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JPH10123089A - Oxygen sensor - Google Patents

Oxygen sensor

Info

Publication number
JPH10123089A
JPH10123089A JP8279320A JP27932096A JPH10123089A JP H10123089 A JPH10123089 A JP H10123089A JP 8279320 A JP8279320 A JP 8279320A JP 27932096 A JP27932096 A JP 27932096A JP H10123089 A JPH10123089 A JP H10123089A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cover
sensor element
oxygen sensor
sensor
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8279320A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoshi Kikuchi
智志 菊池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP8279320A priority Critical patent/JPH10123089A/en
Publication of JPH10123089A publication Critical patent/JPH10123089A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain an introduction hole formed in an oxygen sensor cover from clogging without inviting a large increase is costs. SOLUTION: An oxygen sensor 20 is provided with a layered sensor element 24 of three layers of sheets 21, 22 and 23 formed of a solid electrolyte such as a zirconia element or the like, and a cover 25 separated by a predetermined distance from an outer periphery of the element 24. Each of the sensor element 24 and cover 25 is like a quadrangular prism having a front end part closed. A cross section of each of the sensor element 24 and cover 25 is quadrilateral. Any part of the cover 25 facing to the sensor element 24 is in parallel to the element 24.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関に用い
られる酸素センサに係り、詳しくは、積層型センサ素子
の外周を導入孔が形成されたカバーにより覆うようにし
た酸素センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen sensor used in an internal combustion engine, and more particularly, to an oxygen sensor in which the outer periphery of a stacked sensor element is covered by a cover having an introduction hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】積層型の酸素センサにおける構成として
は、内部空間が形成されるようにして固体電解質(ジル
コニア等)シートを複数積層してなるセンサ素子と、同
素子の内外面に設けられた一対の電極とを備えたものが
一般的である。この酸素センサでは、固体電解質シート
の一部にヒータが内蔵されており、同ヒータの熱によっ
てセンサ素子が所定の活性化温度にまで加熱される。ま
た、センサ素子の外周には、同素子を保護するためのカ
バーが設けられており、同カバーにはその内部に気体を
導入するための導入孔が複数形成されている。
2. Description of the Related Art As a configuration of a stacked type oxygen sensor, a sensor element formed by stacking a plurality of solid electrolyte (zirconia etc.) sheets so as to form an internal space, and provided on the inner and outer surfaces of the element. Generally, a device provided with a pair of electrodes is used. In this oxygen sensor, a heater is built in a part of the solid electrolyte sheet, and the heat of the heater heats the sensor element to a predetermined activation temperature. A cover for protecting the sensor element is provided on the outer periphery of the sensor element, and the cover has a plurality of introduction holes for introducing gas into the cover.

【0003】センサ素子の内部空間には、酸素濃度が既
知である基準ガスが供給されることにより、同素子の内
面に設けられた電極はその基準ガスに接した状態にな
る。一方、酸素センサが検出対象となる検出ガスの雰囲
気中に配置されることにより、センサ素子の外面に設け
られた電極はカバーの導入孔を通過した検出ガスに接し
た状態になる。このように、各電極に酸素濃度の異なる
ガスが接触することにより、両電極間には両ガスの酸素
濃度差に応じた起電力が発生し、或いは電流が流れる。
従って、この起電力又は電流値の大きさから検出ガスの
酸素濃度を知ることができる。
When a reference gas having a known oxygen concentration is supplied to the internal space of the sensor element, an electrode provided on the inner surface of the element comes into contact with the reference gas. On the other hand, by disposing the oxygen sensor in the atmosphere of the detection gas to be detected, the electrode provided on the outer surface of the sensor element comes into contact with the detection gas passing through the introduction hole of the cover. As described above, when the electrodes having different oxygen concentrations come into contact with the respective electrodes, an electromotive force is generated between the two electrodes in accordance with the difference between the oxygen concentrations of the two gases, or a current flows.
Therefore, the oxygen concentration of the detection gas can be known from the magnitude of the electromotive force or the current value.

【0004】上記のような積層型酸素センサを用いた内
燃機関の空燃比制御にあっては、図5に示すように内燃
機関100の排気通路101に設けられた酸素センサ
(排気側酸素センサ)102によって排気の酸素濃度が
検出され、その酸素濃度に基づいて実際の空燃比が算出
される。そして、その空燃比が目標空燃比(通常、理論
空燃比)になるようにフィードバック制御される。
In the air-fuel ratio control of an internal combustion engine using the above-described stacked oxygen sensor, an oxygen sensor (exhaust-side oxygen sensor) provided in an exhaust passage 101 of the internal combustion engine 100 as shown in FIG. The exhaust gas oxygen concentration is detected by 102, and the actual air-fuel ratio is calculated based on the oxygen concentration. Then, feedback control is performed so that the air-fuel ratio becomes a target air-fuel ratio (normally, a stoichiometric air-fuel ratio).

【0005】ところで、内燃機関100においては、排
気中におけるNOx(窒素酸化物)を低減させるための
排気還流装置(EGR装置)や、或いは同機関100の
クランクケース(図示略)内に漏出した排気及び混合気
等(ブローバイガス)を排出するためのブローバイガス
還元装置(PCV装置)が用いられる場合がある。
In the internal combustion engine 100, an exhaust gas recirculation device (EGR device) for reducing NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas or an exhaust gas leaked into a crankcase (not shown) of the engine 100 is used. In some cases, a blow-by gas reducing device (PCV device) for discharging an air-fuel mixture or the like (blow-by gas) is used.

【0006】図5に示すように、このEGR装置200
では、排気通路101と吸気通路103とがEGR通路
201によって連通され、同通路201を通じて排気通
路101から吸気通路103に戻されるEGRガス(排
気)の量(EGR量)が流量調整弁202によって調整
される。
As shown in FIG. 5, this EGR device 200
The exhaust passage 101 and the intake passage 103 are communicated with each other by an EGR passage 201, and the amount (EGR amount) of EGR gas (exhaust gas) returned from the exhaust passage 101 to the intake passage 103 through the passage 201 is adjusted by the flow control valve 202. Is done.

【0007】また、PCV装置300では、内燃機関1
00のシリンダヘッドカバー(図示略)内と吸気通路1
03においてスロットル弁104よりも上流側の部分と
が圧力通路301により連通されるとともに、内燃機関
100のクランクケース(図示略)内と吸気通路103
においてスロットル弁104よりも下流側の部分とがP
CV通路302により連通される。PCV通路302の
途中には、流量調節弁303が設けられ、同弁303に
よりクランクケース内から吸気通路103に導入される
ブローバイガスの量(PCV量)が調節される。
In the PCV device 300, the internal combustion engine 1
00 cylinder head cover (not shown) and the intake passage 1
03, a portion upstream of the throttle valve 104 is communicated by a pressure passage 301, and a crankcase (not shown) of the internal combustion engine 100 and an intake passage 103
And the portion downstream of the throttle valve 104 is P
They are communicated by the CV passage 302. A flow control valve 303 is provided in the middle of the PCV passage 302, and regulates the amount of blow-by gas (PCV amount) introduced into the intake passage 103 from inside the crankcase by the valve 303.

【0008】このようにEGR装置200或いはPCV
装置300が設けられた内燃機関100においては、E
GR量、PCV量の変化により吸入空気の酸素濃度が異
なったものになる。その結果、実際の空燃比を目標空燃
比の変化に的確に追従させて制御することが困難になる
ことがあった。
As described above, the EGR device 200 or the PCV
In the internal combustion engine 100 provided with the device 300, E
The oxygen concentration of the intake air becomes different depending on the change in the GR amount and the PCV amount. As a result, it may be difficult to control the actual air-fuel ratio by accurately following the change in the target air-fuel ratio.

【0009】そこで、従来は、図5に示すように、前述
した排気側酸素センサ102に加えて、吸気通路103
におけるEGR通路201或いはPCV通路302が接
続された部分の下流側にも別の酸素センサ(吸気側酸素
センサ)105を設け、この吸気側酸素センサ105に
よってEGRガス或いはブローバイガスの影響を含めた
吸入空気の酸素濃度が併せ検出する方法なども講じられ
ている。こうして、吸入空気の酸素濃度も併せ参照する
ことで、上述した空燃比制御における制御精度を向上さ
せることがきる。
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 5, in addition to the above-described exhaust-side oxygen sensor 102, an intake passage 103 is provided.
Also, another oxygen sensor (intake side oxygen sensor) 105 is provided on the downstream side of the portion where the EGR passage 201 or the PCV passage 302 is connected, and the intake side oxygen sensor 105 causes the intake including the influence of EGR gas or blow-by gas. A method of detecting the oxygen concentration of the air is also taken. In this way, the control accuracy in the air-fuel ratio control described above can be improved by referring to the oxygen concentration of the intake air.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関1
00の排気通路101或いは吸気通路103に設けられ
た上記各酸素センサ102,105は、内燃機関が運転
状態となることにより排気又はEGRガス、ブローバイ
ガスを含んだ吸入空気に常時晒されることになるため、
以下に示す問題も無視できないものとなっている。
The internal combustion engine 1
The oxygen sensors 102 and 105 provided in the exhaust passage 101 or the intake passage 103 are always exposed to exhaust air or intake air containing EGR gas and blow-by gas when the internal combustion engine is in an operating state. For,
The following issues are also not negligible.

【0011】即ち、吸排気にはカーボン、エンジンオイ
ル等の混合物(以下、「煤」という)が含まれている。
そして、この煤は酸素センサ102,105のカバー1
06,107に付着する傾向がある。もっとも、カバー
106,107の表面に付着した煤は、酸素センサ10
2,105のヒータ(図示略)によって加熱されたカバ
ー106,107の熱により燃焼して除去される場合も
多い。しかしながら、吸排気に含まれる煤の量が多くな
った場合には、同カバー106,107の表面に徐々に
堆積した煤によって、導入孔(図示略)に目詰まりが発
生してしまうこともある。こうした導入孔の目詰まりが
発生すると、カバー106,107の内外における酸素
濃度に差が生じてしまい、酸素センサ102,105の
検出精度、特に応答性が悪化することとなる。
That is, the intake and exhaust contain a mixture of carbon and engine oil (hereinafter referred to as "soot").
Then, this soot is covered by the cover 1 of the oxygen sensors 102 and 105.
06,107. However, the soot attached to the surfaces of the covers 106 and 107
In many cases, the fuel is removed by burning due to the heat of the covers 106 and 107 heated by the heaters 2 and 105 (not shown). However, when the amount of soot contained in the intake and exhaust air increases, soot gradually accumulated on the surfaces of the covers 106 and 107 may cause clogging of an introduction hole (not shown). . If such clogging of the introduction hole occurs, a difference occurs in the oxygen concentration between the inside and outside of the covers 106 and 107, and the detection accuracy of the oxygen sensors 102 and 105, particularly the responsiveness, deteriorates.

【0012】特に、吸気側酸素センサ105にあって
は、吸気通路103を通過する吸入空気(EGRガス或
いはブローバイガスを含む)の温度が排気温度と比較し
て低温であることから、必然的にカバー107も比較的
低温になる傾向があり、カバー107の熱により燃焼し
て除去される煤の量も少ない。即ち、吸気側酸素センサ
105では導入孔の目詰まりがより発生しやすい状況に
ある。
In particular, in the intake-side oxygen sensor 105, the temperature of the intake air (including the EGR gas or the blow-by gas) passing through the intake passage 103 is lower than the exhaust temperature. The cover 107 also tends to be relatively low in temperature, and the amount of soot removed by burning by the heat of the cover 107 is small. That is, the intake side oxygen sensor 105 is in a state where clogging of the introduction hole is more likely to occur.

【0013】尚、従来、こうした導入孔の目詰まりに起
因するセンサ性能の低下を防止すべく、カバー内部にセ
ラミックヒータを別途設け、このヒータの熱によってカ
バーに付着した煤を燃焼させて除去するようにしたり、
或いは、圧縮空気源からカバーの内部に供給された圧縮
空気を導入孔から強制的に排出させることによって煤を
除去するようにした酸素センサも知られている(例え
ば、実公昭64−48664号公報参照)。
Conventionally, in order to prevent the sensor performance from being deteriorated due to such clogging of the introduction hole, a ceramic heater is separately provided inside the cover, and soot adhering to the cover is burned and removed by the heat of the heater. Like
Alternatively, an oxygen sensor has been known which removes soot by forcibly discharging compressed air supplied from the compressed air source into the inside of the cover from an inlet hole (for example, Japanese Utility Model Publication No. 64-48664). reference).

【0014】しかしながら、こうした酸素センサにおい
ては、カバーに別途ヒータを設けたり、或いは圧縮空気
源を用意する必要があることから、大幅なコスト増加が
生じてしまうという問題があった。
However, in such an oxygen sensor, there is a problem that a significant increase in cost occurs because it is necessary to separately provide a heater on the cover or prepare a compressed air source.

【0015】この発明は、上記実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、コストの大幅な増加を招くこと
なく、カバーの導入孔における目詰まりを抑制できる酸
素センサを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an oxygen sensor which can suppress clogging in an introduction hole of a cover without causing a large increase in cost. .

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載した発明は、気体の酸素濃度を検出
するための検出部と、検出部を加熱するためのヒータ部
とを積層してなる積層型センサ素子の外周面を覆うよう
にしてカバーを配設し、当該カバーに検出対象となる気
体を流通させる導入孔を形成した酸素センサにおいて、
カバーは、センサ素子の外周面と対向する面の少なくと
も一部が当該外周面と平行をなす形状を有したものであ
ることをその趣旨とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a detector for detecting the oxygen concentration of gas and a heater for heating the detector are provided. A cover is provided so as to cover the outer peripheral surface of the stacked sensor element formed by stacking, and in the oxygen sensor in which an introduction hole for flowing a gas to be detected is formed in the cover,
The gist of the cover is that at least a part of the surface facing the outer peripheral surface of the sensor element has a shape parallel to the outer peripheral surface.

【0017】上記構成において、ヒータ部は検出部を活
性化させるために同検出部を加熱する。この際、ヒータ
部及び加熱された検出部の外周面、即ち、センサ素子の
外周面からはカバーに向けて輻射熱が放射される。一
方、カバーは、センサ素子の外周面と対向する面の少な
くとも一部がその外周面と平行となった形状を有してい
る。このため、同構成によれば、センサ素子から放射さ
れた輻射熱はカバーによって効率的に吸収される。
In the above configuration, the heater unit heats the detection unit to activate the detection unit. At this time, radiant heat is radiated toward the cover from the outer peripheral surface of the heater and the heated detector, that is, the outer peripheral surface of the sensor element. On the other hand, the cover has a shape in which at least a part of the surface facing the outer peripheral surface of the sensor element is parallel to the outer peripheral surface. Therefore, according to the configuration, the radiant heat radiated from the sensor element is efficiently absorbed by the cover.

【0018】上記目的を達成するために、請求項2に記
載した発明は、請求項1に記載した発明の構成におい
て、センサ素子の積層面を横切る断面形状とカバーの同
一方向における断面形状とを略同一にしたことをその趣
旨とする。
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 2, according to the structure of the invention described in claim 1, is characterized in that the cross-sectional shape crossing the lamination surface of the sensor element and the cross-sectional shape in the same direction of the cover are different. The intent is to make them approximately the same.

【0019】上記構成によれば、センサ素子の積層面を
横切る断面形状とカバーの同一方向における断面形状を
略同一にしたため、同カバーの内壁面はセンサ素子の外
周面に対して全周にわたって平行な位置に配置される。
従って、センサ素子から放射された輻射熱がカバーによ
って更に効率的に吸収される。
According to the above configuration, since the cross-sectional shape of the sensor element in the same direction as the cross-section crossing the lamination surface is substantially the same, the inner wall surface of the cover is parallel to the outer peripheral surface of the sensor element over the entire circumference. It is arranged in a suitable position.
Therefore, the radiant heat radiated from the sensor element is more efficiently absorbed by the cover.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[第1の実施形態]以下、本発明をディーゼルエンジン
の吸気側酸素センサとして具体化した第1の実施形態に
ついて図1〜3を参照して説明する。
First Embodiment A first embodiment in which the present invention is embodied as an intake-side oxygen sensor for a diesel engine will be described below with reference to FIGS.

【0021】図1は本実施形態におけるディーゼルエン
ジン(以下、単に「エンジン」という)11の概略構成
を示している。同図に示すように、エンジン11の燃焼
室(図示略)には吸気管12及び排気管13が接続され
ている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a diesel engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 11 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, an intake pipe 12 and an exhaust pipe 13 are connected to a combustion chamber (not shown) of the engine 11.

【0022】エアクリーナ(図示略)等を通過して吸気
管12内に取り込まれた吸入空気は同管12内を通過し
てエンジン11の燃焼室(図示略)内に取り込まれる。
吸気管12内にはスロットル弁14が設けられており、
同弁14によって吸入空気の量が調節される。燃焼室内
においてインジェクタ(図示略)から噴射された燃料と
吸入空気とが混合され、この混合気が爆発燃焼すること
により、エンジン11には駆動力が得られる。燃焼後の
排気は燃焼室から排気管13に導入された後、触媒等
(図示略)を通過して外部に排出される。
The intake air taken into the intake pipe 12 through an air cleaner (not shown) or the like passes through the pipe 12 and is taken into a combustion chamber (not shown) of the engine 11.
A throttle valve 14 is provided in the intake pipe 12.
The valve 14 regulates the amount of intake air. Fuel injected from an injector (not shown) and intake air are mixed in the combustion chamber, and the air-fuel mixture explodes and burns, so that a driving force is obtained in the engine 11. After the combustion, the exhaust gas is introduced into the exhaust pipe 13 from the combustion chamber, and then discharged outside through a catalyst or the like (not shown).

【0023】エンジン11にはEGR装置15が設けら
れている。このEGR装置15は、排気管13と吸気管
12においてスロットル弁14よりも下流側の部分とを
連通するEGR通路16と、同通路16の途中に設けら
れた流量調整弁17とを備えている。排気管13におけ
る排気の一部はEGR通路16を通過して吸気管12内
に戻される。流量調整弁17は電子制御装置(図示略)
により制御されることにより、EGR通路16を通過す
る排気の量を調節する。
The engine 11 is provided with an EGR device 15. The EGR device 15 includes an EGR passage 16 communicating the exhaust pipe 13 and a portion of the intake pipe 12 downstream of the throttle valve 14, and a flow regulating valve 17 provided in the passage 16. . Part of the exhaust gas in the exhaust pipe 13 passes through the EGR passage 16 and is returned into the intake pipe 12. The flow control valve 17 is an electronic control unit (not shown).
, The amount of exhaust gas passing through the EGR passage 16 is adjusted.

【0024】EGR装置15では、上記のようにエンジ
ン11の燃焼室に導入される吸入空気の一部に排気(E
GRガス)、即ち燃焼に供されない不活性ガスが混入さ
れ、燃焼室における燃焼ガスの最高温度が下げられるこ
とにより、NOxの低減が図られる。
In the EGR device 15, a part of the intake air introduced into the combustion chamber of the engine 11 is exhausted (E
(GR gas), that is, an inert gas that is not used for combustion is mixed, and the maximum temperature of the combustion gas in the combustion chamber is reduced, thereby reducing NOx.

【0025】吸気管12において、EGR通路16の開
口部分16aよりも下流側の位置には、酸素センサ20
がその先端部が吸気管12内に突出するようにして取り
付けられている。酸素センサ20は、スロットル弁14
を通過した空気とEGRガスとからなる吸入空気の酸素
濃度を検出し、その検出信号を電子制御装置に出力す
る。電子制御装置は、酸素センサ20からの検出信号
と、排気管13に別途設けられた別の酸素センサ(図示
略)からの検出信号に基づいてエンジン11の空燃比制
御を実行する。
In the intake pipe 12, an oxygen sensor 20 is provided at a position downstream of the opening 16 a of the EGR passage 16.
Are attached such that their tips project into the intake pipe 12. The oxygen sensor 20 is connected to the throttle valve 14
And detects the oxygen concentration of the intake air composed of the EGR gas and the air that has passed through, and outputs a detection signal to the electronic control unit. The electronic control unit executes air-fuel ratio control of the engine 11 based on a detection signal from the oxygen sensor 20 and a detection signal from another oxygen sensor (not shown) separately provided in the exhaust pipe 13.

【0026】図2は、酸素センサ20の先端部を拡大し
て示す。同図に示すように、酸素センサ20は、ジルコ
ニア素子等の固体電解質からなるシート21,22,2
3を三層に積層した積層型センサ素子24と、同素子2
4の外周に所定間隔を隔てて設けられた鉄材料からなる
カバー25とを備えている。このセンサ素子24とカバ
ー25とはいずれも酸素センサ20のハウジング(図示
略)に固定されている。
FIG. 2 shows the tip of the oxygen sensor 20 in an enlarged manner. As shown in FIG. 1, the oxygen sensor 20 includes sheets 21, 22, 2 made of a solid electrolyte such as a zirconia element.
3 is stacked in three layers, and
4 and a cover 25 made of an iron material provided at a predetermined interval on the outer periphery of the cover 4. Both the sensor element 24 and the cover 25 are fixed to a housing (not shown) of the oxygen sensor 20.

【0027】図3は各シート21〜23の積層面に直交
する断面(図2の3−3線に沿った断面)を示してい
る。センサ素子24はその先端部が閉塞された四角筒状
に形成されており、内部には大気導入空間26を有して
いる。同図において上段に配置されたシート21の外面
には白金製の外側電極27が設けられている。この外側
電極27を覆うようにして、シート21の外面には拡散
律速層28が形成されている。また、このシート21の
内面には外側電極27と対応する位置に同じく白金製の
内側電極29が設けられている。
FIG. 3 shows a cross section (a cross section taken along line 3-3 in FIG. 2) orthogonal to the lamination plane of each of the sheets 21 to 23. The sensor element 24 is formed in a quadrangular cylindrical shape with its tip end closed, and has an air introduction space 26 inside. In the drawing, an outer electrode 27 made of platinum is provided on the outer surface of the sheet 21 arranged in the upper stage. A diffusion-controlling layer 28 is formed on the outer surface of the sheet 21 so as to cover the outer electrode 27. An inner electrode 29 made of platinum is provided on the inner surface of the sheet 21 at a position corresponding to the outer electrode 27.

【0028】図3の下段に配置されたシート23の先端
側内部には電子制御装置によって通電制御されるヒータ
30が埋設されている。このヒータ30の熱によりセン
サ素子24は活性化温度(700℃)以上になるまで加
熱される。
A heater 30, which is controlled to be energized by an electronic control unit, is embedded inside the leading end of the sheet 23 arranged in the lower part of FIG. The sensor element 24 is heated by the heat of the heater 30 until the activation temperature (700 ° C.) or higher.

【0029】カバー25はセンサ素子24と同様に先端
部が閉塞された四角筒状を呈している。従って、図3に
示すようにセンサ素子24及びカバー25はその断面形
状がいずれも四角形状をなし、カバー25においてセン
サ素子24と対向する部分はいずれも同素子24に対し
て平行になっている。本実施形態において、センサ素子
24及びカバー25は、各部品24,25の寸法公差及
び組付公差を考慮しつつ両者が接触しない程度まで可能
な限り近接するように配置されている。
The cover 25, like the sensor element 24, has a rectangular cylindrical shape with a closed end. Therefore, as shown in FIG. 3, the sensor element 24 and the cover 25 have a rectangular cross section, and the portion of the cover 25 facing the sensor element 24 is parallel to the element 24. . In the present embodiment, the sensor element 24 and the cover 25 are arranged so as to be as close as possible to the extent that they do not come into contact with each other taking into account the dimensional tolerance and the assembly tolerance of the components 24 and 25.

【0030】カバー25には全周にわたり複数の導入孔
31が形成されている。吸気管12を通過する吸入空気
はこの導入孔31を通じてカバー25の内部側に導入さ
れ、拡散律速層28を介して外側電極27に接触するよ
うになる。これに対して、大気導入空間26内には酸素
濃度が既知である大気が導入され、その大気は内側電極
29に接触するようになる。このように、両電極27,
29に酸素濃度が異なる吸入空気及び大気が接すること
により、その酸素濃度差に応じた大きさの電流が両電極
27,29間に流れる。本実施形態における酸素センサ
20においては、この電流値の大きさから吸入空気の酸
素濃度を検出することができる。
The cover 25 has a plurality of introduction holes 31 formed all around. The intake air passing through the intake pipe 12 is introduced into the inside of the cover 25 through the introduction hole 31 and comes into contact with the outer electrode 27 via the diffusion-controlling layer 28. On the other hand, the atmosphere whose oxygen concentration is known is introduced into the atmosphere introduction space 26, and the atmosphere comes into contact with the inner electrode 29. Thus, both electrodes 27,
When the intake air and the atmosphere having different oxygen concentrations come into contact with 29, a current having a magnitude corresponding to the oxygen concentration difference flows between the two electrodes 27 and 29. In the oxygen sensor 20 according to the present embodiment, the oxygen concentration of the intake air can be detected from the magnitude of the current value.

【0031】次に上記構成された本実施形態における作
用及び効果について説明する。エンジン11の運転が開
始されることにより、吸気管12にはEGR通路16を
通じて所定量のEGRガスが流入する。EGRガスには
カーボン、オイル等を含む煤が含まれており、この煤は
酸素センサ20のカバー25の外周面に堆積しようとす
る。また、ヒータ30は電子制御装置により通電制御さ
れることにより発熱し、その熱によりセンサ素子24、
特に各電極27,29が設けられている同素子24の先
端部を加熱する。その結果、センサ素子24は所定の温
度(700℃)にまで加熱されて活性化される。
Next, the operation and effects of the above-described embodiment will be described. When the operation of the engine 11 is started, a predetermined amount of EGR gas flows into the intake pipe 12 through the EGR passage 16. The EGR gas contains soot containing carbon, oil, and the like, and this soot tends to accumulate on the outer peripheral surface of the cover 25 of the oxygen sensor 20. The heater 30 generates heat by being controlled by the electronic control unit, and the heat causes the sensor element 24,
Particularly, the tip of the element 24 provided with the electrodes 27 and 29 is heated. As a result, the sensor element 24 is heated to a predetermined temperature (700 ° C.) and activated.

【0032】ヒータ30の熱により温度上昇したセンサ
素子24の外周面からは輻射熱が外部に向けて放射され
る。そして、センサ素子24の外周にあるカバー25は
その輻射熱を吸収することによって温度上昇する。
Radiation heat is radiated to the outside from the outer peripheral surface of the sensor element 24 whose temperature has risen due to the heat of the heater 30. Then, the temperature of the cover 25 on the outer periphery of the sensor element 24 rises by absorbing the radiant heat.

【0033】ここで、図3に一点鎖線で示すように、カ
バー25として断面円形状のものを採用した場合、カバ
ー25にはセンサ素子24の外周面と平行になる部分が
ないため、同外周面から放射された輻射熱を効率的に吸
収することができない。
Here, as shown by a dashed line in FIG. 3, when a cover having a circular cross section is employed as the cover 25, the cover 25 has no portion parallel to the outer peripheral surface of the sensor element 24. The radiant heat radiated from the surface cannot be efficiently absorbed.

【0034】この点、本実施形態では、カバー25の断
面形状をセンサ素子24と同様に四角形状となるように
している。従って、カバー25においてセンサ素子24
の外周面と対向する部分はいずれもその外周面と平行に
なる。このため、センサ素子24の外周面から放射され
た輻射熱はカバー25によって効率的に吸収される。特
に、本実施形態では、センサ素子24の外周面とカバー
25とを可能な限り近接させているため、輻射熱の大部
分を吸収することができる。
In this regard, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the cover 25 is made to be a quadrangle like the sensor element 24. Therefore, the sensor element 24
Any portion facing the outer peripheral surface is parallel to the outer peripheral surface. Therefore, the radiant heat radiated from the outer peripheral surface of the sensor element 24 is efficiently absorbed by the cover 25. In particular, in the present embodiment, since the outer peripheral surface of the sensor element 24 and the cover 25 are as close as possible, most of the radiant heat can be absorbed.

【0035】その結果、カバー25はより高い温度にま
で加熱され、その熱によりカバー25の外周面に付着し
た煤を燃焼させて除去することができる。このように、
本実施形態によれば、仮にカバー25に煤が付着して
も、その煤は速やかに除去されることから、導入孔31
が堆積した煤によって目詰まりしてしまうことを抑制す
ることができる。従って、導入孔31の目詰まりに起因
して、カバー25の内外における酸素濃度に差が生じ、
酸素センサ20の検出精度、特に応答性が悪化してしま
うことを防止することができる。
As a result, the cover 25 is heated to a higher temperature, and the heat can burn and remove the soot attached to the outer peripheral surface of the cover 25. in this way,
According to the present embodiment, even if soot adheres to the cover 25, the soot is quickly removed, so that the introduction hole 31
Can be prevented from being clogged by soot that has accumulated. Therefore, due to the clogging of the introduction hole 31, a difference occurs in the oxygen concentration inside and outside the cover 25,
It is possible to prevent the detection accuracy of the oxygen sensor 20, particularly the response, from deteriorating.

【0036】更に、本実施形態によれば、カバー25の
形状を変更するだけで、上記のように導入孔31の目詰
まりを抑制することができる。従って、カバー25に煤
を燃焼させて除去するためのヒータ30を別途設けるよ
うにした構成とは異なり、コストの大幅な増加を招くこ
となく上記目詰まりを抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the clogging of the introduction hole 31 can be suppressed as described above only by changing the shape of the cover 25. Therefore, unlike the configuration in which the heater 30 for burning and removing soot on the cover 25 is separately provided, the above-described clogging can be suppressed without causing a significant increase in cost.

【0037】また、前述したように、吸気管12に取り
付けられた酸素センサ20のカバー25には排気管13
に取り付けられた酸素センサのカバーより堆積する煤の
量が多い。更に、本実施形態のようにディーゼルエンジ
ン11にあっては、ガソリンエンジンと比較してカバー
25に堆積する煤の量が相対的に多い。このため、本実
施形態のようにディーゼルエンジン11の吸気管12に
取り付けられた酸素センサ20は、煤による導入孔31
の目詰まりが発生しやすい傾向にある。本実施形態は、
ディーゼルエンジン11の吸気管12に取り付けられた
酸素センサ20の導入孔31の目詰まりを防止する点に
おいて極めて有効であるといえる。
As described above, the exhaust pipe 13 is attached to the cover 25 of the oxygen sensor 20 attached to the intake pipe 12.
The amount of soot deposited is greater than the cover of the oxygen sensor attached to the sensor. Further, in the diesel engine 11 as in the present embodiment, the amount of soot deposited on the cover 25 is relatively larger than that in the gasoline engine. For this reason, the oxygen sensor 20 attached to the intake pipe 12 of the diesel engine 11 as in the present embodiment is provided with an inlet 31 made of soot.
Tends to be easily clogged. In this embodiment,
This is extremely effective in preventing clogging of the introduction hole 31 of the oxygen sensor 20 attached to the intake pipe 12 of the diesel engine 11.

【0038】[第2の実施形態]次に、本発明を具体化
した第2の実施形態について図4を参照して説明する。
本実施形態は上記第1の実施形態におけるカバー25の
断面形状が異なるのみである。即ち、図4に示すよう
に、本実施形態におけるカバー25は樽形状をなす断面
を有している。即ち、カバー25は、図4において上下
の対向部分が平行になるように形成されている。本実施
形態におけるカバー25は、絞り加工によって一旦、有
底円筒状に成形された後、図4の上下方向から押圧加工
されて平行な対向部分が成形されている。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is different from the first embodiment only in the cross-sectional shape of the cover 25. That is, as shown in FIG. 4, the cover 25 in the present embodiment has a barrel-shaped cross section. That is, the cover 25 is formed such that the upper and lower opposing portions in FIG. 4 are parallel. The cover 25 in the present embodiment is formed into a cylindrical shape with a bottom by drawing, and then is pressed from above and below in FIG. 4 to form parallel opposing portions.

【0039】第1の実施形態と異なり、本実施形態では
カバー25を断面樽形状としたことから、同カバー25
を上記のような円筒絞り加工及び押圧加工の組み合わせ
により成形することができる。例えば、第1の実施形態
のような断面四角形状のカバー25を成形する場合、一
般に角筒絞り加工が採用されるが、この加工法と比較し
て本実施形態において採用した円筒絞り加工及び押圧加
工は歩留率が高く成形性も良好である。このため、本実
施形態によれば、酸素センサ20の製造コストを低く抑
えることができるとともに、加工時の寸法精度を向上さ
せることによりセンサ素子24とカバー25との距離を
より小さく設定してカバー25に吸収される熱量を増加
させることができる。
Unlike the first embodiment, in this embodiment, the cover 25 has a barrel shape in cross section, so that the cover 25
Can be formed by a combination of the above-described cylindrical drawing and pressing. For example, when forming a cover 25 having a rectangular cross section as in the first embodiment, a rectangular cylinder drawing process is generally employed. The processing has a high yield and good formability. For this reason, according to the present embodiment, the manufacturing cost of the oxygen sensor 20 can be kept low, and the distance between the sensor element 24 and the cover 25 is set smaller by improving the dimensional accuracy during processing. 25 can increase the amount of heat absorbed.

【0040】本発明は、上記各実施形態の他、以下に示
す別の実施形態として具体化することもできる。これら
別の実施形態においても上記各実施形態と略同様の作用
効果を奏することができる。
The present invention can be embodied as another embodiment described below in addition to the above embodiments. In these other embodiments, substantially the same operation and effects as those of the above embodiments can be obtained.

【0041】(1)上記各実施形態では、酸素センサ2
0をEGR装置15を備えたエンジン11の吸気管12
に取り付けるようにしている。これに対して、PCV装
置を備えたエンジン11の吸気管12に本発明に係る酸
素センサ20を取り付けるようにしてもよい。
(1) In each of the above embodiments, the oxygen sensor 2
0 is the intake pipe 12 of the engine 11 equipped with the EGR device 15.
It is designed to be attached to. On the other hand, the oxygen sensor 20 according to the present invention may be attached to the intake pipe 12 of the engine 11 having the PCV device.

【0042】(2)上記各実施形態では、酸素センサ2
0をディーゼルエンジン11の吸気管12に取り付ける
ようにした。これに対して、ディーゼルエンジン11の
排気管13に酸素センサ20を取り付けるようにしても
よい。また、ガソリンエンジンの排気管13や、EGR
装置15或いはPCV装置を備えたガソリンエンジンの
吸気管12に本発明に係る酸素センサ20を取り付ける
ようにしてもよい。
(2) In the above embodiments, the oxygen sensor 2
0 is attached to the intake pipe 12 of the diesel engine 11. On the other hand, the oxygen sensor 20 may be attached to the exhaust pipe 13 of the diesel engine 11. Further, the exhaust pipe 13 of the gasoline engine, the EGR
The oxygen sensor 20 according to the present invention may be attached to the intake pipe 12 of the gasoline engine provided with the device 15 or the PCV device.

【0043】(3)上記各実施形態において、カバー2
5の内面に熱吸収率の高い物質(例えばグラファイト)
をコーティングすることにより、センサ素子24から放
射される輻射熱の吸収率を高めるようにすることもでき
る。また、カバー25の内面が鏡面状である場合には輻
射熱の吸収率が低いため、同内面を梨地状に加工するこ
とが輻射熱の吸収率を高める上で効果的である。これら
の構成によれば、カバー25を更に高温にすることがで
き、煤による導入孔31の目詰まりを確実に抑制でき
る。
(3) In each of the above embodiments, the cover 2
Material with high heat absorption rate (eg graphite) on the inner surface of 5
Is coated, the absorptance of radiant heat radiated from the sensor element 24 can be increased. When the inner surface of the cover 25 is mirror-shaped, the absorption rate of radiant heat is low. Therefore, processing the inner surface into a satin shape is effective in increasing the absorption rate of radiant heat. According to these configurations, the temperature of the cover 25 can be further increased, and clogging of the introduction hole 31 by soot can be reliably suppressed.

【0044】(4)上記各実施形態において、カバー2
5を鉄材料により形成するようにした。これに対して、
カバー25を熱伝導率の大きな銅、アルミニウム、亜
鉛、ニッケル鋼等の金属材料により形成するようにして
もよい。
(4) In each of the above embodiments, the cover 2
5 was made of an iron material. On the contrary,
The cover 25 may be formed of a metal material having high thermal conductivity, such as copper, aluminum, zinc, and nickel steel.

【0045】(5)上記各実施形態において、図3、4
に示すように、センサ素子24とカバー25との上下方
向における間隔は略等しくなっている。ヒータ30が内
蔵されたシート23から放射される輻射熱の総量はシー
ト21から放射されるものよりも多くなる。このため、
シート21とカバー25との距離がシート23とカバー
25との距離よりも相対的に短くなるようにカバー25
及びセンサ素子24を配置することにより、センサ素子
24の外周面からカバー25に対して均一に熱が伝わる
ようにしてもよい。
(5) In each of the above embodiments, FIGS.
As shown in (1), the distance between the sensor element 24 and the cover 25 in the vertical direction is substantially equal. The total amount of radiant heat radiated from the sheet 23 containing the heater 30 is larger than that radiated from the sheet 21. For this reason,
The cover 25 is configured such that the distance between the sheet 21 and the cover 25 is relatively shorter than the distance between the sheet 23 and the cover 25.
By disposing the sensor element 24 and the sensor element 24, heat may be uniformly transmitted from the outer peripheral surface of the sensor element 24 to the cover 25.

【0046】上記各実施形態から把握できる技術的思想
について以下にその効果とともに記載する。 (イ)請求項1に記載した酸素センサにおいて、同セン
サは排気還流装置或いはブローバイガス還元装置を備え
た内燃機関の吸気管に取り付けられるものであることを
特徴とする。
The technical ideas that can be grasped from the above embodiments are described below together with their effects. (1) In the oxygen sensor according to the first aspect, the sensor is attached to an intake pipe of an internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation device or a blow-by gas reduction device.

【0047】このように、内燃機関の吸気管に取り付け
られた酸素センサでは、前述したようにカバーの温度が
比較的低温であるため、その熱によって燃焼、除去され
る煤の量が少ない。このため、上記酸素センサでは、導
入孔の目詰まりが発生しやすい傾向にある。上記(イ)
に記載した構成は、上記のような傾向にある酸素センサ
における導入孔の目詰まりを防止する点において好適で
ある。
As described above, in the oxygen sensor attached to the intake pipe of the internal combustion engine, since the temperature of the cover is relatively low as described above, the amount of soot burned and removed by the heat is small. For this reason, in the oxygen sensor, clogging of the introduction hole tends to easily occur. The above (a)
The configuration described in (1) is preferable in that the clogging of the introduction hole in the oxygen sensor having the above tendency is prevented.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1に記載した発明では、センサ素
子を覆うカバーを、同素子の外周面と対向する面の少な
くとも一部がその外周面と平行をなす形状を有したもの
にしている。従って、センサ素子の外周面から放射され
た輻射熱はカバーによって効率的に吸収される。その結
果、高温に温度上昇したカバーの熱により、表面に付着
した煤を燃焼させて除去することができる。このため、
カバーの形状を変更するだけで製造コストの増加を招く
こともなく、煤による導入孔の目詰まりを抑制すること
ができる。
According to the first aspect of the present invention, the cover for covering the sensor element has a shape in which at least a part of the surface facing the outer peripheral surface of the sensor element is parallel to the outer peripheral surface. . Therefore, the radiant heat radiated from the outer peripheral surface of the sensor element is efficiently absorbed by the cover. As a result, the soot attached to the surface can be burned and removed by the heat of the cover whose temperature has been raised to a high temperature. For this reason,
The clogging of the introduction hole due to soot can be suppressed without increasing the manufacturing cost only by changing the shape of the cover.

【0049】請求項2に記載した発明では、請求項1に
記載した発明の構成において、センサ素子の積層面を横
切る断面形状とカバーの同一方向における断面形状とが
略同一になるようにしている。従って、カバーの内壁面
がセンサ素子の外周面に対して全周にわたり平行な位置
に配置されるため、同素子から放射された輻射熱がカバ
ーによって更に効率的に吸収されるようになる。その結
果、更に高温にまで温度上昇したカバーの熱により煤を
燃焼させ除去することができるため、導入孔の目詰まり
をより確実に抑制することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the cross-sectional shape of the sensor element across the lamination surface is substantially the same as the cross-sectional shape in the same direction of the cover. . Therefore, since the inner wall surface of the cover is disposed at a position parallel to the outer peripheral surface of the sensor element over the entire circumference, radiant heat radiated from the element is more efficiently absorbed by the cover. As a result, the soot can be burned and removed by the heat of the cover whose temperature has been further raised to a high temperature, so that clogging of the introduction hole can be more reliably suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】エンジンシステムを示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine system.

【図2】酸素センサの先端部を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a tip portion of the oxygen sensor.

【図3】図2の3−3線断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2;

【図4】別の実施形態における酸素センサの断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of an oxygen sensor according to another embodiment.

【図5】酸素センサを備えた内燃機関の概略構成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine including an oxygen sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…シート、25…カバー、27…外側電極、29…
内側電極、23…シート、30…ヒータ、31…導入
孔。
21 ... sheet, 25 ... cover, 27 ... outer electrode, 29 ...
Inside electrode, 23 ... sheet, 30 ... heater, 31 ... introduction hole.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気体の酸素濃度を検出するための検出部
と、前記検出部を加熱するためのヒータ部とを積層して
なる積層型センサ素子の外周面を覆うようにしてカバー
を配設し、当該カバーに検出対象となる気体を流通させ
る導入孔を形成した酸素センサにおいて、 前記カバーは、前記センサ素子の外周面と対向する面の
少なくとも一部が当該外周面と平行をなす形状を有した
ものであることを特徴とする酸素センサ。
A cover is provided so as to cover an outer peripheral surface of a stacked sensor element in which a detection unit for detecting the oxygen concentration of a gas and a heater unit for heating the detection unit are stacked. In the oxygen sensor having an introduction hole through which a gas to be detected flows through the cover, the cover has a shape in which at least a part of a surface facing the outer peripheral surface of the sensor element is parallel to the outer peripheral surface. An oxygen sensor, comprising:
【請求項2】 請求項1に記載した酸素センサにおい
て、前記センサ素子の積層面を横切る断面形状と前記カ
バーの同一方向における断面形状とを略同一にしたこと
を特徴とする酸素センサ。
2. The oxygen sensor according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the sensor element crossing a lamination surface and a cross-sectional shape of the cover in the same direction are substantially the same.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004157111A (en) * 2002-10-17 2004-06-03 Denso Corp Air-fuel ratio sensor
JP2009002810A (en) * 2007-06-21 2009-01-08 Ngk Spark Plug Co Ltd Degradation judgment method of gas sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004157111A (en) * 2002-10-17 2004-06-03 Denso Corp Air-fuel ratio sensor
US7007543B2 (en) 2002-10-17 2006-03-07 Denso Corporation Air-fuel ratio sensor
JP2009002810A (en) * 2007-06-21 2009-01-08 Ngk Spark Plug Co Ltd Degradation judgment method of gas sensor

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