WO2014080859A1 - ガスセンサ - Google Patents

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WO2014080859A1
WO2014080859A1 PCT/JP2013/081017 JP2013081017W WO2014080859A1 WO 2014080859 A1 WO2014080859 A1 WO 2014080859A1 JP 2013081017 W JP2013081017 W JP 2013081017W WO 2014080859 A1 WO2014080859 A1 WO 2014080859A1
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WO
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gas
axial
cover
sensor element
measured
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/081017
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English (en)
French (fr)
Inventor
雄輔 遠藤
貴司 荒木
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment

Definitions

  • the present invention relates to a gas sensor for detecting a specific gas concentration in a gas to be measured.
  • a gas sensor which is provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine of an automobile and detects a specific gas concentration in exhaust gas which is a gas to be measured.
  • the gas sensor includes, for example, a sensor element that detects a specific gas concentration in the gas to be measured, a housing that is inserted and held inside the sensor element, and an element cover that is disposed on the front end side of the housing.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 includes an inner cover that covers a front end portion of a sensor element provided with a gas introduction part and an outer cover that is disposed outside the inner cover in order to prevent the sensor element from being wetted.
  • a gas sensor having a heavy structure element cover is disclosed.
  • the outer cover is provided with an outer introduction opening for introducing the gas to be measured into the outer cover.
  • the inner cover is provided with an inner introduction opening for introducing the gas to be measured into the inner cover.
  • the sensor element gas detection unit (part for detecting the gas to be measured) is more often used.
  • the measurement gas having different A / F exhausted sequentially from each cylinder is less likely to be mixed before reaching the detection portion of the sensor element. Is essential.
  • the gas sensor disclosed in Patent Document 1 mainly focuses on preventing the sensor element from being wetted. Therefore, when considering the accuracy of detecting the imbalance between cylinders of the internal combustion engine, the imbalance between cylinders is considered. The response to detect is not sufficient. This may be due to a long distance from the inner introduction opening to the gas to be measured introduced into the inner cover reaching the gas introduction portion of the sensor element. If this distance is long, the gas to be measured is exhausted before and after time, and the gas to be measured that reaches the gas detection part of the sensor element tends to be mixed.
  • the present invention has been made in view of such a background, and is intended to provide a gas sensor that can improve the accuracy of detecting an imbalance between cylinders of an internal combustion engine and has excellent responsiveness for detecting the imbalance between cylinders. It is.
  • One aspect of the present invention is a sensor element for detecting a specific gas concentration in a gas to be measured;
  • a housing for inserting and holding the sensor element inside,
  • An element cover disposed on the front end side in the axial direction of the housing,
  • the tip of the sensor element is provided with a gas introduction part for introducing a gas to be measured therein
  • the element cover has an inner cover disposed so as to cover the tip of the sensor element, and an outer cover disposed on the outer side of the inner cover,
  • the outer cover is provided with an outer introduction opening for introducing a gas to be measured into the outer cover
  • the inner cover is provided with an inner introduction opening for introducing a gas to be measured into the inner cover,
  • the intermediate position in the axial direction of the gas introduction part of the sensor element is in the gas sensor located on the axial base end side of the inner base opening position of the inner introduction opening of the inner cover.
  • a gas introduction part for introducing a gas to be measured is provided in the tip of the sensor element.
  • the inner cover that covers the tip of the sensor element is provided with an inner introduction opening for introducing the gas to be measured into the inner cover.
  • the axial direction intermediate position of the gas introduction part of a sensor element exists in the axial direction base end side rather than the axial base end position of the inner introduction opening part of an inner cover.
  • the gas to be measured introduced into the outer cover (between the outer cover and the inner cover) from the outer introduction opening is introduced into the inner cover from the inner introduction opening and reaches the gas introduction part of the sensor element.
  • the present inventors have found that the distance from the inner introduction opening to the gas to be measured introduced into the inner cover reaches the gas introduction part of the sensor element is the cylinder of the internal combustion engine. It has been found that it greatly contributes to the detection accuracy of the imbalance between cylinders and the responsiveness to detect the imbalance between cylinders.
  • the gas to be measured is contained in the inner cover.
  • the axial base end position of the inner introduction opening which is a part introduced into the gas sensor, is set to an axial base end side with respect to the axial intermediate position of the gas introduction part, which is a part into which the gas to be measured is introduced into the sensor element. Found it to be very effective.
  • the gas to be measured introduced into the inner cover from the inner introduction opening can reach the gas introduction part of the sensor element as quickly as possible. Further, the gas to be measured can reach the gas introduction part of the sensor element without being mixed with the gas to be measured flowing from the other inner introduction opening. Then, the gas to be measured in each cylinder of the internal combustion engine is made to reach the gas introduction part of the sensor element in order, and the gas to be measured in each cylinder is prevented from being mixed before reaching the gas introduction part of the sensor element. be able to.
  • the responsiveness of the gas sensor can be improved, and the change in the output value (for example, air-fuel ratio: A / F) of the gas sensor that is an index of the imbalance between cylinders of the internal combustion engine can be grasped more accurately. .
  • the detection accuracy of the imbalance between cylinders of the internal combustion engine in a gas sensor can be improved.
  • Sectional explanatory drawing which shows the structure of the whole gas sensor in Example 1 of this invention.
  • Sectional explanatory drawing which shows the structure of the element cover of a gas sensor in Example 1.
  • FIG. Sectional explanatory drawing which shows the inner introduction opening part and louver part of an inner cover in Example 1.
  • FIG. Sectional explanatory drawing which shows the structure of the front-end
  • FIG. Explanatory drawing which shows the state which projected the louver part in Example 1 on the same plane as the inner introduction opening part.
  • Explanatory drawing which shows the louver part projected on the same plane as the inner introduction opening part in Example 1.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the flow of the to-be-measured gas which flows in in an inner cover from an inner introduction opening part via a louver part in Example 1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the flow of the gas to be measured in the multi-cylinder internal combustion engine in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing a change in gas concentration over time, with time on the horizontal axis and the gas concentration of the gas to be measured on the vertical axis in Example 1.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the louver part of another example projected on the same plane as the inner introduction opening part in Example 1.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the flow of the to-be-measured gas which flows in in an inner cover through the louver part of another example from the inner introduction opening part in Example 1.
  • FIG. Sectional explanatory drawing which shows an example of the structure of the element cover of a gas sensor in Example 2 of this invention.
  • the “axial tip side” is one side in the axial direction of the gas sensor and refers to the side where the gas sensor is exposed to the gas to be measured. Further, “axial direction proximal end side” refers to the opposite side.
  • the sensor element may be, for example, an oxygen ion conductive solid electrolyte provided with a measured gas side electrode and a reference gas side electrode, or a porous diffusion that allows the measured gas to contact with the measured gas side electrode.
  • a stacked sensor element formed by stacking resistive layers and the like can be used. In the case of the above configuration, a part of the diffusion resistance layer is exposed on the outer surface of the sensor element, and the exposed part becomes the gas introduction part.
  • a plurality of the gas introduction portions may be provided at the tip of the sensor element.
  • the outer surface of the sensor element is provided with a protective layer or the like for capturing poisonous components in the gas to be measured so as to cover at least the exposed portion (gas introducing portion) of the diffusion resistance layer. Also good.
  • the outer cover may be provided with a plurality of the outer introduction openings arranged in the circumferential direction.
  • the said inner cover may be provided with two or more said inner introduction opening parts along with the circumferential direction.
  • the axial intermediate position of the gas introduction part of the sensor element is more axially based than the axial base end positions of all of the inner introduction openings. It is preferable that it exists in an end side.
  • the inner introduction openings when a plurality of the inner introduction openings are provided, it is preferable that all the inner introduction openings have the same axial position. Moreover, it is preferable that the radial direction distance from an inner introduction opening part to a gas introduction part is the same. In this case, variation in the distance from the inner introduction opening to the gas introduction part of the sensor element is suppressed, and the detection accuracy of the inter-cylinder imbalance of the internal combustion engine and the responsiveness for detecting the imbalance between the cylinders are further improved. be able to.
  • the axial distance a from the axial base end position of the inner introduction opening of the inner cover to the axial middle position of the gas introduction part of the sensor element is, for example, 0 mm ⁇ a ⁇ 3.0 mm. It is more preferable that 0.7 mm ⁇ a ⁇ 3.0 mm.
  • the gas to be measured introduced into the inner cover from the inner introduction opening can quickly reach the gas introduction portion of the sensor element at a shorter distance. And the detection accuracy of the imbalance between cylinders of an internal combustion engine and the responsiveness which detects the imbalance between cylinders can further be improved.
  • the axial tip position of the gas introduction part of the sensor element may be closer to the axial base end side than the axial base end position of the inner introduction opening of the inner cover.
  • the gas to be measured introduced into the inner cover from the inner introduction opening can quickly reach the gas introduction portion of the sensor element at a shorter distance.
  • the detection accuracy of the imbalance between cylinders of an internal combustion engine and the responsiveness which detects the imbalance between cylinders can further be improved.
  • the axial tip position of the gas introduction part of the sensor element should be closer to the axial base end side than the axial base end positions of all the inner introduction openings. Is preferred.
  • the axial tip position of the sensor element may be closer to the axial tip side than the axial base end position of the inner introduction opening of the inner cover.
  • the gas to be measured introduced into the inner cover from the inner introduction opening can quickly reach the gas introduction portion of the sensor element at a shorter distance.
  • the detection accuracy of the imbalance between cylinders of an internal combustion engine and the responsiveness which detects the imbalance between cylinders can further be improved.
  • the sensor element has an axial front end position that is closer to the axial front end than the axial base end positions of all of the inner introduction openings.
  • the inner cover may be provided with a louver portion that blocks the flow of the gas to be measured inside the inner introduction opening and allows the gas to be measured to flow toward the axial base end side.
  • a louver portion that blocks the flow of the gas to be measured inside the inner introduction opening and allows the gas to be measured to flow toward the axial base end side.
  • the louver portion may be bent toward the inner side of the inner cover from the end portion on the axially leading end side of the inner introduction opening portion and formed toward the proximal end side in the axial direction.
  • the louver portion can be easily formed by cutting from the inner cover.
  • the louver part In the state where the louver part is formed toward the axial base end side, the louver part extends in the axial direction from the end part on the axial front end side of the inner introduction opening part toward the axial base end side.
  • the louver portion extends in parallel, or a state where the louver portion extends while being inclined in the axial direction from the end portion on the axially distal end side of the inner introduction opening portion toward the proximal end side in the axial direction.
  • the louver opening which is the shortest distance between the axially proximal end portion of the inner cover and the louver portion of the inner cover, can be set to 2.0 mm or less, for example. Thereby, the flow rate of the gas to be measured flowing into the inner cover from the inner introduction opening through the louver portion can be appropriately controlled, and the responsiveness of detecting the imbalance between cylinders of the gas sensor can be further enhanced. .
  • the louver opening exceeds 2.0 mm, it may be difficult to appropriately control the flow rate of the gas to be measured flowing into the inner cover from the inner introduction opening through the louver.
  • the axial front end position of the outer introduction opening of the outer cover may be closer to the axial base end side than the axial base end position of the inner introduction opening of the inner cover.
  • the gas to be measured introduced from the outer introduction opening into the outer cover flows toward the front end side in the axial direction and changes its direction in the middle from the inner introduction opening. It flows into the inner cover.
  • the water droplets flowing together with the gas to be measured have a mass larger than that of the gas to be measured, the water droplets flow directly to the tip end side in the axial direction by their own weight. Therefore, it becomes easier to separate the gas to be measured and the water droplets, and the effect of preventing the water droplets from entering the inner cover can be further enhanced.
  • the axial front end position of the outer introduction opening portion of the outer cover may be set to the axial front end side with respect to the axial base end position of the inner introduction opening portion of the inner cover.
  • the gas sensor 1 of this example includes a sensor element 2 that detects a specific gas concentration in the gas G to be measured, a housing 13 that is inserted and held inside the sensor element 2, and a housing 13. And an element cover 3 disposed on the axial front end side X1.
  • a gas introduction part 271 for introducing the gas G to be measured is provided inside the tip part 201 of the sensor element 2.
  • the element cover 3 includes an inner cover 4 disposed so as to cover the tip portion 201 of the sensor element 2 and an outer cover 5 disposed outside the inner cover 4.
  • the outer cover 5 is provided with an outer introduction opening 52 for introducing the measurement gas G into the outer cover 5.
  • the inner cover 4 is provided with an inner introduction opening 42 for introducing the measurement gas G into the inner cover 4.
  • the intermediate position C1 in the axial direction of the gas introduction part 271 of the sensor element 2 is closer to the axial base end side X2 than the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4.
  • axial tip side X1 is one side in the axial direction X of the gas sensor 1 and refers to the side where the gas sensor 1 is exposed to the gas G to be measured.
  • axial base end side X2 refers to the opposite side.
  • the plate-like sensor element 2 is inserted and held inside the first insulator 11.
  • the first insulator 11 is held inside the housing 13.
  • the sensor element 2 has a gap between electrodes (measurement gas side electrode 22, reference gas side electrode 23 described later) depending on a specific gas concentration (oxygen concentration) in the measurement gas G (exhaust gas).
  • This is an A / F sensor element that detects the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the limiting current that flows.
  • FIG. 4 shows a cross section orthogonal to the axial direction X at the distal end portion 201 of the sensor element 2.
  • the sensor element 2 has an oxygen ion conductive solid electrolyte body 21 made of zirconia.
  • a measured gas side electrode 22 for contacting the measured gas G is provided on one surface of the plate-shaped solid electrolyte body 21, and a reference gas side electrode 23 for contacting the reference gas (atmosphere) on the other surface. Is provided.
  • a reference gas chamber forming layer 24 made of alumina is laminated on the reference gas side electrode 23 side of the solid electrolyte body 21.
  • a groove portion 241 is provided in the reference gas chamber forming layer 24, and a reference gas chamber 249 is formed by the groove portion 241.
  • the reference gas chamber 249 is configured to be able to introduce a reference gas.
  • a heater substrate 25 is laminated on the surface of the reference gas chamber forming layer 24 opposite to the solid electrolyte body 21.
  • the heater substrate 25 is provided with a heating element (heater) 251 that generates heat when energized so as to face the reference gas chamber forming layer 24.
  • the heating element 251 is configured to heat the sensor element 2 to the activation temperature by generating heat by energization.
  • an insulating layer 26 made of alumina is laminated on the measured gas side electrode 22 side of the solid electrolyte body 21.
  • the insulating layer 26 has an opening 261.
  • a porous diffusion resistance layer 27 made of an alumina porous body that allows the gas G to be measured to pass through is laminated on the surface of the insulating layer 26 opposite to the solid electrolyte body 21.
  • a part of the diffusion resistance layer 27 is exposed on the outer surface of the sensor element 2, and a plurality of gas introduction portions 271 are formed in the exposed portion.
  • a gas chamber 269 to be measured is formed in a place covered with the solid electrolyte body 21, the insulating layer 26, and the diffusion resistance layer 27.
  • the measured gas chamber 269 is configured to be able to introduce the measured gas G that has passed through the diffusion resistance layer 27.
  • a shielding layer 28 made of alumina is laminated on the surface of the diffusion resistance layer 27 opposite to the insulating layer 26.
  • the outer surface of the sensor element 2 is for capturing poisonous components in the measurement gas G so as to cover the exposed portion of the diffusion resistance layer 27 (gas introduction portion 271).
  • a protective layer or the like may be provided.
  • the first base end side cover 14 is fixed to the base end side X ⁇ b> 2 of the housing 13 in the axial direction so as to cover the base end portion 202 of the sensor element 2.
  • a second base end side cover 15 is fixed to the axial base end side X2 of 14.
  • the second base end cover 15 is provided with a vent 151 for introducing the atmosphere.
  • the base end side opening of the second base end side cover 15 is closed by a sealing member 16 made of a rubber bush.
  • a plurality of lead members 17 connected to the outside are disposed through the sealing member 16.
  • the second insulator 12 covering the base end portion 202 of the sensor element 2 is disposed on the axial base end side X ⁇ b> 2 of the first insulator 11.
  • a metal terminal 18 connected to the lead member 17 is disposed on the second insulator 12. The metal terminal 18 is in contact with the electrode terminal of the sensor element 2 to achieve electrical conduction.
  • an element cover 3 for protecting the sensor element 2 is disposed on the front end side of the housing 13.
  • the element cover 3 includes a bottomed substantially cylindrical inner cover 4 disposed so as to cover the front end portion 201 of the sensor element 2, and a bottomed generally cylindrical outer cover 5 disposed outside the inner cover 4.
  • the inner cover 4 is fixed to the distal end portion of the housing 13.
  • the outer cover 5 is fixed to the base end portion of the inner cover 4.
  • the outer cover 5 includes, in order from the axial base end side X2, an outer side surface portion 511 having substantially the same diameter in the axial direction X and a tapered outer reduced diameter that decreases toward the axial front end side X1. A portion 512 and an outer bottom surface portion 513 that closes the axial front end side X1.
  • a plurality of outer introduction openings 52 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the axial front end position E1 of the outer introduction opening 52 is located on the axial base end side X2 with respect to the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4 described later.
  • the outer bottom opening 513 is provided with an outer discharge opening 53.
  • the inner cover 4 has an inner first side surface portion 411 having substantially the same diameter in the axial direction X and a tapered shape that decreases in diameter toward the axial front end side X1 in order from the axial base end side X2.
  • an inner bottom surface portion 415 that closes the distal end side X1.
  • the inner bottom surface portion 415 is substantially flush with the outer bottom surface portion 513 of the outer cover 5 and is disposed in the outer discharge opening 53 of the outer bottom surface portion 513.
  • the inner first reduced diameter portion 412 is provided with a plurality of inner introduction openings 42 at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of inner introduction openings 42 are arranged concentrically with respect to the central axis of the gas sensor 1 in a plane orthogonal to the axial direction X. That is, all the inner introduction openings 42 have the same axial position. Further, the axial base end positions D1 of all the inner introduction openings 42 are closer to the axial front end side X1 than the axial front end position E1 of the outer introduction opening 52 of the outer cover 5. Further, all the inner introduction openings 42 have a louver shape.
  • the flow of the measurement gas G is blocked at each inner position where the inner introduction opening 42 is provided, so that the measurement gas G flows to the axial base end side X ⁇ b> 2.
  • a louver portion 44 is provided.
  • the inner bottom surface portion 415 is provided with an inner discharge opening 43.
  • the axial intermediate position C1 of the gas introduction part 271 of the sensor element 2 is closer to the axial base end side X2 than the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4.
  • all the inner introduction openings 42 are located on the axial base end side X2 with respect to the axial base end position D1.
  • the axial tip position C3 of the sensor element 2 is closer to the axial tip side X1 than the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4.
  • all the inner introduction openings 42 are located closer to the distal end side X1 in the axial direction than the proximal end positions D1 in the axial direction.
  • the axial distance a from the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4 to the axial intermediate position C1 of the gas introduction part 271 of the sensor element 2 is 0 mm ⁇ a ⁇ 3.0 mm. .
  • the axial distance a is preferably 0 mm ⁇ a ⁇ 3.0 mm, and more preferably 0.7 mm ⁇ a ⁇ 3.0 mm.
  • the louver portion 44 is bent from the end portion 421 of the inner introduction opening 42 on the axial front end side X1 to the inner side of the inner cover 4 and formed toward the axial base end side X2.
  • the louver portion 44 is formed in a substantially square shape.
  • the louver portion 44 is formed by extruding a part of the inner cover 4 inward with a mold or the like.
  • the louver opening A which is the shortest distance between the portion (the inner first side surface portion 411 in this example) closer to the axial base end side X2 than the inner introduction opening 42 in the inner cover 4 and the louver portion 44, It is set to 2.0 mm or less.
  • the louver part 44 when the louver part 44 is projected on the same plane (plane H) as the inner introduction opening 42, the louver part 44 has a tip side edge 441 a, a root side edge 442 a, and a pair of Side edges 443a and 444a are provided.
  • the pair of side end edges 443a and 444a are formed substantially in a straight line substantially parallel to the louver forming direction V from the root side to the tip side of the louver portion 44.
  • the angles B1 and B2 between the base side edge 442a of the louver portion 44 and the pair of side edges 443a and 444a are 90 degrees. 5 and 6 show the louver portion 44 taken out from the inner cover 4.
  • the end of the louver portion 44 on the axial base end side X2 is substantially in the same position in the axial direction X as the end of the inner introduction opening 42 on the axial base end side X2. Then, the gas G to be measured passing through the inner introduction opening 42 from the space between the outer cover 5 and the inner cover 4 and flowing into the inner cover 4 is blocked by the louver portion 44 and is axially distal. It does not flow to X1. Although a part of the gas to be measured G tends to flow into the inner cover 4 from the pair of side edges 443a and 444a, most of the gas to be measured G is axially proximal along the louver portion 44. Flow to X2.
  • a gas introduction part 271 for introducing the gas G to be measured is provided inside the tip part 201 of the sensor element 2.
  • the inner cover 4 that covers the tip 201 of the sensor element 2 is provided with an inner introduction opening 42 for introducing the gas G to be measured into the inner cover 4.
  • the intermediate position C1 in the axial direction of the gas introduction part 271 of the sensor element 2 is closer to the axial base end side X2 than the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4.
  • a louver portion 44 is provided at a position inside the inner introduction opening 42 in the inner cover 4 so that the gas G to be measured flowing into the inner cover 4 from the inner introduction opening 42 flows to the axial base end side X2. Is provided.
  • the gas to be measured G can reach the gas introduction part 271 of the sensor element 2 without being mixed with the gas to be measured G flowing from the other inner introduction opening 42. Then, the measured gas G of each cylinder of the internal combustion engine is made to reach the gas introduction part 271 of the sensor element 2 in order, and the measured gas G of each cylinder is mixed until it reaches the gas introduction part 271 of the sensor element 2. It can be suppressed.
  • the responsiveness of the gas sensor 1 can be improved, and the change in the output value (air-fuel ratio: A / F) of the gas sensor 1 that is an index of the imbalance between cylinders of the internal combustion engine can be grasped more accurately. And the detection precision of the cylinder imbalance of the internal combustion engine in the gas sensor 1 can be improved.
  • the air-fuel ratio of one of the cylinders 71a is on the rich side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio
  • the air-fuel ratio of the other cylinder 71b is on the lean side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the flow of the measurement gas G (exhaust gas) in the exhaust pipe 82 is shown.
  • exhaust from the cylinders 71a and 71b is sequentially performed, and the rich measured gas G1 and the lean measured gas G2 reach the gas sensor 1 in the exhaust pipe 82 sequentially.
  • FIG. 9 shows the change over time in the gas concentration of the measurement gas G measured by the gas sensor 1.
  • the rich measurement gas G1 and the lean measurement gas G2 are measured alternately.
  • the gas to be measured G exhausted back and forth in time and flowing back and forth into the inner cover 4 is in a state where it is difficult to mix, so that the gas to be measured G1 and the gas to be measured on the rich side that reach at a predetermined time interval are lean.
  • the measurement gas G2 on the side can be made difficult to mix.
  • the distance until the measured gas G flowing along the louver portion 44 toward the axial base end side X2 reaches the gas introduction portion 271 of the sensor element 2 is shortened. Thereby, mixing of the measurement gas G exhausted before and after the time can be suppressed, and the detection accuracy of the inter-cylinder imbalance of the internal combustion engine in the gas sensor 1 can be improved.
  • the axial tip position C3 of the sensor element 2 is closer to the axial tip side X1 than the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4. Therefore, the measurement gas G introduced into the inner cover 4 from the inner introduction opening 42 can quickly reach the gas introduction part 271 of the sensor element 2 at a shorter distance. Thereby, the detection precision of the imbalance between cylinders of an internal combustion engine and the responsiveness which detects the imbalance between cylinders can further be improved.
  • the louver part 44 when the louver part 44 is projected on the same plane (plane H) as the inner introduction opening 42, the pair of side end edges 443 a and 444 a of the louver part 44 are substantially parallel to the louver formation direction V and are substantially parallel to each other. It is formed in a straight line. Therefore, as shown in FIG. 7, the gas to be measured G easily flows along the surface of the louver part 44 from the root side of the louver part 44 toward the tip side. And it can suppress that a part of measured gas G leaks into the both sides from the side edge parts 443 and 444 of the louver part 44, and flows into the inner cover 4. FIG. That is, the ratio of the flow rate of the gas G to be measured that flows through the tip portion 441 of the louver portion 44 can be further increased.
  • the louver opening A which is the shortest distance between the portion (inner first side surface portion 411) closer to the axial base end side X2 than the inner introduction opening 42 in the inner cover 4 and the louver portion 44, is 2.0 mm. It is as follows. Therefore, the flow rate of the gas G to be measured flowing into the inner cover 4 from the inner introduction opening 42 via the louver portion 44 can be appropriately controlled, and the responsiveness of the gas sensor 1 can be further enhanced.
  • the axial front end position E1 of the outer introduction opening 52 of the outer cover 5 is located on the axial base end side X2 with respect to the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4. Therefore, as shown in FIG. 7, the gas G to be measured introduced into the outer cover 5 (between the outer cover 5 and the inner cover 4) from the outer introduction opening 52 flows toward the axial front end X1, The direction is changed to flow into the inner cover 4 from the inner introduction opening 42. At this time, since the water droplet W flowing together with the gas to be measured G has a mass larger than that of the gas to be measured G, the water droplet W flows directly to the tip end X1 in the axial direction by its own weight.
  • the gas sensor 1 excellent in the detection accuracy of the imbalance between cylinders of the internal combustion engine and the responsiveness for detecting the imbalance between cylinders.
  • the pair of side edges 443 a and 444 a of the louver part 44 are The louver is formed in a substantially straight line substantially parallel to the louver forming direction V.
  • the pair of side end edges 443 a and 444 a of the louver portion 44 may be formed to be substantially linearly inclined with respect to the louver forming direction V.
  • the angles B1 and B2 between the base side edge 442a of the louver portion 44 and the pair of side edges 443a and 444a may be angles exceeding 90 degrees (for example, more than 90 degrees and 95 degrees or less). .
  • the gas G to be measured flows more easily along the surface of the louver part 44 from the root side to the tip side of the louver part 44. And it can further suppress that a part of gas G to be measured leaks into both sides from the side end parts 443 and 444 of the louver part 44 and flows into the inner cover 4. That is, the ratio of the flow rate of the gas G to be measured that flows through the tip portion 441 of the louver portion 44 can be further increased. Thereby, the detection precision of the imbalance between cylinders of an internal combustion engine and the responsiveness which detects the imbalance between cylinders can be improved further.
  • This example is an example in which the positional relationship between the gas introduction part 271 of the sensor element 2 and the inner introduction opening part 42 of the inner cover 4 is changed as shown in FIG.
  • the axial front end position C2 of the gas introduction part 271 of the sensor element 2 is closer to the axial base end side X2 than the axial base end position D1 of the inner introduction opening 42 of the inner cover 4.
  • the axial distal end position C2 of the gas introduction part 271 is located on the axial proximal end side X2 with respect to the axial proximal end position D1 of all the inner introduction openings 42.
  • Other basic configurations are the same as those in the first embodiment.
  • symbol is attached
  • the measured gas G flowing into the inner cover 4 from the inner introduction opening 42 is located at the inner side of the inner introduction opening 42 in the inner cover 4 in the axial direction proximal end side X2.
  • a louver portion 44 is provided so as to flow to the left. Then, most of the gas G to be measured flowing from the inner introduction opening 42 into the inner cover 4 flows to the axial base end side X2. Therefore, the axial distal end position C2 of the gas introduction part 271 is set to the axial proximal end side X2 relative to the axial proximal end position D1 of the inner introduction opening part 42, whereby the axial proximal end side along the louver part 44 is obtained.
  • the gas to be measured G flowing to X2 can reach the gas introduction part 271 of the sensor element 2 quickly at an even shorter distance. Thereby, the detection precision of the imbalance between cylinders of an internal combustion engine and the responsiveness which detects the imbalance between cylinders can further be improved.
  • Other basic functions and effects are the same as those of the first embodiment.
  • This example evaluates the detection accuracy of the imbalance between cylinders of the internal combustion engine for the gas sensor.
  • a plurality of gas sensors having different axial distances a (see FIG. 2) from the axial base end position of the inner introduction opening of the inner cover to the axial intermediate position of the gas introduction portion of the sensor element were prepared.
  • Other basic configurations of the prepared gas sensor are the same as those of the gas sensor of the first embodiment (see FIGS. 1 to 4).
  • an in-line four-cylinder internal combustion engine 81 having four cylinders (first cylinder 811, second cylinder 812, third cylinder 813, and fourth cylinder 814) was prepared as shown in FIG.
  • Each cylinder 811 to 814 of the internal combustion engine 81 communicates with the exhaust branch 821 of the exhaust pipe 82.
  • the four exhaust branch portions 821 are gathered at the downstream side thereof and communicated with the exhaust gathering portion 822 of the exhaust pipe 82.
  • a gas sensor 89 was attached to the exhaust collecting portion 822 of the exhaust pipe 82.
  • the internal combustion engine was operated under predetermined conditions.
  • the rotational speed was set to 1600 rpm, and the gas flow rate per unit cross-sectional area in the exhaust pipe was adjusted to 20 g / second.
  • the fuel injection amount of the second cylinder is excessively increased compared to the other cylinders.
  • the air-fuel ratio of the second cylinder is adjusted so as to be shifted to the rich side by 40% with respect to the stoichiometric air-fuel ratio (a state where the fuel injection amount is increased by 40%).
  • the output value (air-fuel ratio: A / F) of the gas sensor was acquired for every time passage.
  • the waveform of the output value of the gas sensor varies with one combustion cycle of the internal combustion engine as one cycle.
  • One combustion cycle of the internal combustion engine starts when the crank angle is 0 degree and ends when the crank angle is 720 degrees.
  • combustion is performed in the order of the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder.
  • exhaust since exhaust is performed after combustion in each cylinder, exhaust is performed in the order of the second cylinder, the first cylinder, the third cylinder, and the fourth cylinder during one combustion cycle. Therefore, ideally, the exhaust gas discharged from each cylinder reaches the gas introduction part of the sensor element of the gas sensor in the order of the second cylinder, the first cylinder, the third cylinder, and the fourth cylinder.
  • the waveform amplitude P (difference between the maximum value and the minimum value) in one combustion cycle is obtained as an imbalance response value from the waveform of the acquired output value (air-fuel ratio: A / F) of the gas sensor. It was.
  • the above-described imbalance response values were obtained for gas sensors having different axial distances a.
  • FIG. 15 shows the evaluation result of the detection accuracy of the inter-cylinder imbalance of the internal combustion engine.
  • the horizontal axis represents the axial distance a (mm)
  • the vertical axis represents the imbalance response value ratio (%).
  • the axial distance a is 0 mm, it indicates that the axial intermediate position of the gas introducing portion of the sensor element and the axial proximal end position of the inner introducing opening of the inner cover are the same position.
  • the axial distance a is less than 0 mm, it indicates that the axial intermediate position of the gas introducing portion of the sensor element is closer to the distal end side in the axial direction than the axial proximal end position of the inner introducing opening of the inner cover.
  • the responsiveness of the gas sensor can be improved by the fact that the axial intermediate position of the gas introduction portion of the sensor element is closer to the axial proximal end side than the axial proximal end position of the inner introduction opening of the inner cover. It was found that the accuracy of detecting the imbalance between cylinders of the internal combustion engine in the gas sensor can be improved.
  • the axial distance a from the axial intermediate position of the gas introduction part of the sensor element to the axial base end position of the inner introduction opening of the inner cover is 0.7 mm or more. It was found that the thickness was preferably 3.0 mm or less.

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Abstract

　ガスセンサ１は、センサ素子２とハウジング１３と素子カバー３とを備えている。センサ素子２の先端部２０１には、その内部に被測定ガスを導入するためのガス導入部２７１が設けられている。素子カバー３は、センサ素子２の先端部２０１を覆うように配設されたインナカバー４と、インナカバー４の外側に配設されたアウタカバー５とを有する。アウタカバー５には、アウタカバー５内に被測定ガスを導入するためのアウタ導入開口部５２が設けられている。インナカバー４には、インナカバー４内に被測定ガスを導入するためのインナ導入開口部４２が設けられている。センサ素子２のガス導入部２７１の軸方向中間位置Ｃ１は、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。

Description

ガスセンサ
　本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサに関する。
　従来、自動車の内燃機関の排気管等に設けられ、被測定ガスである排ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサが知られている。ガスセンサとしては、例えば、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、センサ素子を内側に挿通して保持するハウジングと、ハウジングの先端側に配設された素子カバーとを備えたものがある。
　例えば、特許文献１には、センサ素子の被水防止等のため、ガス導入部が設けられたセンサ素子の先端部を覆うインナカバーと、インナカバーの外側に配設されたアウタカバーとからなる二重構造の素子カバーを備えたガスセンサが開示されている。このガスセンサにおいて、アウタカバーには、アウタカバー内に被測定ガスを導入するためのアウタ導入開口部が設けられている。また、インナカバーには、インナカバー内に被測定ガスを導入するためのインナ導入開口部が設けられている。
特開２００９－２５０７６号公報
　ところで、多気筒の内燃機関では、気筒間の燃料噴射量のばらつき等により、気筒間において空燃比のばらつき（気筒間インバランス）が生じる。近年、さらなる排ガス規制、燃費規制により、内燃機関の気筒間インバランスをガスセンサにおいてより精度良く検出し、内燃機関の各気筒の空燃比制御を行うことが求められている。したがって、気筒間インバランスの指標となるガスセンサの出力値（空燃比：Ａ／Ｆ）の変化をより正確に把握するため、各気筒の空燃比変化に伴うガスセンサの応答性をさらに高めることが必要となる。具体的には、Ａ／Ｆ変化に対するガスセンサ自体の応答性の向上以外に、特にセンサ素子を保護する素子カバーにおいては、センサ素子のガス検出部（被測定ガスを検出するための部分）により多くの被測定ガスを短距離で迅速に到達させることに加え、センサ素子の検出部に到達するまでの間に、各気筒から順次排気されるＡ／Ｆの異なる被測定ガスが混合されにくくすることが不可欠となる。
　しかしながら、上記特許文献１のガスセンサでは、主にセンサ素子の被水を防止することに重点が置かれていたため、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を考えた場合には、気筒間インバランスを検出する応答性が十分でない。この要因としては、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスがセンサ素子のガス導入部に到達するまでの距離が長いことなどが考えられる。この距離が長いと、時間的に前後して排気され、センサ素子のガス検出部に前後して到達する被測定ガスが混ざりやすくなってしまう。この被測定ガスの混合が生じると、いずれかの気筒から排気される被測定ガスの空燃比がリッチ側に変動し、他のいずれかの気筒から排気される被測定ガスの空燃比がリーン側に変動していたとしても、これらの被測定ガスが混合された状態の空燃比を検出することになってしまう。その結果、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度が低下し、気筒間インバランスを検出するためのガスセンサの応答性が低下するおそれがある。
　本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を高めることができ、気筒間インバランスを検出する応答性に優れたガスセンサを提供しようとするものである。
　本発明の一の態様は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、
　該センサ素子を内側に挿通して保持するハウジングと、
　該ハウジングの軸方向先端側に配設された素子カバーとを備え、
　上記センサ素子の先端部には、その内部に被測定ガスを導入するためのガス導入部が設けられており、
　上記素子カバーは、上記センサ素子の先端部を覆うように配設されたインナカバーと、該インナカバーの外側に配設されたアウタカバーとを有し、
　該アウタカバーには、該アウタカバー内に被測定ガスを導入するためのアウタ導入開口部が設けられており、
　上記インナカバーには、該インナカバー内に被測定ガスを導入するためのインナ導入開口部が設けられており、
　上記センサ素子の上記ガス導入部の軸方向中間位置は、上記インナカバーの上記インナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向基端側にあるガスセンサにある。
　上記ガスセンサにおいて、センサ素子の先端部には、その内部に被測定ガスを導入するためのガス導入部が設けられている。また、センサ素子の先端部を覆うインナカバーには、インナカバー内に被測定ガスを導入するためのインナ導入開口部が設けられている。そして、センサ素子のガス導入部の軸方向中間位置は、インナカバーのインナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向基端側にある。
　すなわち、アウタ導入開口部からアウタカバー内（アウタカバーとインナカバーとの間）に導入された被測定ガスは、インナ導入開口部からインナカバー内に導入され、センサ素子のガス導入部に到達する。本発明者らは、このような被測定ガスの流れにおいて、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスがセンサ素子のガス導入部に到達するまでの距離が、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性に大きく寄与することを見出した。
　そして、本発明者らは、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスがセンサ素子のガス導入部に到達するまでの距離を短くするためには、被測定ガスがインナカバー内に導入される部分であるインナ導入開口部の軸方向基端位置を、被測定ガスがセンサ素子の内部に導入される部分であるガス導入部の軸方向中間位置よりも軸方向基端側とすることが非常に有効であることを見出した。
　これにより、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスをできるだけ短距離で迅速にセンサ素子のガス導入部に到達させることができる。また、被測定ガスを他のインナ導入開口部から流れ込んだ被測定ガスと混合させることなく、センサ素子のガス導入部に到達させることができる。そして、内燃機関の各気筒の被測定ガスを順にセンサ素子のガス導入部に到達させ、センサ素子のガス導入部に到達するまでの間に各気筒の被測定ガスが混合されることを抑制することができる。
　その結果、ガスセンサの応答性を高めることができ、内燃機関の気筒間インバランスの指標となるガスセンサの出力値（例えば、空燃比：Ａ／Ｆ等）の変化をより正確に把握することができる。そして、ガスセンサにおける内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を向上させることができる。
　このように、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を高めることができ、気筒間インバランスを検出する応答性に優れたガスセンサを提供することができる。
本発明の実施例１における、ガスセンサ全体の構造を示す断面説明図。 実施例１における、ガスセンサの素子カバーの構造を示す断面説明図。 実施例１における、インナカバーのインナ導入開口部及びルーバー部を示す断面説明図。 実施例１における、センサ素子の先端部の構造を示す断面説明図。 実施例１における、ルーバー部をインナ導入開口部と同一平面上に投影した状態を示す説明図。 実施例１における、インナ導入開口部と同一平面上に投影したルーバー部を示す説明図。 実施例１における、インナ導入開口部からルーバー部を介してインナカバー内に流れ込む被測定ガスの流れを示す説明図。 実施例１における、多気筒の内燃機関における被測定ガスの流れを示す説明図。 実施例１における、横軸に時間をとり、縦軸に被測定ガスのガス濃度をとって、ガス濃度の時間変化を示すグラフ。 実施例１における、インナ導入開口部と同一平面上に投影した別例のルーバー部を示す説明図。 実施例１における、インナ導入開口部から別例のルーバー部を介してインナカバー内に流れ込む被測定ガスの流れを示す説明図。 本発明の実施例２における、ガスセンサの素子カバーの構造の一例を示す断面説明図。 本発明の実施例３における、ガスセンサを取り付けた内燃機関の排気管を示す説明図。 実施例３における、クランク角及びＡ／Ｆの時間ごとの変化を示すグラフ。 実施例３における、インナ導入開口部の軸方向基端位置とガス導入部の軸方向中間位置との間の軸方向距離ａとインバランス応答値比との関係を示すグラフ。
　上記ガスセンサにおいて、「軸方向先端側」とは、ガスセンサの軸方向の一方側であり、ガスセンサが被測定ガスに晒される側をいう。また、「軸方向基端側」とは、その反対側をいう。
　また、上記センサ素子としては、例えば、被測定ガス側電極及び基準ガス側電極を設けた酸素イオン伝導性の固体電解質体、被測定ガス側電極に接触させる被測定ガスを透過させる多孔質の拡散抵抗層等を積層して構成された積層型のセンサ素子を用いることができる。上記構成の場合、センサ素子の外表面に拡散抵抗層の一部が露出しており、その露出した部分が上記ガス導入部となる。
　また、上記センサ素子の先端部には、上記ガス導入部が複数箇所設けられていてもよい。また、上記センサ素子の外表面には、少なくとも拡散抵抗層の露出した部分（ガス導入部）を覆うように、被測定ガス中の被毒成分を捕獲するための保護層等が設けられていてもよい。
　また、上記アウタカバーには、上記アウタ導入開口部が周方向に並んで複数設けられていてもよい。また、上記インナカバーには、上記インナ導入開口部が周方向に並んで複数設けられていてもよい。また、上記インナ導入開口部が複数設けられている場合には、上記センサ素子の上記ガス導入部の軸方向中間位置は、そのすべてのインナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向基端側にあることが好ましい。
　また、上記インナ導入開口部が複数設けられている場合には、そのすべてのインナ導入開口部の軸方向位置が同じであることが好ましい。また、インナ導入開口部からガス導入部までの径方向距離が同じであることが好ましい。この場合には、インナ導入開口部からセンサ素子のガス導入部までの距離のばらつきを抑制し、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性をより一層高めることができる。
　また、上記インナカバーの上記インナ導入開口部の軸方向基端位置から上記センサ素子の上記ガス導入部の軸方向中間位置までの軸方向距離ａは、例えば、０ｍｍ＜ａ≦３．０ｍｍとすることが好ましく、さらに０．７ｍｍ≦ａ≦３．０ｍｍとすることがより好ましい。この場合には、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスをより一層短距離で迅速にセンサ素子のガス導入部に到達させることができる。そして、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性をさらに高めることができる。
　上記センサ素子の上記ガス導入部の軸方向中間位置と上記インナカバーの上記インナ導入開口部の軸方向基端位置との間の軸方向距離ａが０ｍｍ以下の場合、３．０ｍｍを超える場合には、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスがセンサ素子のガス導入部に到達するまでの距離が長くなってしまうおそれがあり、ガスセンサの気筒間インバランスを検出する応答性の低下を招く場合がある。
　また、上記センサ素子の上記ガス導入部の軸方向先端位置は、上記インナカバーの上記インナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向基端側にあってもよい。この場合には、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスをより一層短距離で迅速にセンサ素子のガス導入部に到達させることができる。そして、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性をさらに高めることができる。また、センサ素子のガス導入部の軸方向先端位置は、インナ導入開口部が複数設けられている場合、そのすべてのインナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向基端側にあることが好ましい。
　また、上記センサ素子の軸方向先端位置は、上記インナカバーの上記インナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向先端側にあってもよい。この場合には、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスをより一層短距離で迅速にセンサ素子のガス導入部に到達させることができる。そして、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性をさらに高めることができる。また、センサ素子の軸方向先端位置は、インナ導入開口部が複数設けられている場合、そのすべてのインナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向先端側にあることが好ましい。
　また、上記インナカバーには、上記インナ導入開口部の内側において、被測定ガスの流れを遮り、該被測定ガスが軸方向基端側へ流れるようにするルーバー部が設けられていてもよい。この場合には、被測定ガスの多くを、インナ導入開口部からルーバー部を介してインナカバー内の軸方向基端側へ流れ込ませることができる。これにより、インナ導入開口部からインナカバー内に導入された被測定ガスがセンサ素子のガス導入部に到達するまでの距離をより適切に短くすることができる。
　また、上記ルーバー部は、上記インナ導入開口部の軸方向先端側の端部から上記インナカバーの内側に折り曲げられ、軸方向基端側に向かって形成されていてもよい。この場合には、ルーバー部は、インナカバーから切り開くことによって、容易に形成することができる。なお、上記ルーバー部が軸方向基端側に向かって形成されている状態には、ルーバー部がインナ導入開口部の軸方向先端側の端部から軸方向基端側へ向けて、軸方向に平行に伸びる状態、又はルーバー部がインナ導入開口部の軸方向先端側の端部から軸方向基端側へ向けて、軸方向に傾斜して伸びる状態がある。
　また、上記インナカバーにおける上記インナ導入開口部よりも軸方向基端側の部分と上記ルーバー部との間の最短距離であるルーバー開度は、例えば、２．０ｍｍ以下とすることができる。これにより、インナ導入開口部からルーバー部を介してインナカバー内に流れ込む被測定ガスの流量を適切に制御することができ、ガスセンサの気筒間インバランスを検出する応答性をより一層高めることができる。上記ルーバー開度が２．０ｍｍを超える場合には、インナ導入開口部からルーバー部を介してインナカバー内に流れ込む被測定ガスの流量を適切に制御することが困難となるおそれがある。
　また、上記アウタカバーの上記アウタ導入開口部の軸方向先端位置は、上記インナカバーの上記インナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向基端側にあってもよい。この場合には、アウタ導入開口部からアウタカバー内（アウタカバーとインナカバーとの間）に導入された被測定ガスは、軸方向先端側に向かって流れ、途中で向きを変えてインナ導入開口部からインナカバー内に流れ込む。このとき、被測定ガスと共に流れる水滴は、被測定ガスよりも質量が大きいため、その自重によってそのまま軸方向先端側に流れる。そのため、被測定ガスと水滴とをより分離しやすくなり、水滴がインナカバー内に侵入することを防止する効果をより高めることができる。これにより、センサ素子の被水及びそれに伴うセンサ素子の割れをより一層防止することができる。そして、耐被水性を向上させながら、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性を十分に確保することができる。なお、アウタカバーのアウタ導入開口部の軸方向先端位置をインナカバーのインナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向先端側とすることもできる。
　上記ガスセンサにかかる実施例について、図を参照して説明する。図１、図２に示すごとく、本例のガスセンサ１は、被測定ガスＧ中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子２と、センサ素子２を内側に挿通して保持するハウジング１３と、ハウジング１３の軸方向先端側Ｘ１に配設された素子カバー３とを備えている。センサ素子２の先端部２０１には、その内部に被測定ガスＧを導入するためのガス導入部２７１が設けられている。
　同図に示すごとく、素子カバー３は、センサ素子２の先端部２０１を覆うように配設されたインナカバー４と、インナカバー４の外側に配設されたアウタカバー５とを有する。アウタカバー５には、アウタカバー５内に被測定ガスＧを導入するためのアウタ導入開口部５２が設けられている。インナカバー４には、インナカバー４内に被測定ガスＧを導入するためのインナ導入開口部４２が設けられている。
　センサ素子２のガス導入部２７１の軸方向中間位置Ｃ１は、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。以下、本例のガスセンサ１についてさらに詳説する。
　図１に示すごとく、本例において、「軸方向先端側Ｘ１」とは、ガスセンサ１の軸方向Ｘの一方側であり、ガスセンサ１が被測定ガスＧに晒される側をいう。また、「軸方向基端側Ｘ２」とは、その反対側をいう。同図に示すごとく、ガスセンサ１において、板状のセンサ素子２は、第１絶縁碍子１１の内側に挿通して保持されている。また、第１絶縁碍子１１は、ハウジング１３の内側に保持されている。
　図４に示すごとく、センサ素子２は、被測定ガスＧ（排ガス）中の特定ガス濃度（酸素濃度）に依存して電極（後述する被測定ガス側電極２２、基準ガス側電極２３）間を流れる限界電流をもとに内燃機関に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するＡ／Ｆセンサ素子である。なお、図４は、センサ素子２の先端部２０１における軸方向Ｘに直交する断面を示したものである。
　同図に示すごとく、センサ素子２は、ジルコニアからなる酸素イオン伝導性の固体電解質体２１を有する。板状の固体電解質体２１の一方の面には、被測定ガスＧを接触させる被測定ガス側電極２２が設けられ、他方の面には、基準ガス（大気）を接触させる基準ガス側電極２３が設けられている。
　同図に示すごとく、固体電解質体２１の基準ガス側電極２３の側には、アルミナからなる基準ガス室形成層２４が積層されている。基準ガス室形成層２４には、溝部２４１が設けられており、この溝部２４１によって基準ガス室２４９が形成されている。基準ガス室２４９は、基準ガスを導入することができるよう構成されている。
　基準ガス室形成層２４における固体電解質体２１とは反対側の面には、ヒータ基板２５が積層されている。ヒータ基板２５には、通電により発熱する発熱体（ヒータ）２５１が基準ガス室形成層２４と対面するよう設けられている。発熱体２５１は、通電によって発熱させることにより、センサ素子２を活性温度まで加熱することができるよう構成されている。
　同図に示すごとく、固体電解質体２１の被測定ガス側電極２２の側には、アルミナからなる絶縁層２６が積層されている。絶縁層２６は、開口部２６１を有する。また、絶縁層２６における固体電解質体２１とは反対側の面には、被測定ガスＧを透過させるアルミナ多孔体からなる多孔質の拡散抵抗層２７が積層されている。拡散抵抗層２７の一部は、センサ素子２の外表面に露出しており、その露出した部分にガス導入部２７１が複数箇所形成されている。
　固体電解質体２１と絶縁層２６と拡散抵抗層２７とにより覆われた場所には、被測定ガス室２６９が形成されている。被測定ガス室２６９は、拡散抵抗層２７を透過した被測定ガスＧを導入することができるよう構成されている。また、拡散抵抗層２７における絶縁層２６とは反対側の面には、アルミナからなる遮蔽層２８が積層されている。なお、図示を省略したが、センサ素子２の外表面には、拡散抵抗層２７の露出した部分（ガス導入部２７１）を覆うように、被測定ガスＧ中の被毒成分を捕獲するための保護層等が設けられていてもよい。
　図１に示すごとく、ハウジング１３の軸方向基端側Ｘ２には、センサ素子２の基端部２０２を覆うように第１基端側カバー１４が固定されており、さらに第１基端側カバー１４の軸方向基端側Ｘ２には、第２基端側カバー１５が固定されている。第２基端側カバー１５には、大気を導入する通気孔１５１が設けられている。また、第２基端側カバー１５の基端側開口部は、ゴムブッシュからなる封止部材１６によって閉塞されている。封止部材１６には、外部に接続される複数のリード部材１７が貫通配置されている。
　また、第１基端側カバー１４の内部において、第１絶縁碍子１１の軸方向基端側Ｘ２には、センサ素子２の基端部２０２を覆う第２絶縁碍子１２が配設されている。第２絶縁碍子１２には、リード部材１７に接続された金属端子１８が配設されている。金属端子１８は、センサ素子２の電極端子に接触して電気的な導通を図っている。
　同図に示すごとく、ハウジング１３の先端側には、センサ素子２を保護するための素子カバー３が配設されている。素子カバー３は、センサ素子２の先端部２０１を覆うように配設された有底略円筒状のインナカバー４と、インナカバー４の外側に配設された有底略円筒状のアウタカバー５とを有する。インナカバー４は、ハウジング１３の先端部に固定されている。また、アウタカバー５は、インナカバー４の基端部に固定されている。
　図２に示すごとく、アウタカバー５は、軸方向基端側Ｘ２から順に、軸方向Ｘに略同径のアウタ側面部５１１と、軸方向先端側Ｘ１に向かって縮径するテーパ状のアウタ縮径部５１２と、軸方向先端側Ｘ１を閉塞するアウタ底面部５１３とを有する。
　アウタ側面部５１１には、複数のアウタ導入開口部５２が周方向に所定の間隔で設けられている。アウタ導入開口部５２の軸方向先端位置Ｅ１は、後述するインナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。また、アウタ底面部５１３には、アウタ排出開口部５３が設けられている。
　同図に示すごとく、インナカバー４は、軸方向基端側Ｘ２から順に、軸方向Ｘに略同径のインナ第１側面部４１１と、軸方向先端側Ｘ１に向かって縮径するテーパ状のインナ第１縮径部４１２と、軸方向Ｘに略同径のインナ第２側面部４１３と、軸方向先端側Ｘ１に向かって縮径するテーパ状のインナ第２縮径部４１４と、軸方向先端側Ｘ１を閉塞するインナ底面部４１５とを有する。インナ底面部４１５は、アウタカバー５のアウタ底面部５１３と略同一平面上であって、アウタ底面部５１３のアウタ排出開口部５３内に配置されている。
　インナ第１縮径部４１２には、複数のインナ導入開口部４２が周方向に所定の間隔で設けられている。複数のインナ導入開口部４２は、軸方向Ｘに直交する平面において、ガスセンサ１の中心軸に対して同心円上に配置されている。すなわち、すべてのインナ導入開口部４２は、軸方向位置が同じである。また、すべてのインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１は、アウタカバー５のアウタ導入開口部５２の軸方向先端位置Ｅ１よりも軸方向先端側Ｘ１にある。また、すべてのインナ導入開口部４２は、ルーバー形状となっている。すなわち、インナ第１縮径部４１２には、インナ導入開口部４２が設けられたそれぞれの内側位置において、被測定ガスＧの流れを遮り、被測定ガスＧが軸方向基端側Ｘ２へ流れるようにするルーバー部４４が設けられている。また、インナ底面部４１５には、インナ排出開口部４３が設けられている。
　同図に示すごとく、センサ素子２のガス導入部２７１の軸方向中間位置Ｃ１は、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。本例では、すべてのインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。また、センサ素子２の軸方向先端位置Ｃ３は、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向先端側Ｘ１にある。本例では、すべてのインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向先端側Ｘ１にある。
　また、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１からセンサ素子２のガス導入部２７１の軸方向中間位置Ｃ１までの軸方向距離ａは、０ｍｍ＜ａ≦３．０ｍｍとしている。なお、軸方向距離ａは、０ｍｍ＜ａ≦３．０ｍｍであることが好ましく、０．７ｍｍ≦ａ≦３．０ｍｍであることがより好ましい。
　図３に示すごとく、ルーバー部４４は、インナ導入開口部４２の軸方向先端側Ｘ１の端部４２１からインナカバー４の内側に折り曲げられ、軸方向基端側Ｘ２に向かって形成されている。ルーバー部４４は、略四角形状に形成されている。また、ルーバー部４４は、インナカバー４の一部を金型等によって内側方向に押し出して形成されている。また、インナカバー４におけるインナ導入開口部４２よりも軸方向基端側Ｘ２の部分（本例のインナ第１側面部４１１）とルーバー部４４との間の最短距離であるルーバー開度Ａは、２．０ｍｍ以下に設定されている。
　図５、図６に示すごとく、ルーバー部４４をインナ導入開口部４２と同一平面（平面Ｈ）上に投影した場合、ルーバー部４４は、先端側端縁４４１ａ、根元側端縁４４２ａ、一対の側端縁４４３ａ、４４４ａを有する。一対の側端縁４４３ａ、４４４ａは、ルーバー部４４の根元側から先端側に向かうルーバー形成方向Ｖに対して略平行に、略直線状に形成されている。そして、ルーバー部４４の根元側端縁４４２ａと一対の側端縁４４３ａ、４４４ａとの間の角度Ｂ１、Ｂ２が９０度である。なお、図５、図６は、インナカバー４からルーバー部４４を取り出して示したものである。
　図２に示すごとく、ルーバー部４４の軸方向基端側Ｘ２の端部は、インナ導入開口部４２の軸方向基端側Ｘ２の端部と、軸方向Ｘのほぼ同じ位置にある。そして、アウタカバー５とインナカバー４との間の空間からインナ導入開口部４２を通過してインナカバー４内へ流れようとする被測定ガスＧは、ルーバー部４４によって遮られて、軸方向先端側Ｘ１へは流れない。この被測定ガスＧの一部は、一対の側端縁４４３ａ、４４４ａからインナカバー４内へ流れようとするものの、この被測定ガスＧの多くは、ルーバー部４４に沿って軸方向基端側Ｘ２へ流れる。
　次に、本例のガスセンサ１における作用効果について説明する。本例のガスセンサ１において、センサ素子２の先端部２０１には、その内部に被測定ガスＧを導入するためのガス導入部２７１が設けられている。また、センサ素子２の先端部２０１を覆うインナカバー４には、インナカバー４内に被測定ガスＧを導入するためのインナ導入開口部４２が設けられている。そして、センサ素子２のガス導入部２７１の軸方向中間位置Ｃ１は、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。また、インナカバー４におけるインナ導入開口部４２の内側位置には、インナ導入開口部４２からインナカバー４内に流入する被測定ガスＧが、軸方向基端側Ｘ２へ流れるようにするルーバー部４４が設けられている。
　これにより、図７に示すごとく、インナ導入開口部４２からインナカバー４内へ流れようとする被測定ガスＧの多くは、ルーバー部４４によってインナカバー４内の軸方向基端側Ｘ２へ流れ込ませることができる。また、ガス導入部２７１の軸方向中間位置Ｃ１が、インナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にあることにより、インナ導入開口部４２からインナカバー４内に導入された被測定ガスＧをできるだけ短距離で迅速にセンサ素子２のガス導入部２７１に到達させることができる。また、被測定ガスＧを他のインナ導入開口部４２から流れ込んだ被測定ガスＧと混合させることなく、センサ素子２のガス導入部２７１に到達させることができる。そして、内燃機関の各気筒の被測定ガスＧを順にセンサ素子２のガス導入部２７１に到達させ、センサ素子２のガス導入部２７１に到達するまでの間に各気筒の被測定ガスＧが混合されることを抑制することができる。
　その結果、ガスセンサ１の応答性を高めることができ、内燃機関の気筒間インバランスの指標となるガスセンサ１の出力値（空燃比：Ａ／Ｆ）の変化をより正確に把握することができる。そして、ガスセンサ１における内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を向上させることができる。
　図８には、多気筒の内燃機関において、いずれかの気筒７１ａの空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にあり、他の気筒７１ｂの空燃比が理論空燃比に対してリーン側にあるときの排気管８２における被測定ガスＧ（排気ガス）の流れを示す。同図に示すごとく、各気筒７１ａ、７１ｂからの排気は順次行われ、排気管８２内のガスセンサ１には、リッチ側の被測定ガスＧ１とリーン側の被測定ガスＧ２とが順次到達する。図９には、ガスセンサ１によって測定される被測定ガスＧのガス濃度の時間変化を示す。同図に示すごとく、ガスセンサ１においては、リッチ側の被測定ガスＧ１とリーン側の被測定ガスＧ２とが交互に測定されることになる。
　そして、時間的に前後して排気され、インナカバー４内に前後して流入する被測定ガスＧが混ざりにくい状態にあることにより、所定の時間間隔で到達するリッチ側の被測定ガスＧ１とリーン側の被測定ガスＧ２とが混ざりにくくすることができる。本例においては、ルーバー部４４に沿って軸方向基端側Ｘ２へ流れる被測定ガスＧが、センサ素子２のガス導入部２７１に到達するまでの距離を短くしている。これにより、時間的に前後して排気された被測定ガスＧの混ざり合いを抑制し、ガスセンサ１における内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を向上させることができる。
　また、本例において、センサ素子２の軸方向先端位置Ｃ３は、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向先端側Ｘ１にある。そのため、インナ導入開口部４２からインナカバー４内に導入された被測定ガスＧをより一層短距離で迅速にセンサ素子２のガス導入部２７１に到達させることができる。これにより、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性をさらに高めることができる。
　また、ルーバー部４４をインナ導入開口部４２と同一平面（平面Ｈ）上に投影した場合、ルーバー部４４の一対の側端縁４４３ａ、４４４ａは、ルーバー形成方向Ｖに対して略平行に、略直線状に形成されている。そのため、図７に示すごとく、被測定ガスＧがルーバー部４４の表面に沿って、ルーバー部４４の根元側から先端側に向かって流れやすくなる。そして、被測定ガスＧの一部がルーバー部４４の側端部４４３、４４４から両側に漏れてインナカバー４内に流れ込むことを抑制することができる。つまり、ルーバー部４４の先端部４４１を通過して流れ込む被測定ガスＧの流量の割合をさらに高めることができる。
　また、インナカバー４におけるインナ導入開口部４２よりも軸方向基端側Ｘ２の部分（インナ第１側面部４１１）とルーバー部４４との間の最短距離であるルーバー開度Ａは、２．０ｍｍ以下である。そのため、インナ導入開口部４２からルーバー部４４を介してインナカバー４内に流れ込む被測定ガスＧの流量を適切に制御することができ、ガスセンサ１の応答性をより一層高めることができる。
　また、アウタカバー５のアウタ導入開口部５２の軸方向先端位置Ｅ１は、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。そのため、図７に示すごとく、アウタ導入開口部５２からアウタカバー５内（アウタカバー５とインナカバー４との間）に導入された被測定ガスＧは、軸方向先端側Ｘ１に向かって流れ、途中で向きを変えてインナ導入開口部４２からインナカバー４内に流れ込む。このとき、被測定ガスＧと共に流れる水滴Ｗは、被測定ガスＧよりも質量が大きいため、その自重によってそのまま軸方向先端側Ｘ１に流れる。
　これにより、同図に示すごとく、被測定ガスＧと水滴Ｗとをより分離しやすくなり、水滴Ｗがインナカバー４内に侵入することを防止する効果をより高めることができる。その結果、センサ素子２の被水及びそれに伴うセンサ素子２の割れを防止することができる。そして、耐被水性を向上させながら、ガスセンサ１の応答性、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を十分に確保することができる。なお、分離された水滴Ｗは、アウタカバー５のアウタ排出開口部５３から外部に排出される。
　このように、本例によれば、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性に優れたガスセンサ１を提供することができる。
　なお、本例では、図５、図６に示すごとく、ルーバー部４４をインナ導入開口部４２と同一平面（平面Ｈ）上に投影した場合、ルーバー部４４の一対の側端縁４４３ａ、４４４ａは、ルーバー形成方向Ｖに対して略平行に、略直線状に形成されている。これ以外にも、例えば、図１０に示すごとく、ルーバー部４４の一対の側端縁４４３ａ、４４４ａは、ルーバー形成方向Ｖに対して外側に傾斜して、略直線状に形成されていてもよい。すなわち、ルーバー部４４の根元側端縁４４２ａと一対の側端縁４４３ａ、４４４ａとの間の角度Ｂ１、Ｂ２が９０度を超えた角度（例えば、９０度超え９５度以下）であってもよい。
　上記構成の場合には、図１１に示すごとく、被測定ガスＧがルーバー部４４の表面に沿って、ルーバー部４４の根元側から先端側に向かってより一層流れやすくなる。そして、被測定ガスＧの一部がルーバー部４４の側端部４４３、４４４から両側に漏れてインナカバー４内に流れ込むことをさらに抑制することができる。つまり、ルーバー部４４の先端部４４１を通過して流れ込む被測定ガスＧの流量の割合をさらに高めることができる。これにより、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性をより一層向上させることができる。
　本例は、図１２に示すごとく、センサ素子２のガス導入部２７１とインナカバー４のインナ導入開口部４２との位置関係を変更した例である。同図に示すごとく、センサ素子２のガス導入部２７１の軸方向先端位置Ｃ２は、インナカバー４のインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。本例では、ガス導入部２７１の軸方向先端位置Ｃ２は、すべてのインナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にある。その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
　本例のインナカバー４におけるインナ導入開口部４２の内側位置には、実施例１と同様に、インナ導入開口部４２からインナカバー４内に流入する被測定ガスＧが、軸方向基端側Ｘ２へ流れるようにするルーバー部４４が設けられている。そして、インナ導入開口部４２からインナカバー４内に流れる被測定ガスＧの多くは、軸方向基端側Ｘ２へ流れる。そのため、ガス導入部２７１の軸方向先端位置Ｃ２を、インナ導入開口部４２の軸方向基端位置Ｄ１よりも軸方向基端側Ｘ２にすることにより、ルーバー部４４に沿って軸方向基端側Ｘ２へ流れる被測定ガスＧが、より一層短距離で迅速にセンサ素子２のガス導入部２７１に到達するようにできる。これにより、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度、及び気筒間インバランスを検出する応答性をさらに高めることができる。その他の基本的な作用効果は、実施例１と同様である。
　本例は、ガスセンサについて、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を評価したものである。本例では、インナカバーのインナ導入開口部の軸方向基端位置からセンサ素子のガス導入部の軸方向中間位置までの軸方向距離ａ（図２参照）が異なる複数のガスセンサを準備した。準備したガスセンサのその他の基本的な構成は、実施例１のガスセンサ（図１～図４等参照）と同様である。
　次に、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度の評価方法について説明する。本例では、図１３に示すごとく、４つの気筒（第１気筒８１１、第２気筒８１２、第３気筒８１３、第４気筒８１４）を有する直列４気筒型の内燃機関８１を準備した。内燃機関８１の各気筒８１１～８１４は、それぞれ排気管８２の排気枝部８２１に連通している。４つの排気枝部８２１は、その下流側において集合して排気管８２の排気集合部８２２に連通している。そして、この排気管８２の排気集合部８２２に、ガスセンサ８９を取り付けた。
　次いで、内燃機関を所定の条件で運転させた。本例では、回転数を１６００ｒｐｍに設定し、排気管内の単位断面積当たりのガス流量が２０ｇ／秒となるように調整した。そして、内燃機関の４つの気筒のうち、第２気筒の燃料噴射量を他の気筒に比べて過剰に増加させた。本例では、第２気筒の空燃比が理論空燃比に対してリッチ側に４０％ずらした状態（燃料噴射量を４０％増加した状態）となるように調整した。
　そして、図１４に示すごとく、時間経過ごとにガスセンサの出力値（空燃比：Ａ／Ｆ）を取得した。
　ここで、ガスセンサの出力値の波形は、内燃機関の１燃焼サイクルを１周期として変動する。内燃機関の１燃焼サイクルは、クランク角が０度の時に開始され、クランク角が７２０度のときに終了する。また、１燃焼サイクルの間、第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順に燃焼が行われる。また、各気筒では、燃焼の後に排気が行われるため、１燃焼サイクルの間、第２気筒、第１気筒、第３気筒、第４気筒の順に排気が行われる。したがって、理想的には、第２気筒、第１気筒、第３気筒、第４気筒の順に、各気筒から排出された排ガスがガスセンサのセンサ素子のガス導入部に到達する。
　次に、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度の評価方法について説明する。図１４に示すごとく、取得したガスセンサの出力値（空燃比：Ａ／Ｆ）の波形から、１燃焼サイクル中の波形の振幅Ｐ（最大値と最小値との差）をインバランス応答値として求めた。本例では、軸方向距離ａが異なるガスセンサに対して、それぞれ上述したインバランス応答値を求めた。そして、軸方向距離ａが－１．５ｍｍのガスセンサ（従来の仕様のガスセンサ）のインバランス応答値を基準（＝１００％）とし、その他のガスセンサのインバランス応答値比（％）を求めた。なお、インバランス応答値比が高いほうが内燃機関の気筒間インバランスの検出精度がより高いことを示す。
　図１５に、内燃機関の気筒間インバランスの検出精度の評価結果を示す。同図の横軸は軸方向距離ａ（ｍｍ）、縦軸はインバランス応答値比（％）である。なお、軸方向距離ａが０ｍｍの場合は、センサ素子のガス導入部の軸方向中間位置とインナカバーのインナ導入開口部の軸方向基端位置とが同じ位置であることを示す。また、軸方向距離ａが０ｍｍ未満の場合は、センサ素子のガス導入部の軸方向中間位置がインナカバーのインナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向先端側にあることを示す。
　同図から、軸方向距離ａが０ｍｍを超えると、すなわちセンサ素子のガス導入部の軸方向中間位置がインナカバーのインナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向基端側にあると、インバランス応答値比が高くなることがわかった。また、軸方向距離ａが０．７ｍｍあたりを超えると、インバランス応答値比がさらに高くなり、そのインバランス応答値比が安定していることがわかった。一方、軸方向距離ａが３．０ｍｍあたりを超えると、インバランス応答値比が少し低くなることがわかった。
　以上の結果から、センサ素子のガス導入部の軸方向中間位置がインナカバーのインナ導入開口部の軸方向基端位置よりも軸方向基端側にあることにより、ガスセンサの応答性を高めることができ、ガスセンサにおける内燃機関の気筒間インバランスの検出精度を向上させることができることがわかった。また、このような効果を十分に得るためには、センサ素子のガス導入部の軸方向中間位置からインナカバーのインナ導入開口部の軸方向基端位置までの軸方向距離ａを０．７ｍｍ以上とすることが好ましく、３．０ｍｍ以下とすることが好ましいことがわかった。
　１　ガスセンサ
　１３　ハウジング
　２　センサ素子
　２０１　先端部（センサ素子の先端部）
　２７１　ガス導入部
　３　素子カバー
　４　インナカバー
　４２　インナ導入開口部
　５　アウタカバー
　５２　アウタ導入開口部
　Ｃ１　軸方向中間位置（ガス導入部の軸方向中間位置）
　Ｄ１　軸方向基端位置（インナ導入開口部の軸方向基端位置）
　Ｘ１　軸方向先端側
　Ｘ２　軸方向基端側

Claims (6)

  1. 　被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子（２）と、
    　該センサ素子（２）を内側に挿通して保持するハウジング（１３）と、
    　該ハウジング（１３）の軸方向先端側（Ｘ１）に配設された素子カバー（３）とを備え、
    　上記センサ素子（２）の先端部（２０１）には、その内部に被測定ガスを導入するためのガス導入部（２７１）が設けられており、
    　上記素子カバー（３）は、上記センサ素子（２）の先端部（２０１）を覆うように配設されたインナカバー（４）と、該インナカバー（４）の外側に配設されたアウタカバー（５）とを有し、
    　該アウタカバー（５）には、該アウタカバー（５）内に被測定ガスを導入するためのアウタ導入開口部（５２）が設けられており、
    　上記インナカバー（４）には、該インナカバー（４）内に被測定ガスを導入するためのインナ導入開口部（４２）が設けられており、
    　上記センサ素子（２）の上記ガス導入部（２７１）の軸方向中間位置（Ｃ１）は、上記インナカバー（４）の上記インナ導入開口部（４２）の軸方向基端位置（Ｄ１）よりも軸方向基端側（Ｘ２）にあるガスセンサ（１）。
  2. 　上記センサ素子（２）の上記ガス導入部（２７１）の軸方向先端位置（Ｃ２）は、上記インナカバー（４）の上記インナ導入開口部（４２）の軸方向基端位置（Ｄ１）よりも軸方向基端側（Ｘ２）にある請求項１に記載のガスセンサ（１）。
  3. 　上記センサ素子（２）の軸方向先端位置（Ｃ３）は、上記インナカバー（４）の上記インナ導入開口部（４２）の軸方向基端位置（Ｄ１）よりも軸方向先端側（Ｘ１）にある請求項１に記載のガスセンサ（１）。
  4. 　上記インナカバー（４）には、上記インナ導入開口部（４２）の内側において、被測定ガスの流れを遮り、該被測定ガスが軸方向基端側（Ｘ２）へ流れるようにするルーバー部（４４）が設けられている請求項１に記載のガスセンサ（１）。
  5. 　上記ルーバー部（４４）は、上記インナ導入開口部（４２）の軸方向先端側（Ｘ１）の端部（４２１）から上記インナカバー（４）の内側に折り曲げられ、軸方向基端側（Ｘ２）に向かって形成されている請求項４に記載のガスセンサ（１）。
  6. 　上記アウタカバー（５）の上記アウタ導入開口部（５２）の軸方向先端位置（Ｅ１）は、上記インナカバー（４）の上記インナ導入開口部（４２）の軸方向基端位置（Ｄ１）よりも軸方向基端側（Ｘ２）にある請求項１に記載のガスセンサ（１）。
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