JPH0674960U

JPH0674960U - 内燃機関の酸素センサ

Info

Publication number: JPH0674960U
Application number: JP1412793U
Authority: JP
Inventors: 典之阿部
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】センサ素子表面にデポジットが付着するのを防
止することにより、保護層の目詰まりによる酸素センサ
の特性がリーン化するのを防止する。【構成】プロテクタ１３は、内外二重筒構造を成し、外
筒１４の周壁には、周囲複数箇所から排気を取り入れる
ための排気取入孔１４ａが形成されている。また、内筒
１５の周壁には、該内筒１５の内側に臨むセンサ素子部
１２に対して排気を導入する排気導入孔１５ａが前記排
気取入孔１４ａとは径方向に重ならない位置に形成され
る。そして、内筒１５の外壁面には、排気中のデポジッ
トを捕集するためのトラップ層１５ｂが形成されてい
る。このトラップ層１５ｂは、マグネシウムスピネル
（ＭｇＡｌＯ₃）等により１００〜３５０μの膜厚を有
したコーティング層からなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の排気管に装着して該機関に供給される混合気の空燃比と密接な関係にある排気中の酸素濃度を測定し空燃比フィードバック制御におけるフィードバック信号の提供に用いる酸素センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

酸素センサは、ジルコニア等よりなるセンサ素子を機関の排気中に臨ませて、大気中の酸素濃度（一定）と排気中の酸素濃度との比に基づいて発生する起電力を取り出し、これにより、排気中の酸素濃度を介して機関に吸入される混合気の空燃比を検出するもので、空燃比フィードバック制御に用いられている（実開昭６３−４１７６１号公報等参照）。

【０００３】従来、この種の酸素センサとしては、例えば図４に示すような構造を有したものがある（特開昭５８−２０４３６５号公報等参照）。即ち、このものは図において、先端部を閉塞した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂ ）を主成分としたセラミック管１の内表面と外表面の各一部には白金（Ｐｔ）ペーストを塗布した後、セラミック管１を焼成することで、起電力取り出し用の白金電極２，３を形成してある。セラミック管１の外表面には、更に白金を蒸着して触媒層４を形成し、その上からマグネシウムスピネル等の金属酸化物を溶射して、保護層５を形成してある。

【０００４】そして、前記セラミック管１の内側に基準気体として大気が導かれるようにする一方、セラミック管１の外側を機関排気通路に臨ませて被検出気体である排気と接触させ、内表面に接触する大気中の酸素濃度と外表面に接触する排気中の酸素濃度との比に応じた電圧を白金電極２，３間に発生させることにより、排気中の酸素濃度を検出するものである。

【０００５】そして、前記白金触媒層４は、一酸化炭素ＣＯや炭化水素ＨＣと酸素Ｏ₂とのＣＯ＋1/2 Ｏ₂→ＣＯ₂，ＨＣ＋Ｏ₂→Ｈ₂＋ＣＯ₂なる酸化反応を促進し、濃混合気で燃焼させた時にその部分に残存する低濃度のＯ₂をＣＯやＨＣと良好に反応させてＯ₂濃度をゼロ近くにし、セラミック管１内外のＯ₂濃度比を大きくして、大きな起電力を発生させる。

【０００６】一方、希薄混合気で燃焼させた時には、排気中に高濃度のＯ₂と低濃度のＣＯやＨＣがあるため、ＣＯ，ＨＣとＯ₂とが反応してもまだＯ₂が余り、セラミック管１内外のＯ₂濃度比は小さく殆ど電圧は発生しない。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、機関の排気管等が低温にある状態で、機関を始動させると排気管内に析出して溜まったデポジット（カーボン等のススやサビ等）が排気と共に排出されるため、図４に示すように、該排気Ｅがデポジットと共にプロテクタ７の孔７ａより直接センサ素子表面の保護層５に衝突することにより、デポジットが付着して、保護層５が目詰まりをおこす。

【０００８】そして、この目詰まりにより、保護層５を通過する排気の通過量が制限されることにより応答が遅くなり、図５の点線で示されるように、リッチ側時間（Ｓ₁ ）がリーン側時間（Ｓ₂）より長くなってしまいセンサ特性がリーン化するといった問題点があった。そこで、本考案はかかる従来の問題点に鑑みなされたものであり、センサ素子表面にデポジットが付着するのを防止することにより、保護層の目詰まりによる酸素センサの特性がリーン化するのを防止した酸素センサを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案は、機関の排気系に介装されて、機関の排気系に介装されて、排気流通可能に形成した略筒状のプロテクタにより覆われて排気中に臨むセンサ素子部により排気中の酸素濃度を検出する内燃機関の酸素センサにおいて、前記プロテクタを、内外二重筒構造とし、外筒周壁に周方向複数箇所から排気を取り入れる排気取入孔を形成すると共に、内筒周壁にはセンサ素子部に対して排気を導入する排気導入孔を前記排気取入孔とは径方向に重ならない位置に形成し、且つ、内筒外壁面に排気に含まれるデポジットを捕集するトラップ層を形成した構成とする。

【００１０】

【作用】

かかる構成によれば、プロテクタの外筒周壁の周方向複数箇所に形成された排気取入孔から取り入れられた排気は、内筒外壁面に形成されたトラップ層に衝突して排気中のデポジットが捕集される。そして、トラップ層によりデポジットが除去された排気が、内筒外壁と外筒内壁との間に形成された環状の隙間を流通した後、内筒周壁に形成された排気導入孔からセンサ素子部に導入されてセンサ素子に接触する。

【００１１】このように、デポジットを含んだ排気は、トラップ層に衝突してデポジットが捕集されてセンサ素子部に直接接触することはないので、センサ素子表面の保護層にデポジットが付着することが極力防止され、該デポジットの付着による保護層の目詰まりにより応答性が悪化して、センサ素子の特性がリーン化することを防止することができる。

【００１２】また、排気温度の低温時にも酸素センサの性能を確保できるので、低温始動後空燃比フィードバックを開始当初から良好な制御精度が得られる。ひいては空燃比フィードバックの開始時期を早めることもでき、これによって排気エミッションを改善することができる。

【００１３】

【実施例】

以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１〜図３は、ＺｒＯ₂チューブ型の酸素センサ１０の構造を示す図で、機関排気管壁１６に取り付けられるホルダ１１の先端部に、センサ素子としてのセラミック管１２（以下、ジルコニアチューブという。）を保持させ、これをプロテクタ１３によって覆ってある。

【００１４】このプロテクタ１３は、内外二重筒構造を成し、外筒１４の周壁には、周囲複数箇所から排気を取り入れるための排気取入孔１４ａが形成されている。また、内筒１５の周壁には、該内筒１５の内側に臨むセンサ素子部１２に対して排気を導入する排気導入孔１５ａが前記排気取入孔１４ａとは径方向に重ならない位置に形成される。

【００１５】そして、内筒１５の外壁面には、排気中のデポジットを捕集するためのトラップ層１５ｂが形成されている。このトラップ層１５ｂは、マグネシウムスピネル（ＭｇＡｌＯ₃）等により１００〜３５０μの膜厚を有したコーティング層からなる。かかるプロテクタ構造によれば、図の矢印方向から流れる排気Ｅがプロテクタ１３の外筒１４周壁に形成された排気取入孔１４ａから流入し、該流入した排気Ｅは、内筒１５外壁面に形成されたトラップ層１５ｂに衝突して該トラップ層１５ｂにより排気中に含まれるスス等のデポジットが捕集される。

【００１６】そして、このトラップ層１５ｂによりデポジットが除去された排気が、内筒１５外壁との環状の隙間を流通して内筒１５周壁に形成された排気導入孔１５ａからセンサ素子部１２に導入されて素子表面に接触する。このように、デポジットを含んだ排気は、センサ素子部に直接接触することはないので、センサ素子表面の保護層にデポジットが付着することが極力防止され、該デポジットの付着による保護層の目詰まりにより応答性が悪化して、センサ特性がリーン化することを防止することができる。

【００１７】また、排気温度の低温時にも酸素センサの性能を確保できるので、低温始動後空燃比フィードバックを開始当初から良好な制御精度が得られる。ひいては空燃比フィードバックの開始時期を早めることもでき、これによって排気エミッションを改善することができる。尚、以上の実施例では、トラップ層を内筒１５の外壁面に形成したものについて説明してきたが、該トラップ層を外筒１４の内壁にも形成してもよく、これにより内筒１５の外壁面に衝突して跳ね返ってきた排気のデポジットをも、該外筒１４の内壁のトラップ層で捕集することができ、デポジットの捕集効率を高めることができる。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、プロテクタを、内外二重筒構造とし、外筒周壁に周方向複数箇所から排気を取り入れる排気取入孔を形成すると共に、内筒周壁にはセンサ素子部に対して排気を導入する排気導入孔を前記排気取入孔とは径方向に重ならない位置に形成し、且つ、内筒外壁面に排気に含まれるデポジットを捕集するトラップ層を形成したので、デポジットを含んだ排気は、センサ素子部に直接接触することはなく、センサ素子表面の保護層にデポジットが付着することが極力防止され、該デポジットの付着による保護層の目詰まりにより応答性が悪化して、センサ特性がリーン化することを防止することができる。

【００１９】また、排気温度の低温時にも酸素センサの性能を確保できるので、低温始動後空燃比フィードバックを開始当初から良好な制御精度が得られる。ひいては空燃比フィードバックの開始時期を早めることもでき、これによって排気エミッションを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る酸素センサを排気管に取付けた状
態を示す断面図。

【図２】本考案に係る酸素センサのプロテクタ部分を示
す部分縦断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】従来の酸素センサの構造を示す断面図。

【図５】従来の酸素センサの欠点を説明するための説明
図。

【符号の説明】

１０酸素センサ１１ホルダ１２ジルコニアチューブ１３プロテクタ１４外筒１４ａ排気取入孔１５内筒１５ａ排気導入孔１５ｂトラップ層１６排気管壁Ｅ排気

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】機関の排気系に介装され、排気流通可能に
形成した略筒状のプロテクタにより覆われて排気中に臨
むセンサ素子部により排気中の酸素濃度を検出する内燃
機関の酸素センサにおいて、前記プロテクタを、内外二重筒構造とし、外筒周壁に周
方向複数箇所から排気を取り入れる排気取入孔を形成す
ると共に、内筒周壁にはセンサ素子部に対して排気を導
入する排気導入孔を前記排気取入孔とは径方向に重なら
ない位置に形成し、且つ、内筒外壁面に排気に含まれる
デポジットを捕集するトラップ層を形成したことを特徴
とする内燃機関の酸素センサ。