DE112013005548T5

DE112013005548T5 - Gassensor

Info

Publication number: DE112013005548T5
Application number: DE112013005548.1T
Authority: DE
Inventors: Takashi Araki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-07-30
Also published as: JP5884803B2; JP2014122876A; CN104823044A; CN104823044B; US10036719B2; WO2014080860A1; US20150276654A1

Abstract

Ein Gassensor 1 hat ein Sensorelement 2, ein Gehäuse 13 und eine Elementabdeckung 3. Gaseinbringteile 271 sind in dem distalen Endabschnitt 201 des Sensorelements 2 vorgesehen. Die Elementabdeckung 3 hat eine Innenabdeckung 4 und eine Außenabdeckung 5. Die Außenabdeckung 5 ist mit äußeren Einbringöffnungen 52 versehen. Die Innenabdeckung 4 ist mit inneren Einbringöffnungen 42 und Leitteilen 44 versehen, die jeweils von dem Endabschnitt 421 an der in Achsrichtung distalen Endseite X1 der inneren Einbringöffnung 42 zu der Innenseite der Innenabdeckung 4 gebogen und in Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 ausgebildet sind. Wenn das Leitteil 44 auf die gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung 42 projiziert wird, dann ist ein Paar Seitenendkanten des Leitteils 44 im Wesentlichen parallel zu der Leitteilausbildungsrichtung, die von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils 44 verläuft, und in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gassensor zum Erfassen einer spezifischen Gaskonzentration in einem Messgas.
HINTERGRUNDTECHNOLOGIE
In jüngster Zeit ist ein Gassensor bekannt, der in einem Abgasrohr oder dergleichen einer Brennkraftmaschine eines Automobils zum Erfassen einer spezifischen Gaskonzentration in einem Abgas als ein Messgas vorgesehen ist. Als den Gassensor gibt es denjenigen, der ein Sensorelement, das eine spezifische Gaskonzentration in einem Messgas erfasst, ein das darin eingesetzte Sensorelement haltendes Gehäuse und eine Elementabdeckung aufweist, die beispielsweise an der distalen Endseite des Gehäuses angeordnet ist.
Beispielsweise offenbart Patentdruckschrift 1 einen Gassensor, der mit einer Doppelstrukturelementabdeckung versehen ist, die eine Innenabdeckung, die den distalen Endabschnitt eines Sensorelements abdeckt, das mit einem Gaseinbringteil versehen ist, um das Fluten des Sensorelements zu verhindern, und eine Außenabdeckung aufweist, die außerhalb der Innenabdeckung angeordnet ist. Die Außenabdeckung dieses Gassensors ist mit äußeren Einbringöffnungen zum Einbringen des Messgases in die Außenabdeckung vorgesehen. Zudem ist die Innenabdeckung mit inneren Einbringöffnungen zum Einbringen des Messgases in die Innenabdeckung und mit einem Leitteil versehen, das von dem Ende an der in Achsrichtung distalen Seite einer jeden inneren Einbringöffnung zu der Innenseite der Innenabdeckung gebogen ist und in Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite ausgebildet ist.
DRUCKSCHRIFTENLISTE
PATENTDRUCKSCHRIFTEN

Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-25076

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Übrigens tritt in einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine eine Zylinder-zu-Zylinder-Abweichung in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewicht) infolge einer Zylinder-zu-Zylinder-Abweichung in der Kraftstoffeinspritzmenge auf. In den letzten Jahren war es wegen weiterer Abgasregulierungen und Kraftstoffwirtschaftlichkeitsregulierungen erforderlich, das Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewicht einer Brennkraftmaschine in einem Gassensor zu erfassen, um eine Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung für jeden Zylinder durchzuführen. Dementsprechend ist es erforderlich, das Ansprechverhalten des Gassensors auf eine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines jeden Zylinders weiter zu verbessern, um eine Änderung des Ausgabewerts (Luft-Kraftstoff-Verhältnis: A/F) des Gassensors, der als ein Index des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts verwendet wird, noch genauer zu erfassen. Genauer gesagt ist es, anders als das Verbessern des Ansprechverhaltens des Gassensors selbst hinsichtlich der A/F-Änderung, insbesondere in der Elementabdeckung zum Abdecken des Sensorelements wichtig, das Mischen der Messgase, die hinsichtlich A/F verschieden sind und aufeinanderfolgend von den jeweiligen Zylindern abgegeben werden, zu unterdrücken, bevor ein Erfassungsabschnitt (der Abschnitt zum Erfassen eines Messgases) des Sensorelements erreicht wird, und zwar zusätzlich dazu, die Messgase dazu zu bringen, den Gaserfassungsabschnitt des Sensorelements durch eine kurze Strecke schnell zu erreichen.
Jedoch sind in dem Gassensor der obigen Patentdruckschrift 1, wie in 19 und 20 gezeigt ist, in denen das Leitteil 94 an der gleichen Ebene (Ebene h) wie die innere Einbringöffnung vorragt, ein Paar der Seitenendkanten 943a und 944a des Leitteils 94 bzgl. der von der Basis in Richtung des distalen Endes des Leitteils 94 verlaufenden Richtung (der Leitteilausbildungsrichtung v) einwärts geneigt. Die Winkel b1 und b2 zwischen der Basisseitenendkante 942a und dem Paar Seitenendkanten 943a und 944a des Leitteils 94 sind kleiner als 90 Grad. Wie in 21 gezeigt ist, entweicht dementsprechend dann, wenn ein Messgas g von der inneren Einbringöffnung 92 in die Innenabdeckung entlang der Oberfläche des Leitteils 94 strömt, ein Teil des Messgases g zu beiden Seiten der Seitenendabschnitte 943 und 944 und strömt in die Innenabdeckung.
Dementsprechend kann eine Schwierigkeit beim Einbringen des Messgases g in die Innenabdeckung so, dass es den Gaseinbringteil des Gassensorelements erreicht, auftreten, oder die Strecke zu dem Gaseinbringteil wird lang, oder es kann sich mit einem Messgas mischen, das von einer anderen inneren Einbringöffnung hereingeströmt ist. Dies kann die Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts der Brennkraftmaschine senken, wodurch das Ansprechverhalten des Gassensors zum Erfassen des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts verschlechtert wird.
Die vorliegende Erfindung, die im Hinblick auf einen solchen Hintergrund getätigt wurde, zielt darauf ab, einen Gassensor bereitzustellen, der in der Lage ist, die Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts einer Brennkraftmaschine zu erhöhen, und dessen Ansprechverhalten zum Erfassen des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts hervorragend ist.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Gassensor mit:
einem Sensorelement zum Erfassen einer bestimmten Gaskonzentration in einem Messgas;
einem Gehäuse, in das das Sensorelement eingesetzt ist; und
einer Elementabdeckung, die an einer in Achsrichtung distalen Endseite des Gehäuses angeordnet ist; wobei
ein Gaseinbringteil in einem distalen Endabschnitt des Sensorelements vorgesehen ist, um das Messgas dorthin einzubringen, wobei die Elementabdeckung eine Innenabdeckung aufweist, die so angeordnet ist, dass sie den distalen Endabschnitt des Sensorelements abdeckt, und eine außerhalb der Innenabdeckung angeordnete Außenabdeckung aufweist,
die Außenabdeckung mit einer äußeren Einbringöffnung zum Einbringen des Messgases in die Außenabdeckung versehen ist,
die Innenabdeckung mit einer inneren Einbringöffnung zum Einbringen des Messgases in die Innenabdeckung und einem Leitteil versehen ist, das von einem Endabschnitt an einer in Achsrichtung distalen Endseite der inneren Einbringöffnung zu der Innenseite der Innenabdeckung gebogen ist und in Richtung einer in Achsrichtung proximalen Endseite ausgebildet ist, und
dann, wenn das Leitteil auf eine gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung projiziert wird, ein Paar lateraler Endkanten des Leitteils in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet sind, sodass sie im Wesentlichen parallel zu oder auswärts gekrümmt einer Leitteilbildungsrichtung sind, die von einer Basisseite zu einer distalen Endseite des Leitteils verläuft.
VORTEILHAFTE WIRKUNG DER ERFINDUNG
In dem obigen Gassensor ist die Innenabdeckung mit der inneren Einbringöffnung und dem Leitteil versehen, das von dem Endabschnitt an der in Achsrichtung distalen Endseite der Einbringöffnung zu der Innenseite der Innenabdeckung gebogen ist und das in Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite ausgebildet ist. Wenn das Leitteil auf die gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung projiziert wird, dann ist das Paar lateraler Endkanten des Leitteils in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet, sodass sie im Wesentlichen parallel zu oder auswärts geneigt bezüglich der Leitteilausbildungsrichtung sind, die von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils verläuft (siehe die später erläuterten 5, 6 und 12).
Wenn das von dem äußeren Einbringöffnungsteil in die Außenabdeckung (zwischen die Außenabdeckung und die Innenabdeckung) eingebrachte Messgas von der inneren Einbringöffnung in die Innenabdeckung strömt, dann strömt das Messgas leicht von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils entlang der Oberfläche des Leitteils. Ferner kann unterdrückt werden, dass ein Teil des Messgases von den lateralen Endabschnitten des Leitteils zu beiden Seiten entweicht und in die Innenabdeckung strömt. Das heißt, es ist möglich, den Prozentanteil der Strömungsmenge des durch den distalen Endabschnitt des Leitteils einströmenden Messgases zu erhöhen (siehe die später erläuterten 7 und 13).
Als ein Ergebnis wird es einfach, das Messgas durch das Leitteil dazu zu bringen, von der inneren Einbringöffnung in eine gewünschte Richtung innerhalb der Innenabdeckung zu strömen, sodass das Messgas dazu gebracht werden kann, den Gaseinbringteil des Sensorelements schnell zu erreichen, und zwar über eine Strecke, die so kurz wie möglich ist. Ferner ist es möglich, das Messgas dazu zu bringen, den Gaseinbringteil des Sensorelements zu erreichen, ohne sich mit einem Messgas zu mischen, das durch eine andere innere Einbringöffnung hereingeströmt ist. Ferner ist es möglich, das Mischen der Messgase der jeweiligen Zylinder miteinander zu unterdrücken, und die Messgase der jeweiligen Zylinder dazu zu bringen, den Gaseinbringteil des Sensorelements nacheinander zu erreichen.
Als ein Ergebnis kann das Ansprechverhalten des Gassensors verbessert werden und der Ausgabewert (beispielsweise Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F), der als ein Index des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts einer Brennkraftmaschine verwendet wird, kann präziser erfasst werden. Außerdem kann die Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts einer Brennkraftmaschine erhöht werden.
Es ist somit möglich, einen Gassensor bereitzustellen, der in der Lage ist, die Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts einer Brennkraftmaschine zu erhöhen, und dessen Ansprechverhalten zum Erfassen des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts hervorragend ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Erläuterungsschnittansicht, die den Gesamtaufbau des Gassensors in Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung zeigt.
2 ist eine Erläuterungsschnittansicht, die den Aufbau einer Elementabdeckung des Gassensors in Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
3 ist eine Erläuterungsschnittansicht, die eine innere Einbringöffnung und ein Leitteil einer Innenabdeckung in Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
4 ist eine Erläuterungsschnittansicht, die den Aufbau eines distalen Endabschnitts des Sensorelements in Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
5 ist eine Erläuterungsansicht, die den Zustand zeigt, in dem das Leitteil in dem Ausführungsbeispiel auf die gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung projiziert ist.
6 ist eine Erläuterungsansicht, die das Gleitteil zeigt, das in Ausführungsbeispiel 1 auf die gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung projiziert.
7 ist eine Erläuterungsansicht, die ein Strömen eines Messgases zeigt, das in Ausführungsbeispiel 1 von der inneren Einbringöffnung durch das Leitteil in die Innenabdeckung einströmt.
8 ist eine Erläuterungsansicht, die ein Strömen des Messgases in einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine in Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
9 ist ein Graph, der eine Variation über die Zeit einer Gaskonzentration des Messgases zeigt, wobei die Horizontalachse die Zeit angibt und die Horizontalachse die Gaskonzentration angibt.
10 ist eine Erläuterungsansicht, die das Leitteil in der Innenabdeckung gesehen in der Achsrichtung des Gassensors in Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
11 ist eine Erläuterungsansicht, die ein Leitteil einer Innenabdeckung der Hintergrundtechnologie gesehen in der Achsrichtung eines Gassensors zeigt.
12 ist eine Erläuterungsansicht, die ein Leitteil eines anderen Beispiels zeigt, welches auf die gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung in Ausführungsbeispiel 1 projiziert ist.
13 ist eine Erläuterungsansicht, die das Strömen des Messgases zeigt, das in dem anderen Beispiel in Ausführungsbeispiel 1 von der inneren Einbringöffnung durch das Leitteil in die Innenabdeckung strömt.
14 ist eine Erläuterungsschnittansicht, die ein Beispiel des Aufbaus einer Elementabdeckung eines Gassensors in Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung zeigt.
15 ist eine Erläuterungsschnittansicht, die ein Beispiel der Struktur der Elementabdeckung des Gassensors in Ausführungsbeispiel 2 zeigt.
16 ist eine Erläuterungsansicht, die in einem Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung ein Abgasrohr einer mit einem Gassensor versehenen Brennkraftmaschine zeigt.
17 ist ein Graph, der Variationen über die Zeit des Kurbelwinkels und von A/F in dem Ausführungsbeispiel 3 zeigt.
18 ist ein Graph, der Ungleichgewichtsansprechwertverhältnisse der Erfindung in Ausführungsbeispiel 3 und einem Vergleichserzeugnis zeigt.
19 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Leitteil an der gleichen Ebene wie die innere Einbringöffnung in der Hintergrundtechnologie vorragt.
20 ist eine Erläuterungsansicht, die das Leitteil zeigt, das in der Hintergrundtechnologie an der gleichen Ebene wie die innere Einbringöffnung vorragt.
21 ist eine Erläuterungsansicht, die das Strömen eines Messgases zeigt, das in der Hintergrundtechnologie von der inneren Einbringöffnung durch das Leitteil in die Innenabdeckung strömt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In dem obigen Gassensor bedeutet der Ausdruck "in Achsrichtung distale Endseite" eine Seite der Achsrichtung des Gassensors oder die Seite, an der der Gassensor dem Messgas ausgesetzt ist. Der Ausdruck "die in Axialrichtung proximale Endseite" bedeutet die entgegengesetzte Seite.
Das Sensorelement kann ein gestapeltes Sensorelement sein, das durch Stapeln eines sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolytkörpers, der mit einer messgasseitigen Elektrode und einer referenzgasseitigen Elektrode versehen ist, und einer porösen Diffusionswiderstandsschicht konfiguriert ist, die es dem Messgas ermöglicht, dort hindurch übertragen zu werden, sodass es beispielsweise mit der messgasseitigen Elektrode in Kontakt ist. In dem Fall der obigen Konfiguration liegt ein Teil der Diffusionswiderstandsschicht an der äußeren Fläche des Sensorelements frei, und der freiliegende Teil dient als der obige Gaseinbringteil.
Der Gaseinbringteil kann an einer Vielzahl von Stellen in dem distalen Endabschnitt des Sensorelements vorgesehen sein. Eine Schutzschicht oder dergleichen zum Sammeln giftiger Komponenten in dem Messgas kann an der Außenfläche des Sensorelements vorgesehen sein, um zumindest den freiliegenden Teil (den Gaseinbringteil) der Diffusionswiderstandsschicht zu bedecken.
Die äußere Einbringöffnung kann mehrmals in der Außenabdeckung vorgesehen sein, sodass sie in Umfangsrichtung steht. Die innere Einbringöffnung kann mehrmals in der Innenabdeckung vorgesehen sein, sodass sie in Umfangsrichtung steht. Das Leitteil der Innenabdeckung ist in Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite ausgebildet. Hier bedeuten die Wörter "in Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite ausgebildet", dass die Richtung, in der das Leitteil ausgebildet ist, eine Komponente der Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite aufweist. Das Leitteil kann durch Extrudieren eines Teils der Innenabdeckung durch eine Form oder dergleichen ausgebildet werden.
Der Leitöffnungsgrad oder die kürzeste Strecke zwischen dem Teil der Innenabdeckung, die näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite als die innere Einbringöffnung liegt, und dem Leitteil kann kleiner als oder gleich wie 2,0 mm sein. Da in diesem Fall der Durchfluss des von der inneren Einbringöffnung durch das Leitteil in die Innenabdeckung strömenden Messgases auf geeignete Weise gesteuert werden kann, ist es möglich, das Ansprechverhalten zum Erfassen des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts weiter zu verbessern.
Falls der Leitöffnungsgrad 2,0 mm überschreitet, kann es schwierig werden, den Durchfluss des von der inneren Einbringöffnung durch das Leitteil in die Innenabdeckung strömenden Messgases auf geeignete Weise zu steuern.
Die in Achsrichtung mittlere Position des Gaseinbringteils des Sensorelements kann näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite als der distale Endabschnitt des Leitteils der Innenabdeckung liegen. In diesem Fall kann das von der inneren Einbringöffnung durch das Leitteil in die Innenabdeckung strömende Messgas dazu gebracht werden, den Gaseinbringteil des Sensorelements über eine kurze Strecke schnell zu erreichen, wodurch das Ansprechverhalten des Gassensors weiter verbessert wird. Wenn das Leitteil der Innenabdeckung mehrfach vorgesehen ist, ist es übrigens vorzuziehen, dass die in Achsrichtung mittlere Position des Gaseinbringteils des Sensorelements näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite als die distalen Endabschnitte aller Leitteile liegt.
Die in Achsrichtung distale Endposition des Gaseinbringteils des Sensorelements kann näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite als die distale Endposition des Leitteils der Innenabdeckung liegen. Das heißt, das von der inneren Einbringöffnung durch das Leitteil in die Innenabdeckung strömende Messgas kann dazu gebracht werden, den Gaseinbringteil des Sensorelements über eine kurze Strecke schnell zu erreichen, um dadurch das Ansprechverhalten zum Erfassen des Zylinder-zu-Zylinder-Abstands weiter zu verbessern. Wenn das Leitteil der Innenabdeckung mehrfach vorgesehen ist, ist es vorzuziehen, dass die in Achsrichtung mittlere Position des Gaseinbringteils des Sensorelements näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite als die distalen Endabschnitte aller Leitteile liegt.
Die innere Einbringöffnung der Innenabdeckung kann näher an der in Achsrichtung distalen Endseite oder der in Achsrichtung proximalen Endseite der Außenabdeckung als die äußere Einbringöffnung der Außenabdeckung liegen. Im Übrigen kann der Flutungswiderstand stärker erhöht werden, wenn die innere Einbringöffnung näher an der in Achsrichtung distalen Endseite als die äußere Einbringöffnung liegt. Das heißt, das von der äußeren Einbringöffnung in die Außenabdeckung (zwischen die Außenabdeckung und die Innenabdeckung) eingebrachte Messgas strömt zu der in Achsrichtung distalen Endseite und strömt von der inneren Einbringöffnung durch das Leitteil in die Innenabdeckung. Zu diesem Zeitpunkt strömen zusammen mit dem Messgas strömende Wassertropfen durch ihr eigenes Gewicht direkt zu der in Achsrichtung distalen Endseite. Da das Messgas und die Wassertropfen leicht getrennt werden können, kann dementsprechend die Wirkung, das Eintreten der Wassertropfen in die Innenabdeckung zu verhindern, weiter verbessert werden. Folglich können das Fluten des Sensorelements und das daraus resultierende Brechen des Sensorelements besser verhindert werden.
Ausführungsbeispiel 1
Unter Bezugnahme auf Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel des Gassensors erläutert. Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, hat der Gassensor 1 dieses Ausführungsbeispiels ein Sensorelement 2 zum Erfassen einer bestimmten Gaskonzentration in einem Messgas, ein Gehäuse 13, das das darin eingesetzte Sensorelement 2 hält, und eine Elementabdeckung 3, die an der in Achsrichtung distalen Endseite X1 des Gehäuses 13 angeordnet ist. Das Sensorelement 2 ist mit den Gaseinbringteilen 271 zum Einbringen des Messgases dorthinein an seinem distalen Endabschnitt 201 versehen. Die Elementabdeckung 3 hat eine Innenabdeckung 4, die so angeordnet ist, dass sie den distalen Endabschnitt 201 des Sensorelements 2 abdeckt, und hat eine außerhalb der Innenabdeckung 4 angeordnete Außenabdeckung 5.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist die Außenabdeckung 5 mit äußeren Einbringöffnungen 52 zum Einbringen des Messgases in die Außenabdeckung 5 versehen. Die Innenabdeckung 4 ist mit inneren Einbringöffnungen 42 zum Einbringen des Messgases in die Innenabdeckung 4 und mit Leitteilen 44 versehen, von denen jedes von einem Endabschnitt 421 an der in Achsrichtung distalen Endseite X1 der inneren Einbringöffnung 42 zu der Innenseite der Innenabdeckung 4 gebogen ist und in Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 ausgebildet ist.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, sind dann, wenn das Leitteil 44 auf die gleiche Ebene (Ebene H) wie die innere Einbringöffnung 42 projiziert, ein Paar Seitenendkanten 443a und 444a des Leitteils 44 in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet, sodass sie im Wesentlichen parallel zu der Leitteilausbildungsrichtung V verlaufen, die von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils 44 verläuft. Im Folgenden wird der Gassensor 1 dieses Ausführungsbeispiels im Detail erläutert.
Wie in 1 gezeigt ist, bedeuten in diesem Ausführungsbeispiel die Wörter "in Achsrichtung distale Endseite X1" eine Seite der Achsrichtung X des Gassensors 1 oder die Seite, an der der Gassensor 1 dem Messgas ausgesetzt ist. Außerdem bedeuten die Wörter "in Achsrichtung proximale Endseite X2" die dazu entgegengesetzte Seite. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist in dem Gassensor 1 das Sensorelement 2 mit einer plattenartigen Form in einen ersten Isolator 11 so eingesetzt, dass es gehalten wird. Der erste Isolator 11 ist im Inneren des Gehäuses 13 gehalten.
Wie in 4 gezeigt ist, ist das Sensorelement 2 ein A/F-Sensor, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) eines zu einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs auf Grundlage eines Grenzstroms erfasst, der in Abhängigkeit der spezifischen Gaskonzentration (Sauerstoffkonzentration) in dem Messgas (Abgas) zwischen Elektroden (später beschriebene messgasseitige Elektrode 22 und referenzgasseitige Elektrode 23) fließt. 4 zeigt einen Schnitt senkrecht zu der Achsrichtung X in dem distalen Endabschnitt 201 des Sensorelements 2.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, hat das Sensorelement 2 einen sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolytkörper 21, der aus Zirkonium besteht. Der Festelektrolytkörper 21, der in einer plattenartigen Form ausgebildet ist, ist mit einer messgasseitigen Elektrode 22, die an ihrer einen Fläche dem Messgas auszusetzen ist, und einer referenzgasseitigen Elektrode 23 versehen, die einem Referenzgas (in diesem Ausführungsbeispiel der Umgebungsluft) auszusetzen ist.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist eine aus Aluminium bestehende Referenzgaskammerschicht 24 auf die Seite der referenzgasseitigen Elektrode 23 des Festelektrolytkörpers 21 laminiert. Die Referenzgaskammerschicht 24 ist mit einem Nutteil 241 versehen, durch den eine Referenzgaskammer 249 ausgebildet wird. Die Referenzgaskammer 249 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, das Referenzgas einzubringen.
Ein Heizeinrichtungssubstrat 25 ist an der Fläche an der Seite laminiert, die dem Festelektrolytkörper 21 der Referenzgaskammerschicht 24 entgegengesetzt ist. Das Heizsubstrat 25 ist mit einem Wärmeerzeugungskörper (Heizeinrichtung) 251 versehen, der Wärme durch Zufuhr von Strom erzeugt und der der Referenzgaskammerschicht 24 zugewandt ist. Der Wärmeerzeugungskörper 251 ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, das Sensorelement 2 durch Erzeugen von Wärme bei der Zufuhr von Strom auf die Aktivierungstemperatur zu erwärmen.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist eine aus Aluminiumoxid bestehende Isolierschicht 26 an der Seite der messgasseitigen Elektrode 22 des Festelektrolytkörpers 21 laminiert. Die Isolierschicht 26 hat eine Öffnung 261. Eine poröse Diffusionswiderstandsschicht 27, die aus einem porösen Aluminiumoxidkörper besteht, der dem Messgas ermöglicht, übertragen zu werden, ist auf die Oberfläche an der Seite laminiert, die dem Festelektrolytkörper 21 der Isolierschicht 26 entgegengesetzt ist. Ein Teil der Diffusionswiderstandsschicht 27 liegt an der Außenfläche des Sensorelements 2 frei. Diese Einbringteile 271 sind in diesem freiliegenden Teil an einer Vielzahl von Stellen ausgebildet.
Eine Messgaskammer 269 ist an einer Stelle ausgebildet, die durch den Festelektrolytkörper 21, die Isolierschicht 26 und die Diffusionswiderstandsschicht 27 bedeckt ist. Die Messgaskammer 269 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, das Messgas einzubringen, das durch die Diffusionswiderstandsschicht 27 übertragen wurde. Eine Abschirmschicht 28, die aus Aluminiumoxid besteht, ist auf die Oberfläche an der Seite laminiert, die der Isolierschicht 26 der Diffusionswiderstandsschicht 27 entgegengesetzt ist. Obwohl dies in der Darstellung ausgelassen ist, ist eine Schutzschicht und dergleichen zum Sammeln giftiger Komponenten in dem Messgas an der Außenfläche des Sensorelements 2 vorgesehen, um den freiliegenden Teil (den Gaseinbringteil 271) der Diffusionswiderstandsschicht 27 abzudecken.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine erste proximalendseitige Abdeckung 14 an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 des Gehäuses 13 befestigt, so dass es den proximalen Endabschnitt 202 des Sensorelements 2 bedeckt, und eine zweite proximalendseitige Abdeckung 15 ist an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 der ersten proximalendseitigen Abdeckung 14 befestigt. Die zweite proximalendseitige Abdeckung 15 ist mit Luftlöchern 151 zum Einbringen der Umgebungsluft versehen. Ein proximalendseitiger Öffnungsteil der zweiten proximalendseitigen Abdeckung 15 ist durch ein aus einer Gummibuchse gefertigtes Dichtungselement 16 geschlossen. Mit der Außenseite zu verbindende Leitungselemente 17 sind so vorgesehen, dass sie das Dichtungselement 16 durchdringen.
Ein zweiter Isolator 12, der den proximalen Endabschnitt 202 des Sensorelements 2 bedeckt, ist in der ersten proximalendseitigen Abdeckung 14 an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 des ersten Isolators 11 vorgesehen. Metallanschlüsse 18, die mit den Leitungselementen 17 verbunden sind, sind in dem zweiten Isolator 12 vorgesehen. Die Metallanschlüsse 18 sind mit den Elektrodenanschlüssen des Sensorelements 2 zum Bereitstellen des elektrischen Anschlusses in Kontakt.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist die Elementabdeckung 3 zum Schützen des Sensorelements 2 an der distalen Endseite des Gehäuses 13 angeordnet. Die Elementabdeckung 3 hat die mit Boden versehene, zylindrische Innenabdeckung 4, die so angeordnet ist, dass sie den distalen Endabschnitt 201 des Sensorelements 2 abdeckt, und hat die mit Boden versehene, zylindrische Außenabdeckung 5, die außerhalb der Innenabdeckung 4 angeordnet ist. Die Innenabdeckung 4 ist an dem distalen Endabschnitt des Gehäuses 13 befestigt. Die Außenabdeckung 5 ist an dem proximalen Endabschnitt der Innenabdeckung 4 befestigt.
Wie in 2 gezeigt ist, hat die Außenabdeckung 5 ein äußeres Seitenteil 511, dessen Durchmesser im Wesentlichen in der Achsrichtung X konstant ist, ein abgeschrägtes, Außendurchmesserverringerungsteil 512, dessen Durchmesser in Richtung der in Achsrichtung distalen Endseite X1 abnimmt, und ein äußeres Bodenteil 513, das die in Achsrichtung distale Endseite X1 schließt, in dieser Reihenfolge von der in Achsrichtung proximalen Endseite X2. Das äußere Seitenteil 511 ist mit den äußeren Einbringöffnungen 52 bei einem vorbestimmten Intervall in der Umfangsrichtung vorgesehen. Das äußere Bodenteil 513 ist mit der äußeren Abgabeöffnung 53 versehen.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, hat die innere Abdeckung 4 ein erstes, inneres Seitenteil 411, dessen Durchmesser in der Achsrichtung X im Wesentlichen konstant ist, ein konisches, erstes Innendurchmesserverringerungsteil 412, dessen Durchmesser in Richtung der in Achsrichtung distalen Endseite X1 abnimmt, ein zweites inneres Seitenteil 413, dessen Durchmesser in der Achsrichtung X im Wesentlichen konstant ist, ein konisches, zweites Innendurchmesserverringerungsteil 414, dessen Durchmesser in Richtung der in Achsrichtung distalen Endseite X1 abnimmt, und ein inneres Bodenteil 415, das die in Achsrichtung distale Endseite X1 abdeckt, in dieser Reihenfolge von der in Achsrichtung proximalen Endseite X2. Das innere Bodenteil 415 ist im Wesentlichen an der gleichen Ebene wie das äußere Bodenteil 513 der Außenabdeckung 5 innerhalb der äußeren Abgabeöffnung 53 des äußeren Bodenteils 513 angeordnet.
Das erste Innendurchmesserverringerungsteil 412 ist mit den inneren Einbringöffnungen 42 bei einem vorbestimmten Intervall in der Umfangsrichtung versehen. Die inneren Einbringöffnungen 42 sind an einem mit Bezug auf die Mittelachse des Gassensors 1 konzentrischen Kreis in einer senkrecht zu der Achsrichtung X liegenden Ebene angeordnet. Das heißt, die axialen Positionen aller inneren Einbringöffnungen 42 sind gleich. Alle inneren Einbringöffnungen liegen näher an der in Achsrichtung distalen Endseite X1 als die äußeren Einbringöffnungen 52 der Außenabdeckung 5. Alle inneren Einbringöffnungen 42 haben eine Leitform. Das heißt, der erste Innendurchmesserverringerungsteil 412 ist an jeder der Stellen, an denen jede der inneren Einbringöffnungen 42 vorgesehen ist, mit dem Leitteil 44 versehen. Der Innenbodenteil 415 ist mit einer inneren Abgabeöffnung 43 versehen.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Leitteil 44 von dem Endabschnitt 421 an der in Achsrichtung distalen Endseite X1 der inneren Einbringöffnung 32 zu der Innenseite der Innenabdeckung 4 gebogen und ist in Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 ausgebildet. Das Leitteil 44 ist in etwa in einer viereckigen Form ausgebildet. Das Leitteil 44 wird durch einwärts gerichtetes Extrudieren eines Teils der Innenabdeckung 4 durch eine Form oder dergleichen ausgebildet. Der Leitöffnungsgrad A oder die kürzeste Strecke zwischen dem Teil der Innenabdeckung 4, der näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 als die innere Einbringöffnung 42 (das erste innere Querteil 411 in diesem Ausführungsbeispiel) liegt, und dem Leitteil 44 ist kleiner als oder gleich wie 2,0 mm festgelegt.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, hat das Leitteil 44, wenn das Leitteil 44 auf die gleiche Ebene (Ebene H) wie die innere Einbringöffnung 42 projiziert wird, eine distalendseitige Kante 441a, eine Basisseitenkante 242a und ein Paar Seitenkanten 443a und 444a. Das Paar Seitenkanten 443a und 444a ist im Wesentlichen parallel zu der Leitteilausbildungsrichtung V und in etwa einer linearen Form ausgebildet. Die Winkel B1 und B2 zwischen der Basisseitenkante 442a und dem Paar Seitenendkanten 443a und 444a des Leitteils 44 betragen 90 Grad. Im Übrigen zeigen 5 und 6 das Leitteil 44, das von der Innenabdeckung 44 entnommen ist.
Als Nächstes werden vorteilhafte Wirkungen des Gassensors 1 dieses Ausführungsbeispiels erläutert. In dem Gassensor 1 dieses Ausführungsbeispiels ist die Innenabdeckung 4 mit den inneren Einbringöffnungen 42 und den Leitteilen 44 versehen, die jeweils von dem Endabschnitt 421 an der in Achsrichtung distalen Endseite X1 der inneren Einbringöffnung 42 zu der Innenseite der Innenabdeckung 44 gebogen sind und die in Richtung der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 gebogen sind. Wenn das Leitteil 44 auf die gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung 42 projiziert wird, dann sind das Paar Seitenendkanten 443a und 444a im Wesentlichen parallel zu der Leitteilausbildungsrichtung V und in etwa in einer linearen Form ausgebildet (siehe 5 und 6).
Wenn, wie in 7 gezeigt ist, das von den äußeren Einbringungsöffnungen 42 in die Außenabdeckung 5 (zwischen die Außenabdeckung 5 und die Innenabdeckung 4) eingebrachte Messgas G von den inneren Einbringöffnungsteilen 42 in die Innenabdeckung 4 strömt, dann strömt das Messgas G von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils 44 entlang der Oberfläche des Leitteils 44. Ferner ist es möglich, das Entweichen eines Teils des Messgases G von den Seitenendabschnitten 443 und 444 des Leitteils 44 zu beiden Seiten und das Strömen in die Innenabdeckung 4 zu unterdrücken. Das heißt, es ist möglich, den Prozentsatz der Strömungsmenge des über den distalen Endabschnitt 441 des Leitteils 44 einströmenden Messgases G zu erhöhen. Im Übrigen zeigt 7, in der das Leitteil 44 von der Innenabdeckung 4 extrahiert ist, schematisch das Strömen des von den inneren Einbringöffnungen 42 einströmenden Messgases G (strichlinierter Teil).
Als ein Ergebnis kann das Messgas G dazu gebracht werden, von der inneren Einbringöffnung 42 in einer gewünschten Richtung innerhalb der Innenabdeckung 4 durch das Leitteil 44 so zu strömen, dass das Messgas G dazu gebracht werden kann, den Gaseinbringteil 271 des Sensorelements 2 entlang einer Strecke, die so kurz wie möglich ist, schnell zu erreichen. Ferner ist es möglich, das Messgas G dazu zu bringen, die Gaseinbringteile 271 des Sensorelements 2 zu erreichen, ohne sich mit einem Messgas G zu mischen, das durch eine andere innere Einbringöffnung 42 eingeströmt ist. Die Messgase G, die von den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine abgegeben werden, werden dazu gebracht, die Gaseinbringteile 271 des Sensorelements 2 infolge zu erreichen und das Mischen mit einem anderen vor dem Erreichen der Gaseinbringteile 271 des Sensorelements 2 wird unterdrückt.
Als ein Ergebnis kann das Ansprechverhalten des Gassensors 1 erhöht werden und eine Änderung des Abgabewerts (des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses: A/F) des Gassensors 1, der als ein Index des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts der Brennkraftmaschine verwendet wird, kann genauer erfasst werden. Somit kann die Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts der Brennkraftmaschine in dem Gassensors 1 erhöht werden.
8 zeigt das Strömen des Messgases G (des Abgases) in dem Abgasrohr 82 der mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis irgendeines Zylinders 71a mit Bezug auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der fetten Seite liegt, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis irgendeines anderen Zylinders 71b mit Bezug auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis an der mageren Seite liegt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, werden die Abgaben der jeweiligen Zylinder 71a und 71b in Reihe durchgeführt. Das Messgas G1 an der fetten Seite und das Messgas G2 an der mageren Seite erreichen den Gassensor 1 innerhalb des Abgasrohrs 82 nacheinander. 9 zeigt eine Variation über die Zeit der durch den Gassensor 1 gemessenen Gaskonzentration in dem Messgas G. Wie in dieser Figur gezeigt ist, werden in dem Gassensor 1 das Messgas G1 an der fetten Seite und das Messgas G2 an der mageren Seite abwechselnd gemessen. Da die Messgase G, die eines nach dem anderen abgegeben werden und eines nach dem anderen in die Innenabdeckung 4 strömen, sich in dem Zustand befinden, in dem sie sich schwer miteinander mischen, ist es möglich, das miteinander Vermischen des Messgases G1 an der fetten Seite und des Messgases G2 an der mageren Seite, das mit einem vorbestimmten Zeitintervall dazwischen ankommt, zu verhindern.
10 zeigt den Zustand, in dem das Leitteil 34 in der Innenabdeckung 4 mehrmals in der Umfangsrichtung der Innenabdeckung 4 ausgebildet ist. Das Paar der Seitenendkanten 443a und 444a des Leitteils 44 ist im Wesentlichen parallel zu der Leitteilausbildungsrichtung ausgebildet, die von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils 44 und in etwa in einer geraden Form verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel strömt das meiste des Messgases G von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils 44. Dementsprechend ist es möglich, das Entweichen eines Teils des Messgases G von den Seitenendabschnitten 443 und 444 des Leitteils 44 zu beiden Seiten zu unterdrücken und das miteinander Vermischen der durch die benachbarten Leitteile 44 hindurchströmenden Messgase G zu unterdrücken.
Andererseits zeigt 11 als ein Vergleichsbeispiel einen Fall, in dem das Paar Seitenendkanten 943a und 944a des Leitteils 94 relativ zu der Leitteilausbildungsrichtung, die von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils 94 verläuft, einwärts geneigt ausgebildet sind. Wie in dieser Figur gezeigt ist, vermischen sich in dem Fall, dass dieses Leitteil 94 vorgesehen ist, die durch die benachbarten Leitteile 94 hindurch geströmten Messgase g miteinander und eine Stagnation der Messgase g (die in dieser Figur durch die Zweipunktstrichlinie angezeigt ist) tritt auf. Ferner neigen das früher in die Innenabdeckung 91 strömende Messgas g und das später in die Innenabdeckung 91 strömende Messgas g dazu, sich miteinander zu vermischen. Da, wie in 10 gezeigt ist, das Leitteil 44 so ausgebildet ist, dass es die zuvor beschriebene Form hat, ist es möglich, das Vermischen miteinander von hintereinander abgegebenen Messgasen G zu unterdrücken, wodurch die Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts der Brennkraftmaschine in dem Gassensor 1 erhöht wird.
In diesem Beispiel ist der Leitöffnungsgrad A oder die kürzeste Strecke zwischen dem Teil der Innenabdeckung 4, die näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 (das erste Innenseitenteil 411) als die innere Einbringöffnung 42 liegt, und dem Leitteil 44 kleiner als oder gleich wie 2,0 mm. Dementsprechend ist es möglich, den Durchfluss des von der inneren Einbringöffnung 42 durch das Leitteil 44 in die Innenabdeckung 4 einströmenden Messgases G auf geeignete Weise zu steuern, und das Ansprechverhalten des Gassensors 1 weiter zu verbessern.
Die innere Einbringöffnung 42 der Innenabdeckung 4 liegt näher an der in Achsrichtung distalen Endseite X1 als die äußere Einbringöffnung 52 der Außenabdeckung 5. Dementsprechend strömt das von der äußeren Einbringöffnung 52 in die Außenabdeckung 5 (zwischen die Außenabdeckung 5 und die Innenabdeckung 4) eingebrachte Messgas G zu der in Achsrichtung distalen Endseite X1 und strömt von der inneren Einbringöffnung 42 durch das Leitteil 44 in die Innenabdeckung 4. Zu diesem Zeitpunkt strömen zusammen mit dem Messgas G strömende Wassertropfen durch ihr eigenes Gewicht direkt zu der in Achsrichtung distalen Endseite X1. Da das Messgas G und die Wassertropfen einfach getrennt werden können, kann dementsprechend die Wirkung, dass das Eintreten von Wassertropfen in die Innenabdeckung 4 verhindert wird, weiter verbessert werden. Außerdem können das Fluten des Sensorelements 2 und das daraus resultierende Brechen des Sensorelements 2 weiterhin verhindert werden. Im Übrigen werden abgeschiedenen Wassertropfen von der äußeren Abgabeöffnung 53 der Außenabdeckung 5 zu der Außenseite abgegeben.
Wie zuvor beschrieben ist, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Gassensor 1 bereitgestellt werden, der in der Lage ist, die Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts einer Brennkraftmaschine zu erhöhen und dessen Ansprechverhalten zum Erfassen des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts hervorragend ist.
Wenn im Übrigen in diesem Beispiel, wie in 5 und 6 gezeigt ist, das Leitteil 44 auf die gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung 42 projiziert wird, dann sind das Paar Seitenendkanten 443a und 444a des Leitteils 44 im Wesentlichen parallel zu der Leitteilausbildungsrichtung V und in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet. Jedoch kann das Paar Seitenendkanten 443a und 444a des Leitteils 44 zu der Leitteilausbildungsrichtung V auswärts geneigt und in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet sind, wie dies beispielsweise in 12 gezeigt ist. Das heißt, die Winkel B1 und B2 zwischen der Basisseitenkante 442a und dem Paar Seitenendkanten 443a und 444a des Leitteils 44 können größer als 90 Grad (beispielsweise größer als 90 Grad und kleiner als 95 Grad) sein.
Bei dieser Konfiguration strömt das Messgas G leichter von der Basisseite zu der distalen Endseite des Leitteils 44 entlang der Oberfläche des Leitteils 44, wie in 13 gezeigt ist. Dementsprechend ist es möglich, das Entweichen eines Teils des Messgases G von den Seitenendabschnitten 443 und 444 des Leitteils 44 und das Einströmen in die Innenabdeckung 4 weiter zu unterdrücken. Das heißt, es ist möglich, den Prozentanteil der Strömungsmenge des durch den distalen Endabschnitt 441 des Leitteils 44 einströmenden Messgases G zu erhöhen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
Wie in 14 und 15 gezeigt ist, ist dieses Ausführungsbeispiel ein Beispiel, bei dem die Positionsbeziehung zwischen dem Leitteil 44 der Innenabsenkung 4 und den Gaseinbringteilen 271 des Gassensors 2 geändert ist. Wie in 14 gezeigt ist, liegt die in Achsrichtung mittlere Position C1 der Gaseinbringteile 271 des Sensorelements 2 näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 als die distale Endposition D des Leitteils 44 der Innenabdeckung 4. In diesem Beispiel liegt sie näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 als die distalen Endpositionen D aller Leitteile 44.
Wie in 15 gezeigt ist, liegt die in Achsrichtung distale Endposition C2 der Gaseindringteile 271 des Sensorelements 2 näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 als die distale Endposition D des Leitteils 44 der Innenabdeckung 4. In diesem Beispiel liegt die in Achsrichtung distale Endposition C2 der Gaseinbringteile 271 des Sensorelements 2 näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 als die distalen Endpositionen D aller Leitteile 44 der Innenabdeckung 4. In jedem Beispiel ist die restliche Basisstruktur gleich wie in Ausführungsbeispiel 1. Die gleichen Strukturen wie bei Ausführungsbeispiel 1 werden von den gleichen Bezugszeichen gefolgt und deren Erläuterung wird ausgelassen.
In diesem Ausführungsbeispiel kann das meiste des Messgases G, das dabei ist, von der inneren Einbringöffnung 42 in die Innenabdeckung 4 zu strömen, durch das Leitteil 44 der Innenabdeckung 4 dazu gebracht werden, zu der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 zu strömen. Da die in Achsrichtung mittlere Position C1 der Gaseinbringteile 271 ferner weiter an der in Achsrichtung proximalen Endseite X2 als die in Achsrichtung proximale Endposition D1 der inneren Einbringöffnung 42 liegt, kann das von den inneren Einbringöffnungen 42 in die Innenabdeckung 4 eingebrachte Messgas G dazu gebracht werden, die Gaseinbringteile 271 des Sensorelements 2 durch eine Strecke, die so kurz wie möglich ist, schnell zu erreichen. Das Ansprechverhalten des Gassensors 1 zum Erfassen des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts kann weiter verbessert werden. Die weiteren grundlegenden vorteilhaften Wirkungen sind gleich wie bei Ausführungsbeispiel 1.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
Dieses Ausführungsbeispiel dient dem Auswerten der Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts für den Gassensor der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wurde ein Gassensor der vorliegenden Erfindung vorbereitet, der eine ähnliche Struktur wie jene hat, die in 14 von Ausführungsbeispiel 2 gezeigt ist. Das heißt, wie in 5 und 6 gezeigt ist, wenn das Leitteil 44 auf die gleiche Ebene (Ebene H) wie die innere Einbringöffnung 42 projiziert wird, dann ist das Paar Seitenendkanten 443a und 444a des Leitteils 44 in etwa parallel zu der Leitteilausbildungsrichtung V und in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet. Die Winkel B1 und B2 zwischen der Basisseitenkante 442a und dem Paar Seitenendkanten 443a und 444a des Leitteils 44 betragen 90 Grad.
Außerdem wurde in diesem Ausführungsbeispiel ein Gassensor als ein Vergleichserzeugnis vorbereitet, der die herkömmliche Struktur hat. Das heißt, wie in 19 und 20 gezeigt ist, wenn das Leitteil 94 auf die gleiche Ebene (Ebene h) wie die innere Einbringöffnung 92 projiziert wird, dann ist das Paar Seitenendkanten 943a und 944a des Leitteils 94 zu der Leitteilbildungsrichtung v einwärts geneigt und in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet. Die Winkel b1 und b2 zwischen der Basisseitenendkante 992a und dem Paar Seitenendkanten 943a und 944a des Leitteils 44 sind kleiner als 90 Grad (genauer gesagt 86 Grad).
Als Nächstes wird ein Auswertungsverfahren des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts einer Brennkraftmaschine erläutert. Wie in 16 gezeigt ist, wurde in diesem Ausführungsbeispiel eine vierzylindrige Reihenbrennkraftmaschine 81 mit vier Zylindern (einem ersten Zylinder 811, einem zweiten Zylinder 812, einem dritten Zylinder 813 und einem vierten Zylinder 814) vorbereitet. Die jeweiligen Zylinder 811 bis 814 der Brennkraftmaschine 81 sind jeweils mit Abgasverzweigungsteilen 821 des Abgasrohrs 82 in Verbindung. Die vier Abgasverzweigungsteile 821 werden an ihren stromabwärtigen Seiten zusammengeführt, sodass sie mit einem Abgassammelteil 822 des Abgasrohrs 82 in Verbindung sind. Ein Gassensor 89 wurde an dem Abgassammelteil 822 des Abgasrohrs 82 montiert.
Danach wurde die Brennkraftmaschine unter einem vorbestimmten Zustand angetrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wurde die Drehzahl auf 1600 upm festgelegt und der Gasdurchfluss pro Einheitsquerschnittsfläche innerhalb des Abgasrohrs wurde auf 20 g/s festgelegt. Von den vier Zylindern wurde die Kraftstoffeinspritzmenge des zweiten Zylinders verglichen mit den anderen Zylindern stark erhöht. In diesem Ausführungsbeispiel war die Einstellung derart, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zweiten Zylinders in dem Zustand der Verschiebung auf die fette Seite befindet (der Zustand, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge um 40% erhöht ist).
Wie in 17 gezeigt ist, wurde dann der Abgabewert (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis: A/F) des Gassensors über die Zeit ermittelt. Hier variiert die Wellenform des Abgabewerts des Gassensors mit einem Verbrennungszyklus der Brennkraftmaschine als ein Zyklus davon. Ein Verbrennungszyklus der Brennkraftmaschine startet, wenn der Kurbelwinkel 0 Grad beträgt, und endet, wenn der Kurbelwinkel 720 Grad beträgt. Während eines Verbrennungszyklus wird die Verbrennung in der Reihenfolge von dem ersten Zylinder, dem dritten Zylinder, dem vierten Zylinder und dem zweiten Zylinder durchgeführt. Während eines Verbrennungszyklus wird eine Abgabe in der Reihenfolge des zweiten Zylinders, des ersten Zylinders, des dritten Zylinders und des vierten Zylinders durchgeführt, da die Abgabe durchgeführt wird, nachdem die Verbrennung in den jeweiligen Zylindern durchgeführt wird. Dementsprechend erreicht das von den jeweiligen Zylindern abgegebene Abgas idealerweise das Sensorelement des Gassensors in der Reihenfolge des zweiten Zylinders, des ersten Zylinders, des dritten Zylinders und des vierten Zylinders.
Als Nächstes wird das Auswertungsverfahren des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts erläutert. Wie in 17 gezeigt ist, wurde eine Amplitude P (Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert) der Wellenform in einem Verbrennungszyklus aus den ermittelten Abgabewerten (Luft-Kraftstoff-Verhältnis: A/F) als ein Ungleichgewichtsansprechwert ermittelt. In diesem Ausführungsbeispiel wurden dreizehn Stück des Gassensors jeweils für die vorliegende Erfindung und das Vergleichserzeugnis vorbereitet und der obige Ungleichgewichtsansprechwert und dessen Durchschnittswert wurden für jeden davon ermittelt. Daraufhin wurde das Ungleichgewichtsansprechwertverhältnis (%) der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf den Durchschnittswert der Ungleichgewichtsansprechwerte der Vergleichserzeugnisse als eine Referenz (= 100%) ermittelt. Höhere Werte des Ungleichgewichtsansprechwertverhältnisses geben eine höhere Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts der Brennkraftmaschine an.
18 zeigt Auswertungsergebnisse der Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts der Brennkraftmaschine. Die Vertikalachse dieser Figur gibt das Ungleichgewichtsansprechwertverhältnis (%) an. In dieser Figur wurden Durchschnittswerte des Ungleichgewichtsansprechwertverhältnisses aufgezeichnet. Zudem sind Abweichungen (Maximalwert, Minimalwert) der Ungleichgewichtsansprechwertverhältnisse gezeigt. Diese Abweichungen der Ungleichgewichtsansprechwertverhältnisse wurden ermittelt, wobei Abweichungen der Kraftmaschinendrehzahl, der Einlassluftmenge, der Abgastemperatur usw. beseitigt wurden, sodass lediglich die Abweichung der Form des Leitteils 94 oder 96 so gut wie möglich widergespiegelt wurde. Aus dieser Figur wurde herausgefunden, dass der Gassensor der vorliegenden Erfindung ein in etwa 12% höheres Ungleichgewichtsansprechwertverhältnis als der Gassensor des Vergleichserzeugnisses hat. Das heißt, es wurde herausgefunden, dass dann, wenn das Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewicht einer Brennkraftmaschine das gleiche ist, der Gassensor der vorliegenden Erfindung dieses Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewicht mit einem höheren Genauigkeitsgrad erfassen kann.
Aus den obigen Ergebnissen wurde herausgefunden, dass der Gassensor der vorliegenden Erfindung die Erfassungsgenauigkeit des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts erhöhen kann und hinsichtlich des Ansprechverhaltens zum Erfassen des Zylinder-zu-Zylinder-Ungleichgewichts hervorragend ist.
Bezugszeichenliste

1: Gassensor
13: Gehäuse
2: Sensorelement
210: Distaler Endabschnitt (distales Ende des Sensorelements)
271: Gaseinbringteil
3: Elementabdeckung
4: Innenabdeckung
42: Innere Einbringöffnung
421: Distaler Endabschnitt (distaler Endabschnitt an der in Achsrichtung distalen Endseite der inneren Einbringöffnung)
44: Leitteil
443a, 444a: Seitenendkante (Seitenendkante des Leitteils)
5: Außenabdeckung
52: Äußere Einbringöffnung
X1: In Achsrichtung distale Endseite
X2: In Achsrichtung proximale Endseite
V: Leitteilausbildungsrichtung

Claims

Gassensor (1) mit: einem Sensorelement (2) zum Erfassen einer bestimmten Gaskonzentration in einem Messgas; einem Gehäuse (13), das das darin eingesetzte Sensorelement (2) hält; und eine Elementabdeckung (3), die an der in Achsrichtung distalen Endseite (X1) des Gehäuses (13) angeordnet ist; wobei ein Gaseinbringteil (271) in einem distalen Endabschnitt (201) des Sensorelements (2) zum darin Einbringen des Messgases vorgesehen ist, die Elementabdeckung (3) eine Innenabdeckung (4), die angeordnet ist, um den distalen Endabschnitt (201) des Sensorelements (2) abzudecken, und eine außerhalb der Innenabdeckung (4) angeordnete Außenabdeckung (5) aufweist, wobei die Außenabdeckung (5) mit einer äußeren Einbringöffnung (52) zum Einbringen des Messgases in die Außenabdeckung (5) versehen ist, die Innenabdeckung (4) mit einer inneren Einbringöffnung (42) zum Einbringen des Messgases in die Innenabdeckung (4) und einem Leitteil (44) versehen ist, das von einem Endabschnitt (421) an der in Achsrichtung distalen Endseite (X1) der inneren Einbringöffnung (42) zu der Innenseite der Innenabdeckung (4) gebogen und in Richtung einer in Achsrichtung proximalen Endseite (X2) ausgebildet ist, und wenn das Leitteil (44) auf eine gleiche Ebene wie die innere Einbringöffnung (42) projiziert ist, ein Paar Seitenendkanten (443a, 444a) des Leitteils (44) in einer im Wesentlichen linearen Form ausgebildet sind, sodass sie zu einer Leitteilausbildungsrichtung (V), die von einer Basisseite zu einer distalen Endseite des Leitteils (44) verläuft, im Wesentlichen parallel oder auswärts geneigt sind.
Gassensor (1) gemäß Anspruch 1, wobei ein Leitteilöffnungsgrad (A) oder eine kürzeste Strecke zwischen einem Teil der Innenabdeckung (4), der näher an der in Achsrichtung proximalen Endseite (X2) als die innere Einbringöffnung (42) liegt, und dem Leitteil 44 kleiner als oder gleich wie 2,0 mm ist.
Gassensor (1) gemäß Anspruch 1, wobei eine in Achsrichtung mittlere Position (C1) des Gaseinbringteils (271) des Sensorelements (2) weiter an der in Achsrichtung proximalen Endseite (X2) als eine distale Endposition (D) des Leitteils (44) der Innenabdeckung (4) liegt.
Gassensor (1) gemäß Anspruch 1, wobei eine in Achsrichtung distale Endposition (C2) des Gaseinbringteils (271) des Sensorelements (2) weiter an der in Achsrichtung proximalen Endseite (X2) als eine distale Endposition (D) des Leitteils (44) der Innenabdeckung (4) liegt.