JP2011047696A - ガスセンサユニット、固定具、及びガスセンサ取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の吸気系統の外側へのガスセンサの突き出し長さを短くすることができると共に、吸気系統の材質等に関わらずガスセンサの取付けが容易で確実なガスセンサユニット、ガスセンサの固定具、及びガスセンサ取付け構造を提供する。
【解決手段】軸線方向Ｏに延び、先端側に検出部１１を有するガスセンサ１と、ガスセンサを装着して内燃機関の吸気系統４００に取り付けられる固定具２００とを備えたガスセンサユニット３００であって、固定具２００は、ガスセンサ１の径方向を囲む吸気系統取付け面２０２と、軸線方向Ｏが吸気系統取付け面との間で傾斜するようにガスセンサ１を装着すると共に、吸気系統取付け面の内側に位置するセンサ装着部２０４とを一体に備え、ガスセンサ１を装着した状態の固定具２００は、吸気系統の壁面に設けられた開口４００ｈを覆いつつ、検出部が吸気系統の内部４００ｉに向くように吸気系統に取り付けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検出ガスの濃度を検出するガスセンサを、内燃機関の吸気系統に取り付けたガスセンサユニット、固定具、及びガスセンサ取付け構造に関する。

ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関の吸気系統（例えば、吸気管や吸気マニホールド等）にガスセンサを取り付け、特定ガスの濃度をモニタして燃焼状態等を制御することが行われている。そして、このようなガスセンサの構造としては、特許文献１に記載の構造が知られている。ところで、ガスセンサを内燃機関の吸気系統に取り付けるにあたっては、吸気管周辺の構造やレイアウトに制約を受けるため、ガスセンサ自身の軸を吸気管の軸に対し傾斜して取り付けることがある。ここで、ガスセンサは、ガス検出素子を内部に収容するケース（主体金具）の外側に設けられた雄ねじ部を、吸気管の壁面に孔開けされた雌ねじ部にねじ止めして固定されている。
又、内燃機関を搭載した車両が衝突した際、被衝突体への衝撃を和らげるためにボンネット高を低くすることが要求されており、そのため吸気管の外側へのガスセンサの突き出し長さを短くすることが必要になっている。

特開2008-268152号公報

上記したように従来のガスセンサは、ケースの雄ねじ部を用いて吸気管に取付けられるため、ケースの雄ねじ部の軸線及び吸気管の雌ねじ部の軸線を斜めに形成すれば、ガスセンサの吸気管に対する取付け角度を変えることはできるが、ガスセンサの取付け深さを変えることは困難であり、吸気管外側へのガスセンサの突き出し長さを短くする点で限界がある。
又、近年では、内燃機関の吸気系統がアルミニウムや樹脂で構成されるようになり、吸気管等の壁面に雌ねじ部を孔開けすることが難しく、ガスセンサの取付けに困難が生じることが懸念される。
そこで、本発明は、内燃機関の吸気系統の外側へのガスセンサの突き出し長さを短くすることができると共に、吸気系統の材質等に関わらずガスセンサの取付けが容易で確実なガスセンサ付固定具、固定具、及びガスセンサ取付け構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサ付固定具は、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有するガスセンサと、前記ガスセンサを装着して内燃機関の吸気系統に取り付けられる固定具とを備えたガスセンサユニットであって、前記固定具は、前記ガスセンサの径方向を囲む吸気系統取付け面と、前記軸線方向が前記吸気系統取付け面に対して傾斜するように前記ガスセンサを装着すると共に、前記吸気系統取付け面の内側に位置するセンサ装着部とを一体に備え、前記固定具は、前記吸気系統の壁面に設けられた開口を覆いつつ、前記検出部が前記吸気系統の内部に向くように前記吸気系統に取り付けられる。
このようなガスセンサユニットによれば、固定具のセンサ装着部に対し、軸線方向が吸気系統取付け面と傾斜をなすようにガスセンサを装着することで、この固定具を吸気系統取付け面に取り付けることで、ガスセンサを吸気系統に斜めに取り付けることになる。このため、従来のガスセンサのように外側に設けられた雄ねじ部で直接吸気系統に取り付ける場合と異なり、ガスセンサの吸気系統への取付け深さを調整することができ、吸気系統外側へのガスセンサの突き出し長さを短くし易くなる。
又、本発明のガスセンサユニットによれば、ガスセンサの径方向を囲む吸気系統取付け面を吸気系統に取り付けるため、吸気系統への取り付け面積を増やすことができる。従って、アルミニウムや樹脂等の比較的強度の低い材料で吸気系統が構成されていても、吸気系統にガスセンサを直接ネジ止めする場合に比べ、ガスセンサの取付けが容易かつ確実になる。

前記固定具は、前記吸気系統取付け面より凹む窪み部をさらに備え、前記窪み部に前記ガスセンサのうち前記検出部より後端側が収容され、前記窪み部の一部が前記センサ装着部を構成し、前記検出部が前記センサ装着部を貫通して前記前記窪み部の外側に突出するようにしてもよい。
このような構成とすると、窪み部にガスセンサの後端側を収容することができるので、吸気系統内部へのガスセンサの突出長さと、吸気系統外側へのガスセンサの突き出し長さとを共に短くすることができる。又、ガスセンサの後端側を窪み部に収容することで、検出部以外のガスセンサの構成部分を不用意に吸気内に曝す必要がなくなる。

前記窪み部のうち前記軸線方向に垂直な断面が湾曲形状をなしていてもよい。
このような構成とすると、窪み部の膨出部分が吸気系統内で吸気の流れを乱すことが少なくなる。

前記ガスセンサは、ガス導入口が形成されつつ前記検出部を覆う筒状のプロテクタをさらに有し、かつ前記ガス導入口が所定の向きになるように前記ガスセンサが前記センサ装着部に装着されていてもよい。
このような構成とすると、吸気系統と別体の固定具に予めガスセンサを装着する際にガス導入口の向きを調整することができ、吸気系統内の流れに起因して吸気中成分（水分、油分、煤等）が直接ガス導入孔へ到達することを抑制でき、ガスセンサの特性を良好に得ることができる。

前記センサ装着部は、ガス導入口が形成されつつ前記検出部を収容する筒状のプロテクタ部を一体に備えていてもよい。
このような構成とすると、ガスセンサを装着する向きに関らず、吸気系統内でのガス導入口の向きを一定にすることができる。そのため、吸気系統内の流れに起因して吸気中成分（水分、油分、煤等）が直接ガス導入孔へ到達することを抑制できると共に、ガスセンサを固定具に装着するだけでガス導入口の向きを一定にすることができるため、ガスセンサユニットの生産性が向上する。

本発明の固定具は、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有するガスセンサを内燃機関の吸気系統に取り付けるための固定具であって、前記ガスセンサの径方向を囲む吸気系統取付け面と、前記軸線方向が前記吸気系統取付け面との間で傾斜するように前記ガスセンサを装着すると共に、前記吸気系統取付け面の内側に位置するセンサ装着部とを一体に備え、前記吸気系統の壁面に設けられた開口を覆いつつ、前記検出部が前記吸気系統の内部に向くように前記吸気系統に取り付けられる。

本発明のガスセンサ取付け構造は、前記ガスセンサ付固定具と、該ガスセンサ付固定具が取り付けられる内燃機関の吸気系統とを備えている。

この発明によれば、固定具を介してガスセンサを内燃機関の吸気系統に対して傾斜して配置することができるため、当該吸気系統の外側におけるガスセンサの突き出し長さを短くすることができると共に、吸気系統の材質等に関わらずガスセンサの取付けが容易で確実となる。

ガスセンサの一例の概略構成を示す部分断面図である。 第１の実施形態に係る固定具の構成を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 ガスセンサ付固定具の構成を示す斜視図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 吸気系統（吸気管）の構成を示す斜視図である。 ガスセンサ取付け構造の構成を示す斜視図である。 第２の実施形態に係るガスセンサ付固定具の構成を示す分解斜視図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。 第３の実施形態に係るガスセンサ付固定具の構成を示す分解斜視図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る固定具に装着されるガスセンサの一例の概略構成を示す部分断面図である。なお、図１において、ガスセンサ１の軸線方向Ｏ（１点鎖線で示す。）を上下方向として図示し、ガスセンサ１内部に保持するセンサ素子１０の検出部１１側をガスセンサ１の先端側、後端部１２側をガスセンサ１の後端側として説明する。

図１に示すガスセンサ１は、後述する固定具を介して自動車の内燃機関の吸気系統に取り付けられ、内部に保持するセンサ素子１０の検出部１１が吸気系統を流通する吸気に晒されて、吸気中の酸素濃度から空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。
ここで、特許請求の範囲の「吸気系統」とは、吸気取り入れ口から内燃機関の吸気ポートまでの間の吸気通路であり、例えば、吸気管、及び吸気管から分岐して内燃機関の吸気ポートに接続される吸気マニホールドが挙げられる。又、吸気は、新気（排気を含まない新鮮な空気）の他、排気の一部が吸気系統へ還流（再循環）されて新気と混合された混合ガスを含む。又、特定ガスとして酸素を測定する場合、ガスセンサとしては、空燃比センサの他、酸素センサ（λセンサ）を用いることができる。
なお、吸気側の特定ガス濃度を検出して内燃機関を制御した場合、排気側にガスセンサを設けて排気中の特定ガス濃度を検出する場合に比べ、内燃機関を精度よく制御できる。これは、排気中の特定ガス濃度に応じた制御がフィードバック制御であるのに対し、吸気側の特定ガス濃度に応じた制御は、燃焼前に対応ができるからである。

センサ素子１０は公知であるような軸線Ｏ方向に延びる短冊状をなし、酸素濃度の検出を行うガス検出体と、そのガス検出体を早期活性化させるために加熱を行うヒータ体とが互いに貼り合わされ、略角柱状をなす積層体として一体化されたものである。ガス検出体はジルコニアを主体とする固体電解質体と白金を主体とする一対の電極とを中空の測定室が一部に形成された絶縁層を介して積層した構成をなしている。このガス検出体は、より具体的には、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を外部に晒すと共に、他方の電極を測定室に配置した酸素ポンプセルと、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を測定室に配置すると共に、他方の電極を基準ガス室に配置した酸素濃度測定セルとを有してなり、酸素濃度測定セルの出力電圧が所定の値になるように、酸素ポンプセルの一対の電極間に流す電流を制御することで、測定室内の酸素を汲み出したり、測定室内に外部から酸素を汲み入れたりする構成をなしている。なお、酸素ポンプセルのうち、一対の電極、及び、固体電解質体のうちでこれら電極に挟まれる部位は、酸素濃度に応じた電流が流れる検出部１１をなし、この検出部１１のうちで外部に晒される電極は吸気による被毒や被水から保護するため、センサ素子１０の外周面を包む多孔質状の保護層１５により被覆されている。また、このガス検出体には、測定室に被測定ガス（吸気）を導入するための多孔質状のガス導入部１７が形成されている。センサ素子１０の後端側の後端部１２には、ガス検出体やヒータ体から電極を取り出すための５つの電極パッド１６（図１ではそのうちの１つを図示している。）が形成されている。

センサ素子１０の胴部１３の中央よりやや先端側には、有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が、自身の内部にセンサ素子１０を挿通させ、その検出部１１を筒底の開口２５から突出させた状態で配置されている。金属カップ２０は主体金具５０内にセンサ素子１０を保持するための部材であり、筒底の縁部分の先端周縁部２３は外周面にかけてテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、自身をセンサ素子１０に挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、センサ素子１０が金属カップ２０内で位置決めされて保持されている。

金属カップ２０と一体となったセンサ素子１０は、その周囲を筒状の主体金具５０に取り囲まれて保持されている。主体金具５０はガスセンサ１を固定具（後述）に固定するためのものであり、ＳＵＳ４３０等の低炭素鋼からなり、外周先端側に雄ねじ部５１が形成されている。この雄ねじ部５１よりも先端側には、後述するプロテクタ１００が係合される先端係合部５６が形成されている。また、主体金具５０の外周中央には取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されており、その工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、固定具に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。更に、工具係合部５２の後端側には、後述する外筒３０が係合される後端係合部５７と、その後端側に、主体金具５０内にセンサ素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。

また、主体金具５０の内周で雄ねじ部５１付近には段部５４が形成されている。この段部５４には、センサ素子１０を保持する金属カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。更に、主体金具５０の内周には滑石リング２６が、自身をセンサ素子１０に挿通させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填されている。そして、滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７が主体金具５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されており、その肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。加締め部２３の形成によって、スリーブ２７を介して押圧された滑石リング２６は、主体金具５０内で押し潰されて細部にわたって充填され、この滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０およびセンサ素子１０が主体金具５０内で位置決めされ、気密に保持される。

センサ素子１０は、その後端部１２が主体金具５０の後端（加締め部５３）よりも後方に突出されており、その後端部１２には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ６０が被せられている。セパレータ６０は、センサ素子１０の後端部１２に形成された５つの電極パッド１６とそれぞれ電気的に接続される５つの接続端子６１（図１ではそのうちの１つを図示している。）を内部に保持すると共に、それら各接続端子６１と、ガスセンサ１の外部に引き出される５本のリード線６５（図１ではそのうちの３本を図示している。）との各接続部分を収容して保護している。

そして、セパレータ６０が嵌められたセンサ素子１０の後端部１２の周囲を囲うように、筒状の外筒３０が配設されている。外筒３０はステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製であり、主体金具５０の後端係合部５７の外周に自身の先端側の開口端３１が嵌め込まれている。その開口端３１は、外周側から加締められ、更に外周を一周してレーザ溶接が施されて後端係合部５７に接合されており、外筒３０と主体金具５０とが一体に固定されている。

また、外筒３０とセパレータ６０との間の間隙には、金属製で筒状の保持金具７０が配設されている。保持金具７０は自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部７１を有し、自身の内部に挿通されるセパレータ６０の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部６２を支持部７１に係止させて、セパレータ６０を支持している。この状態で、保持金具７０が配置された部分の外筒３０の外周面が加締められ、セパレータ６０を支持した保持金具７０が外筒３０に固定されている。

そして外筒３０の後端側の開口には、フッ素系ゴム製のグロメット７５が嵌合されている。グロメット７５は５つの挿通孔７６（図１ではそのうちの１つを図示している。）を有し、各挿通孔７６に、セパレータ６０から引き出された５本のリード線６５が気密に挿通されている。この状態でグロメット７５は、セパレータ６０を先端側に押圧しつつ、外筒３０の外周から加締められて、外筒３０の後端に固定されている。

そして、主体金具５０に保持されたセンサ素子１０は、その検出部１１が、主体金具５０の先端部（先端係合部５６）より突出された状態となる。この先端係合部５６には、センサ素子１０の検出部１１を、吸気中の被毒性の付着物質による汚損や被水などによる折損等から保護するためのプロテクタ１００が嵌められ、レーザ溶接によって固定されている。

プロテクタ１００は、ガスセンサ１を吸気系統に取り付けた際に、吸気系統内に突出した状態となる。そして、吸気系統の上流側（図１の左側）において、プロテクタ１００には、非導入部１１０が形成されている。この非導入部１１０には、後述するセンサ素子１０の検出部１１に吸気を晒すために設けられる導入孔１１５が設けられていない。つまり、吸気系統の上流側から送られてきた吸気が直接センサ素子１０の検出部１１に晒されることを抑制している。よって、吸気中に含まれる水分や油分がセンサ素子１０に付着することを抑制でき、センサ素子１０にクラックや割れが生じることを抑制できる。また、吸気中に含まれる煤においてもセンサ素子１０に付着することを抑制でき、ガスセンサ１の検出精度が低下する事を抑制できる。

そして、本実施例では、非導入部１１０は、センサ素子１０の第１面１８及びその第１面１８に繋がる側面を覆う形態となっている。このように非導入部１１０が検出素子の４つの板面のうち、３つの面を覆う形態であれば、吸気中に含まれる水分や油分がセンサ素子１０に付着することをより抑制でき、センサ素子１０にクラックや割れが生じることをより抑制できる。また、吸気中に含まれる煤においてもセンサ素子１０に付着することをより抑制でき、ガスセンサ１の検出精度が低下する事をより抑制できる。

一方、プロテクタ１００の下流側（図１の右側）には、センサ素子１０の検出部１１に吸気を晒すためのガス導入孔１１５が形成されている。このガス導入孔１１５はプロテクタ１００のうち第１面１８と対向する第２板面側に軸線方向に延びるスリット形状を有している。このように、スリット形状を有するガス導入孔１１５を設けることで、プロテクタ１００内のガス置換が早期に行なわれ、検出素子の検出精度の低下を抑制できる。また、吸気系統の下流側にスリット状のガス導入孔１１５を設けることで、センサ素子１０にクラックや割れが生じることを抑制でき、さらに、ガスセンサ１の検出精度が低下する事を抑制できる。

このガス導入孔１１５の幅は１．０ｍｍである。このように、導入孔の幅が０．５ｍｍ以上であれば、プロテクタ１００内のガス置換が早期に行われ、ガス検出精度が低下することを防止できる。

さらに、プロテクタ１００は、センサ素子１０の先端側を覆う底部１０１を有している。このように、プロテクタ１００に底部１０１を有することで、上流側から送られてきた吸気がプロテクタ１００の先端側からセンサ素子１０に向かって直接流れることを防止でき、吸気に含まれる水分や油分がセンサ素子１０に付着することをより抑制でき、センサ素子１０にクラックや割れが生じることをより抑制できる。また、吸気中に含まれる煤においてもセンサ素子１０に付着することをより抑制でき、ガスセンサ１の検出精度が低下する事をより抑制できる。

次に、図２〜図５を参照して、本発明の第１の実施形態に係る固定具及びガスセンサユニットの構成について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る固定具２００の構成を示す斜視図である。固定具２００は金属板をプレス加工して形成され、矩形環状のフラット面をなす吸気系統取付け面２０２と、吸気系統取付け面２０２の内周縁から垂直に立ち下がる側壁２０６と、側壁２０６に繋がり吸気系統取付け面２０２と平行な板状の底面２０８と、窪み部２１０と、窪み部２１０の一部から構成されるセンサ装着部２０４とを一体に備えている。

窪み部２１０は底面２０８の中央部に形成され、吸気系統取付け面２０２より下側（図２の下側）に凹んでいる。詳細には窪み部２１０は、その軸心Ｃが底面２０８に対して斜めになるよう、半円筒を底面２０８に滑らかにかつ一体に接合した形状をなしている。この半円筒の軸心Ｃは、ガスセンサ１を装着した際の軸線方向Ｏに一致する。また、吸気系統取付け面２０２（及び底面２０８）に垂直な方向から見たとき、軸心Ｃは、吸気系統取付け面２０２の一辺（図２の長辺）に平行である。
又、軸線方向Ｏ（軸心Ｃ）に平行な方向Ｆから窪み部２１０を見たとき、図３に示すように、上記半円筒の断面を示す半円状の前壁が現れ、この前壁がセンサ装着部２０４を構成している。つまり、窪み部２１０のうち軸線方向Ｏに垂直な断面が、図３に示すように、湾曲形状に形成されている。さらに、センサ装着部２０４の中央に円孔２０４ｈが設けられている。そして、この円孔２０４ｈにガスセンサ１の先端側を貫通させ、円孔２０４ｈの外縁をガスセンサ１の主体金具５０及びナット８０で挟持することで、ガスセンサ１をセンサ装着部２０４に装着するようになっている。

図２に戻り、吸気系統取付け面２０２の４隅にはボルト穴２０２ｈが形成されている。又、センサ装着部２０４は吸気系統取付け面２０２の内周側に位置しているため、吸気系統取付け面２０２がガスセンサ１の径方向を囲むようになっている。ここで、「囲む」とは、ガスセンサ１の径方向（軸線方向Ｏに垂直な方向）の外側に吸気系統取付け面２０２が位置することをいい、ガスセンサ１の長手方向では吸気系統取付け面２０２より外側にガスセンサ１がはみ出していてもよい。

図４は、ガスセンサユニット３００の構成を示す斜視図である。ガスセンサユニット３００は、固定具２００と、この固定具２００に装着されるガスセンサ１とを備えている。ガスセンサ１のうち検出部１１（図示せず）より後端側（具体的には、主体金具５０より後端側）の一部が窪み部２１０に収容され、主体金具５０の前面がセンサ装着部２０４の内面（窪み部２１０側の面）に接している。そして、ガスセンサ１のうち主体金具５０より先端側（検出部１１を含むプロテクタ１００）が円孔２０４ｈを貫通して窪み部２１０の外側に突出している。突出した雄ねじ部５１（図示せず）にはナット８０がねじ止めされ、円孔２０４ｈの外縁（つまりセンサ装着部２０４）がガスセンサ１の主体金具５０及びナット８０で挟持され、ガスセンサ１がセンサ装着部２０４に装着される。
なお、プロテクタ１００に開口するスリット状のガス導入孔１１５が所定の向き（図４では、窪み部２１０が膨出する方向と反対向き）になるよう、ガスセンサ１がセンサ装着部２０４に装着されている。

図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。センサ装着部２０４に取り付けられたガスセンサ１の軸線方向Ｏが、吸気系統取付け面２０２（この面をＳで表す）と鋭角θをなしており、ガスセンサ１の軸線方向Ｏが、吸気系統取付け面２０２のフラット面に対して傾斜している。鋭角θが小さいほど、吸気系統の外側へのガスセンサ１の突き出し長さを短くすることができる。この鋭角θは、例えば１５°以上９０°未満に設定することができる。

次に、図６、図７を参照して、本発明の実施形態に係るガスセンサ取付け構造の構成について説明する。
図６は、吸気系統（吸気管）４００の構成を示す斜視図である。吸気管４００の壁面の一部には矩形の開口４００ｈが設けられ、開口４００ｈの周縁よりやや外側から矩形環状の突出部４０２が立ち上がり、突出部４０２の４隅にはボルトにネジ止めされる雌ねじ部４０６が形成されている。又、矩形環状のＯリング４０４が突出部４０２の内側に嵌められ、突出部４０２と開口４００ｈの周縁との間の吸気管４００外面に係止されている。
なお、突出部４０２は、吸気系統取付け面２０２とほぼ同一寸法になっている。

そして、図７に示すように、窪み部２１０が膨出する側を吸気管４００の内側４００ｉに向けつつ、ガスセンサユニット３００の吸気系統取付け面２０２を突出部４０２の上に被せ、ボルト穴２０２ｈを介して雌ねじ部４０６にボルト４１０をネジ止めすることで、ガスセンサユニット３００が開口４００ｈを覆う。又、ガスセンサ１の検出部１１（図示せず）を含むプロテクタ１００が吸気管４００の内部に向くようになる。このようにして、ガスセンサユニット３００と吸気管４００とによりガスセンサ取付け構造５００が構成される。
なお、図７の例では、ガスセンサ１の検出部１１（図示せず）を含むプロテクタ１００が吸気の流れ方向Ｇの下流側を向いている。このとき、プロテクタ１００のガス導入孔１１５が吸気管４００の外側を向くため、吸気管４００の中心から径方向外側へ流れる吸気中成分（水分、油分、煤等）が直接ガス導入孔１１５へ到達し難く、これら成分がセンサ素子１０に付着することを抑制できる。

以上のように、本発明の実施形態に係るガスセンサユニット３００及び固定具２００は、センサ装着部２０４にガスセンサ１を装着し、固定具２００を介してガスセンサ１を自身の軸線方向Ｏが吸気系統取付け面２０２に対して傾斜するようにして、吸気系統４００に取り付けている。このため、従来のガスセンサのように主体金具５０の雄ねじ部５１で直接吸気系統４００に取り付ける場合と異なり、ガスセンサ１の吸気系統４００への取付け深さを調整することができ、吸気系統外側へのガスセンサ１の突き出し長さを短くし易くなる。
又、本発明の実施形態によれば、ガスセンサ１を囲みつつ、ガスセンサ１の幅方向の大きさより大きい吸気系統取付け面２０２を吸気系統４００に取り付けるため、吸気系統４００への取り付け面積を増やすことができる。従って、アルミニウムや樹脂等の比較的強度の低い材料で吸気系統４００が構成されていても、吸気系統４００にガスセンサ１を直接ネジ止めする場合に比べ、ガスセンサ１の取付けが容易かつ確実になる。

又、本発明の実施形態において、固定具２００に窪み部２１０を設けた場合、窪み部２１０にガスセンサ１の後端側を収容することができるので、吸気系統４００内部へのガスセンサ１の突出長さと、吸気系統４００外側へのガスセンサ１の突き出し長さとを共に短くすることができる。又、ガスセンサ１の後端側を窪み部２１０に収容することで、検出部１１以外のガスセンサ１の構成部分を不用意に吸気内に曝す必要がなくなる。
さらに、窪み部２１０のうち軸線方向Ｏに垂直な断面を湾曲形状にすれば、窪み部２１０の膨出部分が吸気系統４００内で吸気の流れを乱すことが少なくなる。

又、本発明の実施形態において、吸気系統４００と別体の固定具２００に予めガスセンサ１を装着するようにしている。このため、ガス導入口１１５を設けたプロテクタ１００をガスセンサ１に設けた場合に、ガスセンサ１を装着する際にガス導入口１１５の向きを調整することができ、吸気系統４００内の流れに起因して吸気中成分（水分、油分、煤等）が直接ガス導入孔１１５へ到達することを抑制できる。

次に、図８、図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係るガスセンサユニット３００Ｂの構成について説明する。なお、第２の実施形態に係るガスセンサユニット３００Ｂは、ガスセンサ１を固定具２００に装着する態様が異なること以外は、第１の実施形態と同一であるので、第１の実施形態に係るガスセンサユニット３００と同一の構成部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図８は、ガスセンサユニット３００Ｂの構成を示す分解斜視図である。ガスセンサユニット３００Ｂは、固定具２００と、固定具２００に装着されるガスセンサ１とを備えている。なお、予め、ガスセンサ１の雄ねじ部５１にはリング状の取付けボス８２が外嵌され、固定具２００と溶接し易いよう、取付けボス８２は固定具２００と同一の材料からなる。
そして、図９に示すように、取付けボス８２の前面がセンサ装着部２０４の内面（窪み部２１０側の面）に接し、ガスセンサ１のうち検出部１１（図示せず）より後端側（具体的には、取付けボス８２より後端側）が窪み部２１０に収容されている。一方、ガスセンサ１のうち取付けボス８２より先端側（検出部１１を含むプロテクタ１００）が円孔２０４ｈを貫通して窪み部２１０の外側に突出している。この状態で、窪み部２１０の外側から、円孔２０４ｈの周縁と取付けボス８２付近の溶接位置Ｗを全周溶接することで、ガスセンサ１がセンサ装着部２０４に装着される。

次に、図１０、図１１を参照して、本発明の第３の実施形態に係るガスセンサユニット３００Ｃの構成について説明する。なお、第３の実施形態に係るガスセンサユニット３００Ｃにおいて、第１の実施形態に係るガスセンサユニット３００と同一の構成部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図１０は、ガスセンサユニット３００Ｃの構成を示す分解斜視図である。ガスセンサユニット３００Ｃは、固定具２００Ｃと、固定具２００Ｃに装着されるガスセンサ１Ｃとを備えている。ここで、ガスセンサ１Ｃは、第１の実施形態におけるガスセンサ１のうちプロテクタ１００を設けず、主体金具５０より先端側に検出部１１が露出している。なお、予め、ガスセンサ１の雄ねじ部５１にはリング状の取付けボス８３が外嵌され、固定具２００Ｃと溶接し易いよう、取付けボス８３は固定具２００Ｃと同一の材料からなる。
又、固定具２００Ｃは、センサ装着部２０４Ｃ（センサ装着部２０４と同一形状）に、上記プロテクタ１００とほぼ同一形状のプロテクタ部２１２Ｃを一体に接合した形状をなしている。円筒状のプロテクタ部２１２Ｃの軸心は、窪み部２１０Ｃ（窪み部２１０と同一形状）の軸心、すなわちガスセンサ１Ｃを装着した際の軸線方向Ｏに一致し、プロテクタ部２１２Ｃの内径は円孔２０４ｈの孔径に一致している。又、プロテクタ部２１２Ｃのガス導入孔２１５Ｃ（ガス導入孔１１５と同一形状）が吸気系統取付け面２０２Ｃ（吸気系統取付け面２０２と同一形状）側を向いている。

そして、図１１に示すように、取付けボス８３の前面がセンサ装着部２０４Ｃの内面（窪み部２１０Ｃ側の面）に接し、ガスセンサ１Ｃのうち検出部１１（図示せず）より後端側（具体的には、取付けボス８３より後端側）が窪み部２１０Ｃに収容されている。一方、ガスセンサ１のうち取付けボス８３より先端の検出部１１がセンサ装着部２０４Ｃの外側に突出しつつ、プロテクタ部２１２Ｃで収容されている。この状態で、窪み部２１０の外側から、円孔２０４ｈの周縁と取付けボス８３付近の溶接位置を全周溶接することで、ガスセンサ１がセンサ装着部２０４に装着される。

このように、センサ装着部２０４Ｃに、ガス導入口２１５Ｃを設けたプロテクタ部２１２Ｃを一体に形成した場合、ガスセンサ１Ｃを装着する向きに関らず、吸気系統４００内でのガス導入口２１５Ｃの向きを一定にすることができる。そのため、吸気系統４００内の流れに起因して吸気中成分（水分、油分、煤等）が直接ガス導入孔２１５Ｃへ到達することを抑制できると共に、ガスセンサユニット３００Ｃの生産性が向上する。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、ガスセンサに主体金具を設けることは必須ではなく、センサ装着部に装着可能であれば、ガスセンサの構造や形状は限定されない。センサ装着部にガスセンサを装着する態様も限定されず、例えばセンサ装着部が樹脂製の場合は、ガスセンサ側に樹脂製のボスを嵌合して両者を熱溶着させてもよい。又、センサ装着部を含む固定具を、ガスセンサに樹脂モールドしてもよい。
又、上記実施形態の場合、ガスセンサ１を装着するセンサ装着部２０４（及び窪み部２１０）の外周に、大きな板状の底面２０８及び吸気系統取付け面２０２を設けたが、固定具の形状もこれに限られない。例えば、センサ装着部を単純な円筒状としてその内部にガスセンサを装着し、円筒状のセンサ装着部の軸心と鋭角をなすフランジ面をセンサ装着部から顎状に突出させ、フランジ面を吸気系統の開口に取り付けるようにしてもよい。
さらに、上記実施形態では、プロテクタ１００、プロテクタ部２１２Ｃのガス導入孔１１５、２１５Ｃが、吸気管４００の外側を向く（換言すれば、吸気系統取付け面２０２側を向く）ように配置されたが、このガス導入孔１１５、２１５Ｃの配置位置はこれに限らず、吸気の流れ方向に応じて、吸気中成分（水分、油分、煤等）が直接ガス導入孔１１５へ到達し難くなるように適宜設定すれば良い。又、吸気系統の形状や寸法は限定されないが、例えば吸気管の場合は円管とすることができる。

１、１Ｃ ガスセンサ
１１ 検出部
１００ （ガスセンサの）プロテクタ
１１５ （プロテクタの）ガス導入口
２００、２００Ｃ 固定具
２０２、２０２Ｃ 吸気系統取付け面
２０４、２０４Ｃ センサ装着部
２１０、２１０Ｃ 窪み部
２１２Ｃ プロテクタ部
２１５Ｃ （プロテクタ部の）ガス導入口
３００、３００Ｂ、３００Ｃ ガスセンサユニット
４００ 吸気系統
４００ｈ 吸気系統の開口
４００ｉ 吸気系統の内部
５００ ガスセンサ取付け構造
θ 鋭角
Ｏ 軸線方向

Claims (7)

1. 軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有するガスセンサと、
   前記ガスセンサを装着して内燃機関の吸気系統に取り付けられる固定具とを備えたガスセンサユニットであって、
   前記固定具は、前記ガスセンサの径方向を囲む吸気系統取付け面と、
   前記軸線方向が前記吸気系統取付け面との間で傾斜するように前記ガスセンサを装着すると共に、前記吸気系統取付け面の内側に位置するセンサ装着部とを一体に備え、
   前記固定具は、前記吸気系統の壁面に設けられた開口を覆いつつ、前記検出部が前記吸気系統の内部に向くように前記吸気系統に取り付けられるガスセンサユニット。
2. 前記固定具は、前記吸気系統取付け面より凹む窪み部をさらに備え、
   前記窪み部に前記ガスセンサのうち前記検出部より後端側が収容され、
   前記窪み部の一部が前記センサ装着部を構成し、前記検出部が前記センサ装着部を貫通して前記前記窪み部の外側に突出する請求項１記載のガスセンサユニット。
3. 前記窪み部のうち前記軸線方向に垂直な断面が湾曲形状をなす請求項２記載のガスセンサユニット。
4. 前記ガスセンサは、ガス導入口が形成されつつ前記検出部を覆う筒状のプロテクタをさらに有し、かつ前記ガス導入口が所定の向きになるように前記ガスセンサが前記センサ装着部に装着されている請求項１〜３のいずれかに記載のガスセンサユニット。
5. 前記センサ装着部は、ガス導入口が形成されつつ前記検出部を収容する筒状のプロテクタ部を一体に備えた請求項１〜３のいずれかに記載のガスセンサユニット。
6. 軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有するガスセンサを内燃機関の吸気系統に取り付けるための固定具であって、
   前記ガスセンサの径方向を囲む吸気系統取付け面と、
   前記軸線方向が前記吸気系統取付け面との間で傾斜するように前記ガスセンサを装着すると共に、前記吸気系統取付け面の内側に位置するセンサ装着部とを一体に備え、
   前記吸気系統の壁面に設けられた開口を覆いつつ、前記検出部が前記吸気系統の内部に向くように前記吸気系統に取り付けられる固定具。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載のガスセンサユニットと、
   該ガスセンサユニットが取り付けられる内燃機関の吸気系統と、を備えたガスセンサ取付け構造。

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