JPS626531Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、板状素子を有するガスセンサのル
ーバの形状に関する。

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。（例えば米国特許第4224113
号明細書参照） 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（図示せず）が接続し
ている。ヒータ４の一方のリード線とリード線１
０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１１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１０，１１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（デユポン社の登録商
標、以下同じ）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内に入り、直すぐにセンサ素子部１に当た
る。

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。

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、例えばイの様に
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、２３
はエアクリーナ、２２は吸気マニホールド、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。

この考案はこのような問題点に着目してなされ
たものであり、ルーバの形状を改良することによ
り、センサ素子は排出ガスの流れに方向性のある
板状の形態をしていても、そのガスの流れに対す
る方向性をなくし、排出ガスの平均値を正確に検
知して上記の問題点を解決することを目的として
いる。

以下この考案を図面に基づいて説明する。

第５図はこの考案の一実施例を示す図である。
まず構成を説明すると、第５図ａにおいて、３１
は第１図に示した膜構造型酸素センサと同じ構成
による板状センサ素子である。該センサ素子３１
はナツト付筒形ホルダ３０の先端に取付けられて
いて、その基部からヒータ用リード線３２、セン
サ用リード線３３およびアース用リード線３４が
引き出され、ホルダ３０内のアルミナ絶縁筒３５
とこれに連なるテフロン絶縁筒を通つて外部に配
線されている。

前記板状センサ素子３１はホルダ３０の先端に
装着した外側ルーバ３６と内側ルーバ３８をもつ
て二重におおわれており、図中Ａ−A′より左の
部分が第３図のシステムにおいて排気マニホール
ド１７中の排気に曝されるように挿入される。

このように外側ルーバ３６は円筒体の頂部と側
面に多数の開通孔３６ａが設けてあるが、内側ル
ーバ３８は円筒体ではなく、２枚の板体でセンサ
素子３１と平行状に配置されて板面には開通孔が
ない。

従つて排気ガスの流れは外側ルーバ３６の開通
孔３６ａを通つて内部に入つたとき、内側ルーバ
３８には開通孔がないので、センサ素子３１に直
接あたらずに、内側ルーバ３８を迂回中によく混
合された状態になつて側方の空域部分より入るこ
とから、センサ素子３１の白金電極コーテング層
に達して酸素濃度の検知が行われる。

このように内側ルーバ３８の迂回中にガスが混
合されるため、板状センサ素子３１は外部のガス
の流れに対してどの方向に位置しても、酸素濃度
の平均値を正確に検知できて検出する空燃比に差
は見られない。

以上に説明したようにこの考案は、板状センサ
素子をおおうルーバの形状が二重構造になつてい
るうえ、外側ルーバは円筒体で、その頂部および
側面には多数の開通孔が設けてあるが、内側ルー
バは２枚の板体で、その面部には開口部を設けな
いように構成したので、センサ素子の形状が排気
ガスの流れの方向に影響を受ける板状であつも、
内側ルーバでのガスの旋回流または混合流によ
り、方向性がなくなつて影響を受けないことか
ら、常に平均したガス成分または空燃比を検出で
きるという効果がある。

さらにこの形状のルーバにより、センサ素子に
は流入した混合されないガスが直接あたることは
ないので、センサ素子の耐久性が向上する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案によるガスセンサの要部とな
る板状膜構造型酸素センサ素子部の構造を示す斜
視図、第２図ａは第１図の板状素子を収装して成
るガスセンサを示す縦断側面図、第２図ｂは第２
図ａのＡ−A′線における同センサの縦断正面
図、第３図は同ガスセンサの排気マニホールドに
おける配置構成と空燃比の制御システムを示す説
明図、第４図は同ガスセンサの取付方向における
フイードバツク制御空燃比を示す説明図、第５図
ａはこの考案の一実施例によるガスセンサの構成
を示す縦断側面図、第５図ｂは第５図ａのＡ−
A′線における同センサのルーバとセンサ素子の
位置関係を示す縦断面図である。 ３０……ホルダ、３１……板状センサ素子、３
２……ヒータ用リード線、３３……センサ用リー
ド線、３４……アース用リード線、３５……アル
ミナ絶縁筒、３６……外側ルーバ、３６ａ……開
通孔、３８……内側ルーバ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被検ガスが流入する筒状のルーバ内に板状の膜
   型センサ素子を配置したガスセンサにおいて、前
   記センサ素子の外側をおおうルーバを二重構造に
   形成すると共に、その外側のルーバはその頂部お
   よび側面に多数の開通孔を設けた円筒体で、また
   内側のルーバは前記板状の膜型センサ素子の両面
   に平行に配置されかつその板面に開通孔をもたな
   い２枚の板体で構成したことを特徴とするガスセ
   ンサ。