JP4938588B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
次に、上述のガスセンサにおいては、請求項3に記載のように、外側筒状部材は、外側底壁において、内側筒状部材を挿通するための挿通孔を備えており、内側筒状部材は、挿通孔に挿通されるとともに、少なくとも内側底壁が外側筒状部材の外部に配置される、という構成を採ることができる。
さらに、このような構成のプロテクタは、内側筒状部材よりも外側筒状部材の軸線方向寸法が小さくなるため、内側筒状部材よりも外側筒状部材の軸線方向寸法が大きい構成に比べて、プロテクタ全体としての体積を縮小できる。これにより、ガスセンサ全体としても小型化を図ることができる。
次に、上述のガスセンサにおいては、請求項6に記載のように、外側筒状部材は、外壁ガス流通口の端部から内側に向けて延設される外側ガイド体を備える、という構成を採ることができる。
次に、上述のガスセンサにおいては、請求項7に記載のように、内側筒状部材は、内壁ガス流通口の端部から内側に向けて延設される内側ガイド体を備える、という構成を採ることができる。
次に、上述のガスセンサにおいては、請求項8に記載のように、複数の内壁ガス流通口のうち少なくとも1つの内壁ガス流通口は、外壁ガス流通口とガス接触部とを結ぶ直線上に配置される、という構成を採ることができる。
なお、以下に示す実施形態では、ガスセンサの一種であって、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガスを検出するガス検出素子(ガスセンサ素子)が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される全領域空燃比センサ2(以下、空燃比センサ2ともいう)について説明する。
(1)空燃比センサ全体の構成
図1は、本発明を適用した実施形態の空燃比センサ2の全体構成を示す断面図である。
ハウジング38は、軸線方向に貫通する貫通孔54を有し、貫通孔54の径方向内側に突出する棚部52を有する略筒状形状に構成されている。また、ハウジング38は、検出部8を貫通孔54の先端側外部に配置し、電極端子部30,31,32,34,36を貫通孔54の後端側外部に配置する状態で貫通孔54に挿通されたガス検出素子4を保持するよう構成されている。さらに、棚部52は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。
ガス検出素子4は、軸線方向に延びる板状形状に形成された素子部と、同じく軸線方向に延びる板状形状に形成されたヒータとが積層されて、長方形状の軸断面を有する板状形状に形成されている。なお、空燃比センサ2として用いられるガス検出素子4は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略する。
(2)プロテクタ42の構成
次に、プロテクタ42は、複数のガス流通口を有する有底筒状に形成されており、ガス検出素子4の突出部分を覆う状態で、ハウジング38の先端側(図1における下方)外周に溶接等によって取り付けられている。
内側筒状部材91は、外側側壁82の内部に配置される筒状の内側側壁92を有するともに、内側側壁92の先端側に設けられる内側底壁93を有して構成される。また、内側筒状部材91は、内側側壁92に複数(本実施形態では、8個)の内壁ガス流通口94を備えて構成される。
内壁ガス流通口94は、内側側壁92のうち側壁本体部97において、周方向にわたり複数箇所に形成されている。また、内壁ガス流通口94は、内側側壁92における断面形状として、直径寸法がD1の円形状に形成されている。さらに、内壁ガス流通口94は、軸線方向における形成位置が外壁ガス流通口84よりも先端側に設定されている。
(3)実施形態の効果
以上説明したように、空燃比センサ2は、外壁ガス流通口84および内壁ガス流通口94の軸線方向における形成位置がそれぞれ異なっており、外側筒状部材81のガス流通口と内側筒状部材91のガス流通口とが互いに重ならないため、水滴などの異物がガス検出素子4に到達し難い構成である。
また、空燃比センサ2においては、内側筒状部材91は、外側筒状部材81の挿通孔86に挿通されるとともに、少なくとも内側底壁93が外側筒状部材81の外部に配置される構成である。
さらに、このような構成のプロテクタ42は、内側筒状部材91の軸線方向寸法よりも外側筒状部材81の軸線方向寸法が小さくなるため、内側筒状部材91よりも外側筒状部材81の軸線方向寸法が大きい構成に比べて、プロテクタ全体としての体積を縮小できる。これにより、本実施形態の空燃比センサ2は、ガスセンサ全体としても小型化を図ることができる。
(4)第2実施形態
次に、第2実施形態として、上記実施形態(以下、第1実施形態ともいう)の全領域空燃比センサ2と比べて、内壁ガス流通口の開口面積が大きく形成された第2内側筒状部材191を備えて構成される第2空燃比センサ102について説明する。
図2に示すように、第2プロテクタ142は、複数のガス流通口を有する有底筒状に形成されており、ガス検出素子4の突出部分を覆う状態で、ハウジング38の先端側外周に溶接等によって取り付けられている。
第2内壁ガス流通口194は、第2内側側壁192のうち側壁本体部197において、周方向にわたり複数箇所に形成されている。また、第2内壁ガス流通口194は、第2内側側壁192における断面形状として、直径寸法がD2の円形状に形成されている。さらに、第2内壁ガス流通口194は、軸線方向において、外壁ガス流通口84よりも後端側に形成されている。
(5)第3実施形態
次に、第3実施形態として、外側ガイド体を有する第3プロテクタ242を備えて構成される第3空燃比センサ202について説明する。
図3に示すように、第3プロテクタ242は、複数のガス流通口を有する有底筒状に形成されており、ガス検出素子4の突出部分を覆う状態で、ハウジング38の先端側外周に溶接等によって取り付けられている。
(6)第4実施形態
次に、第4実施形態として、外側ガイド体および内側ガイド体を有する第4プロテクタ342を備えて構成される第4空燃比センサ302について説明する。
図4に示すように、第4プロテクタ342は、複数のガス流通口を有する有底筒状に形成されており、ガス検出素子4の突出部分を覆う状態で、ハウジング38の先端側外周に溶接等によって取り付けられている。
第3内壁ガス流通口294は、第3内側側壁292のうち側壁本体部297において、周方向にわたり複数箇所に形成されている。また、第3内壁ガス流通口294は、第3内側側壁292における断面形状が四角形状に形成されている。さらに、第3内壁ガス流通口294は、軸線方向において、第2外壁ガス流通口184よりも先端側に形成されている。
(7)実施形態の効果の確認
上述した各実施形態の効果を確認するために、被測定ガス中の特定ガス成分を検出する応答速度試験と、被水によるガス検出素子の耐性を確認する被水耐性試験とを行った。
比較用プロテクタ43は、二重構造であり、軸線方向における後端側から先端側にかけて、外側ガス挿通孔45,ガス検出素子4の検出部8,内側ガス挿通孔47がこの順に配置されている。
図6の試験結果は、横軸がガスバーナによる燃焼ガスの噴射経過時間であり、切換時間を0秒として表しており、縦軸がガス成分を検出したセンサ出力値である。
被水耐性試験は、ガスセンサを内径50[mm]の排気管内に突き出すように取り付け、次いで、図8に示すように、この排気管内において、水滴73をガスセンサに向けてノズル70から0.2[MPa]の噴射圧で噴射するとともに、流速3.0[m/sec]で5秒間送風した後に5秒間停止することを3回繰り返して行った。また、この際、ガスセンサの軸Zに対し、20度傾けて水蒸気を噴射した。ここで、ガスセンサは通常測定状況、即ちヒータを加熱した状況で試験を行った。
(9)他の実施形態
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されることはない。
また、ガス検出素子は、板型形状の素子に限られることはなく、プロテクタにより保護される用途に用いられるガス検出素子であれば任意の形状を採ることができる。
Claims (8)
- 後端側から先端側にかけて軸線方向に延びると共に、先端部に被測定ガスに接触させるガス接触部を有するガス検出素子と、
前記ガス接触部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲むハウジングと、
前記ガス検出素子の前記ガス接触部を覆うように、前記ハウジングに固定させた有底筒状のプロテクタと、
を備えたガスセンサであって、
前記プロテクタは、
筒状の外側側壁を有するともに前記外側側壁の先端側に設けられる外側底壁を有してなる有底筒状の外側筒状部材と、
前記外側側壁の内部に少なくとも一部が配置される筒状の内側側壁を有するともに、前記内側側壁の先端側に設けられる内側底壁を有してなる有底筒状の内側筒状部材と、
を備えており、
前記外側筒状部材は、前記被測定ガスを内部に導入するための複数の外壁ガス流通口を前記外側側壁に備えており、
前記内側筒状部材は、前記外側筒状部材の内部に導入された前記被測定ガスを内部に導入するための複数の内壁ガス流通口を前記内側側壁に備えており、
全ての前記外壁ガス流通口、全ての前記内壁ガス流通口、前記ガス検出素子の前記ガス接触部は、前記軸線方向における後端側から先端側にかけてこの順に配置されており、
前記軸線方向における全ての前記外壁ガス流通口の形成領域は、全ての前記内壁ガス流通口の形成領域とは重ならず、
前記軸線方向における前記外壁ガス流通口の形成領域と前記内壁ガス流通口の形成領域との最短の間隔寸法は、前記軸線方向に対する垂直方向における前記外側側壁と前記内側側壁との間隔寸法よりも小さいこと、
を特徴とするガスセンサ。 - 前記内側筒状部材は、前記内側底壁において、前記被測定ガスを外部に排出するための内側底壁流通口を備えること、
を特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。 - 前記外側筒状部材は、前記外側底壁において、前記内側筒状部材を挿通するための挿通孔を備えており、
前記内側筒状部材は、前記挿通孔に挿通されるとともに、少なくとも前記内側底壁が前記外側筒状部材の外部に配置されること、
を特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ。 - 前記軸線方向における前記内壁ガス流通口の形成領域は、前記ガス接触部の形成領域と重ならないこと、
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガスセンサ。 - 前記軸線方向における前記内壁ガス流通口の形成領域と前記ガス接触部の形成領域との間隔寸法は、前記軸線方向に対する垂直方向における前記内側側壁と前記ガス接触部との間隔寸法よりも小さいこと、
を特徴とする請求項4に記載のガスセンサ。 - 前記外側筒状部材は、前記外壁ガス流通口の端部から内側に向けて延設される外側ガイド体を備えること、
を特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガスセンサ。 - 前記内側筒状部材は、前記内壁ガス流通口の端部から内側に向けて延設される内側ガイド体を備えること、
を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガスセンサ。 - 前記複数のうち少なくとも1つの内壁ガス流通口は、前記外壁ガス流通口と前記ガス接触部とを結ぶ直線上に配置されること、
を特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のガスセンサ。
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