DE10227370A1

DE10227370A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE10227370A1
Application number: DE10227370A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Nakamura; Takashi Kojima; Daisuke Makino
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: US7575663B2; US20020195339A1; US6780298B2; US20040244472A1; JP4030351B2; JP2003075396A; DE10227370B4

Abstract

Ein Gassensor ist offenbart, der eine hohe Ansprechgeschwindigkeit, einen geringen Energieverbrauch, einen hervorragenden Spritzwasserwiderstand und eine geringe Einrichtrichtungsabhängigkeit sowie Einrichtwinkelabhängigkeit aufweist. Bei diesem Gassensor ist ein Gasmessraum innerhalb einer inneren Abdeckung vorgesehen und sind Gasdurchgangslöcher zum Einleiten eines Messgases an einer Seitenfläche der inneren Abdeckung und einer äußeren Abdeckung vorgesehen. Die Gasdurchgangslöcher, die an der äußeren Abdeckung vorgesehen sind, sind viel näher an einer oberen Endseite als das Gasdurchgangsloch, das am nächsten zu der oberen Endseite an der inneren Abdeckung vorgesehen ist. Trenneinrichtungen, die sich in eine axiale Richtung des Gassensors erstreckend angeordnet sind, sind zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor, der an einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist und für eine Verbrennungssteuerung verwendet wird.
Gassensoren, die an einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors, wie z. B. einem Automobilverbrennungsmotor, eingebaut sind und für eine Verbrennungssteuerung verwendet werden, weisen einen O₂-Sensor, einen Luftkraftstoffverhältnissensor, einen NOx-Sensor, einen HC-Sensor und dergleichen auf. In diesen Gassensoren eingebaute Elemente weisen ein becherförmiges Gassensorelement mit einem becherförmigen Festkörperelektrolyt, ein laminiertes Gassensorelement, das durch Laminieren von keramischen Bögen gebildet ist, Elektroden und dergleichen auf, was Beschränkungen, wie z. B. einer Frühaktivierung oder Erfassungsprinzipien zuzuschreiben ist (bzw. die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H9-127050).
Das am dem Gassensor vorgesehene Gassensorelement muss einem Abgas für eine Gasdichtemessung ausgesetzt werden, während das Gassensorelement gegen eine charakteristische Verschlechterung geschützt ist, die durch Giftstoffe des Abgases verursacht wird, oder gegen einen Elementriss, der durch Wasserspritzer verursacht wird. Aus diesem Grund wird eine Abdeckung zum Abdecken eines Gassensorelementes vorgesehen. Die Abdeckung hat Gasdurchgangslöcher an ihrer Seitenfläche oder dergleichen, um das Abgas in einen Gasmessraum zu leiten, der innerhalb der Abdeckung ausgebildet ist.
Außerdem ist es herkömmlicherweise bekannt, dass die Gestaltung der Abdeckung so vorzusehen ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases keinen Einfluss auf eine Ausgabe des Gassensors haben kann, wenn das Abgas in die Abdeckung von dem Gasdurchgangsloch geleitet wird (japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift (nach der Prüfung) Nr. H3-4930).
Des weiteren ist es bekannt, dass die Gestaltung so vorgesehen wird, dass es schwierig sein kann, dass Wasser, das durch ein Abgasrohr spritzt, in dem der Gassensor vorgesehen ist, in die Abdeckung von dem Gasdurchgangsloch gelangt (japanisches Patent Nr. 2641346, Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H9-222416).
Wenn des weiteren das Element ein laminiertes Element ist, tritt in manchen Fällen eine Differenz hinsichtlich einer Positionsbeziehung einer zwischen Gasströmungsrichtung und einer normalen Richtung des Gassensorelementes zum Zeitpunkt des Einrichtens des Gassensors auf. Für diesen Fall ist die Abdeckung, die zum Reduzieren der Differenz der Ansprechgeschwindigkeiten (Direktionalität) vorgesehen ist, die durch den Einrichtungszustand verursacht wird, ebenso bekannt (japanisches Patent Nr. 2653831). Jedoch bereiten die Abdeckungen der herkömmlichen Gestaltungen ein Problem einer verringerten Ansprechgeschwindigkeit, wenn die Direktionalität oder das eintretende Wasser verringert wird.
Des weiteren ist es außerdem ein Problem, dass die Differenz der Ansprechgeschwindigkeiten (Einrichtwinkelabhängigkeit) groß ist, wenn die Positionsbeziehung zwischen einer Axialrichtung des Gassensorelementes und der Gasströmungsrichtung verschieden ist. Beispielsweise sind in dem vorstehend genannten japanischen Patent Nr. 2653831 die Gasdurchgangslöcher näher an einer oberen Endseite als ein Gasführungsteil des Gassensors angeordnet, so dass eine Gaskomponente, bei der es wünschenswert ist, dass sie erfasst wird, den Gasmessraum durch Verwendung von lediglich einer Turbulenzdiffusion erreicht. Daher wird die Ansprechgeschwindigkeit im Vergleich mit dem Fall der Abdeckung, die die Gestaltung hat, die das Gas durch Verwendung einer gleichmäßigen Strömung leitet, nach unten verringert.
Des weiteren tritt bei der Japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift (nach der Prüfung) Nr. H3-4930, die vorstehend erwähnt ist, da die Strömung des gemessenen Gases innerhalb einer inneren Abdeckung nicht einheitlich ist, die Direktionalität in der Ansprechgeschwindigkeit auf, was bewirkt, dass die Differenz der Ansprechgeschwindigkeiten 10 ms oder mehr beträgt. Das bewirkt eine große Differenz der Charakteristik in Abhängigkeit von dem Einrichtungsrichtungen des Gassensors, wodurch es unmöglich werden kann, genaue Gasdichtemessungen zu erwarten. In dem vorstehend genannten japanischen Patent Nr. 2641346 ist, da das Gasdurchgangsloch nicht an einem Bodenflächenteil der inneren Abdeckung vorgesehen ist, die Gasmenge, die in die innere Abdeckung strömt, klein und ist daher die Ansprechgeschwindigkeit nach unten abgesenkt. Des weiteren ergibt sich die Direktionalität, da die Strömung in der inneren Abdeckung nicht einheitlich ist. Wenn des weiteren die Fläche des Gasdurchgangslochs vergrößert ist, um die Ansprechgeschwindigkeit zu erhöhen, ist es wahrscheinlicher, dass der Elementriss aufgrund des Wasserspritzens auftritt, und wenn darüber hinaus das Element durch eine Heizeinrichtung erwärmt wird, um eine konstante Temperatur zu halten, gibt es ein Problem des erhöhten Energieverbrauchs.
Außerdem hat in dem deutschen Patent Nr. 19628423 A1 die Seitenfläche einer äußeren Abdeckung nicht die Gasdurchgangslöcher, und sie ist ausgelegt, um das Gas, das in die innere Abdeckung strömt, von den Gasdurchgangslöchern zu leiten, die an der Bodenfläche der äußeren Abdeckung vorgesehen sind. Da jedoch dieses Gasdurchgangsloch vertikal zu der Gasströmung ist, hat es einen Widerstand zu der Gaseinströmung und bereitet ein Problem der verringerten Ansprechgeschwindigkeit. Wenn des weiteren ein oberer Endabschnitt des Elementes gesetzt wird, um sich zu einer stromabwärtigen Seite der Abgasströmung zu neigen, ergibt sich ein Problem der verringerten Ansprechgeschwindigkeit, und wenn es gesetzt ist, um sich zu einer stromaufwärtigen Seite zu neigen, ergibt sich ein Problem eines verschlechterten Spritzwasserwiderstandes.
Sowohl in dem deutschen Patent Nr. 19628423 A1 als auch in dem deutschen Patent Nr. 4436580 A1 ist die innere Abdeckung direkt der Gasströmung ausgesetzt, da die innere Abdeckung von der äußeren Andeckung vorsteht, und wird daher die innere Abdeckung heruntergekühlt. Da eine Strahlungswärmemenge von dem Gassensorelement proportional zu der vierten Potenz der Temperatur der inneren Abdeckung ist, erhöht sich der Energieverbrauch, wenn die innere Abdeckung heruntergekühlt wird.
In der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. H9-222416 strömt das Abgas, das von dem Gasdurchgangsloch an der Seitenfläche der äußeren Andeckung herein gekommen ist, von dem Gasdurchgangsloch an der Bodenfläche der äußeren Abdeckung heraus, da die Bodenfläche der inneren Abdeckung unter die Bodenfläche der äußeren Abdeckung fern gehalten werden. Das verringert die Menge des Gases, das in die innere Abdeckung strömt, und somit wird die Ansprechgeschwindigkeit verringert. Wenn in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-171429 der obere Endabschnitt des Elementes gesetzt wird, so dass er sich zu der stromabwärtigen Seite oder zu der stromaufwärtigen Seite in Richtung der Strömung des Abgases neigt, ergibt sich ein Problem, dass das Ansprechverhalten verringert wird. Anders gesagt wird die Einrichtungswinkelabhängigkeit erhöht, was Schwierigkeiten beim Einrichtbetrieb des Gassensors ergibt.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf derartige herkömmliche Probleme gemacht, und ist beabsichtigt, einen Gassensor mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit, einem geringeren Energieverbrauch, einem hervorragenden Spritzwasserwiderstand und einer geringen Einrichtrichtungsabhängigkeit und einer Einrichtwinkelabhängigkeit zu schaffen.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensor mit einem Gassensorelement und einem zylindrischen Gehäuse zum Einsetzen und Befestigen des Gassensorelementes mit Gasmess-Seitenabdeckungen, die einen Boden haben und an einer oberen Endseite des Gehäuses vorgesehen sind, und einer Umgebungsseitenabdeckung, die an einer Basisendseite vorgesehen ist, wobei
die Gasmess-Seitenabdeckung eine innere Abdeckung zum direkten Abdecken des Gassensorelementes und eine äußere Abdeckung zum direkten Aussetzen der Gasmessumgebung aufweist, und mit einem Gasmessraum innerhalb der inneren Abdeckung versehen ist;
wobei Gasdurchgangslöcher zum Leiten eines Messgases in den Gasmessraum an Seitenflächen der inneren Abdeckung bzw. der äußeren Abdeckung vorgesehen sind, und wobei das Gasdurchgangsloch, das an der äußeren Abdeckung vorgesehen ist, an einer Position angeordnet ist, die viel näher an der oberen Endseite als das Gasdurchgangsloch angeordnet ist, das am nächsten zu der oberen Endseite an der inneren Abdeckung vorgesehen ist; und
wobei Trenneinrichtungen in eine axiale Richtung erstreckt von dem Gassensor zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung angeordnet sind.
Als nächstes werden funktionale Wirkungen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Trenneinrichtungen, die sich in eine axiale Richtung erstreckend angeordnet sind, zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung vorgesehen, und folglich ist es möglich, zu verhindern, dass das Messgas, das von dem Gasdurchgangsloch an der äußeren Abdeckung hereingelangt ist, andere Gasdurchgangslöcher zum Herausströmen der äußeren Abdeckung erneut durchläuft, und es ist des weiteren möglich, die Gasströmung zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung so zu richten, bzw. zu korrigieren, dass das Messgas das Gasdurchgangsloch an der inneren Abdeckung entlang der Trenneinrichtungen rasch erreichen kann. Da auf diese Weise das Messgas rasch den Gasmessraum innerhalb der inneren Abdeckung erreichen kann, ist es möglich, die Ansprechgeschwindigkeit des Gassensors schneller zu machen.
Das des weiteren die Trenneinrichtungen als Führungsplatten dea. Messgases funktionieren, kann das Messgas von den Gasdurchgangslöchern zu dem Gasmessraum ständig in dem gleichen Zustand ohne Abhängigkeit von der Einrichtungsrichtung und dem Einrichtungswinkel des Gassensors geleitet werden.
Des weiteren ist das Gasdurchgangsloch, das an der äußeren Abdeckung vorgesehen ist, an einer Position angeordnet, die viel näher an der oberen Endseite als das Gasdurchgangsloch ist, das am nächsten an der oberen Endseite an der inneren Abdeckung vorgesehen ist. Das ermöglicht, dass verhindert werden kann, dass die Gasdurchgangslöcher an der äußeren Abdeckung und diejenigen an der inneren Abdeckung in einem gegenüberliegenden Zustand sind und somit beide Strömungslöcher in einem Verbindungszustand vorliegen, wodurch verhindert wird, dass Wassertropfen von außen eintreten. Das bedeutet, dass wenn die Wassertropfen von dem Gasdurchgangsloch der äußeren Abdeckung eintreten, es durch Blockieren der inneren Abdeckung schwierig wird, dass Wassertropfen das Gassensorelement in dem Gasmessraum erreichen. Auf diesem Weg hat der Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung einen hohen Spritzwasserwiderstand.
Da es des weiteren nicht notwendig ist, den Durchmesser der Gasdurchgangslöcher zum Verbessern des Ansprechverhaltens zu vergrößern, kann die Einströmmenge des Gases gesteuert werden, und da Wärme, die von dem Gassensorelement entnommen wird, verringert wird, ist es möglich, den Energieverbrauch der Heizeinrichtung zum Erwärmen des Gassensorelementes zu verringern.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Gassensor mit der hohen Ansprechgeschwindigkeit, dem niedrigen Energieverbrauch, einem hervorragenden Spritzwasserwiderstand und einer geringen Einrichtrichtungsabhängigkeit und einer geringen Einrichtungswinkelabhängigkeit zu schaffen.
Des weiteren ist es bei dem Gassensor der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die Gasdurchgangslöcher, die an der äußeren Abdeckung und an der inneren Abdeckung vorzusehen sind, die folgenden Anforderungen erfüllen:
Erstens ist es vorzuziehen, dass die Gasdurchgangslöcher, die an den Seitenflächen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung vorzusehen sind, alle die gleiche Gestalt haben. Es ist möglich, die Einströmmenge des Messgases in jedem Gasdurchgangsloch durch einheitliches Ausführen der Gasdurchgangslöcher auszugleichen, so dass die Abhängigkeit von dem Einrichtwinkel verringert werden kann.
Des weiteren ist es vorzuziehen, dass zwei oder mehr und acht oder weniger Gasdurchgangslöcher vorgesehen sind. Auf diesem Weg strömt das Gas in gleichem Maße von jedem Loch und kann die Einrichtdirektionalität (Einrichtrichtungsabhängigkeit) verringert werden. Nur ein Gasdurchgangsloch kann die Richtungsabhängigkeit verursachen, und wenn neun oder mehr Gasdurchgangslöcher vorgesehen werden, können die Herstellungskosten der Abdeckungen erhöht werden.
Des weiteren ist es vorzuziehen, dass die Gasdurchgangslöcher an gleichen Abständen in eine Umfangsrichtung der Andeckung vorgesehen sind. Das kann die Einrichtrichtungsabhängigkeit verringern.
Des weiteren ist es vorzuziehen, dass die vorstehend genannten Gasdurchgangslöcher gleichmäßig bei einer gleichen Höhe in Axialrichtung angeordnet sind. Durch Anordnen der Gasdurchgangslöcher gleichmäßig an der gleichen Höhe in Axialrichtung ist es möglich, die Einrichtwinkelabhängigkeit und die Einrichtrichtungsabhängigkeit zu verringern.
Des weiteren kann bei dem Gassensor der vorliegenden Erfindung das Gassensorelement auf ein solches angewendet werden, dass ein becherförmiges Element (siehe Fig. 14) neben einem laminierten Element, wie in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet. Jedoch ist durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf das laminierte Element, das zerbrechlicher ist, die vorliegende Erfindung wirksamer.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die Trenneinrichtungen so gebildet sind, dass sie von der Innenfläche der äußeren Abdeckung zu der inneren Abdeckung in der Schnittdurchmesserrichtung des Gassensors vorstehen. Das ermöglicht, zu verhindern, dass das Messgas, das von dem Gasdurchgangsloch an der äußeren Abdeckung herein gekommen ist, durch andere Gasdurchgangslöcher zum erneuten Herausströmen aus der äußeren Abdeckung hindurch tritt, und es wird des weiteren möglich, die Gasströmung zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung so zu richten bzw. zu korrigieren, dass das Messgas rasch das Gasdurchgangsloch der inneren Abdeckung entlang der Trenneinrichtungen erreichen kann. Da auf diesem Weg das Messgas rasch den Gasmessraum innerhalb der inneren Abdeckung erreichen kann, ist es möglich, die Ansprechgeschwindigkeit des Gassensors schneller zu machen.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die Trenneinrichtungen so gebildet sind, dass sie von der äußeren Fläche der inneren Abdeckung zu der äußeren Abdeckung in der Schnittdurchmesserrichtung des Gassensors vorstehen. Das integriert die Trenneinrichtungen mit der inneren Abdeckung, wobei dadurch die Einrichtkosten der Trenneinrichtungen verringert werden.
Des weiteren kann die Gasströmung zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung so gerichtet bzw. korrigiert werden, so dass verhindert werden kann, dass das Messgas, das von dem Gasdurchgangsloch an der äußeren Abdeckung herein gekommen ist, andere Gasdurchgangslöcher zum Ausströmen aus der äußeren Abdeckung durchläuft, und dass das Messgas rasch das Gasdurchgangsloch der inneren Abdeckung entlang der Trenneinrichtungen erreicht. Da für diesen Fall das Messgas den Gasmessraum entlang der inneren Abdeckung rasch erreichen kann, ist es möglich, die Ansprechgeschwindigkeit des Gassensors schneller zu machen.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die Vorsprunghöhe der Trenneinrichtungen S oder mehr von einem Abstand bzw. einem Zwischenraum zwischen der inneren Fläche der äußeren Abdeckung und der äußeren Fläche der inneren Abdeckung beträgt. Das macht es möglich, eine Komponente in die Axialrichtung der Gasströmung zwischen der inneren Abdeckung und der äußeren Abdeckung zu vergrößern.
Wenn des weiteren die Vorsprunghöhe unterhalb von S von dem Abstand ist, ist die Komponente in Axialrichtung der Gasströmung nicht sehr groß, was unzureichende Richtungswirkungen ergeben kann, so dass die Einrichtrichtungsabhängigkeit die Einrichtwinkelabhängigkeit verringert wird.
Die Vorsprunghöhe ist der Abstand zwischen der inneren Fläche der äußeren Abdeckung und der inneren Fläche der Trenneinrichtung. Der Zwischenraum ist der Abstand zwischen der äußeren Fläche der inneren Abdeckung und der inneren Fläche der äußeren Abdeckung. Beispiele davon sind als a, b in den Zeichnungen von jedem Ausführungsbeispiel angedeutet.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die axiale Länge der Trenneinrichtungen S oder mehr von der axialen Länge des Gaseintrittslochs beträgt. Das ermöglicht, die Komponente in Axialrichtung der Gasströmung zwischen der inneren Abdeckung und der äußeren Abdeckung zu vergrößern.
Wenn die axiale Länge kürzer als S ist, kann das Messgas andere Gasdurchgangslöcher zum erneuten Ausströmen aus der äußeren Abdeckung durchlaufen.
Eine obere Grenze der axialen Länge wird nachstehend beschrieben.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die Trenneinrichtungen in Umfangsrichtung mit Spalten versehen sind, die mit einer Vielzahl von Gasdurchgangslöchern in Verbindung stehen, die an der äußeren Abdeckung ausgeführt sind. Auf diesem Weg kann die Gasströmung weitgehend zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung gerichtet bzw. korrigiert werden, wobei es dadurch möglich wird, mehr von den Wirkungen gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die Trenneinrichtungen in Umfangsspalten vorgesehen sind, die mit der Vielzahl der Gasdurchgangslöcher in Verbindung stehen, die an der äußeren Abdeckung ausgeführt sind, und dass die axiale Länge der Trenneinrichtungen S oder mehr von der axialen Länge des Gasdurchgangslochs beträgt. Das ermöglicht es, die Gasströmung zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung weitergehend zu richten, bzw. zu korrigieren, wobei dadurch nicht nur gestattet wird, mehr von den Wirkungen gemäß der vorliegenden Erfindungen zu erhalten, sondern auch die Komponente in axialer Richtung der Gasströmung zwischen der inneren Abdeckung und der äußeren Abdeckung zu vergrößern. Wenn die axiale Länge kürzer als S ist, kann das Messgas andere Gasdurchgangslöcher zum erneuten Ausströmen aus der äußeren Abdeckung durchlaufen.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der Erfindung vorzuziehen, dass die Trenneinrichtungen aus konkaven Teilen gebildet sind, die in Richtung der Innenseite in einer Schnittdurchmesserrichtung an der Seitenfläche der äußeren Abdeckung ausgeführt sind.
Des weiteren ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die Trenneinrichtungen Vorsprünge sind, die in den Umfangsspalten vorgesehen sind, die mit der Vielzahl der Gasdurchgangslöcher in Verbindung stehen, die an der Seitenfläche der äußeren Abdeckung ausgebildet sind, und dass diese Vorsprünge Schnitte an einem Teil der Seitenfläche der äußeren Abdeckung vorsehen, und dass die Trenneinrichtungen durch Biegen des geschnittenen Teils gebildet sind. Für diesen Fall können die Trenneinrichtungen einstückig mit der äußeren Abdeckung durch Anwenden eines Stanz-Biege-Ausbildens an der äußeren Abdeckung ausgeführt werden, wobei es dadurch möglich wird, den Bearbeitungsaufwand und die Materialkosten zu verringern.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass ein Endabschnitt der Trenneinrichtungen an der Basisendseite in einer axialen Richtung des Gassensors nicht das Gasdurchgangsloch erreicht, das an der inneren Abdeckung vorgesehen ist. Für diesen Fall können jedoch relative Positionen der inneren Abdeckung und der äußeren Abdeckung in Durchmesserrichtung, die rechtwinklig zu der axialen Richtung des Gassensors ist, festgelegt werden, wobei die Strömung des Messgases nicht behindert wird und es schwierig wird, dass das Ansprechverhalten schlechter wird.
Das heißt, dass sich das Ansprechverhalten zwischen dem Fall, bei dem die äußere Abdeckung zu der inneren Abdeckung mit einem vorbestimmten Winkel gesetzt ist, und in dem Fall, bei dem die äußere Abdeckung als eine Position gesetzt ist, bei der die äußere Abdeckung mit einem frei gewählten Winkel von dem vorstehenden vorbestimmten Winkel gedreht, kaum ändert. Daher ist es nicht notwendig, die Positionsbeziehungen der inneren Abdeckung und der äußeren Abdeckungen zu ermitteln, wenn beide Abdeckungen gesetzt sind, wobei es dadurch möglich wird, die Einrichtkosten zu verringern.
Wenn der Endabschnitt der Trenneinrichtungen an der Basisendseite das Gasdurchgangsloch an der inneren Abdeckung erreicht, wenn anders gesagt der Endabschnitt der Trenneinrichtungen an der Basisendseite das Gasdurchgangsloch an der inneren Abdeckung überlappt, kann sich das Ansprechverhalten verschlechtern. Um das zu verhindern, ist es notwendig, es so vorzusehen, dass die äußere Abdeckung an einer Position gesetzt ist, die die Gasströmung zu dem Gasdurchgangsloch der inneren Abdeckung nicht behindert ist, was die Einrichtkosten erhöhen kann.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass das Gassensorelement tafelförmig ist und dass seine Schnittgestalt in Durchmesserrichtung der inneren Abdeckung elliptisch oder quadratisch bzw. rechteckig ist. Das ermöglicht es, nicht nur die Kapazität nicht nur der inneren Abdeckung sondern auch die Kapazität des Gasmessraumes zu erhöhen, der innerhalb der Abdeckung ausgebildet ist. Somit kann das Ansprechverhalten des Gassensors verbessert werden.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass der axiale Abstand entlang der axialen Richtung des Gassensors zwischen dem Gasdurchgangsloch, das am nächsten zu der oberen Endseite an der inneren Abdeckung vorgesehen ist, und dem Gasdurchgangsloch, das am nächsten zu der Basisendseite an der äußeren Abdeckung vorgesehen ist, 5 mm oder mehr beträgt. Das kann verhindern, dass Wassertropfen, die von dem Gasdurchgangsloch an der Seitenfläche der äußeren Abdeckung eingetreten sind, in die Abdeckung von dem Gasdurchgangsloch der inneren Abdeckung gelangen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Wassertropfen von dem Gasdurchgangsloch an der äußeren Abdeckung ausgestoßen, das von Gasdurchgangsloch verschieden ist, durch die die Wassertropfen eingetreten sind, oder die Wassertropfen verdampfen in dem Spalt zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung. Wenn der axiale Abstand unterhalb von 5 mm ist, gelangen die Wassertropfen, die von dem Gasdurchgangsloch der äußeren Abdeckung hereingelangt sind, in die inneren Abdeckung, was zu einem durch den Wasserspritzer oder dergleichen verursachten Elementriss führen kann.
Als nächstes ist es als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass die äußere Abdeckung und die innere Abdeckung eine Gestalt mit einem Boden haben und der Abstand zwischen den Bodenflächen der beiden Abdeckungen in einem Bereich von 0 bis 5 mm liegt. Das kann verhindern, dass das Messgas, das von dem Gasdurchgangsloch an der äußeren Abdeckung herein gelangt ist, direkt von einer Öffnung der Bodenfläche austritt, wobei dadurch gestattet wird, dass die Ansprechgeschwindigkeit schneller ist.
Wenn der Abstand zwischen den Bodenflächen 5 mm übersteigt, kann das Gas, das von dem Gasdurchgangsloch an der äußeren Abdeckung hereingelangt ist, direkt aus der Öffnung der Bodenfläche austreten. Der Abstand zwischen den Bodenflächen ist der Abstand zwischen der inneren Fläche der äußeren Abdeckung und der äußeren Fläche der inneren Abdeckung.
Fig. 1 ist eine erläuternde Schnittansicht von wesentlichen Teilen in eine axiale Richtung in der Nähe der Messgas-Seitenabdeckungen eines Gassensors in einem Ausführungsbeispiel 1 (Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 2) Fig. 2 ist eine Draufsicht, die eine Bodenfläche der messgasseitigen Abdeckungen in dem Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
Fig. 3 ist eine erläuternde Schnittansicht des Gassensors in Durchmesserrichtung in dem Ausführungsbeispiel 1 (Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1).
Fig. 4 ist eine erläuternde Schnittansicht des Gassensors in dem Ausführungsbeispiel 1.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Anordnung einer Trenneinrichtung, einem Einrichtwinkel und einer 63%-Ansprechzeit zeigt.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Vorsprunghöhe der Trenneinrichtung und der 63%-Ansprechzeit zeigt.
Fig. 7 ist eine erläuternde Schnittansicht von wesentlichen Teilen in einer axialen Richtung in der Umgebung der messgasseitigen Abdeckungen, wobei ein Schnitt der inneren Abdeckung elliptisch ist, in dem Ausführungsbeispiel 1.
Fig. 8 ist eine erläuternde Schnittansicht von wesentlichen Teilen in einer Durchmesserrichtung in der Umgebung der messgasseitigen Abdeckungen, wobei der Schnitt der inneren Abdeckung elliptisch ist, in dem Ausführungsbeispiel 1 (Schnittansicht entlang der Linie C.-C von Fig. 7).
Fig. 9 ist eine erläuternde Schnittansicht von wesentlichen Teilen in einer axialen Richtung in der Umgebung der messgasseitigen Abdeckungen, die die Trenneinrichtungen haben, die d'.urch das Biegen einer äußeren Abdeckung gebildet sind, in einem. Ausführungsbeispiel 2.
Fig. 10 ist einen erläuternde Schnittansicht des Gassensors in einer Durchmesserrichtung in dem Ausführungsbeispiel 2 (Schnittansicht entlang der Linie D-D von Fig. 9).
Fig. 11 ist eine erläuternde Schnittansicht von wesentlichen Teilen in einer axialen Richtung in der Umgebung der messgasseitigen Abdeckungen, deren Trenneinrichtungen V-förmig sind, in einem Ausführungsbeispiel 3 (Schnittansicht entlang der Linie F-F von Fig. 12).
Fig. 12 ist eine Draufsicht, die die Bodenfläche der messgasseitigen Abdeckungen in dem Ausführungsbeispiel 3 zeigt.
Fig. 13 ist eine erläuternde Schnittansicht des Gassensor in einer Durchmesserrichtung in dem Ausführungsbeispiel 3 (Schnittansicht entlang der Linie E-E von Fig. 11).
Fig. 14 ist eine erläuternde Schnittansicht von wesentlichen Teilen in einer axialen Richtung in der Umgebung der messgasseitigen Abdeckungen, deren Gassensorelement becherförmig ist, in einem Ausführungsbeispiel 4.
Fig. 15 ist eine Draufsicht, die die Bodenfläche der messgasseitigen Abdeckungen in dem Ausführungsbeispiel 4 zeigt.
Fig. 16 ist eine erläuternder Schnittansicht von wesentlichen Teilen in einer axialen Richtung in der Umgebung der messgasseitigen Abdeckungen, deren vier Trenneinrichtungen V-förmig sind, in einem Ausführungsbeispiel 5 (Schnittansicht entlang der Linie I-I von Fig. 17).
Fig. 17 ist eine Draufsicht, die die Bodenfläche der messgasseitigen Abdeckungen in dem Ausführungsbeispiel 5 zeigt.
Fig. 18 ist eine erläuternde Schnittansicht des Gassensors in einer Durchmesserrichtung in dem Ausführungsbeispiel 5 (Schnittansicht entlang der Linie H-H von Fig. 16).

Ausführungsbeispiel 1

Ein Ausführungsbeispiel eines Gassensors gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 beschrieben. Wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, hat der Gassensor ein Gassensorelement 19 und ein zylindrisches Gehäuse 10 zum Einsetzen und Fixieren des Gassensorelementes 19, messgasseitige Abdeckungen 2, die einen Boden haben und an einer oberen Endseite des Gehäuses 10 vorgesehen sind, und eine umgebungsseitige Abdeckung 31, die an einer Basisendseite vorgesehen ist, und eine obere Abdeckung 32. Die messgasseitigen Abdeckungen 2 weisen eine innere Abdeckung 22 zum direkten Abdecken des Gassensors 19 und eine äußere Abdeckung 21 auf, die direkt einer Messgasumgebung ausgesetzt ist.
Ein Gasmessraum 20 ist innerhalb der inneren Abdeckung 22 vorgesehen und an Seitenflächen der inneren Abdeckung 22 und der äußeren Abdeckung 21 sind Gasdurchgangslöcher 210 und 220 jeweils vorgesehen, die zum Leiten eines Messgases in den Gasmessraum 20 vorgesehen sind.
Das Gasdurchgangsloch 210, das an der äußeren Abdeckung 21 vorgesehen ist, ist an einer Position angeordnet, die viel näher an der oberen Endseite (der untere Teil der Zeichnungen in Fig. 1 und Fig. 4 ist die obere Endseite) als das Gasdurchgangsloch 220 gelegen, das am nächsten zu der oberen Endseite an der inneren Abdeckung 22 vorgesehen ist. Zwischen der äußeren Abdeckung 21 und der inneren Abdeckung 22 sind Trenneinrichtungen 25, die in eine axiale Richtung des Gassensors erstreckt angeordnet sind, vorgesehen.
Im Folgenden wir eine genaue Beschreibung angegeben. Ein Gassensor 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist an einem Abgassystem eines Automobilverbrennungsmotors gesetzt und wird für eine Verbrennungssteuerung des Verbrennungsmotors verwendet. Ein Abgas wird als ein Messgas eingeleitet und ist das Gassensorelement 19, wie in Fig. 1 gezeigt ist, eingebaut, das zum Erfassen einer Sauerstoffdichte in dem Abgas ausgebildet ist. Ein Bezugszeichen 190 gemäß Fig. 1 deutet eine Gaserfassungseinheit an.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind die messgasseitigen Abdeckungen 2, die doppelt von der äußeren Abdeckung 21 und der inneren Abdeckung 22 gebildet sind, mit der oberen Endseite des zylindrischen Gehäuses 10 verbunden und ist die umgebungsseitige Abdeckung 31 mit der Basisendseite des Gehäuses 10 verbunden. An einem Körper des Gehäuses 10 ist ein Schraubenabschnitt 101 vorgesehen, der in ein Schraubenloch geschraubt ist, das an dem Abgassystem angeordnet ist, an dem der Gassensor 1 angeordnet ist. Des weiteren ist ein Flanschabschnitt 102 vorgesehen, der in Kontakt mit dem Abgassystem steht.
Das Gassensorelement 19 ist in das Gehäuse 10 eingesetzt und in diesem angeordnet. Zwischen dem Gassensorelement 19 und einer inneren Fläche des Gehäuses 10 ist ein elektrisches Porzellan 121, ein Pulver 122, eine Füllung 123 und ein Isolator 124 gefüllt. Außerdem sind der Gasmessraum 20, der nachstehend gezeigt wird, und die atmosphärenseitige Umgebung an der umgebungsseitigen Abdeckung 31 sowie die obere Abdeckung 32, die an der Basisendseite des Gassensors 1 liegen, luftdicht durch das Pulver 122 oder dergleichen getrennt. Die umgebungsseitige Abdeckung 31 ist direkt mit dem Gehäuse 10 verbunden. Die obere Abdeckung 32 ist mit der Basisendseite der umgebungsseitigen Abdeckung 31 verbunden. Ein elektrisches Porzellan 35 ist innerhalb der oberen Abdeckung 32 vorgesehen.
Des weiteren ist eine äußere Abdeckung 33 an der Basisendseite der oberen Abdeckung 32 über einen wasserabweisenden Filter 34 vorgesehen. Umgebungsleitungslöcher 330 und 320 sind an einer Position angeordnet, an der die obere Abdeckung 32 und die äußere Abdeckung 33 dem wasserabweisenden Filter 34 gegenüberstehen, durch den die Umgebung bzw. die Atmosphäre in die atmosphärenseitige Umgebung geleitet wird, die innerhalb der oberen Abdeckung 32 und der umgebungsseitigen Abdeckung 31 ausgebildet ist. Des weiteren ist eine Gummimanschette 136 innerhalb der Basisendseite der oberen Abdeckung 32 vorgesehen.
Des weiteren sind zum Abnehmen von Ausgaben aus dem Gassensorelement 19 oder zum Beaufschlagen mit Elektrizität einer (nicht gezeigten) Heizeinrichtung, die in dem Gassensorelement 19 eingebaut ist, Leitungsdrähte 133 und 134 sich erstreckend an der Außenseite des Gassensors 1 über Verbinder 131 und 132 vorgesehen. Vier Verbinder und vier Leitungsdrähte sind an dem Gassensor 1 in dem Ausführungsbeispiel vorgesehen. Da jedoch Teile von diesen an Positionen liegen, an denen sie nicht in der Zeichnung gesehen werden können, werden sie in der Beschreibung weggelassen.
Als nächstes werden die messgasseitigen Abdeckungen 2 beschrieben, wie sie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt sind.
Die messgasseitigen Abdeckungen 2 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben einen Doppelaufbau mit der äußeren Abdeckung 21 und der inneren Abdeckung 22. Beide Abdeckungen 21 und 22 sind zylindrisch und haben Böden und ihre Schnittgestalt ist kreisförmig. Beide sind mit den Gasdurchgangslöchern 210 und 220 an den Seitenflächen versehen und Gasdurchgangslöcher 219 und 229 sind auch an den Mitten der Bodenflächen der 218 und 228 vorgesehen. Die Bodenfläche 228 der inneren Abdeckung 22 und die Bodenfläche 218 der äußeren Abdeckung 221 sind durch Punktschweißen verbunden. Die Gasdurchgangslöcher 219 und 229 an den Bodenflächen 218 und 228 von jeder Abdeckung 21 und 22 sind überlappt. Des weiteren ist der Schnitt des Gassensorelementes 19 rechteckig und eine axiale Mitte des Gassensorelementes 19 und die axiale Mitte der Messgasseitigen Abdeckungen 2 sind so angeordnet, dass sie einander entsprechen, und die entsprechende axiale Mitte ist G (siehe Fig. 3).
Wie in Fig. 1 und Fig. 3 gezeigt ist, ist das Gasdurchgangsloch 210, das an der Seitenfläche vorgesehen ist, in einer Position bei einer Höhe von 4 mm von der Bodenfläche 218 entlang der axialen Mitte des Gassensorelementes 19 angeordnet. Das ist auf dem Abstand zwischen der Endabschnittsposition an der oberen Endseite des Gasdurchgangslochs 210 und der Bodenfläche 218 gegründet. Des weiteren ist das Gasdurchgangsloch 210 kreisförmig und hat einen Durchmesser von 2 mm, und sechs Gasdurchgangslöcher 210 sind in einer Linie an gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Gasdurchgangsloch 219, das an der Bodenfläche 218 vorgesehen ist, ein kreisförmiges Loch, das einen Durchmesser von 2 mm hat, in Mitte der Bodenfläche 218 und ist ein Gasdurchgangsloch 219 vorgesehen.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind zwischen jeweils sechs Gasdurchgangslöchern 31, die an der Seitenfläche vorgesehen sind, sechs Trenneinrichtungen 25 vorgesehen, die in Richtung der inneren Abdeckung vorstehen.
Die Gestalt der Trenneinrichtungen 25 ist rechteckig und hat eine Größe von 2 mm in Umfangsrichtung und 4 mm in Axialrichtung, und ihre Vorsprunghöhe a ist 0,8 mm. Ein Abstand bzw. ein Zwischenraum b zwischen der inneren Abdeckung 22 und der äußeren Abdeckung 21 beträgt 1 mm. Die Vorsprunghöhe a ist der Abstand zwischen der inneren Fläche 216 der äußeren Abdeckung 21 und einer inneren Fläche 256 der Trenneinrichtung 25 (das Symbol O deutet eine Verlängerungslinie an, die die innere Fläche 216 bis zu der Position der Trenneinrichtung 25 verlängert).
Die Trenneinrichtungen 25 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind durch Anwenden von Pressformen auf entsprechende Teile der äußeren Abdeckung 21 und durch Erzeugen von konkaven Teilen ausgebildet, die zu der Seite der inneren Abdeckung 22 in der Durchmesserrichtung vorstehen. Außerdem ist der Zwischenraum bzw. der Abstand b der Abstand zwischen einer äußeren Fläche 225 der inneren Abdeckung 22 und der inneren Fläche 216 der äußeren Abdeckung 21. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine axiale Länge c der Trenneinrichtungen 25 4 mm und beträgt eine axiale Länge d des Gasdurchgangslochs 210 2 mm.
Die axiale Länge c der Trenneinrichtungen 25 wird durch den Abstand der Seite gemessen, die der inneren Abdeckung 22 gegenüber steht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist das der Abstand von der inneren Fläche zu der inneren Fläche. Das selbe gilt für die axiale Länge d des Gasdurchgangslochs 210. Des weiteren ist das Gasdurchgangsloch 220, das an der Seitenfläche der inneren Abdeckung 22 vorgesehen ist, an eine r Position bei einer Höhe von 15 mm von der Bodenfläche 228 angeordnet. Das ist auf dem Abstand zwischen der Endabschnittsposition an der oberen Endseite des Gasdurchgangslochs 220 und der Bodenfläche 228 gegründet.
An dem Gassensorelement 19 sind Punkte, die als die Gaserfassungseinheit 190 funktionieren, innerhalb eines Bereiches von ungefähr 6 bis 10 mm von der Bodenfläche 228 und ist das Gasdurchgangsloch 220 näher an der Basisendseite als die Erfassungseinheit 190 gelegen.
Die Gasströmung des Abgases, das das Messgas in dem Gassensor in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wird beschrieben. Die Strömung des Messgases, das von dem Gasdurchgangsloch 210, das an der Seitenfläche der äußeren Abdeckung 21 vorgesehen ist, eintritt, wird durch die Trenneinrichtungen 25 beschränkt, so dass das Abgas, direkt zu der Außenseite von den Gasdurchgangslöchern 221 herausströmt, die andere als das Gasdurchgangsloch 210 sind, von dem das Abgas eingeströmt ist.
Das Messgas, das von einem Gasdurchgangsloch 210 eingeströmt ist, strömt zu der Basisendseite in eine axiale Richtung und gelangt dann in den Gasmessraum 20, der innerhalb der inneren Abdeckung 22 ausgebildet ist, von dem Gasdurchgangsloch 220, das an der Seitenfläche der inneren Abdeckung 22 vorgesehen ist. Da die Bodenflächen 218 und 228 von beiden Abdeckungen 21 und 22 hermetisch gesteckt sind und keinen Abstand haben, strömt das Messgas knapp in Richtung der oberen Endseite.
Als nächstes wird die Leistungsfähigkeit des Gassensors in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Gassensor mit den Trennwänden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und der Gassensor, der nicht die gleiche Bauart wie der vorstehend beschriebene ist, sondern der die Trenneinrichtungen nicht hat, werden jeweils an ein Rohr eines tatsächlichen Automobilverbrennungsmotors gesetzt und der Einrichtwinkel zu diesem Zeitpunkt wird alle 15 (Sekunden) in einem Bereich von -30° bis +30° geändert. Der Einrichtwinkel ist der Winkel, der durch eine normale Richtung des Rohrs, das das Abgassystem bildet und die axiale Richtung des Gassensors gebildet wird.
Der Verbrennungsmotor wird in diesem Zustand gestartet und die 63%-Ansprechzeit, wenn der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors von Fett zu Mager geschaltet wird, wird gemessen. Die Messergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt. Gemäß Fig. 5 wird je weiter der Einrichtwinkel von 0 entfernt ist, das Ansprechverhalten um so schlechter. Jedoch ist es maßgeblich, dass in jedem Zustand der Gassensor mit den Trenneinrichtungen die kürzere Ansprechzeit und das hervorragende Ansprechen aufweist.
Des weiteren werden vielzählige Gassensoren, die hinsichtlich der Vorsprunghöhen der Trenneinrichtungen sind, vorbereitet und wird die 63%-Ansprechzeit für jeden von ihnen auf die gleiche Weise wie die vorstehend genannte gemessen. Die Messergebnis von diesen sind in Fig. 6 gezeigt. Eine Vorsprunghöhe von 0 mm zeigt den Zustand mit keinen Trenneinrichtungen an und die Vorsprunghöhe von 1 mm zeigt den Zustand an, bei dem die Vorsprungeinrichtungen 25 hermetisch an einer äußeren Fläche 226 der inneren Abdeckung 22 haften. Wenn die Trenneinrichtungen 25 eine Höhe von 1 mm haben, ist der Abstand zwischen beiden Abdeckungen 21 und 22 an dem Teil 0, an dem die Trenneinrichtungen 25 vorgesehen sind, sodass beide Abdeckungen 21 und 22 durch die Trenneinrichtungen 25 unterteilt sind.
Gemäß Fig. 6 ist es maßgeblich, dass die Ansprechzeit kurz ist und das Ansprechverhalten niedrig ist, wenn die Vorsprunghöhe der Trenneinrichtungen niedrig ist, und dass, je höher die Vorsprunghöhe wird, um so besser das Ansprechverhalten wird. Des weiteren ist es maßgeblich, dass, wenn die Vorsprunghöhe ¹/₃ oder mehr von dem Abstand wird, das Ansprechverhalten besonders verbessert wird.
Als nächstes werden die funktionellen Wirkungen des Gassensors in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Gassensor in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit den Trenneinrichtungen 25 versehen, die sich in axiale Richtung erstreckend zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung 22 angeordnet sind. Folglich kann verhindert werden, dass das Messgas, das von dem Gasdurchgangsloch 210 an der äußeren Abdeckung 21 eingetreten ist, andere Gasdurchgangslöcher 210 zum erneuten Ausströmen aus der äußeren Abdeckung 21 durchlaufen, und darüber hinaus kann die Gasströmung zwischen der äußeren Abdeckung 21 und der inneren Abdeckung 22 gerichtet, bzw. korrigiert werden, so dass das Messgas das Gasdurchgangsloch 220 der inneren Abdeckung 22 entlang den Trenneinrichtungen 25 rasch erreicht. Auf diese Weise kann das Messgas den Gasmessraum 20 innerhalb der inneren Abdeckung 22 erreichen, wobei dadurch ermöglicht wird, dass die Ansprechgeschwindigkeit des Gassensors 1 schneller ist.
Da des weiteren die Trenneinrichtungen 25 als Führungsplatten des Messgases funktionieren, kann das Messgas in den Gasmessraum 20 von den Gasdurchgangslöchern 210 und 220 ständig in dem selben Zustand geleitet werden, ohne dass es von der Einrichtrichtung und dem Einrichtwinkel des Gassensors 1 abhängt. Als Folge ist es möglich, ein Gasansprechverhalten zu erhalten, das nicht von der Einrichtrichtung und dem Einrichtwinkel abhängig ist.
Des weiteren ist das Gasdurchgangsloch 210, das an der äußeren Abdeckung 21 vorgesehen ist, in einer Position angeordnet, die der oberen Endseite näher als das Gasdurchgangsloch 220 ist, das am nächsten zu der oberen Endseite an der inneren Abdeckung 22 vorgesehen ist. Das macht es möglich, zu verhindern, dass die Gasdurchgangslöcher 210 und 220 an den beiden Abdeckungen 21 und 22 sich in einem gegenüberliegenden Zustand befinden, und zu verhindern, dass Wassertropfen von außen eintreten. Auf diesem Weg hat der Gassensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine höhere Spritzwasserbeständigkeit.
Insbesondere für den Fall, bei dem Wassertropfen, die in dem Rohr des Abgassystems direkt nach dem Start des Verbrennungsmotors gesammelt werden, auf die Messgasseitigen Abdeckungen 2 des Gassensors 1 spritzen, erreichen die Wassertropfen die Gaserfassungseinheit 190 nicht, wenn das Gasdurchgangsloch 210 an der äußeren Abdeckung 21 und das Gasdurchgangsloch 220 an der inneren Andeckung 22 in axiale Richtung von einander ferngehalten werden, wobei es dadurch möglich wird, zu verhindern, dass ein Riss des Gassensorelementes 19 durch das Spritzwasser verursacht wird. Da es des weiteren nicht notwendig ist, den Durchmesser des Gasdurchgangslochs zum Verbessern des Ansprechverhaltens zu vergrößern, kann die Einströmmenge des Gases beschränkt werden, und da von dem Gassensorelement entnommene Wärme verringert wird, ist es möglich den Energieverbrauch der Heizeinrichtung zum Erwärmen des Gassensorelementes zu verringern.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, den Gassensor mit der hohen Ansprechgeschwindigkeit, dem geringen Energieverbrauch, dem überragenden Spritzwasserwiderstand und einer kleinen Einrichtungsabhängigkeit und Einrichtwinkelabhängigkeit vorzusehen. Wenn des weiteren wie in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigt ist, die Schnittgestalt der inneren Abdeckung 22 elliptisch ist, ist es ebenso möglich, die gleichen Effekte wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erhalten. Außerdem kann der Gassensor dieser Gestalt insbesondere die Kapazität des Gasmessraumes, der innerhalb der Abdeckung ausgebildet ist, verringern, da seine Schnittgestalt elliptisch ausgeführt ist, wobei es dadurch möglich wird, den Gassensor mit einem höheren Ansprechverhalten zu erhalten.

Ausführungsbeispiel 2

Wie in Fig. 9 und Fig. 10 gezeigt ist, sind bei dem Gassensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Trenneinrichtungen 25 durch Ausführen von Schnitten an einem Teil der Seitenfläche der äußeren Abdeckung 21 und durch Biegen des geschnittenen Teils gebildet. Des weiteren sind die Trenneinrichtungen 25 zwischen einem Gasdurchgangsloch 210 und einem anderen angrenzenden Gasdurchgangsloch ausgebildet. Die Vorsprunghöhe a der Trenneinrichtungen 25 beträgt 0,8 mm und der Abstand b beträgt 1 mm. Das Andere ist das Gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 und die funktionellen Wirkungen sind ebenso die gleichen.

Ausführungsbeispiel 3

Wie in Fig. 11 und Fig. 13 gezeigt ist, ist bei dem Gassensor in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die äußere Abdeckung 21 an ihrer Seitenfläche ausgehöhlt, so dass sie V-förmig ist, wenn sie hinsichtlich der Schnittgestalt in Durchmesserrichtung betrachtet wird, von dem oberen Ende (Umgebung der Bodenfläche) der äußeren Abdeckung 21 zu einer Position zum Durchtreten eines Abschnitts m des Gasdurchgangslochs 210 an der äußeren Abdeckung 21 und um einen Abschnitt n des Gasdurchgangslochs 220 an der inneren Abdeckung 22 nicht zu erreichen, wodurch die Trenneinrichtungen 25 ausgebildet werden. Des weiteren sind die Trenneinrichtungen 25 an allen Teilen zwischen den angrenzenden Gasdurchgangslöchern 210 an der äußeren Abdeckung 21 angeordnet. Die Vorsprunghöhe a der Trenneinrichtungen 25 beträgt 0,8 mm und der Abstand b beträgt 1 mm. Das Andere ist das Gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 und die funktionellen Wirkungen sind ebenso die gleichen.

Ausführungsbeispiel 4

Wie in Fig. 14 und Fig. 15 gezeigt ist, weist der Gassensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein becherförmiges Gassensorelement 195 auf, das aus einem Festkörperelektrolyt besteht, das zylindrisch ist und einen Boden hat. Die messgasseitigen Abdeckungen 2 mit der äußeren Abdeckung 21 und der inneren Abdeckung 22 sowie die Trenneinrichtungen 25 haben die gleiche Gestalt wie diejenigen von dem Ausführungsbeispiel 3. Die axiale Mitte des becherförmigen Gassensorelementes 195 und die axiale Mitte der messgasseitigen Abdeckungen 2 sind angeordnet, so dass sie einander entsprechen. Das Andere ist das Gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 und die funktionellen Wirkungen sind ebenso die gleichen.

Ausführungsbeispiel 5

Wie in Fig. 16 bis Fig. 18 gezeigt ist, sind bei dem Gassensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Gasdurchgangslöcher 210 an der äußern Abdeckung 21 entlang der Durchmesserrichtung vorgesehen und sind die Trenneinrichtungen 25 an allen Teilen zwischen den angrenzenden Gasdurchgangslöchern 210 angeordnet. Das heißt, dass die Anzahl der Trenneinrichtungen 25 ebenso vier beträgt. Die Vorsprunghöhe a der Trenneinrichtungen 25 beträgt 0,8 mm und der Abstand b beträgt 1 mm. Das Andere ist das Gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 und die funktionellen Wirkungen sind ebenso die gleichen.
Somit ist der Gassensor offenbart, der eine hohe Ansprechgeschwindigkeit, einen geringen Energieverbrauch, einen hervorragenden Spritzwasserwiderstand und eine geringe Einrichtrichtungsabhängigkeit sowie Einrichtwinkelabhängigkeit aufweist. Bei diesem Gassensor ist der Gasmessraum innerhalb der inneren Abdeckung vorgesehen und sind Gasdurchgangslöcher zum Einleiten des Messgases an der Seitenfläche der inneren Abdeckung und der äußeren Abdeckung vorgesehen. Die Gasdurchgangslöcher, die an der äußeren Abdeckung vorgesehen sind, sind viel näher an der oberen Endseite als das Gasdurchgangsloch, das am nächsten zu der oberen Endseite an der inneren Abdeckung vorgesehen ist. Trenneinrichtungen, die sich in eine axiale Richtung des Gassensors erstreckend angeordnet sind, sind zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung vorgesehen.

Claims

1. Gassensor mit einem Gassensorelement und einem zylindrischen Gehäuse zum Einsetzen und Fixieren des Gassensorelementes, messgasseitigen Abdeckungen, die einen Boden haben und an einer oberen Endseite des Gehäuses Vorgesehen sind, und einer umgebungsseitigen Abdeckung, die an einer Basisendseite vorgesehen ist, wobei
die messgasseitige Abdeckung eine innere Abdeckung zum direkten Abdecken des Gassensorelementes und eine äußere Abdeckung aufweist, die direkt der Messgasumgebung ausgesetzt ist, und die mit einem Gasmessraum innerhalb der inneren Abdeckung versehen ist;
wobei Gasdurchgangslöcher zum Leiten eines Messgases in den Gasmessraum an Seitenflächen der inneren Abdeckung bzw. der äußeren Abdeckung vorgesehen sind und wobei das Gasdurchgangsloch, das an der äußeren Abdeckung vorgesehen ist, an einer Position angeordnet ist, die viel näher an einer oberen Endseite ist als das Gasdurchgangsloch, das am nächsten zu der oberen Endseite an der inneren Abdeckung vorgesehen ist; und
wobei Trenneinrichtungen sich in eine axiale Richtung des Gassensors erstreckend zwischen der äußeren Abdeckung und der inneren Abdeckung vorgesehen sind.

2. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtungen aufgebaut sind, um in einer Schnittdurchmesserrichtung des Gassensors von einer inneren Fläche der äußeren Abdeckung zu der inneren Abdeckung vorzustehen.

3. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtungen gebildet sind, um in eine Schnittdurchmesserrichtung des Gassensors von einer äußeren Fläche der inneren Abdeckung zu der äußeren Abdeckung vorzustehen.

4. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsprunghöhe der Trenneinrichtungen ¹/₃ oder mehr eines Anstands zwischen der inneren Fläche der äußeren Abdeckung und der äußeren Fläche der inneren Abdeckung beträgt.

5. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge der Trenneinrichtungen S oder mehr der axialen Länge des Gasdurchgangslochs beträgt.

6. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtungen in Umfangsspalten vorgesehen sind, die mit einer Vielzahl von Gasdurchgangslöchern in Verbindung stehen, die an der äußeren Abdeckung ausgeführt sind.

7. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtungen in Umfangsspalten vorgesehen sind, die mit einer Vielzahl von Gasdurchgangslöchern in Verbindung stehen, die an der äußeren Abdeckung ausgeführt sind, und wobei die axiale Länge der Trenneinrichtungen S oder mehr von der axialen Länge des Gasdurchgangslochs beträgt.

8. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtungen aus konkaven Teilen gebildet sind, die in Richtung der Innenseite einer Schnittdurchmesserrichtung an der Seitenfläche der äußeren Abdeckung ausgeführt sind.

9. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtungen Vorsprünge sind, die in Umfangsspalten vorgesehen sind, die mit einer Vielzahl von Gasdurchgangslöchern in Verbindung stehen, die an der Seitenfläche der äußeren Abdeckung ausgeführt sind, und wobei diese Vorsprünge Schnitte an einem Teil der Seitenfläche der äußeren Abdeckung vorsehen und wobei die Trenneinrichtungen durch Biegen des geschnittenen Teils gebildet sind.

10. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt der Trenneinrichtungen an einer Basisendseite in einer axialen Richtung des Gassensors das Gasdurchgangsloch nicht erreicht, das an der inneren Abdeckung vorgesehen ist.

11. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gassensorelement tafelförmig ist und wobei eine Schnittgestalt in Durchmesserrichtung der inneren Abdeckung elliptisch oder quadratisch ist.

12. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Abstand entlang der axialen Richtung des Gassensors zwischen dem Gasdurchgangsloch, das am nächsten zu der oberen Endseite der inneren Abdeckung vorgesehen ist, und dem Gasdurchgangsloch, das am nächsten zu Basisendseite an der äußeren Abdeckung vorgesehen ist, 5 mm oder mehr beträgt.

13. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Abdeckung und die inneren Abdeckung eine Gestalt mit einem Boden haben, und der Abstand zwischen den Bodenflächen von den beiden Abdeckungen in einem Bereich von 0 bis 5 mm liegt.