JPH0130103B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、板状素子を有するガスセンサのル
ーバの形状に関する。

（従来の技術） 板状のガス検知素子を有するガスセンサが提案
されているが、まず第１図を用いて、その素子の
一例として膜構造型酸素センサ素子部１の構造と
作動原理を説明する。

上部アルミナ基板２と下部アルミナ基板３との
間に、白金線ヒータ４が埋め込まれている。上部
アルミナ基板２の上には、内側白金電極５、固体
電解質６、排出ガス側白金電極７とが厚膜状（厚
さ約５〜40μ）に順次重ね合わされて形成されて
いる。そして、これらの基板２および３と素子
５、６、７は、その周囲を保護層８によつて、被
覆されている。

また、白金電極５、７には、各々リード線９、
１０が接続しており、白金線ヒータ４にも、通電
するための２本のリード線が接続している。ヒー
タ４の一方のリード線とリード線１０とは、内部
で接続されてアース側共通線として取り出されて
いる。ヒータ４の他方のリード線は、リード線１
１として外部に取り出される。したがつて、リー
ド線９、１０がセンサ端子としてセンサの信号を
取り出す端子系を構成し、一方リード線１０、１
１がヒータ端子としてヒータに通電する端子系を
構成する。

以上のような構成をもつ、酸素センサ１は、内
側白金電極５付近に存在する酸素の濃度と排出ガ
ス側白金電極７付近に存在する酸素の濃度との比
率に応じて出力端子であるリード線９、１０間に
起電力を発生する。

ところで、周囲の保護層８は、気体分子が支障
なく通過しうる程度の孔を無数に有しており、こ
のためこのセンサ１を排出ガス中に曝すと、排出
ガス側白金電極７付近には、排出ガスが導入され
る。したがつて、内側白金電極５付近の酸素濃度
を基準値として、一定に保つようにすれば排出ガ
ス中の酸素濃度に応じた起電力が得られ、その酸
素濃度を検出できる。

第２図ａ，ｂには、板状素子１を有するガスセ
ンサ１２の構造を示している。第２図ａに於て、
排気の流入する所定の孔１３を備えた筒状のルー
バ１４内に、前記のような構造の板状の膜構造型
酸素センサ素子部１が内蔵されている。その素子
部１からは、ヒータ用リード線１１、センサ用リ
ード線９、およびアース用リード線１０が引き出
されて、ホルダ１５内のアルミナ絶縁筒１６と、
これに連なるテフロン絶縁筒（図示せず）を通つ
て外部に配線されている。そして、図中のＢ−Ｂ
線より左の先端部分が排気マニホールドに挿入さ
れる。

第２図ｂは、ルーバ１４の孔１３と、酸素セン
サ素子部１の位置関係を示したものであるが、図
示のように孔１３は等間隔に例えば６ケ所開けて
あり、排気が直接酸素センサ素子部１に当たるよ
うに配置してある。従つて、排気ガスの流れは、
円周方向等間隔に開けた孔１３より円筒状のルー
バ１４に入り、直ぐにセンサ素子部１に当たる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記センサ素子部１は流れに対
して方向性のある板状の形状であるため、その付
近における排気ガスの混合の仕方はセンサ素子部
１の向きにより変化する。

そのため、上記のような膜構造酸素センサ１２
を使つて、第３図のようなエンジンの空燃比制御
システムを構成した場合には、そのセンサ素子部
１の排気ガスの流れに対する方向によつて酸素濃
度検出値が異なり、フイードバツク制御される空
燃比が異なるという問題点があつた。

第４図に、センサ素子部１の取付方向に対する
フイードバツク制御空燃比の実測値例を示す。理
論空燃比を目標値とした場合に、イの様に排気の
流れの方向に対して、素子部を対向させると、実
際の制御結果は、理論空燃比よりも薄目に制御さ
れてしまうことを示す。

なお、第３図において、２１はエンジン、２２
は吸気マニホールド、２３はエアクリーナ、１７
は排気マニホールドを示し、燃料噴射弁２０は制
御回路１９からの噴射信号により、吸入空気量に
対応して燃料を噴射する。

排気マニホールド１７に設けた酸素センサ１２
は、排気中の酸素濃度を検出して制御回路１９へ
フイードバツクする。排気中の酸素濃度は混合気
の空燃比と密接なる相関関係をもち、したがつて
この検出値により燃料噴射弁２０からの燃料噴射
量を修正して、三元触媒１８が最も効率よく作動
する理論空燃比の混合気が得られるようにするの
である。

この発明は、このような従来の問題点を解消す
るためになされたもので、被検ガスの流れに対す
る方向性をなくしたガスセンサを提供することを
目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、被検ガ
スが流入する筒状のルーバ内に板状の膜型センサ
素子部を配置したガスセンサにおいて、ルーバの
内外を連通してガスを流入させるルーバ連通孔
を、センサ素子部の先端とルーバの先端との間に
位置して設けると共に、ルーバ連通孔の位置をセ
ンサ素子部先端から軸方向に所定距離だけ離して
設けると共に、ルーバ連通孔をセンサ素子部の軸
線に対して略垂直な方向に切り欠いた形状のスリ
ツトで形成した。

（作用） 上記構成においては、センサ素子部に対して被
検ガスが直接的に接触することがなく、特に連通
孔がスリツトで形成されていてルーバ内部に回り
込むガスの量が正確に計量されること、及び連通
孔の開口部をエツジで生じるガスの回り込みかた
がルーバ周囲について均一化することから、排気
の流れ方向やセンサの取付方向による検出誤差の
発生が無い。

（実施例） 以下、この発明の実施例につき図面に基づいて
説明する。

第５図ａ，ｂは、この発明の一実施例を示す図
である。

第５図ａに示すように、ルーバ３０の周部に被
検ガスの流入する、ルーバ連通孔としての一対の
スリツト３１が形成されている。このスリツト３
１は、ルーバ３０の一部をその軸線に対して略直
角な方向に切り欠いた形状を有しており、またそ
の位置は、板状の膜構造型酸素センサ素子部１よ
り先方にしている。

この場合、ルーバ３０を従来より長くして、そ
の先端部とセンサ素子部１の先端部の中間の位置
にスリツト３１を開口し、即ちセンサ素子部１の
先端から軸方向に所定距離だけ離れた箇所にスリ
ツト３１を開口させて、このスリツト３１を介し
て、被検ガスの流れを正確に計量すると共に、こ
のガスの流れがセンサ素子部１に直接ぶつから
ず、かつ被検ガスがルーバ３１の外周部からセン
サ素子部１の周囲へと均一に回り込むようにして
いる。

第５図ｂは、ルーバ３０のスリツト３１とセン
サ素子部１の位置関係を示したＡ−Ａ断面図で、
スリツト３１は図示の如く板状センサ素子部１の
両端部方向に開いており、それにりよ被検ガスが
ルーバ３０内で良くまざり合うようにしている。

なお、ルーバ３０の先端部分は開口している。
その他の構成は前記従来例と同様なので省略す
る。

次に作用を説明する。

スリツト３１よりルーバ３０内に流入した排気
ガスなどの被検ガスは、ルーバ３０の内壁や板状
の酸素センサ基板２、３への衝突を繰り返して混
合された後、板状の酸素センサ素子部１の白金電
極５、７のコーテイング層まで達し、酸素濃度の
検知が行われる。

その際、スリツト３１の位置がセンサ素子部１
より先方にずれていて被検ガスがセンサ素子部１
に直接ぶつからず、しかも被験ガスはスリツト３
１を介してルーバ３０の円周上からほぼ均一に所
定量だけ内側へと回り込むため、被検ガスは均等
に良く混り合つた後に酸素濃度が検知されること
になる。従つて、センサ素子部１が板状体であつ
ても被検ガスの流れに対してガスセンサの方向性
はなくなる。

その結果、例えば第３図の如きエンジンの空燃
比制御システムを上記本発明のガスセンサを用い
て構成した場合は、センサ素子部１を被検ガスの
流れに対していかなる方向に取付けても、第６図
に示すように、フイードバツク制御される空燃比
Ａ／Ｆに差はほとんど見られないという効果が得
られる。

第７図ａ，ｂには、他の実施例を示す。

この実施例では、被検ガスの流入する孔３２が
ルーバ３０の先端部の壁面の中央部に開口してい
る。前記実施例では、ルーバ３０の先端部には壁
面がないが、この実施例では、孔３２を構成する
環状の壁面（緑部）３３が被検ガスの流入を制限
するため、前記実施例に比べてセンサ素子部１が
被検ガス（特に排気）から保護され、耐久性が向
上する効果がある。

第８図ａ，ｂの実施例はルーバ３０の先端部を
壁面３４で閉じたものを示しているが、その壁面
３４のために長手方向からの被検ガスの流入がな
くなるから、センサ素子部１の被検ガスからの保
護は更に強化される。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、
被検ガスが流入するスリツト状の連通孔をセンサ
素子部の先端とルーバ先端の中間に設け、連通孔
がセンサ素子先端部から軸方向に所定距離だけ離
れた位置に、かつルーバ軸線に対して略垂直に切
り欠いた形状で開口するように構成しているた
め、被検ガスは連通孔からルーバ内へと均等に回
り込み、充分にまざり合つて流れの方向性の影響
を小さくした後、板状のセンサ素子部に達するこ
とができる。そのため、流れに対して方向性をも
つ板状のセンサ素子を用いてエンジンの空燃比制
御システムを構成した場合に、被検ガスの流れに
対していかなる方向にそのガスセンサを取りつけ
ても同一精度の空燃比が得られ、即ち板状センサ
素子の方向性による影響をなくして空燃比制御精
度をより向上できるという効果が得られる。

また、ルーバに形成する連通孔はスリツトとし
て切り欠き形成すればよいので製作が容易であ
り、その開口部寸法等の精度管理も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は板状の膜構造酸素センサ素子部の斜視
図、第２図ａは第１図の板状センサ素子部を有す
るガスセンサの縦断面図、第２図ｂは第２図ａの
Ａ−Ａ線に沿う横断面図、第３図は第２図ａ，ｂ
のガスセンサを用いた空燃比制御システムの正面
図、第４図は第３図のガスセンサの取付方向とフ
イードバツク制御空燃比の関係を示す特性図であ
る。第５図ａは本発明の一実施例の縦断面図、第
５図ｂはそのＡ−Ａ線に沿う横断面図、第６図は
第５図ａ，ｂのガスセンサの取付方向とフイード
バツク制御空燃比の関係を示す特性図、第７図
ａ，ｂと第８図ａ，ｂはそれぞれ他の実施例の縦
断面図とそのＡ−Ａ線に沿う横断面図である。 １……板状センサ素子部、２，３……アルミナ
基板、４……ヒータ、５，７……白金電極、６…
…固体電解質、８……保護層、９……センサ用リ
ード線、１０……アース用リード線、１１……ヒ
ータ用リード線、１２……ガスセンサ、１５……
ホルダ、１６……アルミナ絶縁筒、１７……排気
マニホールド、１９……空燃比フイードバツク回
路、３０……ルーバ、３１……スリツト、３２…
…孔、３３，３４……壁面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被験ガスが流入する筒状のルーバ内に板状の
   膜型センサ素子部を配置したガスセンサにおい
   て、ルーバの内外を連通してガスを流入させるル
   ーバ連通孔を、センサ素子部の先端とルーバの先
   端との間に位置して設け、ルーバ連通孔の位置を
   センサ素子部先端から軸方向に所定距離だけ離し
   て設けると共に、ルーバ連通孔をセンサ素子部の
   軸線に対して略垂直な方向に切り欠いた形状のス
   リツトで形成したことを特徴とするガスセンサ。