【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系などに取り付けられる酸素検出センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、酸素検出センサとしては、特開平１０−２０６３７４号公報に記載されるように、酸素濃度を検出する検出素子、そのセンサ素子を覆う保護カバー及びセンサ素子を加熱するセラミックヒータを備え、保護カバーの内面に熱伝導率向上材を配置したものが知られている。このセンサは、保護カバーの内面に熱伝導率向上材を配置することにより、保護カバーの熱伝導性を高めて保護カバーの付着物を燃焼させて除去し、保護カバーの目詰まりによるセンサ応答遅れや出力不良を防止しようとするものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２０６３７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなセンサにおいては、センサ素子に水分が付着しないようにする必要がある。センサ素子に水滴などが付着すると、センサ素子の破損、出力特性の変化してしまうなどの不具合がある。このため、保護カバーを迅速に高温化してセンサ素子が被水しないようにすることが望ましい。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、酸素検出素子の被水を防止可能とした酸素検出センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る酸素検出センサは、酸素濃度を検出する検出素子と、検出素子を加熱するヒータと、検出素子及びヒータを覆い通気孔を形成してなる保護カバーとを備えた酸素検出センサにおいて、保護カバーをヒータに接触させヒータにより保護カバーを加熱することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、保護カバーをヒータに接触させて加熱可能としたことにより、保護カバーを高温状態にすることができる。このため、保護カバーで水分を蒸発させ、検出素子の被水を防止することができる。
【０００８】
また本発明に係る酸素検出センサは、前述の保護カバーが所定温度より低温時にヒータに接触し、所定温度以上の時にヒータから離間することを特徴とする。
【０００９】
また本発明に係る酸素検出センサは、前述の保護カバーが形状記憶合金により形成される可動部を有し、所定温度より低温時に可動部がヒータに接触し、所定温度以上の時に可動部が動いてヒータから離間することを特徴とする。
【００１０】
これらの発明よれば、低温時に保護カバーをヒータに接触させて保護カバーを短時間で高温化することができ、高温時に保護カバーをヒータから離間させて保護カバーが過度に加熱されることを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る酸素検出センサの構成概要図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る酸素検出センサ１は、内燃機関の排気系又は吸気系に取り付けられ、酸素濃度を検出するセンサであって、例えばＯ２センサ、リニア空燃比センサとして用いられるものである。この酸素検出センサ１は、酸素検出素子２を備えている。酸素検出素子２は、酸素の検出を行うセンサ素子であり、例えばジルコニアやチタニアなどを材料としたものが用いられる。
【００１４】
酸素検出センサ１は、酸素検出素子２を加熱するヒータ３を備えている。ヒータ３としては、例えば電気抵抗により発熱するものが用いられる。また、ヒータ３としては、酸素検出素子２と一体に形成されるものが用いられる。
【００１５】
また、酸素検出センサ１には、保護カバー４が設けられている。保護カバー４は、酸素検出素子２及びヒータ３を覆う部材であり、内外多重の複数のカバー部材を有するものを用いるのが好ましく、例えば外側カバー４１と内側カバー４２からなるものが用いられる。
【００１６】
外側カバー４１には、複数の通気孔４１ａが開口しており、その外部から内部へ排気ガスなどが通気可能となっている。内側カバー４２には、複数の通気孔４２ａが開口しており、その外部から内部へ排気ガスなどが通気可能となっている。
【００１７】
保護カバー４は、ヒータ３に接触しヒータ３により加熱可能となっている。例えば、内側カバー４２の内側に接触部４３が設けられ、この接触部４３がヒータ３に接触しヒータ３から発せられる熱を保護カバー４に伝導させて保護カバー４が加熱される。
【００１８】
接触部４３は、その一端側が内側カバー４２の内面に固着され、他端側がヒータ３側へ延びてヒータ３に接触している。この接触部４３は、形状記憶合金で形成することが好ましい。この場合、所定温度より低温時に接触部４３をヒータ３に接触させておき、所定温度以上となった時に接触部４３の形状変形によりヒータ３から接触部４３を離間させることが可能となる。このとき、接触部４３は、温度状態によって移動する可動部として機能する。
【００１９】
酸素検出素子２及びヒータ３は、制御部５に接続されている。制御部５は、酸素検出センサ１全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成される。酸素検出素子２は、制御部５に検出信号を出力する。ヒータ３は、制御部５から電力供給を受けて作動制御されている。
【００２０】
次に、本実施形態に係る酸素検出センサの動作について説明する。
【００２１】
図１に示すように、内燃機関の排気系に酸素検出センサ１が設置される。そして、制御部５によりヒータ３が通電され発熱する。ヒータ３の発熱により酸素検出素子２が加熱される。また、このとき、保護カバー４が低温状態であるので、接触部４３がヒータ３に接触している状態となっている。このため、ヒータ３の熱が接触部４３を通じて内側カバー４２に伝導し、内側カバー４２が加熱され、短時間で高温状態となる。
【００２２】
このように、保護カバー４の内側カバー４２が加熱されて高温状態となるため、水滴などの水分がセンサ１内に進入しても、内側カバー４２の位置で蒸発させることができる。このため、酸素検出素子２が被水することを防止でき、酸素検出素子２の被水による破損、出力異常などの不具合を防止できる。
【００２３】
そして、ヒータ３による加熱が継続され、保護カバー４の内側カバー４２が所定温度以上となると、接触部４３が変形しヒータ３から離間する。これにより、保護カバー４が過度に加熱されることを防止できる。また、保護カバー４への熱伝導を遮断することにより、ヒータ３の加熱に要する消費電力を低減することができる。ここで、所定温度としては、例えば２００〜５００゜Ｃの範囲で設定され、好ましくは３００゜Ｃに設定される。
【００２４】
また、仮に保護カバー４内への水滴などの進入が防げず、酸素検出素子２が被水した場合には、酸素検出素子２のインピーダンス状態に基づいて酸素検出素子２の被水を制御部５により検出し、ヒータ３の発熱状態を調整し、酸素検出素子２の温度を低下させることが好ましい。この場合、被水による酸素検出素子２の破損を抑制することができる。
【００２５】
以上のように、本実施形態に係る酸素検出センサによれば、保護カバー４をヒータ３に接触させて加熱可能としたことにより、保護カバー４を短時間で高温状態にすることができる。このため、保護カバー４で水分を蒸発させ、酸素検出素子２の被水を未然に防止することができる。
【００２６】
また、低温時に保護カバー４をヒータ３に接触させ、所定温度以上の高温時に保護カバー４をヒータ３から離間することにより、低温時に保護カバー４を短時間で高温化することができ、高温時に保護カバー４が過度に加熱されることを防止できる。その際、保護カバー４の可動部である接触部４３を形状記憶合金により形成することにより、電気的な制御なしに保護カバー４の接触及び離間を行うことができ、センサの低コスト化が図れる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、酸素検出素子の被水を防止可能とした酸素検出センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る酸素検出センサの構成概略図である。
【図２】図１の酸素検出センサにおける動作説明図である。
【符号の説明】
１…酸素検出センサ、２…酸素検出素子、３…ヒータ、４…保護カバー、４１…外側カバー、４２…内側カバー、４３…接触部（可動部）、５…制御部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an oxygen detection sensor attached to an exhaust system or the like of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-206374, an oxygen detection sensor includes a detection element for detecting an oxygen concentration, a protective cover for covering the sensor element, and a ceramic heater for heating the sensor element. Is known in which a thermal conductivity improving material is disposed on the inner surface of the substrate. In this sensor, the thermal conductivity enhancer is placed on the inner surface of the protective cover to increase the thermal conductivity of the protective cover and burn off the deposits on the protective cover. And output defects.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-206374
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a sensor, it is necessary to prevent moisture from adhering to the sensor element. When water droplets or the like adhere to the sensor element, there are problems such as damage to the sensor element and change in output characteristics. Therefore, it is desirable to quickly raise the temperature of the protective cover so that the sensor element is not wetted.
[0005]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an oxygen detection sensor capable of preventing the oxygen detection element from being wet.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, an oxygen detection sensor according to the present invention includes an oxygen detection sensor including a detection element for detecting an oxygen concentration, a heater for heating the detection element, and a protective cover formed by covering the detection element and the heater and forming a ventilation hole. Wherein the protective cover is brought into contact with the heater and the protective cover is heated by the heater.
[0007]
According to the present invention, the protective cover can be heated by bringing the protective cover into contact with the heater to enable heating. For this reason, moisture can be evaporated by the protective cover, and the detection element can be prevented from being wet.
[0008]
Further, the oxygen detection sensor according to the present invention is characterized in that the protective cover contacts the heater when the temperature is lower than a predetermined temperature, and separates from the heater when the temperature is higher than the predetermined temperature.
[0009]
Further, the oxygen detection sensor according to the present invention has a movable portion in which the above-mentioned protective cover is formed of a shape memory alloy, the movable portion contacts the heater when the temperature is lower than a predetermined temperature, and the movable portion moves when the temperature is higher than a predetermined temperature. And is separated from the heater.
[0010]
According to these inventions, the protective cover can be heated in a short time by bringing the protective cover into contact with the heater at a low temperature, and the protective cover is separated from the heater at a high temperature to prevent the protective cover from being excessively heated. it can.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
[0012]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the oxygen detection sensor according to the present embodiment.
[0013]
As shown in FIG. 1, an oxygen detection sensor 1 according to the present embodiment is a sensor that is attached to an exhaust system or an intake system of an internal combustion engine and detects oxygen concentration, and is used as, for example, an O2 sensor or a linear air-fuel ratio sensor. It is something that can be done. This oxygen detection sensor 1 includes an oxygen detection element 2. The oxygen detecting element 2 is a sensor element for detecting oxygen, and is made of, for example, zirconia or titania.
[0014]
The oxygen detection sensor 1 includes a heater 3 for heating the oxygen detection element 2. As the heater 3, for example, a heater that generates heat by electric resistance is used. As the heater 3, a heater integrally formed with the oxygen detection element 2 is used.
[0015]
Further, the oxygen detection sensor 1 is provided with a protective cover 4. The protective cover 4 is a member that covers the oxygen detection element 2 and the heater 3, and preferably has a plurality of inner and outer multiple cover members. For example, a protective cover that includes an outer cover 41 and an inner cover 42 is used.
[0016]
A plurality of ventilation holes 41a are opened in the outer cover 41, so that exhaust gas and the like can be passed from the outside to the inside. A plurality of ventilation holes 42a are opened in the inner cover 42, so that exhaust gas and the like can be passed from the outside to the inside.
[0017]
The protective cover 4 is in contact with the heater 3 and can be heated by the heater 3. For example, a contact portion 43 is provided inside the inner cover 42, and the contact portion 43 contacts the heater 3 and conducts heat generated from the heater 3 to the protective cover 4 to heat the protective cover 4.
[0018]
One end of the contact portion 43 is fixed to the inner surface of the inner cover 42, and the other end extends toward the heater 3 and contacts the heater 3. This contact portion 43 is preferably formed of a shape memory alloy. In this case, it is possible to keep the contact portion 43 in contact with the heater 3 when the temperature is lower than the predetermined temperature, and to separate the contact portion 43 from the heater 3 when the temperature exceeds the predetermined temperature due to the deformation of the contact portion 43. At this time, the contact part 43 functions as a movable part that moves according to the temperature state.
[0019]
The oxygen detection element 2 and the heater 3 are connected to the control unit 5. The control unit 5 controls the entire oxygen detection sensor 1 and includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an input signal circuit, an output signal circuit, a power supply circuit, and the like. The oxygen detection element 2 outputs a detection signal to the control unit 5. The operation of the heater 3 is controlled by receiving power supply from the control unit 5.
[0020]
Next, the operation of the oxygen detection sensor according to the present embodiment will be described.
[0021]
As shown in FIG. 1, an oxygen detection sensor 1 is installed in an exhaust system of an internal combustion engine. Then, the heater 3 is energized by the control unit 5 to generate heat. The oxygen detection element 2 is heated by the heat generated by the heater 3. At this time, since the protective cover 4 is in a low temperature state, the contact portion 43 is in contact with the heater 3. For this reason, the heat of the heater 3 is conducted to the inner cover 42 through the contact portion 43, and the inner cover 42 is heated, and becomes a high temperature state in a short time.
[0022]
As described above, since the inner cover 42 of the protective cover 4 is heated to a high temperature state, even if moisture such as water droplets enters the sensor 1, it can be evaporated at the position of the inner cover 42. For this reason, it is possible to prevent the oxygen detection element 2 from being flooded, and it is possible to prevent the oxygen detection element 2 from being damaged due to the water being damaged, and problems such as abnormal output.
[0023]
Then, when the heating by the heater 3 is continued and the inner cover 42 of the protective cover 4 becomes higher than a predetermined temperature, the contact portion 43 is deformed and separated from the heater 3. This can prevent the protective cover 4 from being excessively heated. In addition, by interrupting the heat conduction to the protective cover 4, the power consumption required for heating the heater 3 can be reduced. Here, the predetermined temperature is set, for example, in the range of 200 to 500 ° C., and is preferably set to 300 ° C.
[0024]
Further, if the oxygen detection element 2 is not covered by the protection cover 4 but cannot be prevented from entering, if the oxygen detection element 2 is wet, the control section 5 determines the water detection of the oxygen detection element 2 based on the impedance state of the oxygen detection element 2. It is preferable that the temperature of the oxygen detection element 2 is lowered by adjusting the heat generation state of the heater 3 and detecting the temperature of the oxygen detection element 2. In this case, it is possible to suppress damage to the oxygen detection element 2 due to being wet.
[0025]
As described above, according to the oxygen detection sensor according to the present embodiment, the protective cover 4 can be heated by bringing the protective cover 4 into contact with the heater 3 so that the protective cover 4 can be heated to a high temperature state in a short time. For this reason, moisture can be evaporated by the protective cover 4 and the oxygen detection element 2 can be prevented from being wet.
[0026]
Further, the protective cover 4 is brought into contact with the heater 3 at a low temperature, and the protective cover 4 is separated from the heater 3 at a high temperature equal to or higher than a predetermined temperature. The protection cover 4 can be prevented from being excessively heated. At this time, by forming the contact portion 43, which is a movable portion of the protective cover 4, from a shape memory alloy, the contact and separation of the protective cover 4 can be performed without electrical control, and the cost of the sensor can be reduced. .
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an oxygen detection sensor capable of preventing the oxygen detection element from being wet.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an oxygen detection sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the oxygen detection sensor of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxygen detection sensor, 2 ... Oxygen detection element, 3 ... Heater, 4 ... Protective cover, 41 ... Outer cover, 42 ... Inner cover, 43 ... Contact part (movable part), 5 ... Control part.
