JP2002296219A - Gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス配管中に設け
られた検出素子部と、該検出素子部を収容する有底筒状
の保護カバーとを具備するガスセンサに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor having a detection element provided in a gas pipe and a bottomed cylindrical protective cover for accommodating the detection element.
【０００２】[0002]
【従来技術】ガス配管中に設けられた検出素子部と、該
検出素子部を収容する有底筒状の保護カバーとを具備す
るガスセンサとして、酸素濃度検出器が知られている。
この酸素濃度検出器は、一般的に、ジルコニア等の固体
電解質により形成された素子に一対の検出電極を設けて
構成され、一方の検出電極を空気等の基準ガスに晒し、
他方の検出電極を被検ガスに晒すことで、２種類のガス
の酸素分圧の違いにより各検出電極間に生じる起電力を
検出信号として、被検ガスの酸素濃度を検出している。2. Description of the Related Art An oxygen concentration detector is known as a gas sensor including a detection element provided in a gas pipe and a bottomed cylindrical protective cover for accommodating the detection element.
This oxygen concentration detector is generally configured by providing a pair of detection electrodes on an element formed of a solid electrolyte such as zirconia, exposing one of the detection electrodes to a reference gas such as air,
By exposing the other detection electrode to the test gas, the oxygen concentration of the test gas is detected using the electromotive force generated between the detection electrodes due to the difference in oxygen partial pressure between the two gases as a detection signal.
【０００３】例えば、内燃機関の空燃比制御にあって
は、先ず、排気管に取り付けられた酸素濃度検出器によ
って排気ガスの酸素濃度が検出される。次に、この酸素
濃度から算出される空燃比が目標値（理論空燃比等）と
なるように、燃料あるいは空気の供給量を、電子制御装
置により制御する。For example, in the air-fuel ratio control of an internal combustion engine, first, the oxygen concentration of the exhaust gas is detected by an oxygen concentration detector attached to an exhaust pipe. Next, the supply amount of fuel or air is controlled by the electronic control device so that the air-fuel ratio calculated from the oxygen concentration becomes a target value (the stoichiometric air-fuel ratio or the like).
【０００４】このような酸素濃度検出器には、通常、図
６に示すように、検出素子部７０を覆う保護カバー７１
と、前記検出素子部７０を活性温度（例えば６５０℃）
以上に加熱するための電気ヒータ７３が設けられてい
る。前記保護カバー７１は、被検ガス中に混入している
水や被毒物（鉛化合物、オイル等）あるいは異物による
損傷から検出素子部７０を保護すると共に、電気ヒータ
７３により加熱された検出素子部７０を保温する役割を
果たしている。As shown in FIG. 6, such an oxygen concentration detector usually has a protective cover 71 for covering the detection element 70.
And an activation temperature (for example, 650 ° C.)
The electric heater 73 for heating is provided as described above. The protective cover 71 protects the detection element 70 from damage caused by water, poisons (lead compounds, oils, etc.) or foreign substances mixed in the test gas, and also detects the detection element heated by the electric heater 73. It plays the role of keeping 70 warm.
【０００５】この保護カバー７１は、軸方向全長にわた
って同径な円筒形状の筒状部７１ａと、平面形状の底部
７１ｂとから構成された有底筒状であり、筒状部７１ａ
及び底部７１ｂに複数のガス流通孔７４が設けられてい
た。即ち、筒状部７１ａのガス上流側に位置する部分に
ガス流通孔７４が形成され、このガス流通孔７４は、そ
の他、筒状部７１ａの周りに所定間隔をおいて形成され
ている。また、底部７１ｂのガス流通孔７４は、平面状
の底部７１ｂの中央部に形成されている。The protective cover 71 has a bottomed cylindrical shape composed of a cylindrical tubular portion 71a having the same diameter over the entire length in the axial direction and a flat bottom portion 71b.
And a plurality of gas flow holes 74 in the bottom 71b. That is, a gas flow hole 74 is formed in a portion located on the gas upstream side of the cylindrical portion 71a, and the gas flow hole 74 is formed at a predetermined interval around the cylindrical portion 71a. The gas flow hole 74 in the bottom 71b is formed at the center of the planar bottom 71b.
【０００６】被検ガスは、ガス配管中を上流より流れて
きて、保護カバー７１の筒状部７１ａにあたって通過す
る際、その一部が筒状部７１ａのガス流通孔７４より保
護カバー７１内に取り込まれ、検出素子部７０に接して
酸素濃度が検出される。保護カバー７１内に取り込まれ
たガスは、ガス流通孔７４から放出される。When the test gas flows from the upstream in the gas pipe and passes through the cylindrical portion 71a of the protective cover 71, a part of the gas enters the protective cover 71 through the gas passage hole 74 of the cylindrical portion 71a. The oxygen concentration is detected by coming into contact with the detection element unit 70. The gas taken into the protective cover 71 is released from the gas flow holes 74.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
酸素濃度検出器は、被検ガス中に混入している水や被毒
物（鉛化合物、オイル等）あるいは異物による損傷から
検出素子部７０を保護する特性を満足するために、保護
カバー７１のガス流通孔７４のサイズを、筒状部７１ａ
のガス流通孔７４で直径約１．５ｍｍ程度、底部７１ｂ
のガス流通孔７４で直径約２ｍｍ程度と小さくしてお
り、被検ガスを保護カバー７１内へ取り込みにくい構造
となっており、保護カバー７１内のガス置換効率が低く
なる傾向にあった。However, the conventional oxygen concentration detector protects the detection element 70 from damage caused by water, poisons (lead compounds, oils, etc.) or foreign substances mixed in the gas to be detected. The size of the gas flow hole 74 of the protective cover 71 is adjusted to satisfy
About 1.5 mm in diameter and the bottom 71b
The diameter of the gas passage hole 74 is as small as about 2 mm, so that the test gas is hardly taken into the protection cover 71, and the gas replacement efficiency in the protection cover 71 tends to be low.
【０００８】このようにガス置換効率が低くなると、保
護カバー７１内部の検出素子部７０周辺と、保護カバー
７１の外側とで、被検ガスの酸素濃度に差が生じてしま
い、酸素濃度の検出感度及び応答性能を低下させるとい
う問題があった。即ち、従来の酸素濃度検出器は、保護
カバー７１のガス置換効率が低いために、酸素濃度検出
器としての検出感度及び応答性能が低下するという問題
があった。If the gas replacement efficiency is reduced as described above, a difference occurs in the oxygen concentration of the test gas between the vicinity of the detection element 70 inside the protection cover 71 and the outside of the protection cover 71, and the oxygen concentration is detected. There is a problem that sensitivity and response performance are reduced. That is, in the conventional oxygen concentration detector, there is a problem that the detection sensitivity and the response performance as the oxygen concentration detector decrease because the gas replacement efficiency of the protective cover 71 is low.
【０００９】本発明は、保護カバー内のガス置換効率に
優れたガスセンサを提供することを目的とする。[0009] It is an object of the present invention to provide a gas sensor which is excellent in gas replacement efficiency in a protective cover.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のガスセンサは、
ガス配管中に設けられた検出素子部と、該検出素子部を
収容する有底筒状の保護カバーとを具備するとともに、
前記保護カバーのガス上流側に位置する筒状部にガス流
入孔を設け、さらに前記保護カバーの底部に、ガス流通
により発生する負圧が最大となる位置にガス排出孔を設
けてなるものである。A gas sensor according to the present invention comprises:
A detection element provided in the gas pipe, and having a bottomed cylindrical protective cover for housing the detection element,
A gas inlet hole is provided in a cylindrical portion located on the gas upstream side of the protective cover, and a gas outlet hole is provided in a bottom portion of the protective cover at a position where a negative pressure generated by gas flow is maximum. is there.
【００１１】このようなガスセンサでは、ガス上流側に
位置する筒状部の部分にガス流入孔を設け、保護カバー
の底部に、かつガス流通により発生する負圧が最大とな
る位置にガス排出孔を設けたので、ガス配管中を流れる
ガスはガス流入孔から保護カバー内に流入し、底部に設
けられたガス排出孔から保護カバー外部に排出される
が、ガス排出孔は底部の負圧が最大となる部分に形成さ
れているため、底部のガス排出孔からのガスの排出効率
が向上し、これにより、ガス流入孔からの保護カバー内
へのガス流入が促進され、保護カバー内のガス置換効率
を向上できる。In such a gas sensor, a gas inlet hole is provided in a cylindrical portion located on the gas upstream side, and a gas outlet hole is provided at the bottom of the protective cover and at a position where the negative pressure generated by gas flow is maximum. The gas flowing in the gas pipe flows into the protective cover from the gas inlet and is discharged to the outside of the protective cover from the gas discharge hole provided at the bottom, but the gas discharge hole has a negative pressure at the bottom. Since it is formed at the largest part, the efficiency of gas discharge from the gas exhaust hole at the bottom is improved, thereby promoting the gas flow from the gas inlet hole into the protective cover, and the gas inside the protective cover. The replacement efficiency can be improved.
【００１２】従って、保護カバー内のガス置換効率が高
いために、検出素子部による検出感度及び応答性能を向
上できる。Therefore, since the gas replacement efficiency in the protective cover is high, the detection sensitivity and response performance of the detection element can be improved.
【００１３】また、本発明のガスセンサは、保護カバー
の底部がガス流通方向とほぼ平行な平面状であり、ガス
排出孔が前記底部のガス上流側に形成されていることを
特徴とする。このようなガス流通方向とほぼ平行な平面
状の底部を有する保護カバーでは、ガス排出孔が底部の
ガス上流側に形成されているため、ガス排出孔の部分で
負圧が最大となり、ガス排出孔からのガス排出能を向上
できる。Further, the gas sensor according to the present invention is characterized in that the bottom of the protective cover has a plane shape substantially parallel to the gas flow direction, and a gas discharge hole is formed on the gas upstream side of the bottom. In such a protective cover having a flat bottom substantially parallel to the gas flow direction, the gas discharge hole is formed on the gas upstream side of the bottom. The ability to discharge gas from the holes can be improved.
【００１４】また、本発明のガスセンサは、保護カバー
の底部が先端先細形状又はドーム形状であり、ガス排出
孔が前記底部の頂面に形成されていることを特徴とす
る。このような先端先細形状又はドーム形状の底部で
は、その頂面で負圧が最大となり、ガス排出能を向上で
きる。Further, the gas sensor of the present invention is characterized in that the bottom of the protective cover is tapered or dome-shaped, and a gas discharge hole is formed on the top surface of the bottom. In such a bottom portion having a tapered end or a dome shape, the negative pressure is maximized at the top surface, and the gas discharge performance can be improved.
【００１５】さらに、本発明のガスセンサは、検出素子
部はガスが接触するガス接触部を有しており、該ガス接
触部が、保護カバーの筒状部に設けられたガス流入孔よ
りも底部側に設けられていることが望ましい。このよう
なガスセンサでは、ガスはガス流入孔から保護カバー内
に流入し、底部のガス排出孔から主に外部に排出される
が、保護カバー内のガスが最も入れ替えられる部分に、
検出素子部のガス接触部が存在することになり、検出素
子部のガス接触部に常に新鮮なガスを導入することがで
き、検出素子部による検出精度を向上できる。Further, in the gas sensor according to the present invention, the detection element portion has a gas contact portion with which a gas comes into contact, and the gas contact portion is located at a lower portion than a gas inflow hole provided in the cylindrical portion of the protective cover. It is desirable to be provided on the side. In such a gas sensor, gas flows into the protective cover from the gas inflow hole and is mainly discharged to the outside through the gas discharge hole at the bottom, but in the portion where the gas in the protective cover is replaced most,
Since the gas contact portion of the detection element portion exists, fresh gas can always be introduced into the gas contact portion of the detection element portion, and the detection accuracy by the detection element portion can be improved.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】本発明のガスセンサの一例とし
て、ガソリンエンジンの空燃比制御に用いられる酸素濃
度検出器について説明する。先ず、ガソリンエンジンシ
ステムの構成の概略図を図１に示す。ガソリンエンジン
には、図１に示すように、吸気管１が接続されており、
この吸気管１を通じて空気がエンジンの燃焼室２内に導
入される。吸気管１内に設けられたスロットル弁３は燃
焼室２に導入される空気の流量を調節するものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an example of a gas sensor according to the present invention, an oxygen concentration detector used for controlling the air-fuel ratio of a gasoline engine will be described. First, a schematic diagram of the configuration of a gasoline engine system is shown in FIG. An intake pipe 1 is connected to the gasoline engine as shown in FIG.
Air is introduced into the combustion chamber 2 of the engine through the intake pipe 1. A throttle valve 3 provided in the intake pipe 1 controls the flow rate of air introduced into the combustion chamber 2.
【００１７】吸気ポート（図示せず）に設けられたイン
ジェクタ（図示せず）から噴射された燃料と空気との混
合気を、燃焼室内２で燃焼させることによりエンジンに
駆動力が得られる。燃焼後の排気ガスは燃焼室２から排
気管４に放出された後、触媒等（図示せず）を通過して
外部に排出される。A driving force is obtained for the engine by burning a mixture of fuel and air injected from an injector (not shown) provided in an intake port (not shown) in the combustion chamber 2. After the combustion, the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 2 to the exhaust pipe 4 and then discharged outside through a catalyst or the like (not shown).
【００１８】排気管４には酸素濃度検出器５が設けられ
ている。この酸素濃度検出器５によって排気ガス中の酸
素濃度が検出される。そして、エンジンの電子制御装置
は、この排気ガス中の酸素濃度から算出される空燃比が
目標値と一致するようにエンジンを制御する。The exhaust pipe 4 is provided with an oxygen concentration detector 5. The oxygen concentration in the exhaust gas is detected by the oxygen concentration detector 5. Then, the electronic control unit of the engine controls the engine such that the air-fuel ratio calculated from the oxygen concentration in the exhaust gas matches the target value.
【００１９】酸素濃度検出器５は、図２に示すように、
排気管４中に設けられた検出素子部１２と、この検出素
子部１２が収容されて排気管４内面に固定された有底筒
状のステンレス等からなる保護カバー１３とを有してお
り、検出素子部１２はヒータ１５を有している。The oxygen concentration detector 5, as shown in FIG.
It has a detection element section 12 provided in the exhaust pipe 4, and a protective cover 13 made of a stainless steel or the like having a bottomed cylindrical shape, which houses the detection element section 12 and is fixed to the inner surface of the exhaust pipe 4. The detection element section 12 has a heater 15.
【００２０】即ち、保護カバー１３は、円筒状の筒状部
１３ａと、平面状の底部１３ｂとから構成されており、
その開口端はハウジング１６に固定されている。底部１
３ｂは、ガス流通方向とほぼ平行な平面状とされてい
る。That is, the protective cover 13 comprises a cylindrical tubular portion 13a and a planar bottom portion 13b.
Its open end is fixed to the housing 16. Bottom 1
Reference numeral 3b denotes a plane that is substantially parallel to the gas flow direction.
【００２１】保護カバー１３内には検出素子部１２が収
容されており、検出素子部１２は、図示しないが、例え
ばイットリア等を安定化酸化物とする、いわゆる部分安
定化酸化ジルコニウム焼結体等の有底筒状の酸素イオン
導電性固体電解質の内外面に、白金等の検出電極をそれ
ぞれ設け、外面に設けられた検出電極は多孔質アルミナ
等の電極保護層（図示せず）で被覆されている。The detecting element 12 is accommodated in the protective cover 13. The detecting element 12 is not shown, but is made of, for example, a so-called partially stabilized zirconium oxide sintered body using yttria or the like as a stabilizing oxide. A detection electrode such as platinum is provided on the inner and outer surfaces of the bottomed cylindrical oxygen ion conductive solid electrolyte, and the detection electrode provided on the outer surface is covered with an electrode protection layer (not shown) such as porous alumina. ing.
【００２２】この有底筒状の検出素子部１２の底部は平
面状とされ、この近傍の検出電極が、排気ガスに晒され
るガス接触部１２ａとされている。また、検出素子部１
２の開口部がハウジング１６に固定されている。尚、ヒ
ータ１５についても、ハウジング１６に固定されてお
り、排気管４に形成された貫通孔内に保護カバー１３も
ろともに挿入し、ハウジング１６を排気管４の外面に固
定することにより、保護カバー１３の底部１３ｂが排気
管４内に突出するように、酸素濃度検出器５が排気管４
にセットされている。The bottom of the bottomed cylindrical detection element section 12 is flat, and the detection electrode in the vicinity is a gas contact section 12a exposed to exhaust gas. Also, the detection element unit 1
Two openings are fixed to the housing 16. The heater 15 is also fixed to the housing 16. The protective cover 13 is inserted together with the protective cover 13 into a through hole formed in the exhaust pipe 4, and the housing 16 is fixed to the outer surface of the exhaust pipe 4. The oxygen concentration detector 5 is connected to the exhaust pipe 4 so that the bottom 13b of the exhaust pipe 13 projects into the exhaust pipe 4.
Is set to
【００２３】そして、本発明では、保護カバー１３のガ
ス上流側に位置する筒状部１３ａにガス流入孔１９が設
けられており、このガス流入孔１９は、ガス上流側に位
置する筒状部１３ａだけでなく、検出素子部１２を取り
囲むように筒状部１３ａに所定間隔を置いて形成されて
いる。In the present invention, the gas inlet 19 is provided in the cylindrical portion 13a located on the gas upstream side of the protective cover 13, and the gas inlet 19 is formed in the cylindrical portion located on the gas upstream side. In addition to the detection element 13 a, the detection element 12 is formed at a predetermined interval on the cylindrical part 13 a so as to surround the detection element 12.
【００２４】さらに、保護カバー１３において、ガス流
通方向とほぼ平行な平面状の底部１３ｂのガス上流側
に、ガス排出孔２１が形成されている。また、ガス排出
孔２１は、ガス上流側の底部１３ｂだけでなく、図２
（ａ）に示すように、底部１３ｂの外周部に所定間隔を
おいて複数形成されている。底部１３ｂのガス上流側
は、ガス流通により底部１３ｂ表面に発生する負圧が最
大となる位置にとなっている。Further, in the protective cover 13, a gas discharge hole 21 is formed on the gas upstream side of the planar bottom portion 13b substantially parallel to the gas flow direction. In addition, the gas discharge hole 21 is provided not only at the bottom 13b on the gas upstream side, but also at
As shown in (a), a plurality of the outer portions of the bottom portion 13b are formed at predetermined intervals. The gas upstream side of the bottom portion 13b is at a position where the negative pressure generated on the surface of the bottom portion 13b by the gas flow becomes maximum.
【００２５】即ち、本発明者は、底部１３ｂの中央部に
ガス排出孔２１を形成する以外は、上記した酸素濃度検
出器５と同一の形状の酸素濃度検出器について、圧力分
布と流速ベクトルについてシミュレーションを行ったと
ころ、図３（ａ）、（ｂ）に示すような結果が得られ
た。図３（ｂ）から、底部１３ｂのガス上流側において
流速が最大となることが理解され、これにより、図３
（ａ）に示すように、底部１３ｂのガス上流側が、ガス
流通により発生する負圧が最大となることが判る。That is, the present inventor has described the oxygen concentration detector having the same shape as the oxygen concentration detector 5 described above except that the gas exhaust hole 21 is formed at the center of the bottom portion 13b. As a result of the simulation, results as shown in FIGS. 3A and 3B were obtained. From FIG. 3B, it is understood that the flow velocity is maximum on the gas upstream side of the bottom portion 13b.
As shown in (a), it can be seen that the negative pressure generated by the gas flow at the gas upstream side of the bottom 13b is maximum.
【００２６】また、本発明では、検出素子部１２はガス
が電極に接触するガス接触部１２ａを有しており、この
ガス接触部１２ａが、保護カバー１３の筒状部１３ａの
上流側に設けられたガス流入孔１９よりも底部１３ｂ側
に設けられている。Further, in the present invention, the detection element section 12 has a gas contact section 12a with which gas contacts the electrode, and this gas contact section 12a is provided on the upstream side of the cylindrical section 13a of the protective cover 13. It is provided on the bottom portion 13b side of the gas inflow hole 19 provided.
【００２７】以上のように形成された酸素濃度検出器５
では、被検ガスである燃焼後の排気ガスが、排気管４に
取り付けられた酸素濃度検出器５を通過する際、その一
部が保護カバー１３内に取り込まれ、検出素子部１２に
接することで酸素濃度が検出される。The oxygen concentration detector 5 formed as described above
When the exhaust gas after combustion, which is the test gas, passes through the oxygen concentration detector 5 attached to the exhaust pipe 4, a part of the exhaust gas is taken into the protective cover 13 and comes into contact with the detection element unit 12. The oxygen concentration is detected.
【００２８】本発明の酸素濃度検出器５では、図３
（ｂ）に示すように、排気ガスの流入は、保護カバー１
３の筒状部１３ａの上流側に形成されたガス流入孔１９
からの流入が主となり、排気ガスの流出は、保護カバー
１３の底部１３ｂの上流側に形成されたガス排出孔２１
からの流出が主となる。In the oxygen concentration detector 5 of the present invention, FIG.
As shown in (b), the inflow of exhaust gas is caused by the protection cover 1
Gas inlet hole 19 formed on the upstream side of the cylindrical portion 13a
And the exhaust gas flows out through the gas discharge holes 21 formed upstream of the bottom 13b of the protective cover 13.
Outflow from the main.
【００２９】本発明の酸素濃度検出素子では、ガス上流
側に位置する筒状部１３ａの部分にガス流入孔１９を設
け、保護カバー１３の底部１３ｂに、かつガス流通によ
り発生する負圧が最大となる位置にガス排出孔２１を設
けたので、排気管４中を流れるガスは、主として、ガス
流入孔１９から保護カバー１３内に流入し、底部１３ｂ
に設けられたガス排出孔２１から保護カバー１３外部に
排出されるが、ガス排出孔２１は、底部１３ｂの負圧が
最大となる部分に形成されているため、底部１３ｂのガ
ス排出孔２１からのガスの排出効率が向上し、保護カバ
ー１３内からの単位時間当たりの総排気量を積極的に増
加でき、これにより、ガス流入孔１９からの保護カバー
１３内へのガス流入が促進され、保護カバー１３内のガ
ス置換効率を向上できる。In the oxygen concentration detecting element of the present invention, the gas inlet hole 19 is provided at the portion of the cylindrical portion 13a located on the upstream side of the gas, and the negative pressure generated by the gas flow at the bottom 13b of the protective cover 13 is maximized. The gas flowing through the exhaust pipe 4 mainly flows into the protective cover 13 from the gas inlet hole 19 and the bottom 13 b
Is discharged to the outside of the protective cover 13 from the gas discharge hole 21 provided in the bottom portion 13b. Since the gas discharge hole 21 is formed in the portion where the negative pressure of the bottom portion 13b is maximum, the gas discharge hole 21 is And the total exhaust amount per unit time from the inside of the protective cover 13 can be positively increased, whereby the gas inflow from the gas inlet hole 19 into the protective cover 13 is promoted. The gas replacement efficiency in the protective cover 13 can be improved.
【００３０】従って、被検ガスの置換効率が高くなるた
め、保護カバー１３内の酸素濃度は、保護カバー１３の
外側の酸素濃度と、瞬時に一致するようになり、酸素濃
度検出器５の検出感度を良くすることができると同時
に、応答速度も速くすることができる。この結果、ガソ
リンエンジンを高精度で制御することができる。Therefore, since the replacement efficiency of the test gas is increased, the oxygen concentration in the protective cover 13 instantaneously matches the oxygen concentration outside the protective cover 13 and the oxygen concentration detector 5 detects the oxygen concentration. The sensitivity can be improved, and the response speed can be increased. As a result, the gasoline engine can be controlled with high accuracy.
【００３１】また、底部１３ｂの外周部に所定間隔をお
いて、ガス排出孔２１を形成したので、酸素濃度検出器
５の取り付け位置をそれほど厳密に制御することなく、
ガス排出孔２１の位置を、底部１３ｂにおいて負圧が最
大となる位置にもってくることができる。Further, since the gas discharge holes 21 are formed at predetermined intervals on the outer peripheral portion of the bottom portion 13b, the mounting position of the oxygen concentration detector 5 can be controlled without strict control.
The position of the gas discharge hole 21 can be brought to a position where the negative pressure becomes maximum at the bottom portion 13b.
【００３２】さらに、ガスが電極に接触する検出素子部
１２のガス接触部１２ａが、保護カバー１３の筒状部１
３ａに設けられたガス流入孔１９よりも底部１３ｂ側に
設けられているため、保護カバー１３内のガスが最も入
れ替えられる部分に、検出素子部１２のガス接触部１２
ａが存在することになり、検出素子部１２のガス接触部
１２ａに常に新鮮なガスを導入することができ、検出素
子部１２による検出精度を向上できる。Further, the gas contact portion 12a of the detection element portion 12 where the gas comes into contact with the electrode is connected to the cylindrical portion 1 of the protective cover 13.
3a, the gas contact portion 12 of the detection element portion 12 is provided at a portion where the gas in the protective cover 13 is replaced most.
a is present, fresh gas can be always introduced into the gas contact portion 12a of the detection element section 12, and the detection accuracy of the detection element section 12 can be improved.
【００３３】図４は、本発明の酸素濃度検出器の他の例
を示すもので、この酸素濃度検出器では、保護カバー３
３は、円筒状の筒状部３３ａと底部３３ｂとから構成さ
れており、底部３３ｂは先端先細形状とされ、その先端
の頂面には、ガス排出孔４１が形成されている。ガス排
出孔４１までの底部３３ｂ形状は、検出素子部１２側に
凸となる曲面形状とされており、底部３３ｂ先端におい
て流速が最大となるように形成され、これにより、底部
３３ｂ先端において発生する負圧が最大とされている。FIG. 4 shows another example of the oxygen concentration detector according to the present invention.
Numeral 3 is composed of a cylindrical portion 33a and a bottom portion 33b. The bottom portion 33b has a tapered tip, and a gas exhaust hole 41 is formed on the top surface of the tip. The shape of the bottom portion 33b up to the gas discharge hole 41 is a curved surface shape protruding toward the detection element portion 12, and is formed so that the flow velocity becomes maximum at the tip of the bottom portion 33b, thereby generating at the tip of the bottom portion 33b. Negative pressure is the maximum.
【００３４】このような酸素濃度検出器でも、上記例と
ほぼ同様の効果を得ることができるが、さらに、ガス排
出孔４１が保護カバー３３の底部３３ｂの中心に設けら
れているので、保護カバー３３内の流れが偏らず、排気
に際し検出素子部１２付近を必ず通過する為、検出素子
部１２周辺のガスを常に新鮮に保つことができ、検出素
子部１２の検出精度をさらに向上することができる。Even with such an oxygen concentration detector, substantially the same effects as in the above example can be obtained. However, since the gas discharge hole 41 is provided at the center of the bottom 33b of the protective cover 33, the protective cover can be used. Since the flow inside 33 is not biased and always passes through the vicinity of the detection element section 12 when exhausting, the gas around the detection element section 12 can always be kept fresh, and the detection accuracy of the detection element section 12 can be further improved. it can.
【００３５】また、図５は、本発明の酸素濃度検出器の
さらに他の例を示すもので、この酸素濃度検出器では、
保護カバー４３は、円筒状の筒状部４３ａと底部４３ｂ
とから構成されており、底部４３ｂはドーム形状とさ
れ、その先端の頂面には、ガス排出孔５１が形成されて
いる。この酸素濃度検出器においても、底部４３ｂ先端
において流速が最大となるように形成され、これによ
り、底部４３ｂ先端において発生する負圧が最大とされ
ている。FIG. 5 shows still another example of the oxygen concentration detector of the present invention.
The protective cover 43 includes a cylindrical portion 43a and a bottom portion 43b.
The bottom 43b has a dome shape, and a gas discharge hole 51 is formed on the top surface of the tip. This oxygen concentration detector is also formed so that the flow velocity becomes maximum at the tip of the bottom 43b, thereby maximizing the negative pressure generated at the tip of the bottom 43b.
【００３６】このような酸素濃度検出器でも、上記例と
ほぼ同様の効果を得ることができるが、さらに、ガス排
出孔５１が保護カバー４３の底部４３ｂの中心に設けら
れているので、保護カバー４３内の流れが偏らず、排気
に際し検出素子部１２付近を必ず通過する為、検出素子
部１２周辺のガスを常に新鮮に保つことができ、検出素
子部１２の検出精度をさらに向上することができる。With such an oxygen concentration detector, substantially the same effect as in the above example can be obtained. However, since the gas discharge hole 51 is provided at the center of the bottom portion 43b of the protective cover 43, the protective cover is protected. Since the flow in the tube 43 is not biased and always passes through the vicinity of the detection element section 12 when exhausting, the gas around the detection element section 12 can always be kept fresh, and the detection accuracy of the detection element section 12 can be further improved. it can.
【００３７】尚、図５に示す酸素濃度検出器では、保護
カバー４３の底部４３ｂのガス排出孔５１の直径は、筒
状部４３ａの直径の３０％以下であることが望ましい。In the oxygen concentration detector shown in FIG. 5, the diameter of the gas discharge hole 51 in the bottom 43b of the protective cover 43 is preferably not more than 30% of the diameter of the cylindrical portion 43a.
【００３８】ガス排出孔５１の直径を、筒状部４３ａの
直径の３０％以下とすることにより、保護カバー４３表
面を流面形とすることができ、保護カバー４３表面を通
過する被検ガスの流れは、保護カバー４３表面で長く速
度境界層を保つことができるようになり、そこで生じる
負圧を広範囲にかつ大きくさせ、保護カバー４３のガス
排出孔５１からの被検ガスの排気をスムーズにさせるこ
とができ、保護カバー４３内からの単位時間当たり総排
気量をさらに増加させることができる。By setting the diameter of the gas discharge hole 51 to 30% or less of the diameter of the cylindrical portion 43a, the surface of the protective cover 43 can be formed into a flow surface, and the test gas passing through the surface of the protective cover 43 can be detected. This makes it possible to maintain the velocity boundary layer for a long time on the surface of the protective cover 43, thereby increasing the negative pressure generated over a wide range and increasing the pressure of the test gas from the gas exhaust holes 51 of the protective cover 43. And the total amount of exhaust air from the inside of the protective cover 43 per unit time can be further increased.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明では、ガス上流側に位置する筒状
部の部分にガス流入孔を設け、保護カバーの底部に、か
つガス流通により発生する負圧が最大となる位置にガス
排出孔を設けたので、ガス配管中を流れるガスはガス流
入孔から保護カバー内に流入し、底部に設けられたガス
排出孔から保護カバー外部に排出されるが、ガス排出孔
は、底部の負圧が最大となる部分に形成されているた
め、底部のガス排出孔からのガスの排出効率が向上し、
これにより、ガス流入孔からの保護カバー内へのガス流
入が促進され、保護カバー内のガス置換効率を向上でき
る。According to the present invention, a gas inflow hole is provided in the cylindrical portion located on the gas upstream side, and a gas discharge hole is provided at the bottom of the protective cover and at a position where the negative pressure generated by gas flow is maximum. The gas flowing in the gas pipe flows into the protective cover from the gas inlet and is discharged to the outside of the protective cover from the gas discharge hole provided at the bottom. Is formed in the portion where the maximum is obtained, so that the efficiency of discharging the gas from the gas discharge hole at the bottom is improved,
Thereby, the gas inflow from the gas inflow hole into the protection cover is promoted, and the gas replacement efficiency in the protection cover can be improved.
【図１】ガソリンエンジンのシステムの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a gasoline engine system.
【図２】底部が平面形状の本発明の酸素濃度検出器を示
すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。FIGS. 2A and 2B show an oxygen concentration detector of the present invention having a flat bottom surface, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG.
【図３】圧力分布（ａ）と流速ベクトル（ｂ）のシミュ
レーション結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing simulation results of a pressure distribution (a) and a flow velocity vector (b).
【図４】底部が先端先細形状の本発明の酸素濃度検出器
を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であ
る。4A and 4B show an oxygen concentration detector of the present invention having a tapered tip at the bottom, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a sectional view.
【図５】底部がドーム形状の本発明の酸素濃度検出器を
示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。FIGS. 5A and 5B show a dome-shaped oxygen concentration detector of the present invention, in which FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a sectional view.
【図６】従来の酸素濃度検出器の断面構造を示すもの
で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面面図である。6A and 6B show a cross-sectional structure of a conventional oxygen concentration detector, in which FIG. 6A is a longitudinal sectional view and FIG. 6B is a transverse sectional view.
４・・・排気管（ガス配管） １２・・・検出素子部 １３、３３、４３・・・保護カバー １３ａ、３３ａ、４３ａ・・・筒状部 １３ｂ、３３ｂ、４３ｂ・・・底部 １９・・・ガス流入孔 ２３・・・ガス接触部 ２１、４１、５１・・・ガス排出孔 4 ... exhaust pipe (gas pipe) 12 ... detection element part 13, 33, 43 ... protective cover 13a, 33a, 43a ... cylindrical part 13b, 33b, 43b ... bottom part 19 ...・ Gas inflow hole 23 ・ ・ ・ Gas contact part 21,41,51 ・ ・ ・ Gas discharge hole
Claims (4)
検出素子部を収容する有底筒状の保護カバーとを具備す
るとともに、前記保護カバーのガス上流側に位置する筒
状部にガス流入孔を設け、さらに前記保護カバーの底部
に、ガス流通により底部表面に発生する負圧が最大とな
る位置にガス排出孔を設けてなることを特徴とするガス
センサ。1. A tubular part comprising: a detection element provided in a gas pipe; and a bottomed cylindrical protective cover for accommodating the detection element, and a cylindrical part located on the gas upstream side of the protective cover. A gas inlet hole, and a gas outlet hole at a position where a negative pressure generated on the bottom surface by gas flow is maximum at a bottom of the protective cover.
行な平面状であり、ガス排出孔が前記底部のガス上流側
に形成されていることを特徴とする請求項１記載のガス
センサ。2. The gas sensor according to claim 1, wherein a bottom portion of the protective cover has a flat shape substantially parallel to a gas flow direction, and a gas exhaust hole is formed on a gas upstream side of the bottom portion.
ム形状であり、ガス排出孔が前記底部の頂面に形成され
ていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。3. The gas sensor according to claim 1, wherein the bottom of the protective cover is tapered or dome-shaped, and a gas exhaust hole is formed on the top surface of the bottom.
有しており、該ガス接触部が、保護カバーの筒状部に設
けられたガス流入孔よりも底部側に設けられていること
を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載のガ
スセンサ。4. The detection element section has a gas contact section with which a gas comes into contact, and the gas contact section is provided on the bottom side with respect to the gas inflow hole provided in the cylindrical portion of the protective cover. The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001097427A JP2002296219A (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001097427A JP2002296219A (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Gas sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002296219A true JP2002296219A (en) | 2002-10-09 |
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ID=18951212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001097427A Pending JP2002296219A (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Gas sensor |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002296219A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004144509A (en) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Toyota Motor Corp | Gas sensor |
| WO2014054390A1 (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | 日本特殊陶業株式会社 | Particulate sensor |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001097427A patent/JP2002296219A/en active Pending
Cited By (5)
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| EP2905600A4 (en) * | 2012-10-04 | 2016-07-13 | Ngk Spark Plug Co | Particulate sensor |
| JPWO2014054390A1 (en) * | 2012-10-04 | 2016-08-25 | 日本特殊陶業株式会社 | Particle sensor |
| US9915587B2 (en) | 2012-10-04 | 2018-03-13 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Particulate sensor |
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