung der Achsenlinie AX überlappen, und an der hinteren Stirnseite der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177 vorgesehen. Diese Anordnung erhöht das Gasablassleistungsvermögen der Schutzvorrichtung 160 und erhöht die Durchflussgeschwindigkeit des Gasgemisches G, das innerhalb der Schutzvorrichtung 160 strömt und in Kontakt mit dem Detektionsabschnitt 121 des Detektionselements 120 kommt. Daher wird das Ansprechvermögen des Sensors verbessert.
  • Jedoch sind in diesem Fall die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 in der Nähe des Detektionsabschnitts 121, der durch die Heizvorrichtung auf eine hohe Temperatur erwärmt wird und zuerst das Gasgemisch G zündet, vorgesehen. Daher ist es wahrscheinlich, dass sich das gezündete Gasgemisch G durch die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 heftig nach außen ausbreitet, und wahrscheinlich, dass es ein Gasgemisch außerhalb der Schutzvorrichtung 160 entzündet. Daher kann die vorliegende Erfindung auf die Schutzvorrichtung 160 mit einer solchen Struktur wirksamer angewendet werden.
  • Es ist zu beachten, dass die Verbrennungsflamme, die sich von den hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöchern 167 in Richtung der vorderen Stirnseite des ersten Raums S1 ausbreitet, auch auf die innere Oberfläche des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 trifft, um dadurch gekühlt zu werden. Je größer also die Länge (Route) (in Richtung der Achsenlinie AX) des ersten Raums S1 ist, der sich von den hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöchern 167 zu den hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöchern 177 erstreckt, desto größer ist der Grad, zu dem die Verbrennungsflamme durch die innere Oberfläche des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 gekühlt und gelöscht wird.
  • Angesichts dessen ist es bevorzugt, dass eine Beziehung A/B ≥ 1 erfüllt ist, wobei A der minimale Abstand (in Richtung der Achsenlinie AX) zwischen den hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöchern 167 und den hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöchern 177 ist, der in 4 gezeigt ist. Infolgedessen kann die Länge (Route) des ersten Raums S1 in Richtung der Achsenlinie AX größer als der maximale Abstand B gemacht werden. Daher kann die Verbrennungsflamme auf der Route mehr durch den zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 gekühlt werden. Wenn der Abstand A jedoch übermäßig groß ist, kann der Sensor nicht kompakt gefertigt werden. Daher ist es bevorzugt, dass der minimale Abstand 30 mm oder weniger beträgt.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Grundlage einer Ausführungsform davon beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung ordnungsgemäß abgewandelt implementiert werden, ahne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Durchdringungsrichtungen der zweiten Durchgangslöcher 176 und 177 und der ersten Durchgangslöcher 166 und 167 parallel oder orthogonal zu der Richtung der Achsenlinie AX. Wie in 7 gezeigt können die Durch dringungsrichtungen der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177 schräg zu der Richtung der Achsenlinie AX sein.
  • Es ist zu beachten, dass ein Einlasssensor 100B von 7 mit Ausnahme der Formen einer Schutzvorrichtung 160B und eines zweiten rohrförmigen Abschnitts 171B identisch mit dem Einlasssensor 100 ist. Daher sind Abschnitte, die mit denen des Einlasssensors 100 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibungen entfallen.
  • In dem Fall dieser Schutzvorrichtung 160B weist ein sich im Durchmesser verringernder Abschnitt des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171B, dessen Durchmesser von der ersten äußeren Wand 174 zu der zweiten äußeren Wand 175 abnimmt, mehrere hinterstirnseitige zweite Durchgangslöcher 177B auf, die in vorbestimmten Intervalle in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Die Durchdringungsrichtungen der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177B sind schräg zu der Richtung der Achsenlinie AX. Es ist zu beachten, dass die Durchdringungsrichtungen der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177B orthogonal zu der Oberfläche des oben erwähnten sich im Durchmesser verringernder Abschnitts sind.
  • In ähnlicher Weise können die Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 166 und 167 schräg zu der Richtung der Achsenlinie AX sein.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der erste rohrförmige Abschnitt 161 vollständig in dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 aufgenommen. Wie in 8 gezeigt kann ein Abschnitt des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 der Außenseite des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 ausgesetzt sein.
  • Es ist zu beachten, dass ein Einlasssensor 100C von 8 mit Ausnahme der Formen einer Schutzvorrichtung 160C, eines zweiten rohrförmigen Abschnitts 171C und eines ersten rohrförmigen Abschnitts 161C identisch mit dem Einlasssensor 100 ist. Daher sind Teile, die mit denen des Einlasssensors 100 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibungen entfallen.
  • In dem Fall dieser Schutzvorrichtung 160C weist der zweite rohrförmige Abschnitt 171C die Form eines geraden Rundrohrs auf, das sich parallel zu der Richtung der Achsenlinie AX erstreckt und an seinem vorderen Ende offen ist. Ein vorderer Endabschnitt des ersten rohrförmigen Abschnitts 161C, der in dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171C aufgenommen ist, ragt in Richtung der vorderen Stirnseite aus der vorderendigen Öffnung des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171C heraus (ist freiliegend). In diesem Fall bildet die vorderendige Öffnung des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171C um das vordere Ende des ersten rohrförmigen Abschnitts 161C ein vorderendeseitiges zweites Durchgangsloch 176C. Auf der Seitenoberflächenseite der Schutzvorrichtung 160C definiert die äußere Oberfläche des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171C, die auf der äußersten Seite angeordnet ist, die ”äußere Oberfläche der Schutzvorrichtung 160C”. Auf der Vorderstirnseite der Schutzvorrichtung 160C definieren der vorderendige Rand des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171C und ein vorderer Endabschnitt des ersten rohrförmigen Abschnitts 161C, der aus dem vorderen Ende des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171C ragt, die ”äußere Oberfläche der Schutzvorrichtung 160C”.
  • Die Durchdringungsrichtung des vorderstirnseitigen zweiten Durchgangslochs 176C ist die axiale Richtung des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171C, der die äußere Begrenzung des vorderstirnseitigen zweiten Durchgangslochs 176C bildet (im vorliegenden Beispiel die Richtung der Achsenlinie AX).
  • Es ist zu beachten, dass in dem Fall der Schutzvorrichtung 160C der minimale Abstand A zwischen den hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöchern 167C und den hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöchern 177C in Richtung der Achsenlinie AX null beträgt; die vorderendigen Ränder der hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167C sind nämlich an der gleichen Position wie die hinterendigen Ränder der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177C angeordnet. Der Ausdruck ”die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts ist in den Durchdringungsrichtungen der ersten Durchgangslöcher 167C vorhanden” schließt den Fall ein, in dem die Umfangsränder der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177C und die Umfangsränder der ersten Durchgangslöcher 167C in Punktkontakt mit einer gemeinsamen imaginären Ebene parallel zu ihren Durchdringungsrichtungen sind.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Schutzvorrichtung 160 eine doppelwandige Schutzvorrichtung; d. h. sie weist den zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 und den ersten rohrförmigen Abschnitt 161 auf, die voneinander in der radialen Richtung beabstandet sind. Die Schutzvorrichtung 160 kann jedoch ein eine mehrwandige Schutzvorrichtung sein, die drei oder mehr rohrförmige Abschnitte aufweist, die in radialer Richtung voneinander beabstandet sind. In diesem Fall ist es ausreichend, dass jeweils zwei benachbarte rohrförmige Abschnitte, die einen rohrförmigen Abschnitt, der auf der äußeren Seite als ein zweiter rohrförmiger Abschnitt dient, und einen rohrförmigen Abschnitt, der auf der inneren Seite als ein erster rohrförmiger Abschnitt dient, umfassen, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform ausgebildet sind.
  • Wie in 9 gezeigt kann die Schutzvorrichtung 170 zudem eine Struktur aufweisen, bei der sowohl der erste rohrförmige Abschnitt 161 als auch der zweite rohrförmige Abschnitt 171 ihre unteren Wände auf der vorderen Stirnseite in Richtung der Achsenlinie AX haben, der erste rohrförmige Abschnitt 161 in dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 aufgenommen ist und an einer vorbestimmten Position P in Richtung der Achsenlinie AX die rohrförmige Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 und die rohrförmige Wand des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 mit einem ausgebildeten Spalt V dazwischen nahe beieinander angeordnet sind oder miteinander in Kontakt stehen (wie im Fall der Ausführungsform von 1 bis 4).
  • Hierbei ist ein Raum, der auf der hinteren Stirnseite der vorbestimmten Position P von dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 und dem ersten rohrförmigen Abschnitt 161 umgeben ist, als eine erste Kammer (der erste Raum S1) definiert und ein Raum, der auf der vorderen Stirnseite der vorbestimmten Position P von dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 und dem ersten rohrförmigen Abschnitt 161 umgeben ist, als eine zweite Kammer (der zweite Raum S2 + der vierte Raum S4) definiert.
  • Die hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 und die hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177 sind der ersten Kammer zugewandt und die Gasaustrittslöcher 166 und das vorderstirnseitige zweite Durchgangsloch 176, das eines der zweiten Durchgangslöcher ist und vor den hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöchern 177 angeordnet ist, sind der zweiten Kammer zugewandt.
  • Der Gesamtflächeninhalt der hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 ist durch A1 repräsentiert, der Gesamtflächeninhalt der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177 ist durch A2 repräsentiert, der Gesamtflächeninhalt der Gasaustrittslöcher 166 ist durch A3 repräsentiert und der Gesamtflächeninhalt des vorderstirnseitigen zweiten Durchgangslochs 176 ist durch A4 repräsentiert.
  • Die Summe des kürzesten Abstands L11 zwischen den Schwerpunkten der hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 und dem Schwerpunkt des Gaseinführungsabschnitts 123 in Richtung der Achsenlinie AX und des kürzesten Abstands L12 zwischen den Schwerpunkten der hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöcher 167 und den Schwerpunkten der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher 177 in Richtung der Achsenlinie AX durch L1 repräsentiert.
  • Ähnlich ist die Summe des kürzesten Abstands L21 zwischen den Schwerpunkten der Gasaustrittslöcher 167 und dem Schwerpunkt des Gaseinführungsabschnitts 123 in Richtung der Achsenlinie AX und des kürzesten Abstands L22 zwischen den Schwerpunkten der Gasaustrittslöcher 166 und dem Schwerpunkt des vorderstirnseitigen zweiten Durchgangslochs 176 in Richtung der Achsenlinie AX durch L2 repräsentiert.
  • In diesem Fall ist es bevorzugt, dass ein erstkammerseitiger Strömungskanalkoeffizient Q1 (= (1/A1 + 1/A2) × L1) und ein zweitkammerseitiger Strömungskanalkoeffizient Q2 (= (1/A3 + 1/A4) × L2) eine Beziehung 0,1 ≤ (Q1/(Q1 + Q2)) ≤ 0,9 erfüllen.
  • Wie oben beschrieben ist der Raum zwischen dem ersten rohrförmigen Abschnitt 161 und dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 171 in zwei Räume, d. h. die erste Kammer und die zweite Kammer, in Richtung der Achsenlinie AX geteilt. Daher steigt beispielsweise in dem Fall, in dem eine Flamme zuerst von den hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöchern 167 auf der Seite der ersten Kammer in die erste Kammer schlägt, der Druck in der ersten Kammer und die Ausbreitung der Flamme in Richtung der hinteren Stirnseite der zweiten Durchgangslöcher 177 wird behindert. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die Flamme die Außenseite des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 erreicht.
  • Ferner kann die Zeit, die die Flamme benötigt, um die erste Kammer zu durchlaufen und die Außenseite des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 zu erreichen, durch das Produkt aus dem Widerstand und die Strecke L1 eines Strömungskanals, der durch das hinterstirnseitige erste Durchgangsloch 167 und das hinterstirnseitige zweite Durchgangsloch 177 verläuft, ausgedruckt werden. Der Strömungskanalwiderstand kann durch die Kehrwerte von A1 und A2 ausgedrückt werden und diese Löcher sind in Reihe geschaltet. Daher kann der erstkammerseitige Strömungskanal-Koeffizient Q1 wie oben beschrieben ausgedrückt werden.
  • In ähnlicher Weise kann die Zeit, die die Flamme benötigt, um die zweite Kammer zu durchlaufen und die Außenseite des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 zu erreichen, durch den oben erwähnten zweitkammerseitigen Strömungskanalkoeffizienten Q2 ausgedrückt werden.
  • Wenn sich die Werte von Q1 und Q2 stark unterscheiden, wird es wahrscheinlich, dass eine Flamme aus einer der ersten Kammer und der zweiten Kammer vor dem Schlagen aus der jeweils anderen Kammer schlägt und es wird wahrscheinlicher, dass ein externes Gasgemisch gezündet wird. Daher werden der erstkammerseitige Strömungskanalkoeffizient Q1 und der zweitkammerseitige Strömungskanalkoeffizient Q2 so bestimmt, dass sie die Beziehung 0,1 (Q1/(Q1 + Q2)) ≤ 0,9 erfüllen.
  • Es ist zu beachten, dass, da die Länge des Einlasssensors in Richtung der Achsenlinie AX im Vergleich zu der Länge in der radialen Richtung ausreichend groß ist, das Wachstum der Flamme in der radialen Richtung durch den Durchmesser der Schutzvorrichtung 160 bestimmt wird. Daher werden nur die Strömungskanalstrecken L1 und L2 in Richtung der Achsenlinie AX beachtet.
  • 10 zeigt das Ergebnis eines Bewertungstests, bei dem Schutzvorrichtungen 160 mit verschiedenen Werten von Q1 und Q2 hergestellt wurden und der einminütige kontinuierliche Test wie oben beschrieben unter Verwendung des oben erwähnten Modellgasgemisches durchgeführt wurde, um zu beurteilen, ob eine Zündung aufgetreten ist oder nicht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zündung verhindert werden kann, wenn die Beziehung 0,1 ≤ (Q1/(Q1 + Q2)) ≤ 0,9 erfüllt ist.
  • Speziell zeigen in 10 Rautensymbole die Ergebnisse für den Fall, in dem der Spalt V(Sc) = 0, und Dreieckssymbole die Ergebnisse für den Fall, in dem V(Sc) = 0,21.
  • In einem Querschnitt, der die Achsenlinie AX an der vorbestimmten Position P schneidet, ist der Flächeninhalt eines Bereichs, der von dem äußeren Rand des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 umgeben ist, durch SA1 repräsentiert und der Flächeninhalt eines Bereichs, der von dem inneren Rand des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 umgeben ist, durch SA2 repräsentiert.
  • In dem Fall, in dem der Spalt V zwischen der rohrförmigen Wand des zweiten rohrförmigen Abschnitts 171 und der rohrförmigen Wand des ersten rohrförmigen Abschnitts 161 vorgesehen ist, beträgt ein Index Sc, der die Größe des Spalts V (Sc = (SA2 – SA1)/SA1) repräsentiert, vorzugsweise 0,3 oder weniger.
  • Wenn Sc ≤ 0,3, erzeugt der Spalt V einen ausreichend großen Durchgangswiderstand und die erste Kammer und die zweite Kammer können unabhängig von der Anwesenheit des Spalts V mit Sicherheit voneinander getrennt werden.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform weist die metallische Hülle einen Werkzeugeingriffsabschnitt auf und ist in einen Befestigungsabschnitt eingeschraubt. Die metallische Hülle kann jedoch unter Verwendung eines separat von der metallischen Hülle bereitgestellten Schraubabschnitts angebracht werden oder die metallische Hülle kann an dem Befestigungsabschnitt mittels einer Presspassung oder dergleichen befestigt werden, ohne dass Schrauben verwendet werden. Zudem kann jedes andere Verfahren verwendet werden, um das Gassensorelement innerhalb der metallischen Hülle zu fixieren.
  • In der Ausführungsform sind die Einlasssensoren 100, 100B und 100C Vollbereichs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren. Die vorliegende Erfindung kann jedoch beispielsweise auf λ-Sensoren angewendet werden.
  • Die Brennkraftmaschine, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht auf Benzinkraftmaschinen beschränkt und die vorliegende Erfindung kann beispielsweise auf Kraftmaschinen angewendet werden, die CNG (Erdgas) als Kraftstoff verwenden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 100B, 100C
    Einlassensor
    110
    Metallische Schale (Gehäuse)
    120
    Detektionselement
    121
    Detektionsabschnitt
    160, 160B, 160C
    Schutzvorrichtung
    161, 161B, 161C
    Erster rohrförmiger Abschnitt
    166, 167, 167C
    Erstes Durchgangsloch
    166
    Gasaustrittsloch
    167, 167C:
    Hinterstirnseitiges erstes Durchgangsloch
    171, 171B, 171C
    Zweiter rohrförmiger Abschnitt
    174
    Rohrförmige Wand (erste äußere Wand)
    175
    Rohrförmige Wand (zweite äußere Wand)
    176, 176C, 177, 177B, 177C
    Zweites Durchgangsloch
    177, 177B, 177C
    Hinterstirnseitiges zweites Durchgangsloch
    176, 176c
    Vorderstirnseitiges zweites Durchgangsloch
    AK
    Achsenlinie
    G
    Gasgemisch (zu detektierendes Gas)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011-112557 [0007]
    • JP 2006-2761 [0007]
    • JP 2001-108650 [0007]

Claims (7)

  1. Einlasssensor (100, 100B, 100C), der in einem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, für ein AGR-System verwendet wird und Folgendes umfasst: ein Detektionselement (120), das mindestens eine Zelle umfasst, die ein sauerstoffionenleitfähiges Festelektrolytelement und ein Paar Elektroden, die auf dem Festelektrolytelement angeordnet sind, aufweist, wobei das Detektionselement sich in einer Richtung einer Achsenlinie (AX) erstreckt und einen Detektionsabschnitt (121) an einer vorderen Stirnseite aufweist, um eine bestimmte Gaskomponente zu detektieren, die in einem zu detektierenden Gas (G) enthalten ist; eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Festelektrolytelements auf eine Zieltemperatur; ein Gehäuse (110), das einen Umfang des Detektionselements (120) so umgibt, dass der Detektionsabschnitt (121) aus einem vorderen Ende des Gehäuses (110) ragt; und eine Schutzvorrichtung (160, 160B, 160C), die an dem Gehäuse (110) fixiert ist und einen Umfang des Detektionsabschnitts (121) umgibt, wobei die Schutzvorrichtung (160, 160B, 160C) eine mehrwandige Struktur mit zwei oder mehr rohrförmigen Abschnitten (161, 161B, 161C, 171, 171B, 171C), die in einer radialen Richtung voneinander beabstandet sind, aufweist, jeder der rohrförmigen Abschnitte (161, 161B, 161C, 171, 171B, 171C) ein Durchgangsloch, das diesen durchdringt, aufweist, einer von jeweils zwei benachbarten rohrförmigen Abschnitten (161, 161B, 161C, 171, 17B, 117C), der sich auf einer inneren Seite in der radialen Richtung befindet, als erster rohrförmiger Abschnitt (161, 161B, 161C) definiert ist und der andere der zwei benachbarten rohrförmigen Abschnitte, der sich auf einer äußeren Seite in der radialen Richtung befindet, als zweiter rohrförmiger Abschnitt (171, 171B, 171C) definiert ist und der zweite rohrförmige Abschnitt (171, 171B, 171C) eine rohrförmige Wand (174, 175) aufweist, die in einer Durchdringungsrichtung eines ersten Durchgangslochs (166, 167, 167C) vorhanden ist, das das Durchgangsloch des ersten rohrförmigen Abschnitts (161, 161B, 161C) ist, ein zweites Durchgangsloch (176, 176C, 177, 177B, 177C), das das Durchgangsloch des zweiten rohrförmigen Abschnitts (171, 171B, 171C) ist, einen Flächeninhalt hat, der größer oder gleich dem des ersten Durchgangslochs (166, 167, 167C) ist, und dann, wenn der Einlasssensor (100, 100B, 100C) in einem Modellgasgemisch aus Butan und Luft angeordnet ist, das ein Luft-/Gas-Verhältnis von 13, einen Druck von 0,11 MPa ist, eine Temperatur von 20°C ist und eine Durchflussrate von 0 m/s besitzt, und die Heizvorrichtung aktiviert ist, um das Festelektrolytelement auf die Zieltemperatur zu erwärmen, keine Verbrennungsflamme des Modellgasgemisches auf der äußeren Seite einer äußeren Oberfläche der Schutzvorrichtung (160, 160B, 160C) visuell erkannt wird.
  2. Einlasssensor (100, 100B, 100C) nach Anspruch 1, wobei ein maximaler Abstand B zwischen dem zweiten rohrförmigen Abschnitt (171, 171B, 171C) und dem ersten rohrförmigen Abschnitt (161, 161B, 161C) in der radialen Richtung größer als 0 mm und nicht größer als 2,5 mm ist.
  3. Einlasssensor (100, 100B, 100C) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine maximale Dicke t eines Abschnitts des zweiten rohrförmigen Abschnitts (171, 171B, 171C), der dem ersten rohrförmigen Abschnitt (161, 161B, 161C) zugewandt ist, innerhalb eines Bereichs von 0,3 mm bis 1,0 mm liegt.
  4. Einlasssensor (100, 100B, 100C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste rohrförmige Abschnitt (161, 161B, 161C) mehrere der ersten Durchgangslöcher (166, 167, 167C) aufweist und eines der ersten Durchgangslöcher ein Gasaustrittsloch (166) ist, das in einem vorderen Endabschnitt des ersten rohrförmigen Abschnitts ausgebildet ist; der zweite rohrförmige Abschnitt (171, 171B, 171C) mehrere der zweiten Durchgangslöcher (176, 176C, 177, 177B, 177C) aufweist und ein hinterstirnseitiges erstes Durchgangsloch (167, 167C), das eines der ersten Durchgangslöcher ist, sich jedoch von dem Gasaustrittsloch (166) unterscheidet, hinter einem hinterstirnseitigen zweiten Durchgangsloch (177, 177B, 177C), das eines der zweiten Durchgangslöcher ist und an dem hintersten Ende angeordnet ist, angeordnet ist; und der Detektionsabschnitt (121) mit den hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöchern (167, 167C) in Richtung der Achsenlinie (AX) überlappt oder vor den hinterstirnseitigen ersten Durchgangslöchern (167, 167C) angeordnet ist.
  5. Einlasssensor (100, 100B, 100C) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein minimaler Abstand zwischen dem hinterstirnseitigen ersten Durchgangsloch (167, 167C) und dem hinterstirnseitigen zweiten Durchgangsloch (177, 177B, 177C) in Richtung der Achsenlinie (AX) eine Beziehung A/B ≥ 1 und eine Beziehung A ≤ 0 erfüllt.
  6. Einlasssensor (100, 100B, 100C) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sowohl der erste rohrförmige Abschnitt (171, 171B, 171C) als auch der zweite rohrförmige Abschnitt (171, 171B, 171C) ihre unteren Wände auf der vorderen Stirnseite in Richtung der Achsenlinie (AX) aufweisen, der erste rohrförmige Abschnitt (161, 161B, 161C) in dem zweiten rohrförmigen Abschnitt (171, 171B, 117C) aufgenommen ist und die rohrförmige Wand (174, 175) des zweiten rohrförmigen Abschnitts (171, 171B, 171C) und die rohrförmige Wand des ersten rohrförmigen Abschnitts (161, 161B, 161C) mit einem dazwischen ausgebildeten Spalt (V) nahe beieinander angeordnet sind oder an einer vorbestimmten Position in Richtung der Achsenlinie (AX) in Kontakt miteinander sind; der erste rohrförmige Abschnitt (161, 161B, 161C) mehrere der ersten Durchgangslöcher (166, 167, 167C) aufweist und eines der ersten Durchgangslöcher ein Gasaustrittsloch (166) ist, das in einem vorderen Endabschnitt des ersten rohrförmigen Abschnitts ausgebildet ist; der zweite rohrförmige Abschnitt (171, 171B, 171C) mehrere der zweiten Durchgangslöcher (176, 176C, 177, 177C, 177C) aufweist und ein hinterstirnseitiges erstes Durchgangsloch (167, 167C), das eines der ersten Durchgangslöcher ist, sich jedoch von dem Gasaustrittsloch (166) unterscheidet, hinter einem hinterstirnseitigen zweiten Durchgangsloch (177, 177B, 177C), das eines der zweiten Durchgangslöcher ist und an dem hintersten Ende angeordnet ist, angeordnet ist; dann, wenn ein von dem zweiten rohrförmigen Abschnitt (171, 171B, 171C) und dem ersten rohrförmigen Abschnitt (161, 161B, 61C) an der hinteren Stirnseite der vorbestimmten Position umgebener Raum als eine erste Kammer definiert ist und ein von dem zweiten rohrförmigen Abschnitt (171, 171B, 171C) und dem ersten rohrförmigen Abschnitt (161, 161B, 161C) auf der vorderen Stirnseite der vorbestimmten Position umgebener Raum als eine zweite Kammer definiert ist, das hinterstirnseitige erste Durchgangsloch (167, 167C) und das hinterstirnseitige zweite Durchgangsloch (177, 177B, 177C) der ersten Kammer zugewandt sind, und das Gasaustrittsloch (166) und ein vorderstirnseitiges zweites Durchgangsloch (176, 176C), das eines der zweiten Durchgangslöcher ist und vor dem hinterstirnseitigen zweiten Durchgangsloch (177, 177B, 177C) angeordnet ist, der zweiten Kammer zugewandt sind; und ein erstkammerseitiger Strömungskanalkoeffizient Q1, der durch eine Formel (1/A1 + 1/A2) × L1 ausgedrückt ist, und ein zweitkammerseitiger Strömungskanalkoeffizient Q2, der durch die Formel (1/A3 + 1/A4) × L2 ausgedrückt ist, eine Beziehung 0,1 ≤ {Q1/(Q1 + Q2)} ≤ 0,9 erfüllen, wobei A1 ein Gesamtflächeninhalt des hinterstirnseitigen ersten Durchgangslochs (167, 167C) ist, A2 ein Gesamtflächeninhalt des hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslochs (177, 177B, 177C) ist, A3 ein Gesamtflächeninhalt des Gasaustrittslochs (166) ist, A4 ein Gesamtflächeninhalt des vorderstirnseitigen zweiten Durchgangslochs (176, 176C) ist, L1 die Summe eines kürzesten Abstands L11 in Richtung der Achsenlinie (AX) zwischen dem Schwerpunkt des hinterstirnseitigen ersten Durchgangslochs (167, 167C) und dem Schwerpunkt eines Gaseinführungsabschnitts, der an dem Detektionselement (120) zum Einführen des Gases in den Detektionsabschnitt (120) vorgesehen ist, und eines kürzesten Abstands L12 in Richtung der Achsenlinie (AX) zwischen dem Schwerpunkt des hinterstirnseitigen ersten Durchgangslochs (167, 167C) und dem Schwerpunkt der hinterstirnseitigen zweiten Durchgangslöcher (177, 177B, 177C) ist und L2 die Summe eines kürzesten Abstands L21 in Richtung der Achsenlinie (AX) zwischen dem Schwerpunkt des Gasaustrittslochs (166) und dem Schwerpunkt des Gaseinführungsabschnitts und eines kürzesten Abstands L22 in Richtung der Achsenlinie (AX) zwischen dem Schwerpunkt des Gasaustrittslochs (166) und dem Schwerpunkt des vorderstirnseitigen zweiten Durchgangslochs (176, 176C) ist.
  7. Einlasssensor (100, 100B, 100C) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Index (SC2), der durch eine Formel (SA2 – SA1)/SA1 ausgedrückt wird, 0,3 oder weniger beträgt, wobei SA1 der Flächeninhalt eines Bereichs, der von einem Außenrand des ersten rohrförmigen Abschnitts (161, 161B, 161C) umgeben ist, in einem Querschnitt, der die Achsenlinie bei der vorbestimmten Position schneidet, ist und SA2 der Flächeninhalt eines Bereichs, der von einem Innenrand des zweiten rohrförmigen Abschnitts (171 171B, 171C) umgeben ist, in dem Querschnitt ist.
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