JPH0720590Y2 - 内燃機関の酸素センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、センサ素子をセラミック製プレート型とした
内燃機関の酸素センサに関し、特に機関の排気管に装着
して該機関に供給される混合気の空燃比と密接な関係に
ある排気中の酸素濃度を測定し、空燃比フィードバック
制御におけるフィードバック信号の提供等に用いるもの
に関する。

〈従来の技術〉 従来，内燃機関の空燃比制御装置用の酸素センサとし
て、センサ素子をセラミック製のプレート状に形成して
いるものが知られている（実開昭63-113955号公報）。

まず、この種の従来の酸素センサの構造の一例を第３図
に示す。

図において、セラミック製のプレート型のセンサ素子１
（以後、単にセンサ素子という）は、その略中間部で中
央に貫通孔を有する金属部材であるスペーサ３とワッシ
ャ４との間に例えばタルク11a及びグラファイト11bの粉
末を充填して形成される粉末層11を介してホルダ９及び
後述するインナキャップ５に保持されている。ワッシャ
４はホルダ９の段付き部に嵌合し、スペーサ３はインナ
キャップ５の絞り部で固定される。

前記ホルダ９先端側外周には、スリット10aを有するプ
ロテクタ10がセンサ素子１の先端を覆うようにして嵌合
し、また、ホルダ９基端側外周は，円筒状アウタキャッ
プ13及び前記インナキャップ５に嵌合保持され、これに
よってセンサ本体を形成している。センサ素子１の基端
側にある電極部はコネクタスプリング７を介してリード
ハーネス14に電気的に接続されている。

なおアイソレーションコネクタハウジング６とアイソレ
ーションカバー８はコネクタスプリング７を固定し、シ
ール用ラバー15はアウタキャップ13に圧縮されてリード
ハーネス14を固定する。

〈考案が解決しようとする課題〉 ところで従来の酸素センサではホルダ９にワッシャ４を
嵌合させ、センサ素子１をワッシャ４の中央に設けられ
た貫通孔4aに通し、タルク11a及びグラファイト11bを充
填して粉末層11を形成し、センサ素子１の基端側をスペ
ーサの貫通孔3aに通してスペーサ３で封止するという製
造工程であり、第４図に示すように金属製のスペーサ
３、ワッシャ４にセンサ素子１が貫通する構造であっ
た。このため、粉末層11の充填の仕方が不均一である時
には、第５図に示すように、センサ素子１がスペーサ3,
ワッシャ４の中央部の貫通孔に対して傾いて、センサ素
子１と孔3a、4aの内面が接触した場合、センサ素子１に
クラックを発生させてしまうことがあった。その場合、
製造工程中にこのクラックを発見出来ず、使用中にこの
クラックが原因で不良が発生することがあった。又、ス
ペーサ３、ワッシャ４にセンサ素子１より小さい熱膨張
係数を有する金属を使用した場合、使用時の排気ガスの
熱で酸素センサの温度が上昇した時には、センサ素子１
の膨張がスペーサ３、ワッシャ４によって拘束され、破
損してしまうことがあった。

本考案はこのような従来の課題に鑑みてなされたもの
で、センサ素子の形状を改良して上記従来の課題を解消
することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本考案は、酸素センサ本体内にセラミック製
プレート型のセンサ素子を収納し、該センサ素子中間部
を粉末層で前記酸素センサ本体に固定すると共に、中央
に前記センサ素子の貫通孔を有する金属部材を前記粉末
層両端に位置させて、粉末層の粉末を固定する構成の酸
素センサにおいて、前記金属部材の貫通孔周縁に対応す
るセンサ素子外周部分に緩衝材をコーティングした。

〈作用〉 そして、かかる構成では、粉末層に粉末を充填した時、
センサ素子が金属部材に接触したり、また内燃機関の使
用中に酸素センサの温度が上昇して金属部材がセンサ素
子の膨張を拘束したりしても、緩衝材が応力を吸収す
る。

〈実施例〉 以下，本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

尚、図において、第３図と同一要素のものについては同
一符号を付して説明は省略する。

第１図は本考案に係わる酸素センサの実施例を示す図で
ある。従来の技術による構成と異なる部分は、金属製の
スペーサ３とワッシャ４の貫通孔3a、4a周縁に対応する
センサ素子１の外周部分に、緩衝材２を帯状にコーティ
ングすることである。コーティングする厚さは充分に応
力を緩衝する程度にしておく。

センサ素子１の外周にコーティングする緩衝材の第１実
施例としてはガラスを使用する。本実施例のガラスとし
てはセンサ素子１と同じ熱膨張係数を有するガラス、例
えば軟質ガラスを使用する。

かかる構成によれば、粉末層11に粉末を充填する時、充
填の仕方が不均一である時、センサ素子１がスペーサ3,
ワッシャ４の中央部の貫通孔3a、4aに対して傾いて、セ
ンサ素子１と孔3a、4aの内面が接触した場合、コーティ
ングしてあるガラスに応力がかかり、応力がかかった部
分がくずれ、粉状になる。この作用によって応力が吸収
され、センサ素子１はクラックが発生することがない。
またスペーサ３、ワッシャ４に、センサ素子１より小さ
い熱膨張係数を有する金属部材を使用した時、排気ガス
の熱で温度が上昇してセンサ素子１の膨張がスペーサ
３、ワッシャ４によって拘束された場合でもガラスは同
じように作用して応力を吸収し、センサ素子１は破損し
ない。

また緩衝材の第２実施例としてはスピネル粉末（MgO・A
l₂O₃）を使用する。第１実施例と同じようにセンサ素子
１がスペーサ3,ワッシャ４に対して傾いて、センサ素子
１とスペーサ３、ワッシャ４の孔3a、4aに接触したり、
排気ガスの熱で温度が上昇してセンサ素子１の膨張をス
ペーサ3,ワッシャ４が拘束したりしても、スピネル粉末
は多孔性でポーラスであるので、結晶が塑性変形をおこ
して第１実施例と同様に応力を吸収し、センサ素子１を
破損しない。

尚、本実施例ではガラスとスピネル粉末を用いたがこれ
らに限らず外力を吸収することが可能な物質であれば緩
衝材に他の物質を使用しても構わない。

〈考案の効果〉 以上述べたように本考案によれば，金属部材であるスペ
ーサ、ワッシャの貫通孔周縁に対応するセンサ素子の外
周部分に緩衝材をコーティングして応力がかかっても緩
衝材により応力を吸収するように構成したので、製造工
程中でセンサ素子にクラックを発生させたり、または使
用中に破損させたりすることもないので性能が向上し、
歩留も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる酸素センサの一実施例を示す断
面図、第２図は本考案によるセンサ素子とスペーサ，ワ
ッシャとの位置関係を示した断面図、第３図は従来の技
術による酸素センサの断面図、第４図は第３図の構造の
一部を示した図、第５図は第４図の矢視図である。 １……センサ素子、２……緩衝材、３……スペーサ、3a
……スペーサの貫通孔、４……ワッシャ、4a……ワッシ
ャの貫通孔、11……粉末層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】酸素センサ本体内にセラミック製プレート
   型のセンサ素子を収納し、該センサ素子中間部を粉末層
   で前記酸素センサ本体に固定すると共に、中央に前記セ
   ンサ素子の貫通孔を有する金属部材を前記粉末層両端に
   位置させて、粉末層の粉末を固定する構成の酸素センサ
   において、前記金属部材の貫通孔周縁に対応するセンサ
   素子外周部分に緩衝材をコーティングしたことを特徴と
   する内燃機関の酸素センサ。