JPS585246Y2 - 酸素濃度センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は自動車の排気ガス中１こ含まれる酸素の濃度
を測定するためにたとえば排気管等に装着して使用され
る酸素濃度センサの改良に関するものである。

自動車の排気ガス対策の一環として使用されて、エンジ
ンから排出される排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検
出する酸素濃度センサとして、たとえばジルコニア（Ｚ
ｒＯ２）を使用して排気ガス中に含まれる酸素濃度と大
気中の酸素濃度との差によって発生する起電力を測定し
、排気ガス中の酸素濃度を測定するものである。

このような形式の従来の酸素濃度センサでは、第１図に
示すように、酸素検出素子であるジルコニアセラミック
管１０２の受熱部１０５を覆いかつガス流通用の多数の
通気孔１１０を有する保護カバー１１１はその根元部１
１２がハウジング１１９の内周面にぴったりと接触した
状態で取付けられており、そのため保護カバー１１１の
熱がハウジング１１９側へ伝導して逃げてしまう構造と
なっている。

従って、暖機運転時のように排気ガスの温度が低い状態
では、保護カバー１１１の蓄熱効果の悪さに伴ないジル
コニアセラミック管１０２の受熱部１０５またはその近
傍の温度上昇が遅いためζセンサの機能を早期に発揮さ
せることができず、従って吸気の空然比を適正値に補正
するのに時間がかかる欠点があった。

この考案は上述した従来の酸素濃度センサの欠点を除去
して、保護カバーのハウジング側への伝熱を抑えて低温
作動性を改善し、排気ガス温度の低い暖機運転時にも機
能を早期に発揮し得るように改良された酸素濃度センサ
を提供することを目的としたものである。

以下、図示の実施例によりこの考案を説明する。

第２図において、酸素濃度センサ１の主要部は酸素検出
素子を構成するジルコニアセラミック管２であり、この
管２の一端は閉鎖端部３となっており、他端は開口端部
４となっている。

ジルコニアセラミック管２は、その閉鎖端部３に近い部
分が閉鎖端部３も含めて受熱部５となっており、その内
外周面に多孔質の白金が焼結されて内側電極６および外
側電極７が形式されており、また開口端部４に近接して
ボス部８が設けられている。

上記のように形成されたジルコニアセラミック管２のボ
ス部８の外側に接地電極であるハウジング９が環状に取
付けられている。

ジルコニアセラミック管２の受熱部５を覆うための周囲
に多数の通気孔１０を有する有底筒状の保護カバー１１
は、その開口側が前記ハウジング９内に嵌入されかつ開
口端のフランジ部１１ ａがハウジング９とジルコニア
セラミック管２のボス部８との間に嵌合されて支持され
ている。

ハウジング９の内周面と接触している保護カバー１１の
根元部１２には適数個の長孔１３が図示のように縦向き
に並行して貫設され、この長孔１３は保護カバー１１の
強度を著しく損わない範囲でハウジング９に対する保護
カバー１１の接触面積を可及的に減少するとともに、保
護カバー自体の閉鎖側と開口側とをつなぐ断面積を可及
的に減少して保護カバー１１の熱がハウジング９側へ伝
達されることを極力抑えるための熱の伝達抑止手段とし
て設けられている。

ジルコニアセラミック管２の開口端部４の内側にはステ
ンレス製の円筒状の中心電極１４が挿入されており、こ
の中心電極１４の一端部は開口端部４の内周面に設けた
環状のテーパ面４ａと導電性のシール材１５を介して係
止されている。

１６は中心電極１４の外側に設けた円筒状の大気室カバ
ーであり、その一端にはフランジ、１６ａが形成されて
ハウジング９の環状のフランジ部９ａに係止されており
、また他端には内側に突出してリング状に形成された係
止部１６ｂがある。

この大気室カバー１６のフランジ１６ ａとジルコニア
セラミック管２のボス部８との間には、スペーサ１７と
２枚のリング１８．１９がある。

このスペーサ１７とリング１８．１９はフランジ１６ａ
にハウジング９のフランジ部９ａを係止するとき、前記
ボス部８を保護カバー１１のフランジ部１１ ａに押圧
するために設けられている。

２０は導電性のシール材であり、ボス部８の外側とハウ
ジング９の内側との間でかつ保護カバー１１のフランジ
部１１ ａとリング１９との間に充填され、ボス部８と
ハウジング９との間の気密およびボス部８の外側電極７
とハウジング９との電気的接触を保持する。

大気室カバー１６の係止部１６ｂ側端部には、外周部に
半円形の溝２１ ａを有するリング状のゴム栓２１が気
密状に取付けられ、このゴム栓２１の中心部には中心電
極１４と接続されるリード線２２が気密状に貫通してい
る。

２３はゴム栓２１の内側（図示下側）に該ゴム栓２１に
当接して大気室カバー１６の内側に取付けられたインシ
ュレータであり、その段差部２３ ａと中心電極１４の
段差部１４ａとの間に圧縮ばね２４が取付けられている
。

この圧縮ばね２４は中心電極１４を開口端部４のテーパ
面４ａにシール材１５を介して押しつけ内側電極６と中
心電極１４との電気的接触を保持している。

２５は前記大気室カバー１６に設けられた大気の取入口
であり、この取入口２５を通った空気はジルコニアセラ
ミック管２の内側電極６にて囲まれる大気室Ａ内に流入
するようになっている。

この実施例の酸素濃度センサ１は上述のように構成した
ものであり、自動車エンジンの排気マニホルドまたは排
気管２６に対して受熱部５が排気にさらされるようにガ
スケット２７を介在させて気密状態に取付けられる。

このようにして取付けられた酸素濃度センサ１に対して
、排気ガスは通気孔１０から保護カバー１１内に入り受
熱部５の外側電極７に触れる。

一方大気は取入口２５から大気室Ａ内に入り、受熱部５
゛の内側電極６に触れる。

この際排気ガスの温度が約４００℃を超すと、酸素濃度
センサ１は作動して酸素イオンが受熱部５の壁を通過し
て大気室Ａから排気側の室Ｂに導かれる。

この結果内側電極６と外側電極７との間に起電力が発生
するので、この起電力を測定し、そしてそれに基づき排
気ガスの酸素濃度が測定される。

しかして、この実施例においては前述したように、保護
カバー１１の根元部１２に適当数の長孔１３を設けて保
護カバー１１からのハウジング９ａ側への熱の伝達を極
力抑止しであるので、エンジンの暖機運転時において保
護カバー１１が排気ガスによって素早く温められる結果
、保護カバー１１がヒートマスとして作用し、該保護カ
バー１１からの放熱効果によってセンサの受熱部５およ
びその近傍の雰囲気の温度が排気マニホルドまたは排気
管２６内を流れる排気ガス温度に近づけられる。

そのため排気ガス温度が４００℃以上に達すると、それ
に伴ないセンサが作動して排気ガスの酸素濃度を測定す
る。

このことは第４図に示すグラフによって説明できる。

すなわち、第４図は第１図に示す従来の保護カバー１１
１と第２図に示す実施例の保護カバー１１とを用いて比
較実験した場合におけるジルコニアセラミック管１０２
．２の受熱部１０５．５の測温結果を示すものである。

第４図において、実線Ａは排気ガス温度であり、鎖線Ｂ
は従来の保護カバー１１１を用いたときの受熱部１０５
の温度であり、また破線Ｃは本実施例の保護カバー１１
を用いたときの受熱部５の温度である。

このグラフから明らかなように排気ガス温度が低下した
ときの受熱部の温度降下は、従来に比べて本実施例の方
が小さくなっており、ハウジング側への伝熱の抑止効果
が認められる。

つまり、本実施例の酸素濃度センサは低温時の作動性が
改善されたものであり、従って暖機運転時のような低温
時にあっては前記伝熱抑止効果に相当する分だけ保護カ
バー１１の昇温か早められることとなり、結局センサ機
能を早期に発揮させることができる。

第３図は本考案の別の実施例を示すもので、この実施例
は保護カバー１１の根元部１２に熱の伝達抑止手段とし
ての適数個の長孔１３を縦方向において３段として横向
きに互違いに並行させて設けたものであり、前述の実施
例と同様の作用・効果を奏し得るものである。

以上詳述したように、この考案は排気ガス中の酸素濃度
と大気中の酸素濃度との差によって排気ガス中の酸素濃
度を測定する自動車エンジン用の酸素濃度センサにおい
て、酸素検出素子を覆うようにしてハウジングに取付け
た保護カバーの根元部で１ある、該ハウジングとの接触
面部に、熱の伝導抑止手段として適数個の長孔を貫設し
たことにより、保護カバーの熱がハウジング側へ逃げる
ことを極力防止して、低温時の作動性を改善し、排気ガ
ス温度の低い暖機運転時においてセンサの機能を早く発
揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の酸素濃度センサの一部破断正面図、第２
図はこの考案の一実施例を示す生湯正面図、第３図はこ
の考案の別の実施例の保護カバーを示す正面図、第４図
は第１図に示す保護カバーと第２図に示す保護カバーと
を用いて比較実験した場合の受熱部の測温結果を示す比
較線図である。 １・・・・・・酸素濃度センサ、２・・・・・・ジルコ
ニアセラミック管、５・・・・・・受熱部、９・・・・
・・ハウジング、１１・・・・・・保護カバー、１２・
・・・・・根元部、１３・・・・・・長孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガス中の酸素濃度と大気中の酸素濃度との差によっ
   て排気ガス中の酸素濃度を測定するための自動車エンジ
   ン用のセンサであって、酸素検出素子の受熱部を覆うた
   めの保護カバーをその一側外周面がハウジング内周面に
   ほぼ全面にわたり接触するように該ハウジング内に嵌入
   し、前記保護カバーの該ハウジングとの接触面である根
   元部に、該保護カバーからハウジング側への熱の伝達を
   抑止する適数個の長孔を貫設したことを特徴とする酸素
   濃度センサ。