JP2002228624A

JP2002228624A - ガスセンサの取付構造

Info

Publication number: JP2002228624A
Application number: JP2001024009A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kumazawa; 真治熊澤; Yuji Oi; 雄二大井; Nobuhiro Hayakawa; 暢博早川; Akihiro Kobayashi; 章弘小林; Yoshinori Inoue; 義規井上
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP4462588B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスセンサやコネクタ等の隙間から水等が侵
入することを防止できるガスセンサの取付構造を提供す
る。【解決手段】主制御装置２０によって制御されるヒー
タ制御用の正負一対の被覆リード体２５ｃを、センサ制
御装置１０の制御回路基板１２に接続することなく、か
つ、ヒータ３と主制御装置２０とを電気的に接続するよ
うに配線する一方、これらの被覆リード体２５ｃによっ
て、センサ内空間１Ａ及びコネクタ内空間１６Ａを、主
制御装置２０の内部空間２０Ａに連通するようにし、セ
ンサ１やコネクタ１６が急冷された際、センサ内空間１
Ａ及びコネクタ内空間１６Ａに主制御装置２０の内部空
間２０Ａから空気が供給されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関における排気ガス中の特定ガス成分濃度を測定するガ
スセンサの取付構造に関し、更に詳しくは、内燃機関の
制御を司る主制御装置とは別に、ガスセンサの検出部の
制御を司るセンサ制御装置を備えた高機能ガスセンサの
取付構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスセンサの取付構造として、例
えば、図６に示すように、自動車エンジンにおける排気
ガス中の窒素酸化物濃度を測定するガスセンサ１０１
と、このガスセンサ１０１の検出部１０２の制御を司る
センサ制御装置１１０とを室外空間（例えば、車両床
下）に配設し、エンジンの制御（例えば、燃料噴射量制
御）を司る主制御装置１２０を、大気雰囲気である室内
空間（例えば、コックピット）に配設する一方、ガスセ
ンサ１０１とセンサ制御装置１１０とを、コネクタ１１
６を介して複数の被覆リード体１２５によって電気的に
接続すると共に、センサ制御装置１１０と主制御装置１
２０とを、コネクタ１１８を介して複数の被覆リード体
１２５によって電気的に接続してなるものが知られてい
る。また、上記ガスセンサ１０１は、主制御装置１２０
によって制御されるヒータ１０３を備えており、このヒ
ータ制御用の被覆リード体１２５ｃは、センサ制御装置
１１０の制御回路基板１１２上で、単純にショートする
配線パターンでもって連絡されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
センサ制御装置１１０からガスセンサ１０１までの電流
経路は気密にシールされており、ガスセンサ１０１、コ
ネクタ１１６、センサ制御装置１１０に温度変化が生じ
た場合には、コネクタ内空間１１６Ａからセンサ内空間
１０１Ａまでの空間内の空気は大きく膨張収縮すること
となる。一般に、通常の自動車運転中では、排気ガス管
１０８による輻射熱によってガスセンサ１０１、コネク
タ１１６、センサ制御装置１１０等の各部材は高温を保
っているが、水溜まり等の走行時の水しぶきによって各
部材が急冷されると、上記空間１１６Ａ，１０１Ａの雰
囲気は周囲雰囲気に対して負圧となっていまい、特に、
センサ制御装置１１０を樹脂等でモールディング１１４
した場合には、上記空間１１６Ａ，１０１Ａは、完全な
気密であるため、センサボディやコネクタハウジングの
隙間を介して負圧の雰囲気に空気が吸い込まれ、同時に
水等を吸い込んでしまうといった問題があった。

【０００４】以上より本発明は、上記問題点を解決する
ものであり、ガスセンサやコネクタの隙間から水等が侵
入することを防止し得る簡易構成なガスセンサの取付構
造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のガスセンサの取
付構造は、内燃機関における排気ガス中の特定ガス成分
濃度を測定するガスセンサと、該ガスセンサの検出部の
制御を司るセンサ制御装置とをコネクタを介して電気的
に接続する一方、内燃機関の制御を司る主制御装置を、
大気雰囲気である室内空間に配設してなるガスセンサの
取付構造において、前記ガスセンサのセンサボディによ
って形成されるセンサ内空間と、前記コネクタのハウジ
ングによって形成されるコネクタ内空間とを、前記室内
空間に連通する連通管を備えたことを特徴とする。

【０００６】上記「内燃機関」としては、車両、船舶、
飛行機等の各種エンジンやタービン等が挙げられる。ま
た、上記「ガスセンサ」は、排気ガス中の特定ガス成分
濃度を測定するガスセンサであれば特に問わないが、全
領域空燃比センサやＮＯｘセンサ等の高機能ガスセンサ
であることに適している。また、上記「室内空間」は、
大気雰囲気であるコックピット内空間やコックピットに
近接する空間等が挙げられる。

【０００７】また、上記「連通管」は、センサ内空間及
びコネクタ内空間を室内空間に連通する内部空間を有す
る管状のものであれば、その形状・材質・本数等は特に
問わないが、前記センサ制御装置の制御回路基板に接続
されることなく、前記ガスセンサと前記主制御装置とを
電気的に接続するように配線される被覆リード体である
ことが好ましい。従来からある各種制御、情報信号用の
被覆リード体を利用し、製造コストを抑え、簡単な改良
でもって連通管を構成し得るためである。特に、被覆リ
ード体として、主制御装置によって制御されるヒータ制
御用の被覆リード体を用いた場合、さらに製造コストを
抑え、簡単な改良でもって連通管を構成できる。尚、上
記被覆リード体は、例えば、複数のリード線を絶縁被覆
部で被覆してなり、その内部に隙間空間を有するもので
ある。また、被覆リード体は、正負一対であることが好
ましい。センサ制御装置に対する電磁的影響を抑えるた
めである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により図１
〜５に従って具体的に説明する。尚、本実施例では、自
動車エンジンに用いられるＮＯｘガスセンサに適用した
例を示す。１．ガスセンサの取付構図図１に示すように、車両床下等の室外空間には、ガスセ
ンサ１、排気ガス管８、センサ制御装置１０及び各コネ
クタ１６，１８が配設され、また、大気雰囲気であるコ
ックピット等の室内空間には主制御装置２０が配設され
ている。上記ガスセンサ１は、排気ガス中の窒素酸化物
の濃度を測定するセンサであり、排気ガス管８内に検出
部２を臨ました状態でネジ等により取付けられている。
このガスセンサ１は、その検出部２を加熱して一定範囲
の検出温度を実現するためのヒータ３を備えている。ま
た、ガスセンサ１には、そのセンサボディ４やゴムシー
ル５等によって気密なセンサ内空間１Ａが形成されてい
る。尚、ガスセンサ１の検出部２は、図示しない３層の
ジルコニアシート及び２つのガス検出室を備えている。
また、上記排気ガス管８は、エンジン運転中に排気ガス
熱により高温状態（最高８００度ぐらい）とされ、この
排気ガス管８に近接する室外空間は高温状態に保たれ
る。また、この室外空間に対して隔離される室内空間は
低温状態（最高５０度ぐらい）とされる。

【０００９】また、上記センサ制御装置１０は、上方を
開放した箱状の基板ケース１１内に、ガスセンサ１の検
出部２の制御を司る制御回路基板１２を収容して構成さ
れている。また、センサ制御装置１０は、基板１２を収
容した状態でウレタン樹脂等でモールディング１４さ
れ、その内部空間１０Ａは外気から完全に気密とされて
いる。（図２，３参照）。また、上記主制御装置２０
は、蓋部２１ａとケース部２１ｂとから閉鎖箱状とされ
る基板ケース２１に、ヒータ３の加熱制御及び燃料噴射
量制御等のエンジン制御を司る制御回路基板２２を収容
して構成されている。この主制御装置２０は、防水的に
は必要十分な性能を確保しているが、基板ケース２１表
面に微小な通気孔が形成されており、その内部空間２０
Ａは大気雰囲気に保たれることとなる。

【００１０】また、上記ガスセンサ１の検出部２とセン
サ制御装置１０の制御回路基板１２とは、主にセンサ制
御用の複数の被覆リード体２５ａによって電気的に接続
されている。これらの被覆リード体２５ａの途中には、
互いに着脱自在とされる一対のセンサ側コネクタ１６が
介在されている。また、センサ制御装置１０の制御回路
基板１２と主制御装置２０の制御回路基板２２とは、主
にセンサ情報信号用の複数の被覆リード体２５ｂによっ
て電気的に接続されている。これらの被覆リード体２５
ｂの途中には、互いに着脱自在とされる一対の主制御装
置側コネクタ１８が介在されている。さらに、ガスセン
サ１のヒータ３と主制御装置２０の制御回路基板２２と
は上記２組のコネクタ１６，１８を介して正負一対のヒ
ータ制御用の被覆リード体２５ｃによって電気的に接続
されている。図２，３に示すように、このヒータ制御用
の被覆リード体２５ｃは、センサ制御装置１０の制御回
路基板１２には接続されることなく、センサ制御装置１
０の基板ケース１１内をスルーしている。

【００１１】上記各被覆リード体２５ａ〜２５ｃは、図
４に示すように、複数のリード線２８を絶縁被覆部２６
（例えば、耐熱性に優れたテフロン（登録商標）系材
料）で被覆して構成され、その内部に隙間空間２７が形
成されている。また、ヒータ制御用の正負一対の被覆リ
ード体２５ｃは隣接して配置され、センサ制御装置１０
に対する電磁的影響を抑えるようになっている。尚、上
記ヒータ制御用の正負一対の被覆リード体２５ｃは、図
５に示すように、互いに撚って設けてもよく、このよう
に構成すれば、センサ制御装置１０に対する電磁的影響
をさらに抑えることができる。

【００１２】２．ガスセンサの取付構造の作用通常の自動車運転中では、高温状態の排気ガス管８によ
る輻射熱によってガスセンサ１、コネクタ１６、センサ
制御装置１０等の各部材は高温を保っている。そして、
自動車が水溜まり等を走行する際、水しぶきによって各
部材が急冷されると、センサ内空間１Ａ、コネクタ内空
間１６Ａ等の雰囲気は周囲雰囲気に対して負圧となる
が、ヒータ制御用の被覆リード体２５ｃの隙間空間２７
を介して、大気雰囲気に保たれている主制御装置２０の
内部空間２０Ａから空気が供給される。従って、気密な
各空間１Ａ，１６Ａの急速な減圧が緩和され、各空間１
Ａ，１６Ａに隙間から水等が侵入することが防止され
る。

【００１３】３．実施例の効果このようなガスセンサ１の取付構造では、その内部に隙
間空間２７を形成したヒータ制御用の被覆リード体２５
ｃによって、センサ内空間１Ａ及びコネクタ内空間１６
Ａを主制御装置２０の内部空間２０Ａに連通するように
したので、室外空間に配設されるガスセンサ１、コネク
タ１６等が急冷された場合、各部材の気密空間１Ａ，１
６Ａには、主制御装置２０の内部空間２０Ａから空気が
供給されて急な減圧が緩和され、従って、ガスセンサ
１、コネクタ１６等の隙間から水等が入り込むことを防
止できる。また、従来のガスセンサの配線構造におい
て、センサ制御装置の制御回路基板上で単純にショート
し連絡してあったヒータ制御用の被覆リード体を、セン
サ制御装置１０の制御回路基板１２に接続することな
く、基板ケース１１内をスルーさせるといった簡単な改
良でもって、ガスセンサ１、コネクタ１６等の隙間から
水等が入り込むことを防止し得るガスセンサの取付構造
を実現できる。

【００１４】また、本実施例では、センサ制御装置１０
の基板ケース１１内で、制御回路基板１２に近接して配
線されるヒータ制御用の被覆リード体２５ｃを、隣接す
る正負一対の被覆リード体としたので、各被覆リード体
２５ｃで生じる電磁ノイズが互いに打ち消しあい、制御
回路基板１２に対する電磁的影響を極力防止することが
できる。また、本実施例では、２組のコネクタ１６，１
８によって、ガスセンサ１、センサ制御装置１０、主制
御装置２０を夫々単独の部品として取扱えるため、各部
品の組付作業性や生産性等が良好である。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、センサ内空間及びコネ
クタ内空間を大気雰囲気である室内空間に連通したの
で、ガスセンサやコネクタ等が急冷された場合であって
も、センサ内空間及びコネクタ内空間には、室内空間か
ら空気が供給されて急な減圧を緩和することができ、従
って、ガスセンサやコネクタ等の隙間から水等が入り込
むことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスセンサの取付構造を説明するための説明図
である。

【図２】センサ制御装置の平面図である。

【図３】図２のIII−III線断面図である。

【図４】被覆リード体の横断面図である。

【図５】被覆リード体の他の実施例を説明するための説
明図である。

【図６】従来のガスセンサの取付構造を説明するための
説明図である。

【符号の説明】

１；ガスセンサ、１Ａ；センサ内空間、２；検出部、
３；ヒータ、１０；センサ制御装置、１１；基板ケー
ス、１２；制御回路基板、１６；コネクタ、１６Ａ；コ
ネクタ内空間、２０；主制御装置、２０Ａ；内部空間、
２５ｃ；被覆リード体、２６；絶縁被覆部、２８；リー
ド線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者早川暢博名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者小林章弘名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者井上義規名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 2G004 BB04 BC02 BD05 BF11 BG05 BH02 BJ03 BL08 BM04 3G091 AA02 BA27 EA33 HA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関における排気ガス中の特定ガス
成分濃度を測定するガスセンサと、該ガスセンサの検出
部の制御を司るセンサ制御装置とをコネクタを介して電
気的に接続する一方、内燃機関の制御を司る主制御装置
を、大気雰囲気である室内空間に配設してなるガスセン
サの取付構造において、前記ガスセンサのセンサボディによって形成されるセン
サ内空間と、前記コネクタのハウジングによって形成さ
れるコネクタ内空間とを、前記室内空間に連通する連通
管を備えたことを特徴とするガスセンサの取付構造。
【請求項２】前記連通管は、前記センサ制御装置の制
御回路基板に接続されることなく、前記ガスセンサと前
記主制御装置とを電気的に接続するように配線される被
覆リード体であり、該被覆リード体によって、前記セン
サ内空間及びコネクタ内空間が、前記主制御装置の基板
ケースによって形成される内部空間に連通されるように
した請求項１記載のガスセンサの取付構造。
【請求項３】前記ガスセンサは、前記主制御装置によ
って制御されるヒータを備え、前記被覆リード体は、該
ヒータ制御用である請求項２記載のガスセンサの取付構
造。
【請求項４】前記被覆リード体は、複数のリード線を
絶縁被覆部で被覆してなる請求項２又は３記載のガスセ
ンサの取付構造。
【請求項５】前記被覆リード体は、正負一対である請
求項２又は３記載のガスセンサの取付構造。