JP2015075367A - Exhaust gas sensor - Google Patents

Exhaust gas sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2015075367A
JP2015075367A JP2013210987A JP2013210987A JP2015075367A JP 2015075367 A JP2015075367 A JP 2015075367A JP 2013210987 A JP2013210987 A JP 2013210987A JP 2013210987 A JP2013210987 A JP 2013210987A JP 2015075367 A JP2015075367 A JP 2015075367A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
wall portion
peripheral wall
sensor
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013210987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
▲高▼橋 嘉則
嘉則 ▲高▼橋
Yoshinori Takahashi
一幸 長谷川
Kazuyuki Hasegawa
一幸 長谷川
敏雄 慶徳
Toshio Yoshinori
敏雄 慶徳
健二 柳父
Kenji Yanabu
健二 柳父
平沼 智
Satoshi Hiranuma
智 平沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to JP2013210987A priority Critical patent/JP2015075367A/en
Publication of JP2015075367A publication Critical patent/JP2015075367A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent occurrence of a heat crack of a sensor element.SOLUTION: An exhaust gas sensor 1 projects from a wall surface of an exhaust passage, and includes a sensor element and a cover 5 for covering the sensor element. The cover 5 includes: a cylindrical circumferential wall section 73 having a plurality of gas continuity holes 71a-71d, and 72a-72d; and an end wall section 75 of a tip of the cylindrical circumferential wall section 73. The gas continuity holes 71a-71d, and 72a-72d are formed on the upstream side and downstream side, and on the side flow side of the exhaust gas flow direction in the cylindrical circumferential wall section 73, respectively. The inner diameter d1 of the gas continuity holes 71a and 72a on the upstream side of the exhaust gas flow direction is set shorter than the inner diameter d2 of the gas continuity holes 71b and 72b on the side flow side of the exhaust gas flow direction.

Description

本発明は、排気通路に設置され、センサ素子とそれを覆うカバーとを有する排ガスセンサに関する。   The present invention relates to an exhaust gas sensor that is installed in an exhaust passage and includes a sensor element and a cover that covers the sensor element.

エンジンの排気通路に排ガスセンサを装備して、排ガスセンサによって排ガスの状態を検知し、この検知情報をエンジンの制御等に使用している。このような排ガスセンサには、NOxセンサや空燃比センサや酸素センサ等があり、通常、セラミック材等で構成されたセンサ素子に排気を流入させて、このセンサ素子により排気中のNOxや酸素等の成分を検知する。   An exhaust gas sensor is provided in the exhaust passage of the engine, the state of the exhaust gas is detected by the exhaust gas sensor, and this detection information is used for engine control and the like. Such exhaust gas sensors include a NOx sensor, an air-fuel ratio sensor, an oxygen sensor, and the like. Usually, exhaust gas is caused to flow into a sensor element made of a ceramic material or the like, and NOx, oxygen, etc. in the exhaust gas are exhausted by this sensor element. The component of is detected.

排ガスセンサは、一般に、上記のセンサ素子を、ガス導通穴を有するカバーで覆って保護する構造になっている。例えば、特許文献1には、カバーがインナカバーとアウタカバーとからなる二重構造に構成されたものが開示されている。
また、センサ素子は高温で作動するので、センサ素子には加熱するヒータが内蔵されている(例えば、特許文献2参照)。
In general, the exhaust gas sensor has a structure in which the sensor element is covered and protected by a cover having a gas conduction hole. For example, Patent Document 1 discloses a cover having a double structure including an inner cover and an outer cover.
Further, since the sensor element operates at a high temperature, the sensor element has a built-in heater (see, for example, Patent Document 2).

特開2004−19512号公報JP 2004-19512 A 特開2009−287939号公報JP 2009-287939 A

ところで、センサ素子はガス検知のために数100℃から1000℃近くまで加熱されるのに対して、排ガスはこれよりも大幅に低い温度のため、センサ素子に流入する排ガスがセンサ素子から熱を奪うことになる。特に、センサ素子に流入する排ガスの流量が多いと、排ガスによる熱の持ち去りが大きくなるため、センサ素子にヒートクラックが生じて、排ガスセンサの故障を招いてしまう。これを回避する対策として、排ガスセンサを排ガスの流量が多い個所を避けて設置することが考えられる。   By the way, the sensor element is heated from several hundreds of degrees Celsius to nearly 1000 degrees Celsius for gas detection, whereas the exhaust gas has a temperature much lower than this, so the exhaust gas flowing into the sensor element generates heat from the sensor element. I will take away. In particular, if the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element is large, heat removal due to the exhaust gas becomes large, causing heat cracks in the sensor element, leading to failure of the exhaust gas sensor. As a measure for avoiding this, it is conceivable to install the exhaust gas sensor avoiding a place where the flow rate of the exhaust gas is large.

一方、排ガスセンサには、排ガス浄化装置の下流の排ガスの代表的な状態を検知するものがあり、この場合、排ガスが十分に混合されて排ガス状態に偏りのないようになる箇所に排ガスセンサを設置することが好ましい。このような観点から、排ガスの状態を適正に検知しうる箇所が限定されるが、この十分に混合された排ガスが流通する箇所が、排ガスの流量が多い個所と一致してしまう場合があり、ヒートクラックの発生を防止することが課題となっている。   On the other hand, some exhaust gas sensors detect a typical state of the exhaust gas downstream of the exhaust gas purification device. In this case, the exhaust gas sensor is installed at a location where the exhaust gas is sufficiently mixed and the exhaust gas state is not biased. It is preferable to install. From this point of view, the location where the state of the exhaust gas can be properly detected is limited, but the location where this thoroughly mixed exhaust gas circulates may coincide with the location where the flow rate of the exhaust gas is high, Preventing the occurrence of heat cracks is an issue.

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、ヒートクラックの発生を防止することができるようにした、排ガスセンサを提供することを目的とする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。   The present invention has been devised in view of such problems, and an object thereof is to provide an exhaust gas sensor capable of preventing the occurrence of heat cracks. The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.

(1)ここで開示する排ガスセンサは、排気通路の壁面から突設され、センサ素子と、前記センサ素子を覆うカバーとを有する排ガスセンサであって、前記カバーは、複数のガス導通穴が形成された円筒状周壁部と、前記円筒状周壁部の先端部の端壁部とを有し、前記ガス導通穴は、前記円筒状周壁部の排ガス流れ方向上流側及び下流側と側流側とにそれぞれ形成され、前記排ガス流れ方向上流側のガス導通穴の内径は、前記排ガス流れ方向側流側のガス導通穴の内径よりも小さく設定されていることを特徴としている。   (1) The exhaust gas sensor disclosed herein is an exhaust gas sensor that protrudes from the wall surface of the exhaust passage and has a sensor element and a cover that covers the sensor element, and the cover has a plurality of gas conduction holes. A cylindrical peripheral wall portion, and an end wall portion of a tip end portion of the cylindrical peripheral wall portion, and the gas conduction hole includes an upstream side, a downstream side, and a side flow side in the exhaust gas flow direction of the cylindrical peripheral wall portion. And the inner diameter of the gas conduction hole on the upstream side in the exhaust gas flow direction is set smaller than the inner diameter of the gas conduction hole on the upstream side in the exhaust gas flow direction.

(2)なお、前記カバーは、何れもガス導通穴を有するインナカバーとアウタカバーとからなり、前記複数のガス導通穴は前記アウタカバーの前記円筒状周壁部に形成されていることが好ましい。
(3)また、前記アウタカバーの前記円筒状周壁部は、前記インナカバーの先端側の外周に配置される小径の先端側円筒状周壁部と、前記インナカバーの基端側の外周に配置される大径の基端側円筒状周壁部とからなり、前記先端側円筒状周壁部と前記基端側円筒状周壁部とは、段状壁部で接続され、前記複数のガス導通穴は、前記先端側円筒状周壁部と前記基端側円筒状周壁部との双方に形成されていることが好ましい。
(2) The cover preferably includes an inner cover and an outer cover each having a gas conduction hole, and the plurality of gas conduction holes are preferably formed in the cylindrical peripheral wall portion of the outer cover.
(3) Further, the cylindrical peripheral wall portion of the outer cover is disposed on a small-diameter distal-end-side cylindrical peripheral wall portion disposed on the outer periphery on the distal end side of the inner cover and an outer periphery on the proximal end side of the inner cover. The distal end side cylindrical peripheral wall portion and the proximal end side cylindrical peripheral wall portion are connected by a stepped wall portion, and the plurality of gas conduction holes are It is preferable that both the distal end side cylindrical peripheral wall portion and the proximal end side cylindrical peripheral wall portion are formed.

開示の排ガスセンサによれば、センサ素子を覆うカバーに形成された複数のガス導通穴のうち、排ガス流れ方向上流側のガス導通穴の内径が、排ガス流れ方向側流側のガス導通穴の内径よりも小さく設定されているので、排ガス流れ方向上流側のガス導通穴からセンサ素子に流入する排ガスの流量を低減させることができる。これにより、排ガスによる熱の持ち去りを小さくすることができるため、センサ素子にヒートクラックが生じることを防止することができる。   According to the disclosed exhaust gas sensor, the inner diameter of the gas conduction hole on the upstream side in the exhaust gas flow direction is the inner diameter of the gas conduction hole on the upstream side in the exhaust gas flow direction among the plurality of gas conduction holes formed in the cover that covers the sensor element. Therefore, the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element from the gas conduction hole on the upstream side in the exhaust gas flow direction can be reduced. Thereby, since heat removal due to the exhaust gas can be reduced, heat cracks can be prevented from occurring in the sensor element.

一実施形態に係る排ガスセンサの模式的な斜視図である。It is a typical perspective view of the exhaust gas sensor concerning one embodiment. 一実施形態に係る排ガスセンサの模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal section of an exhaust gas sensor concerning one embodiment. 一実施形態に係る排ガスセンサのガス導通穴の配置箇所を模式的に示す図2のA矢視図であり、(a)はアウタカバーを示し、(b)はインナカバーを示す。It is A arrow directional view of FIG. 2 which shows typically the arrangement | positioning location of the gas conduction | electrical_connection hole of the exhaust gas sensor which concerns on one Embodiment, (a) shows an outer cover, (b) shows an inner cover. 一実施形態に係る排気通路の構成を示す模式的な図である。It is a typical figure showing composition of an exhaust passage concerning one embodiment. 一実施形態に係る排気通路の一断面における排ガスの流量をシミュレーションした結果を示す模式的なコンター図である。It is a typical contour figure which shows the result of having simulated the flow volume of the exhaust gas in one cross section of the exhaust passage which concerns on one Embodiment. 排ガスセンサ内部の二断面における排ガスの流量をシミュレーションした結果を示す模式的なコンター図であり、(a)は一実施形態に係る排ガスセンサを示し、(b)は比較例に係る排ガスセンサを示している。It is a typical contour figure which shows the result of having simulated the flow of exhaust gas in two sections inside an exhaust gas sensor, (a) shows the exhaust gas sensor concerning one embodiment, and (b) shows the exhaust gas sensor concerning a comparative example. ing. 一実施形態に係る排ガスセンサにおける排ガス流れを模式的に示す断面図であり、(a)は排気通路の長手方向に平行な面を示し、(b)は排気通路の長手方向に垂直な面を示している。It is sectional drawing which shows typically the exhaust gas flow in the exhaust gas sensor which concerns on one Embodiment, (a) shows a surface parallel to the longitudinal direction of an exhaust passage, (b) shows a surface perpendicular | vertical to the longitudinal direction of an exhaust passage. Show.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment.

[1.構成]
[1−1.全体構成]
本実施形態では、本発明の排ガスセンサとして図4に示すNOxセンサ1を例示する。ここに示すNOxセンサ1は、ディーゼルエンジンを駆動源とする車両の排気通路8に設置されている。排気通路8は、エンジン(図示略)から排出される排ガスを車体外部へと排出するためのものであり、排気通路8のうち、SCR装置(排ガス浄化装置)9の上流側の部分を触媒上流路81とし、下流側の部分を触媒下流路82として区別する。
[1. Constitution]
[1-1. overall structure]
In this embodiment, the NOx sensor 1 shown in FIG. 4 is illustrated as an exhaust gas sensor of the present invention. The NOx sensor 1 shown here is installed in an exhaust passage 8 of a vehicle using a diesel engine as a drive source. The exhaust passage 8 is for exhausting exhaust gas discharged from an engine (not shown) to the outside of the vehicle body, and the upstream side of the SCR device (exhaust gas purification device) 9 in the exhaust passage 8 is upstream of the catalyst. A downstream portion is distinguished as a catalyst downstream flow path 82.

SCR装置9は、排気通路8の触媒上流路81と触媒下流路82との間に介装され、排ガス中に含まれるNOxを除去するためのものである。SCR装置9のケーシング91には、SCR触媒(選択還元触媒)92が内蔵されており、このSCR触媒92で排ガス中のNOxをケーシング91の入り口側から噴射する尿素(アンモニア)と反応させることにより、NOxが窒素及び水に還元される。   The SCR device 9 is interposed between the catalyst upper flow path 81 and the catalyst lower flow path 82 in the exhaust passage 8 to remove NOx contained in the exhaust gas. An SCR catalyst (selective reduction catalyst) 92 is built in the casing 91 of the SCR device 9. The SCR catalyst 92 causes NOx in the exhaust gas to react with urea (ammonia) injected from the inlet side of the casing 91. NOx is reduced to nitrogen and water.

ケーシング91は、円筒状に形成された円筒部91aと、円筒部91aの上流側端部に設けられる上流端部91bと、円筒部91aの下流側端部に設けられるテーパ状の下流端部91cとを含む。ケーシング91の上流端部91bは触媒上流路81の下流側端部に接続され、ケーシング91の下流端部91cは触媒下流路82の上流側端部に接続される。   The casing 91 includes a cylindrical portion 91a formed in a cylindrical shape, an upstream end portion 91b provided at an upstream end portion of the cylindrical portion 91a, and a tapered downstream end portion 91c provided at a downstream end portion of the cylindrical portion 91a. Including. The upstream end 91 b of the casing 91 is connected to the downstream end of the catalyst upper flow path 81, and the downstream end 91 c of the casing 91 is connected to the upstream end of the catalyst lower flow path 82.

触媒下流路82は、SCR装置9の下流側端部と車体外部とを接続しており、ここでは屈曲した円筒状に形成され、上流側から第1屈曲部82a,直線部82c及び第2屈曲部82bを有する。第1屈曲部82aは、ケーシング91の下流端部91cに接続される部分であり、略直角に屈曲した形状である。第2屈曲部82bは、車体外部に接続される部分であり、下流端部91cから離隔する方向に屈曲した形状である。直線部82cは、第1屈曲部82aと第2屈曲部82bとの間に延びる部分であり、直線的な形状である。
直線部82cには、NOxセンサ1が設置されている。NOxセンサ1は、その軸心を直線部82cの長手方向に対して直交する方向に向け、先端が直線部82cの径方向中心部近傍に位置するように、直線部82c(すなわち、排気通路8)の壁面から突設される。
The catalyst lower flow path 82 connects the downstream end portion of the SCR device 9 and the outside of the vehicle body, and is formed in a bent cylindrical shape here. The first bent portion 82a, the straight portion 82c, and the second bent portion are formed from the upstream side. Part 82b. The 1st bending part 82a is a part connected to the downstream end part 91c of the casing 91, and is the shape bent at substantially right angle. The second bent portion 82b is a portion connected to the outside of the vehicle body, and has a shape bent in a direction away from the downstream end portion 91c. The straight portion 82c is a portion extending between the first bent portion 82a and the second bent portion 82b and has a linear shape.
The NOx sensor 1 is installed in the straight part 82c. The NOx sensor 1 has a straight portion 82c (that is, the exhaust passage 8) such that its axial center is oriented in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the straight portion 82c and its tip is located near the radial center of the straight portion 82c. ) Protruding from the wall surface.

[1−2.NOxセンサ(排ガスセンサ)の構成]
図1及び図2に示すように、NOxセンサ1は、同軸心上に形成された取付部4とセンサ部2とを有する。取付部4は、排気通路8を形成する排気管(図示略)に固定されるネジ部41と、このネジ部41の固定のために使用される金具42とを備えている。
図2に示すように、センサ部2は、NOxセンサ1の中心線O上に延びるセンサ素子3と、これを覆うカバー5とを備えている。センサ素子3は、セラミック材等で厚みを有する細長い板状に形成され、その内部にはヒータ(図示略)が内蔵されている。
[1-2. Configuration of NOx sensor (exhaust gas sensor)]
As shown in FIGS. 1 and 2, the NOx sensor 1 has a mounting portion 4 and a sensor portion 2 formed on the same axis. The mounting portion 4 includes a screw portion 41 that is fixed to an exhaust pipe (not shown) that forms the exhaust passage 8, and a metal fitting 42 that is used for fixing the screw portion 41.
As shown in FIG. 2, the sensor unit 2 includes a sensor element 3 extending on the center line O of the NOx sensor 1 and a cover 5 covering the sensor element 3. The sensor element 3 is made of a ceramic material or the like and has a long and narrow plate shape, and a heater (not shown) is built in the sensor element 3.

カバー5は、ここではインナカバー6とアウタカバー7とからなる二重構造である。インナカバー6は、円筒状のインナ周壁部61と、インナ周壁部61の先端を閉塞する円錐面形状のインナ端壁部62とを有している。インナ周壁部61はインナカバー6の基端側部分を形成し、インナ端壁部62はインナカバー6の先端側部分を形成している。インナ周壁部61の長さ寸法はセンサ素子3の長さ寸法と略一致していて、インナ周壁部61の内径はセンサ素子3の幅寸法及び厚み寸法に対して大きく設定されている。これによって、インナカバー6の内周面とセンサ素子3の外周面との間には、排ガスが流れるための空間が確保されている。なお、インナ周壁部61には、径方向外側に向かって突出するとともに、先端がインナ周壁部61の先端側を向いた鍔状部65が形成されている。   Here, the cover 5 has a double structure including an inner cover 6 and an outer cover 7. The inner cover 6 includes a cylindrical inner peripheral wall portion 61 and a conical inner end wall portion 62 that closes the tip of the inner peripheral wall portion 61. The inner peripheral wall portion 61 forms a proximal end side portion of the inner cover 6, and the inner end wall portion 62 forms a distal end side portion of the inner cover 6. The length of the inner peripheral wall 61 is substantially the same as the length of the sensor element 3, and the inner diameter of the inner peripheral wall 61 is set larger than the width and thickness of the sensor element 3. Thereby, a space for the exhaust gas to flow is secured between the inner peripheral surface of the inner cover 6 and the outer peripheral surface of the sensor element 3. The inner peripheral wall portion 61 is formed with a hook-shaped portion 65 that protrudes outward in the radial direction and whose front end faces the front end side of the inner peripheral wall portion 61.

アウタカバー7は、インナ周壁部61の外周に配置される大径の大径周壁部(基端側円筒状周壁部)71と、インナ端壁部62の外周に配置される小径の小径周壁部(先端側円筒状周壁部)72とを有している。大径周壁部71と小径周壁部72とは、センサ中心線Oに対して垂直な面を有する段状壁部74によって接続されている。なお、大径周壁部71と段状壁部74との接続部,及び小径周壁部72と段状壁部74との接続部は、何れも滑らかな曲面状に形成されている。また、大径周壁部71と小径周壁部72とで、アウタカバー7のアウタ周壁部(円筒状周壁部)73が形成されている。   The outer cover 7 includes a large-diameter large-diameter peripheral wall portion (base-end-side cylindrical peripheral wall portion) 71 disposed on the outer periphery of the inner peripheral wall portion 61 and a small-diameter small-diameter peripheral wall portion disposed on the outer periphery of the inner end wall portion 62 ( A distal-end-side cylindrical peripheral wall portion) 72. The large-diameter peripheral wall 71 and the small-diameter peripheral wall 72 are connected by a stepped wall 74 having a surface perpendicular to the sensor center line O. The connecting portion between the large-diameter peripheral wall portion 71 and the stepped wall portion 74 and the connecting portion between the small-diameter peripheral wall portion 72 and the stepped wall portion 74 are all formed into a smooth curved surface. Further, the outer peripheral wall portion (cylindrical peripheral wall portion) 73 of the outer cover 7 is formed by the large diameter peripheral wall portion 71 and the small diameter peripheral wall portion 72.

大径周壁部71の内径はインナ周壁部61の外径に対して大きく、大径周壁部71の内周面とインナ周壁部61の外周面との間には、排ガスが流れるための空間が確保されている。また、小径周壁部72の内径はインナ端壁部62の最大外径と略一致していて、小径周壁部72の長さ寸法はインナ端壁部62の長さ寸法に対して大きく設定されている。これにより、小径周壁部72の内周面とインナ端壁部62の外周面との間には、排ガスが流れるための空間が確保されている。
小径周壁部72の先端(すなわち、アウタ周壁部73の先端)は、センサ中心線Oに対して垂直な面を有するアウタ端壁部(端壁部)75によって閉塞されている。これら小径周壁部72と端壁部75との接続部は、滑らかな曲面状に形成されている。
The inner diameter of the large-diameter peripheral wall portion 71 is larger than the outer diameter of the inner peripheral wall portion 61, and there is a space for exhaust gas to flow between the inner peripheral surface of the large-diameter peripheral wall portion 71 and the outer peripheral surface of the inner peripheral wall portion 61. It is secured. Further, the inner diameter of the small-diameter peripheral wall portion 72 is substantially the same as the maximum outer diameter of the inner end wall portion 62, and the length dimension of the small-diameter peripheral wall portion 72 is set larger than the length dimension of the inner end wall portion 62. Yes. Thereby, a space for flowing exhaust gas is secured between the inner peripheral surface of the small-diameter peripheral wall portion 72 and the outer peripheral surface of the inner end wall portion 62.
The distal end of the small-diameter peripheral wall portion 72 (that is, the distal end of the outer peripheral wall portion 73) is closed by an outer end wall portion (end wall portion) 75 having a surface perpendicular to the sensor center line O. The connection portion between the small-diameter peripheral wall portion 72 and the end wall portion 75 is formed in a smooth curved surface.

[1−3.ガス導通穴]
大径周壁部71と小径周壁部72との双方には、図1〜図3に示すように、それぞれ4つのガス導通穴71a〜71d,72a〜72dが形成されている。また、インナ周壁部61には、6つのガス導通穴61a〜61fが形成され、インナ端壁部62の頂部にも、ガス導通穴62aが形成されている。
[1-3. Gas conduction hole]
As shown in FIGS. 1 to 3, four gas conduction holes 71 a to 71 d and 72 a to 72 d are formed in both the large diameter peripheral wall portion 71 and the small diameter peripheral wall portion 72. In addition, six gas conduction holes 61 a to 61 f are formed in the inner peripheral wall portion 61, and a gas conduction hole 62 a is also formed in the top portion of the inner end wall portion 62.

まず、アウタ周壁部73のガス導通穴71a〜71d,72a〜72dについて説明する。これらのガス導通穴71a〜71d,72a〜72dは、何れも正面視形状が略円形であり、センサ中心線Oに向かってそれぞれ大径周壁部71,小径周壁部72を貫通して形成されている。ガス導通穴71a〜71dは、大径周壁部71の先端側に形成されており、インナ周壁部61の鍔状部65よりも先端側に位置する。また、ガス導通穴72a〜72dは、小径周壁部72の先端側に形成されており、インナ端壁部62の頂部よりも先端側に位置する。   First, the gas conduction holes 71a to 71d and 72a to 72d of the outer peripheral wall portion 73 will be described. These gas conduction holes 71 a to 71 d and 72 a to 72 d are substantially circular in shape when viewed from the front, and are formed through the large-diameter peripheral wall 71 and the small-diameter peripheral wall 72 toward the sensor center line O, respectively. Yes. The gas conduction holes 71 a to 71 d are formed on the distal end side of the large-diameter peripheral wall portion 71 and are located on the distal end side with respect to the flange-shaped portion 65 of the inner peripheral wall portion 61. The gas conduction holes 72 a to 72 d are formed on the distal end side of the small-diameter peripheral wall portion 72, and are located on the distal end side with respect to the top portion of the inner end wall portion 62.

図3(a)は、ガス導通穴71a〜71d,72a〜72dの配置箇所を、それらの正面視形状及び大きさを示すべく、大小の「○」のマークで模式的に示すアウタカバー7の端面図(図2におけるA矢視図)である。以下、図3(a)に示すように、アウタ周壁部73を周方向に沿って均等に中心角90°の4つに領域を分割し、これらのうち、排ガス流れ方向に対向する側(すなわち、最上流点を中心にその両端45°ずつの範囲の領域)を上流側73A,上流側73Aから排ガス流れ方向に沿って正対する側(すなわち、最下流点を中心にその両端45°ずつの範囲の領域)を下流側73C,上流側73Aと下流側73Cとで挟まれ、互いに正対する一対の側(領域)を側流側73B,73Dと規定する。なお、排ガス流れ方向は、排気通路8の直線部82cの長手方向に沿うものとする。   FIG. 3A shows an end face of the outer cover 7 schematically showing the arrangement positions of the gas conduction holes 71a to 71d and 72a to 72d with large and small “o” marks so as to indicate the shape and size of the front view. It is a figure (A arrow line view in FIG. 2). Hereinafter, as shown in FIG. 3A, the outer peripheral wall 73 is divided into four regions having a central angle of 90 ° equally along the circumferential direction, and among these, the side facing the exhaust gas flow direction (that is, the side) The region of 45 ° both ends centered on the most upstream point) is the side facing the upstream side 73A and the upstream side 73A along the exhaust gas flow direction (that is, 45 ° both ends centering on the most downstream point). A range region) is sandwiched between the downstream side 73C, the upstream side 73A, and the downstream side 73C, and a pair of sides (regions) facing each other are defined as side flow sides 73B and 73D. The exhaust gas flow direction is assumed to be along the longitudinal direction of the straight portion 82 c of the exhaust passage 8.

大径周壁部71のガス導通穴71a〜71d及び小径周壁部72のガス導通穴72a〜72dは、アウタ周壁部73の上流側73A,側流側73B,73D及び下流側73Cにそれぞれ1つずつ形成されている。本実施形態では、上流側73Aのガス導通穴71a,72aが、排ガス流れ方向に正対している。言い換えると、上流側73Aのガス導通穴71a,72aは、それぞれ大径周壁部71,小径周壁部72の最上流点において、排ガス流れ方向と平行にアウタ周壁部73を貫通して形成されている。   The gas conduction holes 71a to 71d of the large-diameter peripheral wall portion 71 and the gas conduction holes 72a to 72d of the small-diameter peripheral wall portion 72 are respectively provided on the upstream side 73A, the side flow sides 73B and 73D, and the downstream side 73C of the outer peripheral wall portion 73. Is formed. In the present embodiment, the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A are opposed to the exhaust gas flow direction. In other words, the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A are formed through the outer peripheral wall portion 73 in parallel with the exhaust gas flow direction at the most upstream points of the large-diameter peripheral wall portion 71 and the small-diameter peripheral wall portion 72, respectively. .

ガス導通穴71a〜71d,72a〜72dは、アウタ周壁部73の周方向に沿って一定の間隔(すなわち、ここではセンサ中心線Oに対して90°毎の回転角)で配置されている。したがって、下流側73Cのガス導通穴71c,72cは、上流側73Aのガス導通穴71a,72aとセンサ中心線Oを挟んで正対する位置に配置されている。言い換えると、下流側73Cのガス導通穴71c,72cは、それぞれ大径周壁部71,小径周壁部72の最下流点において、排ガス流れ方向と平行にアウタ周壁部73を貫通して形成されている。   The gas conduction holes 71 a to 71 d and 72 a to 72 d are arranged at constant intervals along the circumferential direction of the outer peripheral wall portion 73 (that is, here at a rotation angle of 90 ° with respect to the sensor center line O). Accordingly, the gas conduction holes 71c and 72c on the downstream side 73C are disposed at positions facing the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A and the sensor center line O therebetween. In other words, the gas conduction holes 71c and 72c on the downstream side 73C are formed through the outer peripheral wall portion 73 in parallel with the exhaust gas flow direction at the most downstream points of the large diameter peripheral wall portion 71 and the small diameter peripheral wall portion 72, respectively. .

図1に示すように、上流側73Aのガス導通穴71a,72aの内径と、下流側73Cのガス導通穴71c,72cの内径とは、何れも、側流側73B,73Dのガス導通穴71b,72b,71d,72dの内径よりも小さく設定されている。ここでは、上流側73Aのガス導通穴71a,72aと下流側73Cのガス導通穴71c,72cとが等しい内径d1を有するのに対して、側流側73B,73Dのガス導通穴71b,72b,71d,72dがその2倍の内径d2(d2=2d1)を有している。   As shown in FIG. 1, the inner diameters of the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A and the inner diameters of the gas conduction holes 71c and 72c on the downstream side 73C are both the gas conduction holes 71b on the side flow sides 73B and 73D. 72b, 71d, 72d are set smaller than the inner diameter. Here, the gas conduction holes 71a, 72a on the upstream side 73A and the gas conduction holes 71c, 72c on the downstream side 73C have the same inner diameter d1, whereas the gas conduction holes 71b, 72b on the side flow sides 73B, 73D, 71d and 72d have twice the inner diameter d2 (d2 = 2d1).

次に、インナ周壁部61のガス導通穴61a〜61fについて説明する。これらのガス導通穴61a〜61fは、何れも平面視形状が一様な略矩形であり、図2に示すように、センサ中心線Oに向かってインナ周壁部61の基部を貫通して形成されている。なお、これらのガス導通穴61a〜61fは、大径端壁部71のガス導通穴71a〜71dとの間に鍔状部65が位置するように、鍔状部65よりも基部側(排気通路の壁面側)に配置されている。また、インナ端壁部62のガス導通穴62aは、平面視形状が略円形であり、センサ中心線O上でインナ端壁部62を貫通して形成されている。   Next, the gas conduction holes 61a to 61f of the inner peripheral wall portion 61 will be described. Each of these gas conduction holes 61a to 61f is a substantially rectangular shape having a uniform plan view, and is formed through the base of the inner peripheral wall 61 toward the sensor center line O as shown in FIG. ing. Note that these gas conduction holes 61a to 61f are located on the base side (exhaust passage) from the flange 65 so that the flange 65 is positioned between the gas conduction holes 71a to 71d of the large-diameter end wall 71. On the wall side). Further, the gas conduction hole 62 a of the inner end wall portion 62 has a substantially circular shape in plan view, and is formed through the inner end wall portion 62 on the sensor center line O.

図3(b)は、ガス導通穴61a〜61f,62aの配置箇所を、それらの正面視形状を示すべく、それぞれ「□」,「○」のマークで模式的に示すインナカバー6の端面図(図2におけるA矢視図)である。図3(b)に示すように、ここではガス導通穴61a〜61fが、インナ周壁部61の周方向に沿って一定の間隔(すなわち、ここではセンサ中心線Oに対して60°毎の回転角)で配置されている。   FIG. 3 (b) is an end view of the inner cover 6 schematically showing the arrangement positions of the gas conduction holes 61a to 61f, 62a by marks “□” and “◯”, respectively, in order to show the shapes of the front views. It is (A arrow line view in FIG. 2). As shown in FIG. 3 (b), here, the gas conduction holes 61 a to 61 f are arranged at a constant interval along the circumferential direction of the inner peripheral wall portion 61 (that is, here, every 60 ° rotation with respect to the sensor center line O). Corners).

インナ周壁部61のガス導通穴61a〜61fの配置と、上述のアウタ周壁部73のガス導通穴71a〜71d,72a〜72dの配置とを比較すると、アウタ周壁部73の上流側73Aのガス導通穴71a,72aと対応する位置にインナ周壁部61のガス導通穴61aが配置され、アウタ周壁部73の下流側73Cのガス導通穴71c,72cと対応する位置にインナ周壁部61のガス導通穴61dが配置されている。また、アウタ周壁部73の一方の側流側73Bと対応する位置にインナ周壁部61のガス導通穴61b,61cが配置され、アウタ周壁部73の他方の側流側73Dと対応する位置にインナ周壁部61のガス導通穴61e,61fが配置されている。   Comparing the arrangement of the gas conduction holes 61a to 61f in the inner peripheral wall portion 61 with the arrangement of the gas conduction holes 71a to 71d and 72a to 72d in the outer peripheral wall portion 73 described above, the gas conduction on the upstream side 73A of the outer peripheral wall portion 73 will be described. The gas conduction hole 61a of the inner peripheral wall portion 61 is disposed at a position corresponding to the holes 71a and 72a, and the gas conduction hole of the inner peripheral wall portion 61 is located at a position corresponding to the gas conduction holes 71c and 72c on the downstream side 73C of the outer peripheral wall portion 73. 61d is arranged. In addition, gas conduction holes 61b and 61c of the inner peripheral wall portion 61 are arranged at a position corresponding to the one side flow side 73B of the outer peripheral wall portion 73, and an inner position at a position corresponding to the other side flow side 73D of the outer peripheral wall portion 73. Gas conduction holes 61e and 61f in the peripheral wall portion 61 are arranged.

[2.作用及び効果]
(1)上記のNOxセンサ1によれば、センサ素子3を覆うアウタカバー7に形成されたガス導通穴71a〜71d,72a〜72dのうち、排ガス流れ方向上流側73Aのガス導通穴71a,72aの内径d1が、排ガス流れ方向側流側73B,73Dのガス導通穴71b,72b,71d,72dの内径d\-2よりも小さく設定されているので、上流側73Aのガス導通穴71a,72aからセンサ素子3に流入する排ガスの流量(単位時間当たりの流量)を低減させることができる。この点については、シミュレーションを行なって確認しているので以下で説明する。これにより、排ガスによる熱の持ち去りを小さくすることができるため、センサ素子3が排ガスによって急激に冷やされてヒートクラックが生じることを防止できる。
[2. Action and Effect]
(1) According to the NOx sensor 1 described above, of the gas conduction holes 71a to 71d and 72a to 72d formed in the outer cover 7 that covers the sensor element 3, the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A in the exhaust gas flow direction. Since the inner diameter d1 is set smaller than the inner diameter d \ -2 of the gas conduction holes 71b, 72b, 71d, 72d on the exhaust gas flow direction side flow sides 73B, 73D, the gas conduction holes 71a, 72a on the upstream side 73A The flow rate (flow rate per unit time) of the exhaust gas flowing into the sensor element 3 can be reduced. Since this point has been confirmed by simulation, it will be described below. Thereby, since heat removal due to the exhaust gas can be reduced, it is possible to prevent the sensor element 3 from being rapidly cooled by the exhaust gas and causing heat cracks.

(2)また、上記のNOxセンサ1によれば、カバー5がインナカバー6とアウタカバー7とからなるため、排ガスはアウタカバー7のガス導通穴71a〜71d,72a〜72dとインナカバー6のガス導通穴61a〜61d,62aとの両方を通り抜けてからセンサ素子3に流入する。この点についても、シミュレーションを行なって確認しているので以下で説明する。これによって、排気通路8を流れる排ガスがセンサ素子3まで勢いよく直接的に流入することが抑制されるため、センサ素子3が排ガスによって急激に冷やされてヒートクラックが生じることを防止できる。   (2) Further, according to the NOx sensor 1 described above, since the cover 5 is composed of the inner cover 6 and the outer cover 7, the exhaust gas flows through the gas conduction holes 71 a to 71 d and 72 a to 72 d of the outer cover 7 and the inner cover 6. It flows into the sensor element 3 after passing through both of the holes 61a to 61d and 62a. This point is also confirmed by performing simulations, and will be described below. Thus, since the exhaust gas flowing through the exhaust passage 8 is suppressed from flowing into the sensor element 3 vigorously and directly, the sensor element 3 can be prevented from being rapidly cooled by the exhaust gas and causing heat cracks.

(3)また、上記のNOxセンサ1によれば、アウタカバー7の大径周壁部71と小径周壁部72との双方にガス導通穴71a〜71d,72a〜72dが形成されているため、センサ素子3に流入する排ガスの流量を確保することができ、NOxセンサ1の応答性を確保することができる。   (3) According to the NOx sensor 1 described above, since the gas conduction holes 71a to 71d and 72a to 72d are formed in both the large diameter peripheral wall portion 71 and the small diameter peripheral wall portion 72 of the outer cover 7, the sensor element 3 can ensure the flow rate of the exhaust gas flowing into the NO. 3, and can ensure the responsiveness of the NOx sensor 1.

[3.シミュレーション結果]
図5及び図6は、シミュレーションによって得られたものであり、排ガスの流量を示す模式的なコンター図である。このシミュレーションでは、図4に示す触媒下流路82における排ガス流れを想定し、境界条件として所定の流量及び温度の排ガスを触媒上流路81側から与え、触媒下流路82における排ガスの流量を計算した。この結果から確認された排ガスの流量の偏りを示すべく、図5及び図6では、計算した流量を複数のレベルに段階化し、これらを明度を分けて示している。ここでは、図面の便宜上、流量の段階分けを粗くして示している。
[3. simulation result]
5 and 6 are obtained by simulation and are schematic contour diagrams showing the flow rate of exhaust gas. In this simulation, an exhaust gas flow in the catalyst lower flow path 82 shown in FIG. 4 is assumed, exhaust gas having a predetermined flow rate and temperature is given as a boundary condition from the catalyst upper flow path 81 side, and the flow rate of the exhaust gas in the catalyst lower flow path 82 is calculated. In order to show the deviation of the flow rate of the exhaust gas confirmed from this result, in FIGS. 5 and 6, the calculated flow rate is stepped into a plurality of levels, and these are shown separately in lightness. Here, for the sake of convenience of the drawing, the flow rate is roughly shown.

図5は、上記実施形態に係る触媒下流路82の径方向中心及びNOxセンサ1のセンサ中心線Oを含む断面を示している。また、図6(a)は、モデル化した上記実施形態に係るNOxセンサ1の内部を示し、図6(b)は、比較例に係るNOxセンサ11の内部を示している。なお、図6は、センサ中心線Oを含み、排ガス流れ方向に対して平行な断面と垂直な断面との二断面を示しており、図中の色が濃い箇所は排ガスの流量が多いことを示している。   FIG. 5 shows a cross section including the radial center of the catalyst downstream flow path 82 and the sensor center line O of the NOx sensor 1 according to the above embodiment. FIG. 6A shows the inside of the modeled NOx sensor 1 according to the embodiment, and FIG. 6B shows the inside of the NOx sensor 11 according to the comparative example. FIG. 6 shows two cross sections including a sensor center line O and a cross section parallel to the exhaust gas flow direction and a cross section perpendicular to the exhaust gas flow direction. Show.

図6(b)に示すNOxセンサ11は、上記実施形態に係るNOxセンサ1に対して、アウタカバー7に形成されたガス導通穴71a〜71d,72a〜72dが、何れも等しい内径d2を有している点が異なっている。すなわち、比較例に係るNOxセンサ11は、上記実施形態に係るアウタカバー7に対応するアウタカバー17が、上記実施形態に係る大径周壁部71及び小径周壁部72にそれぞれ対応する大径周壁部171及び小径周壁部172を有し、これらには、それぞれ内径d2を有するガス導通穴171a〜171d,172a〜172dが形成されている。なお、比較例に係るNOxセンサ11は、上述のアウタカバー17以外の構成については上記実施形態に係るNOxセンサ1と共通であり、図6(b)中にはこれらの共通する部材に同じ符号を付している。   In the NOx sensor 11 shown in FIG. 6B, the gas conduction holes 71a to 71d and 72a to 72d formed in the outer cover 7 have the same inner diameter d2 as compared with the NOx sensor 1 according to the above embodiment. Is different. That is, in the NOx sensor 11 according to the comparative example, the outer cover 17 corresponding to the outer cover 7 according to the above embodiment has a large diameter peripheral wall portion 171 and a large diameter peripheral wall portion 171 corresponding to the large diameter peripheral wall portion 71 and the small diameter peripheral wall portion 72 according to the above embodiment, respectively. The small-diameter peripheral wall portion 172 has gas conduction holes 171a to 171d and 172a to 172d each having an inner diameter d2. The NOx sensor 11 according to the comparative example is common to the NOx sensor 1 according to the above embodiment except for the outer cover 17 described above. In FIG. 6B, the same reference numerals are given to these common members. It is attached.

図5に示すように、触媒下流路82の第1屈曲部82aでは、その屈曲した形状に応じて排ガス流れ方向が曲げられ、これによって直線部82cではNOxセンサ1の先端部付近に排ガスが集中することが分かる。つまり、NOxセンサ1が設置された箇所は、排ガスの流量が多い個所であり、通常このような個所では、排ガスによる熱の持ち去りが大きくなるためセンサ素子3にヒートクラックが生じてしまうおそれがある。しかし、この個所が十分に混合された排ガスが流通する箇所と一致するため、排ガスの状態を適正に検知するためには、この箇所にNOxセンサ1を設置することが好ましい。   As shown in FIG. 5, in the first bent portion 82a of the catalyst downstream flow path 82, the exhaust gas flow direction is bent in accordance with the bent shape, and in this way, the exhaust gas is concentrated near the tip of the NOx sensor 1 in the straight portion 82c. I understand that That is, the location where the NOx sensor 1 is installed is a location where the flow rate of the exhaust gas is large. Usually, in such a location, heat removal due to the exhaust gas becomes large, and thus there is a possibility that a heat crack may occur in the sensor element 3. is there. However, since this location coincides with a location where exhaust gas with sufficient mixing flows, it is preferable to install the NOx sensor 1 at this location in order to properly detect the state of the exhaust gas.

一方、NOxセンサ1の内部の流量に着目すると、図6(b)に示すように、比較例に係るNOxセンサ11では、センサ素子3とインナカバー6との間の空間に、部分的に色の濃い箇所があることから、センサ素子3に流入する排ガスの流量が部分的に多いことが分かる。特に、センサ素子3の基部の近傍では、排ガスの流量がかなり多い箇所がある。また、インナカバー6とアウタカバー17との間の空間では、略全域に亘って色が濃いことから、排気通路8からガス導通穴171a〜171d,172a〜172dを通じてアウタカバー17の内側に入り込む排ガスの流量も多いことが分かる。   On the other hand, when attention is paid to the flow rate inside the NOx sensor 1, as shown in FIG. 6B, in the NOx sensor 11 according to the comparative example, the space between the sensor element 3 and the inner cover 6 is partially colored. It can be seen that the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element 3 is partially high. In particular, in the vicinity of the base portion of the sensor element 3, there is a portion where the flow rate of exhaust gas is considerably large. Further, in the space between the inner cover 6 and the outer cover 17, the color is dark over substantially the entire area, so that the flow rate of exhaust gas that enters the outer cover 17 from the exhaust passage 8 through the gas conduction holes 171 a to 171 d and 172 a to 172 d. It can be seen that there are many.

これに対し、図6(a)に示すように、上記実施形態に係るNOxセンサ1では、センサ素子3とインナカバー6との間の空間が全体的に白色であり、センサ素子3の基部の近傍にも、NOxセンサ11で見られるような排ガスの流量がかなり多い箇所はなく、センサ素子3に流入する排ガスの流量が低減されていることが分かる。また、インナカバー6とアウタカバー7との間の空間では、NOxセンサ11に比べて色の薄い部分が多く、排気通路8からガス導通穴71a〜71d,72a〜72dを通じてアウタカバー7の内側に入り込む排ガスの流量も低減されていることが分かる。特に、大径周壁部71とインナ周壁部61との間の空間の基部側において、排ガスの流量が低減されている。   On the other hand, as shown in FIG. 6A, in the NOx sensor 1 according to the above embodiment, the space between the sensor element 3 and the inner cover 6 is entirely white, and the base of the sensor element 3 is There is no part where the flow rate of the exhaust gas as seen by the NOx sensor 11 is considerably large in the vicinity, and it can be seen that the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element 3 is reduced. Further, in the space between the inner cover 6 and the outer cover 7, there are many lighter colored portions than the NOx sensor 11, and the exhaust gas that enters the inner side of the outer cover 7 from the exhaust passage 8 through the gas conduction holes 71 a to 71 d and 72 a to 72 d. It can be seen that the flow rate is also reduced. In particular, the flow rate of the exhaust gas is reduced on the base side of the space between the large-diameter peripheral wall portion 71 and the inner peripheral wall portion 61.

図7は、シミュレーションによって得られたもので、図6(a)に対応する排ガス流れ方向を簡略化して示す模式図であり、図7(a)は排気通路8の長手方向に平行な断面を示し、図7(b)は排気通路8の長手方向に垂直な断面を示している。図7に示す白抜き矢印は、NOxセンサ1の内部における主要な排ガス流れ方向を示すものであり、排ガスの流れ方向はこの限りではなく、様々な方向へ向いた微細な流れが存在する。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the exhaust gas flow direction corresponding to FIG. 6A, obtained by simulation, and FIG. 7A shows a cross section parallel to the longitudinal direction of the exhaust passage 8. FIG. 7B shows a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the exhaust passage 8. The white arrow shown in FIG. 7 indicates the main exhaust gas flow direction inside the NOx sensor 1, and the exhaust gas flow direction is not limited to this, and there is a fine flow directed in various directions.

図7に示すように、排ガスは主に上流側73Aのガス導通穴71a,72a及び大径周壁部71の下流側73Cのガス導通穴71cからアウタカバー7の内側に流入し、小径周壁部72の下流側73Cのガス導通穴72c及び側流側73B,73Dのガス導通穴71b,72b,71d,72dからアウタカバー7の外側に流出することが分かる。   As shown in FIG. 7, the exhaust gas mainly flows into the outer cover 7 from the gas conduction holes 71 a and 72 a on the upstream side 73 </ b> A and the gas conduction holes 71 c on the downstream side 73 </ b> C of the large diameter peripheral wall portion 71. It can be seen that the gas flows out of the outer cover 7 from the gas conduction hole 72c on the downstream side 73C and the gas conduction holes 71b, 72b, 71d, 72d on the side flow sides 73B and 73D.

このうち、大径周壁部71の上流側73Aのガス導通穴71aから流入した排ガスは、図7(a)に示すように、鍔状部65にぶつかり、大径周壁部71とインナ周壁部61との間の空間を流れて、インナ周壁部61の下流側73Cのガス導通穴61dからインナカバー6の内側に流れ込んで、センサ素子3側に流れることが分かる。なお、排ガスが流れ方向に逆らって大径周壁部71の下流側73Cのガス導通穴71cから大径周壁部71の内側に流入するのは、上記のようにインナ周壁部61の下流側73Cのガス導通穴61dからインナカバー6の内側に排ガスが流れ込むことによって、大径周壁部71とインナ周壁部61との間の空間の下流側73Cで圧力が低下するためと考えられる。   Among these, the exhaust gas flowing in from the gas conduction hole 71a on the upstream side 73A of the large-diameter peripheral wall portion 71 collides with the bowl-shaped portion 65 as shown in FIG. 7A, and the large-diameter peripheral wall portion 71 and the inner peripheral wall portion 61. It can be seen that the gas flows from the gas conduction hole 61d on the downstream side 73C of the inner peripheral wall portion 61 to the inside of the inner cover 6 and flows to the sensor element 3 side. The exhaust gas flows into the inside of the large-diameter peripheral wall portion 71 from the gas conduction hole 71c on the downstream side 73C of the large-diameter peripheral wall portion 71 against the flow direction, as described above, on the downstream side 73C of the inner peripheral wall portion 61. This is probably because the exhaust gas flows into the inner cover 6 from the gas conduction hole 61d, whereby the pressure decreases on the downstream side 73C of the space between the large-diameter peripheral wall portion 71 and the inner peripheral wall portion 61.

また、図7(b)中に破線矢印で示すように、排ガスはインナ周壁部61の側流側73B,73Dのガス導通穴61b,61c,61e,61fからも同様にセンサ素子3に向かって流れるものと考えられる。さらに、主要な流れではないが、インナ端壁部62のガス導通穴62aからインナカバー6の内側に向かって流れる排ガスの流れも存在するものと考えられる。   Further, as indicated by broken line arrows in FIG. 7B, the exhaust gas is also directed toward the sensor element 3 from the gas conduction holes 61b, 61c, 61e, 61f on the side flow sides 73B, 73D of the inner peripheral wall 61. It is thought to flow. Furthermore, although it is not a main flow, it is considered that there is also a flow of exhaust gas flowing from the gas conduction hole 62a of the inner end wall portion 62 toward the inner side of the inner cover 6.

このようにしてインナカバー6の内側に流れ込んだ排ガスは、センサ素子3の周囲をインナ端壁部62側に向かって流れ、主にインナ端壁部62のガス導通穴62aを通ってインナカバー6の外側に流れ出ることが分かる。また、図7(a)に示すように、インナカバー6の内側に流れ込んだ排ガスの一部は、上流側73Aのガス導通穴61aから、相対的に低圧となる上流側73Aの基部側の空間にも流れ出る。排ガスは、このようにインナカバー6の内側を流れるときにセンサ素子3に流入しうるため、インナカバー6の内側における排ガスの流量が多いと、センサ素子3に流入する排ガスの流量も多くなるものと推測できる。   The exhaust gas flowing into the inner cover 6 in this way flows around the sensor element 3 toward the inner end wall portion 62 side, and mainly passes through the gas conduction hole 62a of the inner end wall portion 62 to become the inner cover 6. It can be seen that it flows out of. Further, as shown in FIG. 7A, a part of the exhaust gas flowing into the inner cover 6 is a space on the base side of the upstream side 73A that is relatively low pressure from the gas conduction hole 61a on the upstream side 73A. Also flows out. Since the exhaust gas can flow into the sensor element 3 when flowing inside the inner cover 6 in this way, if the flow rate of the exhaust gas inside the inner cover 6 is large, the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element 3 also increases. Can be guessed.

上記実施形態に係るNOxセンサ1では、上述のように、上流側73Aのガス導通穴71a,72aの内径d1が、側流側73B,73Dのガス導通穴71b,72b,71d,72dの内径d2よりも小さく設定されているため、上流側73Aのガス導通穴71a,72aを通じてアウタカバー7の内側に流入する排ガスの流量を低減することができ、これによってインナカバー6の内側に流入する排ガスの流量も低減することができるため、センサ素子3に流入する排ガスの流量を低減することができる。   In the NOx sensor 1 according to the above embodiment, as described above, the inner diameter d1 of the gas conduction holes 71a, 72a on the upstream side 73A is the inner diameter d2 of the gas conduction holes 71b, 72b, 71d, 72d on the side flow sides 73B, 73D. Therefore, the flow rate of exhaust gas flowing into the inner side of the outer cover 7 through the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A can be reduced, whereby the flow rate of exhaust gas flowing into the inner side of the inner cover 6 is reduced. Therefore, the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element 3 can be reduced.

このように、上記実施形態に係るNOxセンサ1によれば、センサ素子3に流入する排ガスの流量を低減させることができるため、図5に示すように、十分に混合された排ガスが流通する箇所と排ガスの流量が多い個所とが一致した場合であっても、排ガスの状態を適正に検知しながらセンサ素子3にヒートクラックが生じることを防止することができる。   As described above, according to the NOx sensor 1 according to the above embodiment, the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element 3 can be reduced. Therefore, as shown in FIG. Even if the location where the flow rate of the exhaust gas is large coincides, it is possible to prevent heat cracks from occurring in the sensor element 3 while properly detecting the state of the exhaust gas.

なお、上記実施形態に係るNOxセンサ1と比較例に係るNOxセンサ11とでは、センサ内部における主要な排ガス流れ方向に差が生じない。このため、NOxセンサ1は、NOxセンサ11と比較して、上述のようにセンサ素子3に流入する排ガスの流量を低減させながら、NOxセンサ11と同様にセンサ素子3に対して確実に排ガスを流れ込ませることができる。したがって、上記実施形態に係るNOxセンサ1によれば、NOxセンサ11と同等の検知性を得ることができる。   In addition, the NOx sensor 1 according to the above embodiment and the NOx sensor 11 according to the comparative example have no difference in the main exhaust gas flow direction inside the sensor. For this reason, compared with the NOx sensor 11, the NOx sensor 1 reliably emits exhaust gas to the sensor element 3 in the same manner as the NOx sensor 11 while reducing the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element 3 as described above. It can be made to flow. Therefore, according to the NOx sensor 1 according to the above embodiment, the same detectability as that of the NOx sensor 11 can be obtained.

[4.その他]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上記に示したガス導通穴の形状,個数,配置は一例であり、上記のものに限定されない。例えば、アウタ周壁部73に形成されるガス導通穴71a〜71d,72a〜72d及びインナ周壁部61に形成されるガス導通穴61a〜61fのそれぞれの配置間隔は、周方向に沿って均等でなくてもよい。また、アウタ周壁部73の上流側73Aのガス導通穴71a,72a及び下流側73Cのガス導通穴71c,72cが形成される位置は、アウタ周壁部73のそれぞれ最上流点や最下流点でなくてもよい。また、アウタ周壁部73に形成されるガス導通穴71a〜71d,72a〜72dの具体的な個数は任意である。
[4. Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
The shape, number, and arrangement of the gas conduction holes shown above are examples, and are not limited to the above. For example, the arrangement intervals of the gas conduction holes 71a to 71d and 72a to 72d formed in the outer peripheral wall portion 73 and the gas conduction holes 61a to 61f formed in the inner peripheral wall portion 61 are not uniform along the circumferential direction. May be. Further, the positions where the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A and the gas conduction holes 71c and 72c on the downstream side 73C are formed are not the most upstream point and the most downstream point of the outer circumferential wall part 73, respectively. May be. Further, the specific number of the gas conduction holes 71a to 71d and 72a to 72d formed in the outer peripheral wall portion 73 is arbitrary.

また、各ガス導通穴71a〜71d,72a〜72d,61a〜61f,62aの大きさは、上記のものに限定されない。少なくとも、上流側73Aのガス導通穴71a,72aの内径d1が、側流側73B,73Dのガス導通穴71b,72b,71d,72dの内径d2よりも小さく設定されていれば、上述のように上流側73Aのガス導通穴71a,72aから流入する排ガスの流量を低減できるため、ヒートクラックの発生を防止できる。   Moreover, the magnitude | size of each gas conduction | electrical_connection hole 71a-71d, 72a-72d, 61a-61f, 62a is not limited to said thing. As long as the inner diameter d1 of the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A is set smaller than the inner diameter d2 of the gas conduction holes 71b, 72b, 71d and 72d on the side flow sides 73B and 73D, as described above. Since the flow rate of the exhaust gas flowing from the gas conduction holes 71a and 72a on the upstream side 73A can be reduced, the occurrence of heat cracks can be prevented.

また、アウタ周壁部73の下流側73Cのガス導通穴71c,72cの内径は、側流側73B,73Dのガス導通穴71b,72b,71d,72dの内径d2よりも小さく設定されていなくてもよいが、上記のように小さく設定されていれば、センサ素子3に流入する排ガスの流量をより低減することができるため、センサ素子3のヒートクラックを防止するのにより効果的である。   Further, the inner diameters of the gas conduction holes 71c, 72c on the downstream side 73C of the outer peripheral wall 73 may not be set smaller than the inner diameter d2 of the gas conduction holes 71b, 72b, 71d, 72d on the side flow sides 73B, 73D. However, if it is set to be small as described above, the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element 3 can be further reduced, which is more effective in preventing heat cracks in the sensor element 3.

また、上記に示したカバー5の構造は一例であり、例えばセンサ素子3が比較的低温に加熱されるものの場合には、インナカバー6を省略してもよいし、上記の鍔状部65を省略して、上流側73Aのガス導通穴71aから大径周壁部71の内側に流入した排ガスが、インナ周壁部61のガス導通穴61aに向かって直接的に流れるようにしてもよい。また、アウタカバー7及びインナカバー6の各形状も上記のものに限定されない。例えばアウタカバー7は、上述の大径周壁部71と小径周壁部72とによって段状に形成されるものではなく、一様な径を有する円筒状の周壁部と、この先端部の端壁部とによって形成されるものであってもよい。   Moreover, the structure of the cover 5 shown above is an example. For example, in the case where the sensor element 3 is heated to a relatively low temperature, the inner cover 6 may be omitted, or the above-described hook-shaped portion 65 may be provided. Omitted, the exhaust gas that has flowed into the large-diameter peripheral wall 71 from the gas communication hole 71 a on the upstream side 73 </ b> A may flow directly toward the gas communication hole 61 a of the inner peripheral wall 61. Further, the shapes of the outer cover 7 and the inner cover 6 are not limited to those described above. For example, the outer cover 7 is not formed in a step shape by the large-diameter peripheral wall portion 71 and the small-diameter peripheral wall portion 72 described above, but a cylindrical peripheral wall portion having a uniform diameter, and an end wall portion of the tip portion, It may be formed by.

なお、カバー5の構造と、センサ内部(カバー5の内側部分)における排ガスの流れ方向とは関連するものと考えられるため、ガス導通穴は、カバー5の構造に応じて、センサ素子3に排ガスが確実に流入しうるような配置に設定されることが好ましい。上記実施形態に例示したようにカバー5が二重構造である場合、アウタカバー7だけでなく、インナカバー6にもガス導通穴を形成し、排ガスをセンサ素子3に流入させるための流路を確保する必要がある。   Since the structure of the cover 5 and the flow direction of the exhaust gas inside the sensor (the inner part of the cover 5) are considered to be related, the gas conduction hole is provided in the sensor element 3 according to the structure of the cover 5. It is preferable to set the arrangement so that the gas can surely flow in. When the cover 5 has a double structure as exemplified in the above embodiment, a gas conduction hole is formed not only in the outer cover 7 but also in the inner cover 6 to secure a flow path for allowing exhaust gas to flow into the sensor element 3. There is a need to.

また、上記に示した排気通路8の構成は一例であり、排気通路8は、例えば複数の排ガス浄化装置を備えていてもよいし、SCR装置9の替わりに他の排ガス浄化装置を備えていてもよい。また、上記にはディーゼルエンジンを駆動源とする車両の排気通路を例示したが、本排ガスセンサが設置される対象はこれに限定されない。
また、触媒下流路82やケーシング91の形状は任意であり、例えば触媒下流路82は上記のように屈曲した形状でなくてもよい。
Moreover, the structure of the exhaust passage 8 shown above is an example, and the exhaust passage 8 may include, for example, a plurality of exhaust gas purification devices, or may include other exhaust gas purification devices instead of the SCR device 9. Also good. Moreover, although the exhaust passage of the vehicle which uses a diesel engine as a drive source was illustrated above, the object in which this exhaust gas sensor is installed is not limited to this.
Moreover, the shape of the catalyst downstream flow path 82 and the casing 91 is arbitrary. For example, the catalyst downstream flow path 82 does not have to be bent as described above.

また、本排ガスセンサの設置位置も上記のものに限定されず、本排ガスセンサは例えば上記の触媒下流路82における第1屈曲部82aに設置されてもよい。また、上記実施形態では、本排ガスセンサを排ガス浄化装置の下流に設置したものを例示したが、本排ガスセンサは、排ガス浄化装置の上流に設置してもよい。   Further, the installation position of the exhaust gas sensor is not limited to the above, and the exhaust gas sensor may be installed, for example, in the first bent portion 82a in the catalyst lower flow path 82 described above. In the above embodiment, the exhaust gas sensor is installed downstream of the exhaust gas purification device. However, the exhaust gas sensor may be installed upstream of the exhaust gas purification device.

例えば、上記のSCR装置9の上流の触媒上流路81にNOxセンサ1を設置し、SCR装置9に流入する前の排ガスのNOx量を検知して、この検知情報に基づいて尿素の噴射量を制御してもよい。この場合も、排ガスが十分に混合されて、排ガス状態に偏りのないようになる箇所にNOxセンサ1を設置することが好ましいが、触媒上流路81において、この十分に混合された排ガスが流通する箇所が、排ガスの流量が多い個所と一致してしまっても、上記のNOxセンサ1によれば、上述のように排ガスの状態を適正に検知しながらヒートクラックの発生を防止することができる。   For example, the NOx sensor 1 is installed in the upstream catalyst flow path 81 upstream of the SCR device 9 to detect the NOx amount of the exhaust gas before flowing into the SCR device 9, and the urea injection amount is determined based on this detection information. You may control. Also in this case, it is preferable to install the NOx sensor 1 at a location where the exhaust gas is sufficiently mixed so that the exhaust gas state is not biased, but the sufficiently mixed exhaust gas circulates in the catalyst upper flow path 81. Even if the location coincides with a location where the flow rate of exhaust gas is large, the above-described NOx sensor 1 can prevent the occurrence of heat cracks while properly detecting the state of exhaust gas as described above.

なお、上記には排ガスセンサとしてNOxセンサを例示したが、本排ガスセンサは例えば酸素センサなど他の排ガスセンサであってもよい。この場合も、上述のように排ガス流れ方向上流側のガス導通穴からセンサ素子に流入する排ガスの流量を低減させることにより、排ガスによる熱の持ち去りを小さくすることができるため、センサ素子にヒートクラックが生じることを防止することができる。   In the above, a NOx sensor is exemplified as the exhaust gas sensor, but the exhaust gas sensor may be another exhaust gas sensor such as an oxygen sensor. In this case as well, heat removal due to the exhaust gas can be reduced by reducing the flow rate of the exhaust gas flowing into the sensor element from the gas conduction hole upstream in the exhaust gas flow direction as described above. It can prevent that a crack arises.

1 NOxセンサ(排ガスセンサ)
3 センサ素子
5 カバー
6 インナカバー
61 インナ周壁部
61a〜61f ガス導通穴
62 インナ端壁部
62a ガス導通穴
7 アウタカバー
71 大径周壁部(先端側円筒状周壁部)
71a〜71d ガス導通穴
72 小径周壁部(基端側円筒状周壁部)
72a〜72d ガス導通穴
73 アウタ周壁部(円筒状周壁部)
73A 上流側
73B,73D 側流側
73C 下流側
75 アウタ端壁部(端壁部)
8 排気通路
9 SCR装置(排ガス浄化装置)
1 NOx sensor (exhaust gas sensor)
3 Sensor element 5 Cover 6 Inner cover 61 Inner peripheral wall
61a-61f Gas conduction hole
62 Inner end wall
62a Gas conduction hole
7 Outer cover 71 Large-diameter peripheral wall (tip-side cylindrical peripheral wall)
71a-71d Gas conduction hole 72 Small-diameter peripheral wall part (base end side cylindrical peripheral wall part)
72a-72d Gas conduction hole 73 Outer peripheral wall part (cylindrical peripheral wall part)
73A Upstream side 73B, 73D Side flow side 73C Downstream side 75 Outer end wall (end wall)
8 Exhaust passage 9 SCR device (exhaust gas purification device)

Claims (1)

排気通路の壁面から突設され、センサ素子と、前記センサ素子を覆うカバーとを有する排ガスセンサであって、
前記カバーは、複数のガス導通穴が形成された円筒状周壁部と、前記円筒状周壁部の先端部の端壁部とを有し、
前記ガス導通穴は、前記円筒状周壁部の排ガス流れ方向上流側及び下流側と側流側とにそれぞれ形成され、
前記排ガス流れ方向上流側のガス導通穴の内径は、前記排ガス流れ方向側流側のガス導通穴の内径よりも小さく設定されている
ことを特徴とする、排ガスセンサ。
An exhaust gas sensor that protrudes from the wall surface of the exhaust passage and has a sensor element and a cover that covers the sensor element,
The cover has a cylindrical peripheral wall portion in which a plurality of gas conduction holes are formed, and an end wall portion at a tip portion of the cylindrical peripheral wall portion,
The gas conduction holes are respectively formed on the upstream and downstream sides of the cylindrical peripheral wall portion in the exhaust gas flow direction and on the side flow side,
An exhaust gas sensor, wherein an inner diameter of the gas conduction hole on the upstream side in the exhaust gas flow direction is set smaller than an inner diameter of the gas conduction hole on the upstream side in the exhaust gas flow direction.
JP2013210987A 2013-10-08 2013-10-08 Exhaust gas sensor Pending JP2015075367A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013210987A JP2015075367A (en) 2013-10-08 2013-10-08 Exhaust gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013210987A JP2015075367A (en) 2013-10-08 2013-10-08 Exhaust gas sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015075367A true JP2015075367A (en) 2015-04-20

Family

ID=53000335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013210987A Pending JP2015075367A (en) 2013-10-08 2013-10-08 Exhaust gas sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015075367A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5349715B1 (en) Reducing agent aqueous solution mixing device and exhaust gas aftertreatment device having the same
JP2008046102A (en) Gas sensor
JP5098539B2 (en) Gas sensor mounting structure
JP2009025076A (en) Gas sensor
RU2660760C2 (en) Sensor device and measuring device for determining exhaust gas temperature of internal combustion engine
JP2012047109A (en) Exhaust gas purification apparatus
JP2009127511A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP5983517B2 (en) Engine exhaust pipe structure with catalyst
JP2008026237A (en) Attachment structure of gas sensor
JP5494068B2 (en) Engine exhaust system
JP2015075015A (en) Casing structure for exhaust emission control device
JP2008051006A (en) Exhaust pipe structure
JP5849986B2 (en) Engine exhaust pipe structure with catalyst
JP2019101018A (en) Sensor device
JP2015075367A (en) Exhaust gas sensor
JP2018168805A (en) Exhaust emission control device
JP6251584B2 (en) Exhaust heat recovery unit
JP2015075368A (en) Installation part structure of exhaust gas sensor
JP2015055227A (en) Attachment structure of exhaust gas sensor
KR102324438B1 (en) Cover for exhaust gas sensor
JP5180656B2 (en) Engine exhaust purification system
JP2007162570A (en) Heat shield plate structure for exhaust gas cleaning catalyst
JP6814268B1 (en) Exhaust gas treatment device
JP6538334B2 (en) Exhaust purification system
WO2016009929A1 (en) Gas sensor